CN114096764A - 用于发电机的变速驱动器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种动力系统的可变驱动系统。可变驱动系统可包括发动机齿轮组，以将动力从发动机的发动机输出传递到可变驱动系统的可变输入驱动轴。可变驱动系统可包括发电机齿轮组，以将由发动机产生的动力传递到发电机的发电机驱动轴。该可变驱动系统可以包括可变驱动器，该可变驱动器被联接到该可变输入驱动轴上以使发动机输出与该发电机驱动轴之间的齿轮比能够是可调节的，该可变输入驱动轴从该发动机输出或该发电机驱动轴中的至少一个偏移。可变驱动系统可包括直接驱动离合器，以绕过通过可变驱动器的可变动力传递，并且能够实现从发动机输出到发电机驱动轴的直接动力传递。

Description

用于发电机的变速驱动器
技术领域
本发明总体上涉及动力系统，并且例如涉及具有发动机和发电机的动力系统。
背景技术
在某些应用中，动力系统可以包括由内燃机提供动力的交流(AC)发电机(例如，发电机组(genset)的)。这种动力系统通常在低负载(例如，小于负载能力的40％)下操作。然而，因为AC发电机通常必须以特定频率(例如，北美60Hz，欧洲50Hz等)产生电力，所以发动机必须维持恒定速度而不管发电机上的负载如何。然而，以高速和轻负载运行的发动机通常在燃料消耗上是低效的。在一些情况下，可以使用“逆变器发电机组”来解决该问题，其允许发动机以降低的速度运行以匹配电力负载，但是以错误的频率产生电力。在这种情况下，逆变器(和/或其他电子装置)获取处于错误频率的“脏”AC功率，将“脏”AC功率转换为DC电力(消除频域)，然后将该DC电力转换回处于期望频率的“净”AC功率。然而，这样的逆变器可能是昂贵的并且可能消耗发电机附近的相对大量的可进入空间，并且这样的空间对于某些动力系统(例如，将被包括在船舶的发动机室中的动力系统)可能是有限的。
在一些情况下，额外的部件(例如，固定齿轮、周转齿轮等)可添加到发动机与发电机之间的动力系统，以帮助实现可变的发动机速度并维持发电机的恒定输入速度。然而，添加到动力系统的部件越多，降低动力系统的功率并导致降低动力系统的效率的可能的寄生损失的数目越大。
在1988年10月4日公开的授予Murrell等人的美国专利第4,774,855号(“′855专利”)中公开了一种从变速输入提供具有恒定转速的发电机的尝试。特别地，′855专利公开了一种发电机驱动器，其包括能够以在使用中可基本波动的旋转速度传输动力的动力源，需要以基本恒定的速度旋转输入动力的发电机，以及将动力源和发电机联接在一起的高转动惯量的可控驱动传动装置。
虽然′855专利的可控驱动传动装置可以从变速输入提供具有恒定旋转速度的发电机，但是可控驱动传动装置可以降低发电机驱动的效率。
本发明的可变驱动系统解决了上述一个或多个问题和/或本领域中的其它问题。
发明内容
根据一些实现，动力系统的可变驱动系统可以包括发动机齿轮组，以将动力从发动机的发动机输出传递到可变驱动系统的可变输入驱动轴；发电机齿轮组，其将由所述发动机产生的动力传递到发电机的发电机驱动轴；可变驱动器，其联接到所述可变输入驱动轴上以使所述发动机输出与所述发电机驱动轴之间的齿轮比是可调节的，所述可变输入驱动轴从所述发动机输出或所述发电机驱动轴中的至少一个偏移；以及直接驱动离合器，其绕过通过所述可变驱动器的可变动力传递，并且能够实现从所述发动机输出到所述发电机驱动轴的直接动力传递。
根据一些实现，动力系统可以包括发动机；发电机，其沿着所述动力系统的轴向长度与所述发动机对准；以及可变驱动系统，其包括：发动机齿轮组，其将动力从所述发动机的发动机输出传递到所述可变驱动系统的可变输入驱动轴；发电机齿轮组，其将由所述发动机产生的动力传递到所述发电机的发电机驱动轴；以及可变驱动器，其通过机械地联接在所述发动机齿轮组和所述发电机齿轮组之间来从所述发动机和所述发电机偏移，以使得所述动力系统的轴向长度满足阈值长度。
根据一些实现，在动力系统的固定位置中将机械动力从发动机传递到发电机的齿轮组组件可以包括发动机齿轮组，其包括：第一固定齿轮，其机械地联接到所述发动机的发动机输出，以及第二固定齿轮，其由所述第一固定齿轮驱动并且机械地联接到可变驱动轴，所述可变驱动轴与机械地联接在所述发动机和所述发电机之间的所述动力系统中的可变驱动器相关联；以及发电机齿轮组，其包括：第三固定齿轮，其由固定齿轮驱动器驱动，以及第四固定齿轮，其由所述第三固定齿轮驱动并且机械地联接到所述发电机的发电机驱动轴。
附图说明
图1是如本文所述的发动机的示例实现的图。
图2是如本文所述的动力系统的示例实现的图。
图3和图4是图2的示例动力系统的可变驱动系统的一个或多个示例实现的图。
图5是图2的示例动力系统的可变驱动系统的齿轮组的一个或多个示例实现的图。
图6是示出图2的动力系统的一个或多个示例实现的图。
具体实施方式
图1是如本文所述的发动机100的示例实现的图。发动机100可以是由诸如天然气、柴油、汽油和/或其组合的任何燃料驱动的内燃机。发动机100可以由机器(例如，车辆、发电设备、运输设备、建筑设备、农业设备、林业设备、航空设备、海洋设备、采矿设备、材料处理设备、废物管理设备等)使用。如本文所述，发动机100可向发电机提供动力(例如，用于电力交流(AC)发电)。
发动机100可以包括发动机缸体102。发动机缸体102可包括设置在其中的一个或多个气缸(未示出)。这些圆柱体可以被安排成任何配置，例如直列式、径向式、“V”式等。发动机100还可包括可移动地设置在每个气缸内的活塞(未示出)。每个活塞可以联接到发动机100的发动机输出104(例如，曲轴)。由气缸内的燃料燃烧产生的能量可以通过活塞转换成发动机输出104的旋转能量。如本文所述，发电机可与动力系统的发动机100对齐定位(例如，在由支承结构(例如，框架、一个或多个固定支架等)限定的固定位置内)。
发动机100可包括安装在发动机缸体102上的气缸盖106。气缸盖106可容纳发动机100的一个或多个部件和/或系统，例如气门机构、进气歧管、排气歧管、传感器等。发动机100可以包括各种其他部件和/或系统(未示出)，例如曲轴箱、燃料系统、空气系统、冷却系统、涡轮增压器、排气再循环系统、排气后处理系统、其他外围设备等。
如上所述，图1是作为示例提供的。其它示例可以不同于结合图1所描述的。
图2是如本文所述的动力系统200的示例实现的图。图2的动力系统200包括发动机100(其可对应于图1的发动机100)、可变驱动系统202、发电机204、负载206和驱动控制系统208。发动机100、可变驱动系统202和发电机204可以彼此机械地联接(如相应的实线所示)。发电机204和负载206可以彼此电联接，并且驱动控制系统208可以机械地、电地和/或液压地连接到发动机100、可变驱动系统202、发电机204和/或负载206。如本文所使用的，当部件彼此直接附接(例如，经由一个或多个紧固件或联接器紧固、装配、粘附等)(除了紧固件或联接器之外没有任何中间部件)或经由一个或多个中间零件彼此附接时，部件是“机械地联接的”。此外，如在此使用的，当部件在没有任何中间部件(除了紧固件或联接器之外)的情况下彼此附接时，部件是“机械连接的”。
如本文所述，动力系统200用于通过将动力从发动机100传递到发电机204来产生电力(例如，以在不接入电网电源的地点或建筑物处实现AC功率)。在一些实现中，动力系统200可以包括在船舶内(例如，在船舶的发动机室中)。如本文所述，可变驱动系统202可控制从发动机100到发电机204的动力传递。
可变驱动系统202可以包括可变驱动器(例如，无级变速器(CVT)、机械可调速驱动器、液压可调速驱动器、液压平行路径可变变速器、静液压驱动器等)。可变驱动器可包括第一可变带轮(例如，CVT的主驱动器)、第二可变带轮(例如，CVT的副驱动器)和联接到第一可变带轮和第二可变带轮的驱动元件(例如，带、缆线、链条等)。如本文所述，可变驱动系统202可包括一个或多个离合器以实现或控制通过动力系统200的动力传递。附加地或替代地，可变驱动系统202可包括具有一个或多个固定齿轮的一个或多个固定齿轮驱动器。
发电机204可以是被配置为将机械能转换成电能的任何合适的发电机。例如，发电机204可以包括定子和转子，该定子和转子联接到发电机驱动轴210。发电机驱动轴210可以旋转产生磁场的转子。发电机204的定子可以从磁场产生AC功率(例如，经由感应)。AC功率的频率可以基于转子的旋转速度。例如，发电机驱动轴210的旋转速度越快，到负载206的AC功率的频率越高，并且发电机驱动轴210的旋转速度越低，到负载206的AC功率的频率越低。负载206可以是由AC功率(例如，是特定频率的AC功率，诸如50赫兹(Hz)、60Hz等)供电的一个或多个装置。
驱动控制系统208包括用于从动力系统200的一个或多个部件接收信息(例如，速度信息，位置信息，设置等)和/或控制动力系统200的一个或多个部件的一个或多个装置(例如，电气部件、液压部件等)或系统(例如，电气系统、液压系统等)。例如，如虚线所示，驱动控制系统208可利用电信号和/或液压来与发动机100、可变驱动系统202和/或发电机204通信和/或控制发动机100、可变驱动系统202和/或发电机204。
驱动控制系统208的电子部件以硬件、固件或硬件和软件的组合来实现。例如，驱动控制系统208的一个或多个电子部件被实现为处理器，诸如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或另一类型的处理部件。驱动控制系统208可以包括能够被编程以执行功能的一个或多个处理器。在一些实现中，与驱动控制系统208相关联的一个或多个存储器(包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或另一类型的动态或静态存储装置(例如，闪存、磁存储器、光存储器等)可以存储供驱动控制系统208使用的信息和/或指令。
驱动控制系统208可以配置有与控制诸如可变驱动系统202的动力系统200的一个或多个部件相关联的映射信息。驱动控制系统208可以将映射信息存储在一个或多个存储器中。映射信息可以包括与动力系统200的部件的状态和动力系统200的相应操作模式、过程和/或将由可变驱动系统202执行的动作(例如，对可变驱动系统202的可变驱动器的齿轮比的调节、对可变驱动系统202的一个或多个离合器的调节等)相关联的信息。在一些实现中，驱动控制系统208可以在制造过程，与可变驱动系统202相关联的校准过程，与可变驱动系统202相关联的设置过程等期间被配置有映射信息。
驱动控制系统208可以从动力系统200的一个或多个部件，从与动力系统200的部件相关联的一个或多个传感器，从与动力系统200相关联的一个或多个操作员控制装置(例如，机器的操作员站的电子用户接口、操作员站的机械器具等)等接收一个或多个输入(例如，电输入、液压输入、机械输入等)。此外，驱动控制系统208可以基于一个或多个输入向可变驱动系统202(和/或动力系统200的一个或多个其他部件)提供输出。例如，驱动控制系统208可以被配置为基于提供与动力系统200的部件相关联的信息的一个或多个输入来确定动力系统200的操作模式。如本文所述，这种操作模式可以是发动机输出104的期望速度和/或发电机驱动轴210的期望速度(和/或用于负载206的AC功率的相应频率)。在一些实现中，驱动控制系统208可以接收负载信息(例如，负载206的阻力量)以允许驱动控制系统208相应地控制可变驱动系统202和/或发动机100的速度。另外地或替代地，驱动控制系统208可以被配置为自动确定负载206的频率要求(例如，基于与负载206的装置(例如，通信装置)通信地联接和/或从负载206接收的信息)。
动力系统200可包括图2中未示出的一个或多个其它部件。例如，动力系统200可包括一个或多个飞轮(或其它类型的动力存储装置)，以在动力模式和/或发动机速度之间切换时接受阶跃负载和/或帮助加速(或减速)发动机100。因此，飞轮可以与发动机输出104、可变驱动系统202和/或发电机驱动轴210通信地联接。另外地或可选地，动力系统200可包括AC马达以维持飞轮的速度(例如，以保持飞轮被动能充电)。在这种情况下，AC马达可以包括在负载206内或者作为负载206的一部分。此外，如本文所述，动力系统200可包括一个或多个离合器，所述一个或多个离合器可接合和/或脱离以实现动力系统200的部件之间的动力传递。在一些实现中，动力系统200可以包括一个或多个泵。例如，动力系统200可包括液压泵以控制动力系统200的液压部件，例如一个或多个离合器、一个或多个变速驱动器等。附加地或替代地，动力系统200可包括一个或多个用于润滑(例如，润滑离合器，向发动机100的气缸供应润滑剂等)的泵和/或一个或多个向发动机100供应燃料的泵。
如上所述，图2是作为示例提供的。其它示例可以不同于结合图2所描述的。
图3是图2的动力系统200的可变驱动系统202(在此称为“可变驱动系统300”)的示例实现的图。在图3中，可变驱动系统300包括发动机齿轮组302、发电机齿轮组304和可变驱动器306。如图所示，发动机齿轮组302机械地联接到可变输入驱动轴308，该可变输入驱动轴308机械地联接到固定齿轮驱动器310。虽然固定齿轮驱动器310被示出为行星齿轮驱动器(例如，具有行星齿轮系)，但是固定齿轮驱动器310可以利用任何其他类型的固定齿轮系统(例如，一个或多个副轴齿轮系)。可变驱动器306经由可变驱动齿轮组312机械地联接到可变输入驱动轴308和发电机齿轮组304。
如图3进一步所示，可变驱动系统300包括直接驱动离合器314。当接合时，直接驱动离合器314使得发动机输出104能够通过绕过可变驱动器306而将动力直接传递到发电机驱动轴210。如图3所示，直接驱动离合器314朝向固定齿轮驱动器310的发电机侧定位(例如，以使得能够改进用于直接驱动离合器314的油路线)。在其他示例中，直接驱动离合器314可以朝向固定齿轮驱动器310的发动机侧定位。例如，直接驱动离合器314可以机械地联接在固定齿轮驱动器310与发电机齿轮组304之间。
附加地或替代地，可变驱动系统300可包括马达驱动离合器316。马达驱动离合器316可机械地联接到马达惰轮轴318，马达惰轮轴318机械地联接到发动机齿轮组302。电荷泵驱动轴319可以从发动机齿轮组302(例如，经由与发动机齿轮组302机械地联接的齿轮)向电荷泵320供应动力，电荷泵320可以是液压泵(例如，用于与可变驱动器306相关联的液压)、润滑剂泵(例如，用于润滑直接驱动离合器314、马达驱动离合器316、发动机100等)。马达驱动离合器316可以机械地联接到可变驱动器306和可变输入驱动轴308之间的马达惰轮轴318。尽管在可变驱动器306的发电机侧示出，但是在其他示例中，马达驱动离合器316可以朝向动力系统200的发动机侧机械地联接在可变驱动器306与发电机齿轮组304之间(例如，以减小与电荷泵320的泵相关联的液压流体的路线长度)。
如本文所述，当离合器“接合”时，离合器可“部分接合”以允许离合器滑动或“完全接合”，这不允许离合器滑动。当施加在离合器的离合器片之间的压力量没有提供足够的摩擦(这可以取决于离合器片的摩擦系数)以使离合器的离合器片共同旋转或具有相同的旋转速度时，离合器可以滑动。
固定齿轮驱动器310可以被配置为当经由直接驱动离合器314的接合将动力直接传递到发电机驱动轴210时维持发动机输出104的速度。例如，如果发动机齿轮组302和发电机齿轮组304的齿轮比相同(例如，发动机齿轮组302和发电机齿轮组304的齿轮对应地相同(例如，相同直径、相同类型、相同配置等))，并且发动机输出104具有1800转每分钟(RPM)的旋转速度，则发电机驱动轴210可对应地具有1800RPM的旋转速度(例如，以60Hz的频率获得AC功率)。
根据一些实现，固定齿轮驱动器310可被配置为当直接驱动离合器314根据发动机齿轮组302和发电机齿轮组304的齿轮比接合时，逐步降低发动机输出104至发电机驱动轴210的旋转速度，如本文所述。例如，对于发动机齿轮组302和发电机齿轮组304的某些齿轮比，当发动机输出104具有1800RPM的旋转速度时，发电机驱动轴210可以具有1500RPM的速度(例如，以50Hz的频率获得AC功率)。另外地或替代地，对于发动机齿轮组302和发电机齿轮组304的某些齿轮比，当发动机输出104具有超过2100RPM的旋转速度时，发电机驱动轴210可以具有1800RPM的速度(例如，以60Hz的频率实现AC功率)。
如图3所示，可变驱动器306可以是直列式可变驱动器。例如，可变驱动器306的可变输出322可以与可变驱动器306的可变输入324对准。这种配置可以实现围绕固定齿轮驱动器310和/或可变驱动齿轮组312的相对简化的油系统封装。
此外，在图3的示例中，可变驱动器306和/或可变输入驱动轴308从发动机100和发电机204偏移。例如，发动机齿轮组302和发电机齿轮组304可以被配置成使得可变驱动器306能够被提升到发动机100和发电机204的上方、下方或两侧(而不是如在先前技术中在发动机100与发电机204之间)。这样，相对于具有位于发动机100和发电机204之间的空间中的可变驱动器306，发动机100和发电机204可以更靠近地定位在一起以减小动力系统200的轴向长度。例如，动力系统200的总轴向长度可被限制为结构、框架和/或房间(例如，船舶的发动机室)的特定长度。因此，可变驱动系统300可允许动力系统200装配在框架或隔室(例如，发动机室、发动机壳体等)内，如果没有使动力系统202能够使用发动机齿轮组302和发电机组304从发动机100和发电机204偏移的动力系统200的机械配置，则这可能是不可能的。
如上所述，图3是作为示例提供的。其它示例可以不同于结合图3所描述的。
图4是图2的示例动力系统200的可变驱动系统202(在此称为“可变驱动系统400”)的示例实现的图。在图4中，可变驱动系统400包括发动机齿轮组402、发电机齿轮组404和可变驱动器406。如图所示，发动机齿轮组402机械地联接至可变输入驱动轴408，该可变输入驱动轴408机械地联接至固定齿轮驱动器410(例如，示出为行星齿轮驱动器，但也可以使用其它类型的固定齿轮系统)。可变驱动器406经由可变驱动齿轮组312机械地联接到可变输入驱动轴408和发电机齿轮组404。
如图4进一步所示，可变驱动系统400包括直接驱动离合器414。当接合时，直接驱动离合器414使得发动机输出104能够通过绕过可变驱动器406而将动力直接传递到发电机驱动轴210。如图4所示，直接驱动离合器414机械地连接到发动机输出104和发电机驱动轴210。在该位置，直接驱动离合器414在接合时能够实现最小或接近零的寄生功率损耗(例如，因为直接驱动离合器414是发动机输出104和发电机驱动轴210之间的唯一部件)，并且能够使发动机输出104的速度与发电机驱动轴210的速度相同(例如，当直接驱动离合器414完全接合时)。因此，在图4的示例中，发动机齿轮组402的齿轮可以是与发电机齿轮组404中的齿轮相同的配置(例如，以确保发动机输出104的速度与发电机驱动轴210的速度相同)。
附加地或替代地，可变驱动系统400可包括马达驱动离合器416。马达驱动离合器416可以使动力能够传递到机械地联接到可变输入驱动轴408的电荷泵420。类似于图3的电荷泵320，电荷泵420可以是泵的马达。马达驱动离合器416可机械地联接在可变驱动器406和可变输入驱动轴408之间。
如图4所示，可变驱动器406可以是U形变速器。例如，可变驱动器406的可变输出422可以与可变驱动器406的可变输入424并行。可变驱动系统400的这种配置可以消除对马达惰轮轴(例如，可变驱动系统300的马达惰轮轴318)的需要。此外，可变驱动系统400的配置可允许改进可变驱动406的外部可服务性和/或减小动力系统200的轴向长度(例如，相对于可变驱动系统300的可变驱动306的可服务性)。虽然固定齿轮驱动器410被示出为处于可变齿轮组412的齿轮之间的位置，但是固定齿轮驱动器410可以朝向可变齿轮组412的所有齿轮的发动机侧定位(例如，使得可变输出424不在固定齿轮驱动器410上延伸)。例如，不是将可变输出424机械地连接到机械地连接到发电机齿轮组404的可变齿轮组412的齿轮，而是可以将可变输出424机械地连接到机械地连接到固定齿轮驱动器410的可变齿轮组412的齿轮，使得固定齿轮驱动器410机械地连接在可变齿轮组412和发电机齿轮组404的多个齿轮之间。
如上所述，图4是作为示例提供的。其它示例可以不同于结合图4所描述的。
图5是图2的示例动力系统200(在此称为“可变驱动系统500”)的可变驱动系统202的齿轮组的一个或示例实现的图。在图5的示例中，发动机齿轮组502a至502d(分别称为“发动机齿轮组502”，统称为“发动机齿轮组502”)(其可对应于发动机齿轮组302和/或发动机齿轮组402)和发电机齿轮组504a至504d(其可对应于发电机齿轮组304和/或发电机齿轮组404)的示例。发动机齿轮组502包括第一固定齿轮(“1”)和第二固定齿轮。第一固定齿轮机械地联接到可变驱动系统500的发动机输出，并且第二固定齿轮(“2”)由第一固定齿轮驱动并且机械地联接到可变驱动系统500的可变驱动轴508。发电机齿轮组504包括第三固定齿轮(“3”)和第四固定齿轮(“4”)。第一固定齿轮、第二固定齿轮、第三固定齿轮和第四固定齿轮在本文中可统称为“齿轮”。
在图5的示例实现中，这些齿轮中的每一个是中间齿轮(A)、高速齿轮(B)，或低速齿轮(C)中的一个。示例高速齿轮与示例低速齿轮之间的齿轮比(对应于高速齿轮的直径与低速齿轮的直径的比)可以是大约0.833。取决于发动机100的类型和/或发电机204的类型，其他齿轮比也是可能的。中间齿轮、高速齿轮和低速齿轮各自的直径可以被配置和/或取决于发动机100和/或发电机204在动力系统200的框架和/或隔室内的固定位置。
在可变驱动系统500的第一实现中，发动机齿轮组502a的第一固定齿轮和第二固定齿轮以及发电机齿轮组504a的第三固定齿轮和第四固定齿轮各自是中间固定齿轮。在这种配置中，可变驱动系统500可提供与发电机驱动轴210的速度相同的发动机输出104的速度(例如，当直接驱动离合器接合以绕过通过可变驱动器的动力传递时)。例如，如图所示，第一固定齿轮、第二固定齿轮、第三固定齿轮和第四固定齿轮的速度可以都是1800RPM(例如，以通过发电机实现60Hz的电输出)。
在可变驱动系统500的第二实现中，发动机齿轮组502b的第一固定齿轮和第二固定齿轮各自是中间固定齿轮，发电机齿轮组504b的第三固定齿轮是高固定齿轮，并且发电机齿轮组504b的第四固定齿轮是低固定齿轮。在这种配置中，可变驱动系统500可提供大于发电机驱动轴210的速度的发动机输出104的速度(例如，当直接驱动离合器接合以绕过通过可变驱动器的动力传递时)。例如，如图所示，第一固定齿轮、第二固定齿轮和第三固定齿轮的速度可以是1800RPM，并且第四固定齿轮的速度可以是1500RPM(例如，以通过发电机实现50Hz的电输出)。
在可变驱动系统500的第三实现中，发动机齿轮组502c的第一固定齿轮是高固定齿轮，发动机齿轮组502c的第二固定齿轮是低固定齿轮，并且发电机齿轮组504c的第三固定齿轮和第四固定齿轮各自是中间固定齿轮。在这种配置中，可变驱动系统500可提供大于发电机驱动轴210的速度的发动机输出104的速度(例如，当直接驱动离合器接合以绕过通过可变驱动器的动力传递时)。例如，如图所示，第一齿轮的速度可以是2160RPM，第二固定齿轮、第三固定齿轮和第四固定齿轮的速度可以是1800RPM(例如，通过发电机实现60Hz的电输出)。
在可变驱动系统500的第四实现中，发动机齿轮组502d的第一固定齿轮和发电机齿轮组504d的第三固定齿轮各自是高固定齿轮，并且发动机齿轮组502d的第二固定齿轮和发电机齿轮组504d的第四固定齿轮各自是低固定齿轮。在这种配置中，可变驱动系统500可提供大于发电机驱动轴210的速度的发动机输出104的速度(例如，当直接驱动离合器接合以绕过通过可变驱动器的动力传递时)。例如，如图所示，第一齿轮的速度可以是2160RPM，第二齿轮和第三齿轮的速度可以是1800RPM，并且第四齿轮的速度可以是1500RPM(例如，以通过发电机实现50Hz的电输出)。
因此，发动机齿轮组502和发电机齿轮组504的示例实现根据发动机的类型(例如，发动机输出104旋转的速度)和/或发电机的类型(例如，发电机驱动轴210旋转的速度和/或来自发电机的电输出的频率)使用三个相同的齿轮实现至少四个不同的固定齿轮比，以提供可变驱动系统500的相同的性能特性。因此，基于发动机输出104的特定速度和发电机驱动轴210的期望速度，发动机齿轮组502的齿轮和发电机齿轮组504的齿轮在三个特定的固定齿轮(低速齿轮、中间齿轮和高速齿轮)之间可互换。
如上所述，图5是作为示例提供的。其它示例可以不同于结合图5所描述的。
图6是示出图2的动力系统200的一个或多个示例实现的图。如图6所示，第一动力系统600a示出为具有第一可变驱动系统602a，第二动力系统600b示出为具有第二可变驱动系统602b。第一动力系统600a和第二动力系统600b均可包括发动机100和发电机204。
如图6所示，第一动力系统600a的第一可变驱动系统602a定位在发动机100和发电机204之间的空间中，而第二动力系统600b的第二可变驱动系统602b从发动机100a和发电机204偏移，以使得第二动力系统600b的总轴向长度能够相对于第一动力系统600a减小(例如，因为第二可变驱动系统602b的轴向长度可以与发电机204的轴向长度的一部分重叠)。这样，第二可变驱动系统602b(其可对应于可变驱动系统202、可变驱动系统300、可变驱动系统400、可变驱动系统500等)可从发动机100和/或发电机204偏移，以减小对第二动力系统600b的总轴向长度的影响。在一些实现中，发电机204(例如，发电机驱动轴210从其延伸的发电机204的输入端)与发动机100(例如，发动机输出104从其延伸的发动机100的输出端)之间的距离可以小于阈值距离(例如，对应于小于动力系统的轴向长度的阈值百分比(例如，小于10％、小于20％等)的距离)。
如上所述，图6是作为示例提供的。其它示例可以不同于结合图6所描述的。
工业实用性
可变驱动系统202的公开的示例实现被配置为保持发电机驱动轴210的旋转速度(例如，以确保发电机204以特定的输出频率(例如，50Hz、60Hz等)提供电力)。此外，可变驱动系统202可被配置为当发电机204的负载改变并且发动机输出104的速度将相应地增加时防止发动机100失速(通过使用和控制可变驱动的齿轮比)。
此外，可变驱动系统202可以被配置为通过减少发动机100与发电机204之间的引起功率损失的部件的数量和/或体积(例如，由于先前技术中另外包括的部件的寄生损失)来相对于先前技术节约燃料。例如，在高负载下，可变驱动系统202的直接驱动离合器可以被接合以绕过通过可变驱动系统202的一个或多个部件(例如，可变驱动器)的动力传递，从而减少机械地联接在发动机100和发电机204之间的部件的数量。
此外，可变驱动系统202可以由有限数量的可互换部件构成。例如，可变驱动系统202可以允许使用有限组的齿轮尺寸(例如，用于低速齿轮、高速齿轮和中间齿轮的三个齿轮尺寸)来实现相同组的性能特性。如本文所述，根据所使用的发动机类型和/或发电机所需的输出，可变驱动系统202可配置为具有同一组三个齿轮的至少四种不同配置。因此，三组可互换齿轮可使发动机100和204能够安装在相同设计的框架或隔室内，但允许发动机输出104和/或发电机驱动轴210的不同速度。这样，当给定用于动力系统200的固定框架和/或隔室在多个不同实现或用途中是一致的时，可以降低对动力系统200的齿轮组和/或其他部件的定制设计、创建和制造的要求。
此外，可变驱动系统202可配置为减小动力系统200的总长度，以允许动力系统200插入到相对受限的框架和/或隔室(例如，船舶的发动机室)中。这样，可以相应地减少用于设计和/或生成这种框架和/或部件的硬件、部件和/或成本。可变驱动系统202可以允许相对于先前技术改进的设计和/或对零件的部件(例如，可变驱动系统202的可变驱动器)的访问，这相应地增强了关于维护可变驱动系统202的部件的维护能力和/或降低了成本(例如，财务成本、劳动力成本等)。

Claims (10)

1.一种动力系统(200)的可变驱动系统(202)，包括：
发动机齿轮组(302)，其用于将动力从发动机(100)的发动机输出(104)传递到可变驱动系统(202)的可变输入驱动轴(308)；
发电机齿轮组(304)，其将由所述发动机(100)产生的动力传递到发电机(204)的发电机驱动轴(210)；
可变驱动器(306)，其被联接到所述可变输入驱动轴(308)上以便使得所述发动机输出(104)与所述发电机驱动轴(210)之间的齿轮比是可调节的，
可变输入驱动轴(308)，其从以下中的至少一个偏移：
所述发动机输出(104)，或
所述发电机驱动轴(210)；以及
直接驱动离合器(314)，其绕过通过所述可变驱动器(306)的可变动力传递，并且能够实现从所述发动机输出(104)到所述发电机驱动轴(210)的直接动力传递。
2.根据权利要求1所述的可变驱动系统(202)，进一步包括：
固定齿轮驱动器(310)，其机械地联接在所述可变输入驱动轴(308)与所述可变驱动器(306)之间。
3.根据权利要求2所述的可变驱动系统(202)，其中所述直接驱动离合器(314)机械地连接到所述固定齿轮驱动器(310)上。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的可变驱动系统(202)，其中所述固定齿轮驱动器(310)是行星齿轮驱动器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的可变驱动系统(202)，其中所述发动机齿轮组(302)的齿轮和所述发电机齿轮组(304)的齿轮基于所述发动机输出(104)的特定速度和所述发电机驱动轴(210)的期望速度在三个特定固定齿轮之间可互换。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的可变驱动系统(202)，其中所述直接驱动离合器(314)被机械地连接到所述发电机驱动轴(210)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的可变驱动系统(202)，其中所述可变驱动器(306)包括变速器(406)以减小所述动力系统(200)的轴向长度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的可变驱动系统(202)，其中所述发电机(204)的输入端在所述发动机(100)的输出端的阈值距离内。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的动力系统(200)，
其中所述动力系统(200)包括
所述发动机(100)；
所述发电机(204)；以及
所述可变驱动系统(202)。
10.一种用于在动力系统(200)的固定位置中将机械动力从发动机(100)传递到发电机(204)的齿轮组组件，所述齿轮组组件包括：
发动机齿轮组(302)，其包括：
第一固定齿轮，其被机械地联接到所述发动机(100)的发动机输出(104)上，以及
第二固定齿轮，其由所述第一固定齿轮驱动并且机械地联接至可变驱动轴(308)，所述可变驱动轴(308)与机械地联接在所述发动机(100)和所述发电机(204)之间的所述动力系统(200)中的可变驱动器(306)相关联；以及
发电机齿轮组(304)，其包括：
第三固定齿轮，其由固定齿轮驱动器(310)驱动，以及
第四固定齿轮，其由所述第三固定齿轮驱动并且机械地联接到所述发电机(204)的发电机驱动轴(210)。
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