DE10139266A1 - Electrical planetary gearbox has first and second 3-phase windings with magnetic poles in chassis or on first and second rotatable wheels that function as first/second electrical machine rotors - Google Patents

Electrical planetary gearbox has first and second 3-phase windings with magnetic poles in chassis or on first and second rotatable wheels that function as first/second electrical machine rotors

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DE10139266A1 DE2001139266 DE10139266A DE10139266A1 DE 10139266 A1 DE10139266 A1 DE 10139266A1 DE 2001139266 DE2001139266 DE 2001139266 DE 10139266 A DE10139266 A DE 10139266A DE 10139266 A1 DE10139266 A1 DE 10139266A1
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K51/00Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts

Abstract

The device has a first rotor (1) with magnetic poles, a second (2) with an air gap to the first and an air gap to magnetic poles and with 3-phase short-circuit windings (3). An additional pole wheel (6) or cage rotor on one rotor rotates with the rotor. First and second 3-phase windings (4,7) in the chassis or on first and second rotatable wheels have magnetic poles and function as rotors of first and second electrical machines. A regulator (5) controls the revolution rate and/or field strength of the 3-phase fields as required.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Planetengetriebe und seine Regelung. The invention relates to an electrical planetary gear and its control.

In den deutschen Patentanmeldungen DE 198 24 676 A1 und DE 199 15 301 A1 ist ein Getriebe beschrieben, welches in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise einem Planetengetriebe gleicht. Daher soll ein derartiges Getriebe im Nachfolgenden EPG (= elektrisches Planetengetriebe) genannt werden. In German patent applications DE 198 24 676 A1 and DE 199 15 301 A1 there is a Gearbox described, which is a planetary gear in its structure and mode of operation like. Therefore, such a gearbox in the following EPG (= electrical Planetary gear).

Bei einem derartigen Getriebe dreht ein erster Läufer mit Magnetpolen in oder um einem zweiten Läufer mit Drehstromkurzschlusswicklungen. Dieser zweite Läufer wiederum dreht in einem Gestell mit Magnetpolen. Dadurch entstehen am zweiten Läufer zwei Luftspalte, nämlich einer zum ersten Läufer und einer zum Gestell. Die Drehstromwicklungen im zweiten Läufer sind so ausgeführt, daß die induzierten Drehfelder am zweiten Läufer entgegengesetzt zueinander umlaufen. Dadurch wird bewirkt, daß, wenn z. B. der erste Läufer Antriebsläufer und der zweite Läufer Abtriebsläufer ist, über den ersten Luftspalt zwischen den beiden Läufern das Kupplungsdrehmoment verlustfrei übertragen wird und über den zweiten Luftspalt das motorische Moment zusätzlich wirkt. Im zweiten Luftspalt drückt sich dann das Drehfeld an den Magnetpolen des Gestells ab. Relativ zum Gestell steht dieses Drehfeld still. In such a transmission, a first rotor with magnetic poles rotates in or around one second rotor with three-phase short-circuit windings. This second runner in turn spins in a frame with magnetic poles. This creates two air gaps on the second rotor, namely one for the first runner and one for the rack. The three-phase windings in the second Runners are designed so that the induced rotating fields on the second rotor are opposite circulate to each other. This causes that when z. B. the first rotor drive rotor and the second rotor is a driven rotor, across the first air gap between the two The clutch torque is transmitted without loss and via the second air gap the motor moment acts additionally. The rotating field is then expressed in the second air gap on the magnetic poles of the frame. This rotating field stands still relative to the frame.

In den o. a. Anmeldungen sind Möglichkeiten eines mehrstufigen Aufbaus einer derartigen Getriebeeinheit beschrieben. Es ist aber noch nicht gezeigt, wie von einer Stufe in die andere Stufe gewechselt werden kann. Insbesondere ist nicht gezeigt, wie mit einem derartigen Getriebe aus dem Stillstand angefahren werden kann oder wie eine andersgeartete Mehrstufigkeit realisiert werden kann. In the above Registrations are options for a multi-level structure Gear unit described. However, it has not yet been shown how from one step to the other Level can be changed. In particular, it is not shown how with such Gearbox can be started from standstill or like a different multi-stage can be realized.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie gekennzeichnet ist, ermöglicht eine zusätzliche Stufenerhöhung oder den stufenlosen, kraftschlüssigen Übergang von einer Getriebestufe zur anderen bzw. den vollständig stufenlosen Betrieb eines derartigen Getriebes. Ebenso ermöglicht sie ein Anfahren aus dem Stillstand. The invention seeks to remedy this. The invention as characterized enables an additional step increase or the stepless, non-positive transition from one gear stage to another or the completely stepless operation of such Transmission. It also enables starting from a standstill.

Dies wird dadurch erreicht, daß besondere Einrichtungen, Regelelemente und Steuerstrategien vorgehen sind, die einen wunschgemäßen Betrieb ermöglichen. This is achieved in that special facilities, control elements and control strategies are procedures that enable the desired operation.

Es sind Lösungen für stufenlose Getriebeverstellungen mit Zahnradplanetengetrieben bekannt, bei welchen bei einem Zahnradplanetengetriebe alle drei Wellen drehbar sind und durch Drehung der dritten, normalerweise stillstehenden (Stütz-)Welle die Drehzahlübersetzung stufenlos verändert werden kann. Diese Lösung wurde in der Fachpresse für den Toyota Prius vorgestellt. Solutions for continuously variable transmission adjustments with gear planetary gears are known, in which all three shafts in a gear planetary gear are rotatable and through Rotation of the third, normally stationary (support) shaft, the speed ratio can be changed continuously. This solution was in the trade press for the Toyota Prius presented.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine ähnliche Drehzahl- und Drehmomentenvariation ohne Einsatz mechanischer Getriebe, sondern ausschließlich auf elektrischem Wege. The solution according to the invention enables a similar speed and Torque variation without the use of mechanical gears, but only by electrical means.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1-4 beschrieben. The invention is described with reference to FIGS. 1-4.

Fig. 1 zeigt einen ersten erfindungsgemäßen Aufbau. Ein Antriebsläufer (1) mit Magnetpolen dreht in einem Abtriebsläufer (2) mit Drehstromwicklungen (3) entsprechend DE 198 24 676. Am Abtriebsläufer (2) ist weiterhin ein Polrad (6) fest, welches auf zweite Drehstromwicklungen (7) im Gestell wirkt. Für eine einfachere Lösung kann dies auch ein Käfigläufer sein. Ebenso werden die Magnetpole im Gestell über den Drehstromwicklungen (3) des Abtriebsläufers durch erste Drehstromwicklungen (4) im Gestell gebildet. Die Drehstromwicklungen im Gestell (4) und (7) sind mit einer Regeleinrichtung (5) verbunden, die Drehrichtung und evtl. Geschwindigkeit der Drehfelder und deren Feldstärke stufenlos ändern kann. Fig. 1 shows a first structure according to the invention. A drive rotor ( 1 ) with magnetic poles rotates in a driven rotor ( 2 ) with three-phase windings ( 3 ) in accordance with DE 198 24 676. A fixed wheel ( 6 ) is also fixed to the driven rotor ( 2 ), which acts on second three-phase windings ( 7 ) in the frame. For a simpler solution, this can also be a squirrel cage. Likewise, the magnetic poles in the frame are formed above the three-phase windings ( 3 ) of the driven rotor by first three-phase windings ( 4 ) in the frame. The three-phase windings in the frame ( 4 ) and ( 7 ) are connected to a control device ( 5 ), which can change the direction of rotation and possibly the speed of the rotating fields and their field strengths continuously.

Natürlich können anstelle der Drehstromwicklungen im Gestell auch drehbare Räder mit Magnetpolen verwendet werden, die als Läufer eines Generators und eines Motors fungieren und durch die Regeleinrichtung (5) im Drehzahlverhältnis und der Momentenerzeugung gesteuert werden. Dies erscheint aber als aufwendigere Lösung. Of course, instead of the three-phase windings in the frame, rotatable wheels with magnetic poles can also be used, which act as rotors of a generator and a motor and are controlled by the control device ( 5 ) in the speed ratio and the generation of torque. However, this appears to be a more complex solution.

Wenn die Regeleinrichtung (5) im Gestell nur einen Schalter darstellt, mit dessen Hilfe das Drehfeld im Gestell nur auf Rechtslauf, auf Linkslauf oder ausgeschaltet werden kann, dann kann man an einem derartigen Getriebe ohne zusätzliche Maßnahmen 4 Schaltstufen realisieren. Bei Einschalten von Rechts- oder Linkslauf läuft das Drehfeld der Drehzahl nD um mit der konstanten Relation nD = α.nab, nab = Drehzahl der Abtriebswelle; und nD = - α.nab, nab = Drehzahl der Abtriebswelle; α = durch Wicklungsauslegung festgelegte Relation. If the control device ( 5 ) in the frame represents only one switch, with the aid of which the rotating field in the frame can only be turned clockwise, counterclockwise or switched off, then 4 switching stages can be implemented on such a gear without additional measures. When switching from clockwise or counterclockwise, the rotating field of the speed running n D to the constant ratio n D = α.n off from n = rotational speed of the output shaft; and n D = - α.n ab , n ab = speed of the output shaft; α = relation determined by winding design.

Somit hat man dann die Möglichkeit zu 4 Getriebestufen:

  • A) Schaltung des Drehfeldes im Gestell auf Rechtslauf
  • B) Schaltung des Drehfeldes im Gestell auf Linkslauf
  • C) Schaltung der Gestellwicklungen auf stillstehende Polpaare
  • D) Ausschalten der Gestellwicklungen (Kupplung).
This gives you the option of 4 gear stages:
  • A) Switching the rotating field in the frame to clockwise rotation
  • B) Switching the rotating field in the frame to counterclockwise rotation
  • C) Switching the frame windings to stationary pole pairs
  • D) Switch off the frame windings (clutch).

Wenn man die Regeleinrichtung als Frequenzregler ausbildet, kann man die Abtriebsdrehzahl stufenlos verändern. If you design the control device as a frequency controller, you can set the output speed change continuously.

Die verschiedenen Betriebsarten eines derartigen stufenlosen Getriebes werden anhand der Fig. 2 erläutert. The various operating modes of such a continuously variable transmission are explained with reference to FIG. 2.

Man stelle sich vor, daß das Getriebe auf eine Untersetzung 1 : 2 ausgelegt ist, d. h. daß die Wicklungen im Abtriebsläufer (3) so gestaltet sind, daß sie dieselbe Anzahl von Polpaaren am Antriebsläufer und im Gestell erfordern. Dies ist ein Betrieb, wie er bereits in DE 198 24 676 beschrieben ist. Imagine that the gearbox is designed for a reduction ratio of 1: 2, ie the windings in the output rotor ( 3 ) are designed so that they require the same number of pole pairs on the drive rotor and in the frame. This is an operation as already described in DE 198 24 676.

Fig. 2c zeigt die Schaltung durch die Regeleinrichtung für einen derartigen Betrieb. Dort ist nur ein Wicklungsstrang der Drehstromwicklungen von einem Erregerstrom (Gleichstrom) durchflossen und bildet damit im Gestell stillstehende Magnetpole. Die beiden anderen Wicklungsstränge der ersten Gestellwicklung (4) sind ebenso wie die zweiten Drehstromwicklungen (7) im Gestell durch die Regeleinrichtung (5) getrennt, so daß in ihnen kein Stromfluß möglich ist. Damit induziert die Drehung des Polrades (6) nur geringe Verluste durch Wirbelströme in den Blechpaketen und der Wirkungsgrad des Getriebes ist sehr hoch. Fig. 2c shows the circuit by the control device for such an operation. There is only one winding phase of the three-phase windings through which an excitation current (direct current) flows and thus forms stationary magnetic poles in the frame. The two other winding phases of the first frame winding ( 4 ), like the second three-phase windings ( 7 ) in the frame, are separated by the control device ( 5 ), so that no current flow is possible in them. Thus, the rotation of the magnet wheel ( 6 ) induces only slight losses due to eddy currents in the laminated cores and the efficiency of the transmission is very high.

Die Untersetzung sei 1 : 2. Dann dreht z. B. der Antriebsläufer mit nan = 1000 U/min und dem Antriebsdrehmoment Man und der Abtriebsläufer mit nab = 500 U/min und Mab ≍ 2.Man. Aufgrund der Auslegung des Getriebes ins nan - nab = nab - n4 mit n4 = Drehzahl des Drehfeldes in den ersten Drehstromwicklungen (4) im Gestell. The reduction is 1: 2. Then z. B. the drive rotor with n an = 1000 rpm and the drive torque M on and the output rotor with n from = 500 rpm and M from ≍ 2.M on . Due to the design of the gearbox in n an - n ab = n ab - n 4 with n 4 = speed of the rotating field in the first three-phase windings ( 4 ) in the frame.

In Fig. 2c ist n4 = 0 und daher ist die Untersetzung 1 : 2. In Fig. 2c, n 4 = 0 and therefore the reduction is 1: 2.

Läßt man nun das Drehfeld in den ersten Wicklungen (4) mit der Drehzahl von z. B. n4 = 500 U/min umlaufen, hat man den gleichen Effekt, als ob man beim Zahnradplanetengetriebe das Hohlrad mit der Drehzahl 500 U/min drehen würde. Bei gegebener Antriebsdrehzahl 1000 ändert sich damit die Abtriebsdrehzahl.


auf nab = 750 U/min. Beim EPG (Planetengetriebe der DE 198 24 676) bleibt wie auch bei Zahnradplanetengetrieben das Momentenverhältnis konstant. Daher muß die Energie zur Drehung des Drehfeldes in den ersten Wicklungen (4) zusätzlich in den Antriebsstrang eingebracht werden.
If you now leave the rotating field in the first windings ( 4 ) at the speed of z. B. n 4 = 500 revolutions per minute, you have the same effect as if you were turning the ring gear with the speed planetary gear at the speed of 500 rpm. For a given input speed 1000, the output speed changes.


on n down = 750 rpm. In the EPG (planetary gear of DE 198 24 676), as in the case of gear planetary gears, the torque ratio remains constant. Therefore, the energy for rotating the rotating field in the first windings ( 4 ) must also be introduced into the drive train.

Die Höhe dieser einzubringenden Energie E läßt sich für einen verlustfreien Betrieb errechnen aus der Differenz der Abtriebsleistung und der Antriebsleistung:

E = 2.Man.750 - Man.1000 = Man.500 = 0,666.Man.750.
The amount of this energy E to be introduced can be calculated for lossless operation from the difference between the output power and the drive power:

E = 2.M on .750 - M on .1000 = M on .500 = 0.666.M on .750.

In Fig. 2a ist gezeigt, daß diese Energie in den zweiten Drehstromwicklungen (7) über dem Polrad (6) generatorisch gewonnen wird. Damit sinkt die Abtriebsleistung um eben diese Man.500 = 0,666.Man.750. Das nutzbare Abtriebsdrehmoment Mab verringert sich ohne Berücksichtigung zusätzlicher Verluste aufgrund der Regeleinrichtungen durch diese Leistungsabzweigung auf


Für eine derartige Regelung kann ein Käfigläufer anstelle des Polrades nicht eingesetzt werden.
In Fig. 2a it is shown that this energy is generated in the second three-phase windings ( 7 ) via the magnet wheel ( 6 ) as a generator. The output power drops by this M to .500 = 0.666.M to .750. The usable output torque M ab decreases without taking into account additional losses due to the control devices due to this power branch


A squirrel-cage rotor cannot be used instead of the magnet wheel for such a regulation.

In Fig. 2b dreht das Drehfeld in den ersten Gestellwicklungen (4) entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Abtriebsläufers und wird durch das am Abtriebsläufer in dessen Wicklungen (3) umlaufende Drehfeld generiert. Wieder gilt die Drehzahlgleichung


mit z. B. n4 = -500 U/min. Dann ist nab = 250 U/min. Ebenso gilt die konstante Momentengleichung. An der Abtriebswelle wird daher direkt nur die Leistung 2.Man.250 abgenommen. Daher muß die restliche Antriebsleistung Man.500 = 2.Man.250 über die Regeleinrichtung und die zweite Drehstromwicklung (7) und das Polrad (6) der Abtriebswelle zugeführt werden. Hier wäre die Verwendung eines Käfigläufers anstelle des Polrades denkbar.
In Fig. 2b, the rotating field in the first frame windings ( 4 ) rotates opposite to the direction of rotation of the driven rotor and is generated by the rotating field rotating on the driven rotor in its windings ( 3 ). Again the speed equation applies


with z. B. n 4 = -500 rpm. Then n ab = 250 rpm. The constant moment equation also applies. Therefore, only the power 2.M at .250 is directly taken from the output shaft. Therefore, the remaining drive power to .500 M = 2.M need to. 250 are supplied to the output shaft via the control device and the second three-phase winding ( 7 ) and the magnet wheel ( 6 ). The use of a squirrel-cage rotor instead of the magnet wheel would be conceivable here.

Setzt man n4 = -1000, dann steht die Abtriebswelle still. Durch gesteuerte Vergrößerung von n4 auf z. B. n4 = 0 kann man anfahren. If you set n 4 = -1000, the output shaft stops. By controlled enlargement from n 4 to z. B. n 4 = 0 can be started.

In Fig. 2d sind alle Gestellwicklungen (4, 7) getrennt. Dann generiert schon ein geringer Schlupf zwischen Antriebswelle (1) und Abtriebswelle (2) in den Kurzschlußwicklungen (3) hohe Ströme und das System wirkt als Induktionskupplung. In Fig. 2d all frame windings ( 4 , 7 ) are separated. Then even a small slip between the drive shaft ( 1 ) and the output shaft ( 2 ) in the short-circuit windings ( 3 ) generates high currents and the system acts as an induction clutch.

In Fig. 3 sind für ein Getriebe mit der Auslegung 1 : 2 über dem Betriebsfeld 1 : 1-1 : 4 die verschiedenen Regelbereiche gezeigt. In Fig. 3 the various control ranges are shown for a gearbox with the design 1: 2 over the operating field 1: 1-1: 4.

In Bereich A gilt die Schaltung der Fig. 2b. Die in den ersten Drehstromwicklungen (4) generierten Drehströme werden über die Regeleinrichtung (5) und die zweiten Drehstromwicklungen (7) momentenerhöhend der Abtriebswelle zugeführt. Dabei müssen Verluste durch diese stufenlose Regelung in Kauf genommen werden. The circuit of FIG. 2b applies in area A. The three-phase currents generated in the first three-phase windings ( 4 ) are fed to the output shaft via the control device ( 5 ) and the second three-phase windings ( 7 ) in a torque-increasing manner. Losses due to this stepless regulation have to be accepted.

In Schaltpunkt 1 hat man die Schaltung der Fig. 2c mit einem hohen Wirkungsgrad. In switching point 1 you have the circuit of Fig. 2c with a high efficiency.

In Bereich B hat man den Betrieb entsprechend Fig. 2a. Auch hier müssen Verluste durch diese stufenlose Regelung in Kauf genommen werden. In area B you have the operation according to Fig. 2a. Losses due to this stepless regulation must also be accepted here.

In Schaltpunkt B hat man den Betrieb als Induktionskupplung entsprechend Fig. 2d mit hohem Wirkungsgrad. In switching point B you have the operation as an induction coupling according to Fig. 2d with high efficiency.

Fig. 4 zeigt einen Aufbau analog zur Fig. 1 jedoch mit einem Polrad (17) an der Antriebswelle. Fig. 4 shows a structure similar to Fig. 1 but with a magnet wheel ( 17 ) on the drive shaft.

Im Bereich A wird damit der Antriebswelle zusätzliches Moment Mzus zugeführt und das Moment an der Abtriebswelle wird damit 2.(Man + Mzus). In the area A so that the drive shaft additionally additional moment M is applied and the torque on the output shaft is thus 2. (M + at M zus).

Im Bereich B wird der Antriebswelle Moment Mgen entzogen und das Moment an der Abtriebswelle ist 2.(Man - Mgen). In area B, the input shaft torque M gen is extracted and the torque on the output shaft is 2. (M an - M gen ).

Beide Aufbauten haben ihre Vor- und Nachteile. Both structures have their advantages and disadvantages.

Bei Aufbau nach Fig. 1 kann man Bremsenergie vom Polrad (6) über die Regeleinrichtung (5) zurückgewinnen. Jedoch baut das Polrad größer, da man ein höheres Maximalmoment zuführen muß (2.Man(max) (vgl. Erläuterung zu Fig. 2b)). In configuration of Fig. 1, braking energy can be recovered from the magnet wheel (6) via the control device (5). However, the magnet wheel builds larger, since one has to supply a higher maximum torque (2.M on (max) (see explanation of Fig. 2b)).

Der Aufbau der Fig. 4 baut zwar leichter, man muß nur das Maximalmoment Man(max) dem Polrad zuführen, man kann aber keine Bremsenergie zurückgewinnen. The structure of FIG. 4 is lighter, you only have to supply the maximum torque M to (max) the pole wheel, but you cannot recover any braking energy.

Hier soll aber auch auf einen Nachteil einer derartigen stufenlosen Verstellbarkeit hingewiesen werden. Der Anteil des Leistungsstroms, der über die Drehstromwicklungen im Gestell fließt, hat einen deutlich geringeren Übertragungswirkungsgrad als der, der über die Drehstromwicklungen im zweiten Läufer fließt. Insgesamt hat daher ein derartiges stufiges oder stufenloses Getriebe einen geringeren Übertragungswirkungsgrad als ein rein schaltbares EPG, wie es in DE 198 24 676 A1 und DE 199 15 301 A1 beschrieben ist. Es dürfte aber mit mechanischen stufenlosen Getrieben konkurrenzfähig sein. However, this is also said to have a disadvantage of such stepless adjustability be pointed out. The proportion of the power current flowing through the three-phase windings in the frame flows, has a significantly lower transmission efficiency than that over the Three-phase windings flow in the second rotor. Overall, therefore, has such a stepped or continuously variable transmission has a lower transmission efficiency than a purely switchable EPG, as described in DE 198 24 676 A1 and DE 199 15 301 A1. But it should be with mechanical continuously variable transmissions to be competitive.

Ein wesentlicher Vorteil von elektrischen Getrieben ist der, daß sie für extrem hohe Drehzahlen (bei relativ geringeren Drehmomenten) geeignet sind, wie sie z. B. bei Gas- und Dampfturbinen (und bei Turboverdichtern) benötigt werden. Daher ist es trotz seiner Wirkungsgradnachteile zum Einsatz an kraftschlüssig mit einem anderen Aggregat zu welchem die Drehzahlrelation veränderbar sein soll hervorragend geeignet. Etwa einem Hauptaggregat, z. B. einem Verbrennungsmotor mit verbundenen Hilfsaggregat z. B. einer Abgasturbine oder einem Turboverdichter zur Aufladung deren Drehzahlrelationen zueinander veränderbar sein sollen. Aus diesem Grunde wird auch Schutz begehrt für die Verwendung eines stufenlosen oder mehrstufigen, erfindungsgemäßen Getriebes in Verbindung mit einer Dampfturbine oder Gas- oder Abgasturbine oder einem Turboverdichter oder Turbopumpe. A major advantage of electrical gearboxes is that they are extremely high Speeds (at relatively lower torques) are suitable, as z. B. in gas and Steam turbines (and for turbocompressors) are required. Therefore, despite it Efficiency disadvantages for use on non-positively with another unit to which the The speed ratio should be changeable and should be extremely suitable. About a main unit, e.g. B. an internal combustion engine with connected auxiliary unit z. B. an exhaust gas turbine or one Turbocompressors for charging whose speed relationships should be changeable to each other. For this reason, protection is also sought for the use of a stepless or multi-stage gearbox according to the invention in connection with a steam turbine or gas or exhaust gas turbine or a turbocompressor or turbopump.

Claims (7)

1. Elektrisches Getriebe aus einem ersten Läufer (1, 11) mit Magnetpolen, einem zweiten Läufer (2, 12) mit einem Luftspalt zum ersten Läufer und einem Luftspalt zu Magnetpolen im Gestell mit und mit Drehstromkurzschlußwicklungen (3, 13), welche so angeordnet sind, daß das Drehfeld zum ersten Luftspalt entgegengesetzt zum Drehfeld zum zweiten Luftspalt am zweiten Läufer (2, 12) umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Läufer ein zusätzliches Polrad (6, 16) oder ein Käfigläufer fest ist, welches mit diesem Läufer umläuft, einer ersten Drehstromwicklung (4, 14) im Gestell oder einem ersten drehbaren Rad mit Magnetpolen, welches als Läufer einer ersten elektrischen Maschine fungiert, einer zweiten Drehstromwicklung (7, 17) im Gestell oder einem zweiten drehbaren Rad mit Magnetpolen, welches als Läufer einer zweiten elektrischen Maschine fungiert und einer Regeleinrichtung (5, 15), welche die in der ersten (4, 14) oder zweiten Drehstromwicklung (7, 17) oder der ersten oder zweiten elektrischen Maschine generierten Ströme generatorisch nutzen oder umwandeln kann und in der zweiten (7, 17) oder in der ersten Drehstromwicklung (4, 14) oder der ersten oder zweiten elektrischen Maschine motorisch wirkende Drehfelder erzeugt, welche in ihrer Drehgeschwindigkeit und/oder ihrer Feldstärke von dieser Regeleinrichtung bedarfsgerecht verändert werden können. 1. Electrical transmission from a first rotor ( 1 , 11 ) with magnetic poles, a second rotor ( 2 , 12 ) with an air gap to the first rotor and an air gap to magnetic poles in the frame with and with three-phase short-circuit windings ( 3 , 13 ), which are arranged so are that the rotating field to the first air gap rotates in the opposite direction to the rotating field to the second air gap on the second rotor ( 2 , 12 ), characterized in that an additional magnet wheel ( 6 , 16 ) or a squirrel-cage rotor is fixed to one of the rotors and is connected to this rotor rotates, a first three-phase winding ( 4 , 14 ) in the frame or a first rotatable wheel with magnetic poles, which acts as a rotor of a first electrical machine, a second three-phase winding ( 7 , 17 ) in the frame or a second rotatable wheel with magnetic poles, which acts as a rotor a second electrical machine and a control device ( 5 , 15 ), which in the first ( 4 , 14 ) or second three-phase current Coverage ( 7 , 17 ) or the first or second electrical machine generated currents can use or convert and generated in the second ( 7 , 17 ) or in the first three-phase winding ( 4 , 14 ) or the first or second electrical machine rotating fields Which can be changed in terms of their speed of rotation and / or their field strength by this control device as required. 2. Elektrisches Getriebe unter Patentanspruch 1, bei welchem die Drehstromkurzschlußwicklungen (3, 13) am zweiten Läufer (2, 12) für eine konstante Übersetzung 1 : i; i ∈ Q (rationale Zahlen) ausgelegt sind,
dadurch gekennzeichnet
daß für Übersetzungen 1 : m mit m2 ≥ i2 ≥ 1 oder m2 ≤ i2 ≤ 1 durch die Drehfelder am zweiten Läufer (2, 12) in den ersten Drehstromwicklungen (4, 14) des Gestells oder der ersten elektrischen Maschine Drehströme induziert werden, welche von der Regeleinrichtung (5, 15) zu motorisch wirkenden Drehströmen in den zweiten Drehstromwicklungen des Gestells oder der zweiten elektrischen Maschine umgewandelt werden, die am Polrad (6, 16) oder dem Käfigläufer ein zusätzliches Drehmoment in Drehrichtung erzeugen und die so gesteuert werden, daß bei gegebener Antriebsdrehzahl die Abtriebsdrehzahl und das zugehörige Momentenverhältnis einstellbar sind.
2. Electrical transmission under claim 1, wherein the three-phase short-circuit windings ( 3 , 13 ) on the second rotor ( 2 , 12 ) for a constant ratio 1: i; i ∈ Q (rational numbers) are designed,
characterized
that for translations 1: m with m 2 ≥ i 2 ≥ 1 or m 2 ≤ i 2 ≤ 1 through the rotating fields on the second rotor ( 2 , 12 ) in the first three-phase windings ( 4 , 14 ) of the frame or the first electrical machine three-phase currents induced, which are converted by the control device ( 5 , 15 ) to motor-acting three-phase currents in the second three-phase windings of the frame or the second electrical machine, which generate an additional torque in the direction of rotation on the pole wheel ( 6 , 16 ) or the squirrel-cage rotor and so can be controlled that the output speed and the associated torque ratio are adjustable at a given input speed.
3. Elektrisches Getriebe unter Patentanspruch 1, 2, bei welcher die Drehstromkurzschlußwicklungen (3, 13) am zweiten Läufer (2, 12) für eine konstante Übersetzung 1 : i; i ∈ Q (rationale Zahlen) ausgelegt sind,
dadurch gekennzeichnet
daß für Übersetzungen 1 : m mit i2 ≥ m2 ≥ 1 oder i2 ≤ m2 ≤ 1 durch die Magnetpole am Polrad (6, 16) in den zweiten Drehstromwicklungen (7, 17) des Gestells oder der zweiten elektrischen Maschine Drehströme induziert werden, welche von der Regeleinrichtung (5, 15) zu motorisch wirkenden Drehströmen in den ersten Drehstromwicklungen (4, 14) des Gestells oder der ersten elektrischen Maschine umgewandelt werden, die am zweiten Läufer (2, 12) ein umlaufendes Stützmoment in Drehrichtung erzeugen und die so gesteuert werden, daß bei gegebener Antriebsdrehzahl die Abtriebsdrehzahl und das zugehörige Momentenverhältnis einstellbar sind.
3. Electrical transmission under claim 1, 2, wherein the three-phase short-circuit windings ( 3 , 13 ) on the second rotor ( 2 , 12 ) for a constant ratio 1: i; i ∈ Q (rational numbers) are designed,
characterized
that for translations 1: m with i 2 ≥ m 2 ≥ 1 or i 2 ≤ m 2 ≤ 1 induced by the magnetic poles on the pole wheel ( 6 , 16 ) in the second three-phase windings ( 7 , 17 ) of the frame or the second electrical machine three-phase currents which are converted by the control device ( 5 , 15 ) to motor-acting three-phase currents in the first three-phase windings ( 4 , 14 ) of the frame or the first electrical machine, which generate a rotating support torque in the direction of rotation on the second rotor ( 2 , 12 ) and which are controlled so that the output speed and the associated torque ratio are adjustable at a given input speed.
4. Elektrisches Getriebe unter Patentanspruch 1-3, zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Regeleinrichtung (5, 15) durch Trennen der zweiten Drehstromwicklungen (7, 17) und Schaltung der ersten Drehstromwicklung (4, 14) so, daß dort im Gestell stillstehende Magnetpole erzeugt werden oder die Magnetpole völlig ausgeschaltet werden, eine konstante Übersetzung oder eine Kupplung mit hohem Wirkungsgrad realisiert wird. 4. Electric transmission under claims 1-3, additionally characterized in that with the help of the control device ( 5 , 15 ) by separating the second three-phase windings ( 7 , 17 ) and switching the first three-phase winding ( 4 , 14 ) so that there in the frame stationary magnetic poles are generated or the magnetic poles are switched off completely, a constant translation or a coupling with high efficiency is realized. 5. Elektrisches Getriebe unter Patentanspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (5; 15) in einem Schaltelement besteht, mit Hilfe dessen die Drehrichtung der Drehfelder in den zweiten Drehstromwicklungen im Gestell (7; 17) umgeschaltet, ausgeschaltet oder als stillstehende Magnetpole geschaltet werden können und damit die Übersetzung mehrstufig wird. 5. Electric transmission under claim 1-4, characterized in that the control device ( 5 ; 15 ) consists of a switching element, with the aid of which the direction of rotation of the rotating fields in the second three-phase windings in the frame ( 7 ; 17 ) is switched over, switched off or as stationary Magnetic poles can be switched, making the translation multi-stage. 6. Elektrisches Getriebe unter Patentanspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (5; 15) in einem Frequenzregler besteht, mit Hilfe dessen eine stufenlose Übersetzung der relativen Drehfeldgeschwindigkeiten im Gestell und durch Einstellung der Stärke der Drehfelder ein Momentenverhältnis zwischen zusätzlichem Polrad (6, 16) und anderem Übertragungselement der Welle (1; 2; 11; 12) stufenlos verstellt werden kann. 6. Electrical transmission under claim 1-5, characterized in that the control device ( 5 ; 15 ) consists in a frequency controller, with the help of which a stepless translation of the relative rotating field speeds in the frame and by adjusting the strength of the rotating fields, a torque ratio between the additional pole wheel ( 6 , 16 ) and other transmission element of the shaft ( 1 ; 2 ; 11 ; 12 ) can be adjusted continuously. 7. Elektrisches Getriebe unter Patentanspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß es an einer Turbomaschine, insbesondere einer Dampf- oder Gas- oder Abgasturbine oder einen Turboverdichter oder einer Pumpe eingesetzt wird, die über dieses Getriebe kraftschlüssig mit einem anderen Aggregat verbunden ist. 7. Electric transmission under claims 1-6, characterized, that it is on a turbo machine, especially a steam or gas or exhaust gas turbine or a turbocompressor or a pump is used that has this transmission is positively connected to another unit.
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