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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft Hybridgetriebevorrichtungen, genauer leistungsverzweigte Hybridgetriebe, die Elektromaschinen nutzen.
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HINTERGRUND
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Elektromaschinen, z. B. Motoren/Generatoren können in Hybridantriebssystemen gemeinsam mit Verbrennungsmotoren verwendet werden. Ein solches Antriebssystem umfasst ein leistungsverzweigtes Hybridgetriebe, wobei die Wellenleistung von einer Kraftmaschine mit der zu und von einer Elektromaschine strömenden Wellenleistung für den Antrieb eines Abtriebselements mit einer von der Drehzahl der Motorwelle unabhängigen Drehzahl kombiniert wird. Um Leistung von einer mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Elektromaschine mit Leistung von einem mit hohem Drehmoment und niedrigerer Drehzahl umlaufenden mechanischen Bauteil wie einer Kraftmaschine zu kombinieren, kann ein mechanisches Planetengetriebe an die Elektromaschine gekoppelt sein. Mechanische Planetengetriebe können Nachteile haben, zum Beispiel akustische Geräusche, Empfindlichkeit gegenüber den Motorschwingungen sowie Schmier- und Wartungsbedarf.
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Magnetische Getriebe in irgendeiner Form sind bekannt, und das Konzept eines magnetischen Getriebes kann Vorteile im Vergleich zu mechanischen Getrieben bieten, vor allem wegen des fehlenden physischen Kontakts zwischen einem Antriebsglied und einem Abtriebsglied. Ein magnetisches Planetengetriebe in Kombination mit einer ebenfalls bekannten Elektromaschine hat einen Vorteil, dass eine Komponente der drei Komponenten des magnetischen Planetengetriebes das vom Stator der Elektromaschine erzeugte Magnetfeld sein kann und die beiden anderen Komponenten ein erster Rotor und ein zweiter Rotor der Elektromaschine sein können. Magnetischen Getrieben wurde wegen ihrer im Vergleich zu mechanischen Getrieben begrenzten Drehmomentdichte bisher nur begrenzte Aufmerksamkeit zuteil.
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KURZDARSTELLUNG
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Es wird ein Getriebe zur Übertragung mechanischer Kraft zwischen einem Antriebsglied und einem Abtriebsglied beschrieben, das ein erste elektrische Synchronmaschine einschließlich einem ersten Stator, einem ersten distalen Stator und einem ersten Proximalen Rotor beinhaltet, sowie eine zweite elektrische Synchronmaschine mit einem zweiten Stator, einem zweiten distalen Rotor und einem zweiten proximalen Rotor beinhaltet. Das Antriebsglied ist drehbar an den ersten distalen Rotor und an den zweiten proximalen Rotor, und das Abtriebsglied ist drehbar an den zweiten distalen Rotor und den ersten proximalen Rotor gekoppelt. Mechanische Kraft ist zwischen dem Antriebsglied und dem Abtriebsglied übertragbar, ohne dass vom ersten Stator ein Drehmoment abgegeben werden muss.
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Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von ein paar der besten Arten und weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben, wobei:
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1-1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems umfassend einen Verbrennungsmotor, der zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied an ein Getriebe gekoppelt ist, wobei das Getriebe erfindungsgemäß ein allmagnetisches leistungsverzweigtes Single-Mode-Hybridverbundgetriebe umfassend eine erste und eine zweite elektrische Synchronmaschine mit jeweils mehreren Rotoren ist;
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1-2 eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für das unter Bezugnahme auf 1-1 beschriebene allmagnetische leistungsverzweigte Single-Mode-Hybridverbundgetriebe ist;
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2-1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems umfassend einen Verbrennungsmotor, der zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied an ein Getriebe gekoppelt ist, wobei das Getriebe ein gemischt magnetisches und mechanisches leistungsverzweigtes Single-Mode-Hybridverbundgetriebe umfassend eine elektrische Synchronmaschine mit mehreren Rotoren, eine elektrische Synchronmaschine mit einem Rotor und ein Planetengetriebe ist;
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2-2 eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für das unter Bezugnahme auf 2-1 beschriebene gemischt magnetische und mechanische leistungsverzweigte Single-Mode-Hybridverbundgetriebe ist;
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3-1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems umfassend einen Verbrennungsmotor, der zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied an ein Getriebe gekoppelt ist, wobei das Getriebe erfindungsgemäß ein gemischt magnetisches und mechanisches leistungsverzweigtes Hybridverbundgetriebe mit Multimodeantrieb umfassend eine elektrische Synchronmaschine mit mehreren Rotoren, eine elektrische Synchronmaschine mit einem Rotor, ein Planetengetriebe und Getriebe und Kupplungen auf der Abtriebsseite ist;
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3-2 eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für das unter Bezugnahme auf 3-1 beschriebene gemischt magnetische und mechanische leistungsverzweigte Multimodeantriebs-Hybridverbundgetriebe ist;
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4-1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems umfassend einen Verbrennungsmotor, der zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied an ein Getriebe gekoppelt ist, wobei das Getriebe erfindungsgemäß ein gemischt magnetisches und mechanisches leistungsverzweigtes Hybridverbundgetriebe mit Multimodeantrieb und -abtrieb umfassend eine elektrische Synchronmaschine mit mehreren Rotoren, eine elektrische Synchronmaschine mit einem Rotor, ein Planetengetriebe, Kupplungen auf der Antriebsseite und Getriebe und Kupplungen auf der Abtriebsseite ist;
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4-2 eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für das unter Bezugnahme auf 4-1 beschriebene gemischt magnetische und mechanische leistungsverzweigte Hybridverbundgetriebe mit Multimodeantrieb und -abtrieb und Kupplungen auf der Antriebsseite sowie Getriebe und Kupplungen auf der Abtriebsseite ist;
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5 eine schematische Querschnitts-Endansicht und eine entsprechende Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Synchronmaschine umfassend einen koaxial angeordneten Stator, distalen Synchronrotor und proximalen Synchronrotor ist; und
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6 eine schematische Querschnitts-Endansicht und eine entsprechende Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Synchronmaschine mit mehreren Rotoren, umfassend einen in Längsrichtung angeordneten Stator, proximalen Synchronrotor und distalen Synchronrotor ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Zahlen gleiche oder einander entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, zeigt 1-1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems 10, umfassend einen Verbrennungsmotor 16, der über ein Antriebsglied 12 an ein Getriebe 100 gekoppelt ist, das eine erste Elektromaschine 20 und eine zweite Elektromaschine 30 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied 14. Das Abtriebsglied 14 kann an einen Antriebsstrang gekoppelt sein, um Antriebskraft zu liefern, wenn das Getriebe 100 in einem Fahrzeug genutzt wird.
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Im Sinne dieses Dokuments bezieht sich der Begriff „Kupplung“ auf eine beliebige selektiv aktivierbare Vorrichtung zur Übertragung von Drehmoment zwischen zwei drehbaren Gliedern und kann hydraulisch aktivierte Vorrichtungen, mechanische Scheiben und dergleichen umfassen. Im Sinne dieses Dokuments beziehen sich die Begriffe „distal“ und „proximal“ auf Positionen von Rotorelementen im Verhältnis zu einem Stator bei Elektromaschinen mit mehreren Rotoren.
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Das Getriebe 100 ist ein allmagnetisches leistungsverzweigtes Single-Mode-Hybridverbundgetriebe 100, und die erste und zweite Elektromaschine 20, 30 sind Synchronmaschinen mit mehreren Rotoren wie in diesem Dokument beschrieben. Die erste Elektromaschine 20 ist eine Synchronmaschine mit mehreren Rotoren, die einen ersten Stator 26, einen ersten distalen Synchronrotor 22 und einen ersten proximalen Synchronrotor 24 umfasst, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Wechselrichter 23 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 20 elektrisch mit dem ersten Stator 26 verbunden. Die zweite Elektromaschine 30 ist eine Synchronmaschine mit mehreren Rotoren, die einen zweiten Stator 36, einen zweiten distalen Synchronrotor 32 und einen zweiten proximalen Synchronrotor 34 beinhaltet, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein zweiter Wechselrichter 33 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 30 elektrisch mit dem zweiten Stator 36 verbunden. Bevorzugt sind die erste und die zweite Elektromaschine 20, 30 koaxial angeordnet, obwohl eine solche Anordnung nicht obligatorisch ist. Es kann jede geeignete Anordnung der Achsen der ersten und zweiten Elektromaschine 20, 30 verwendet werden.
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Das Antriebsglied 12 ist drehbar an den ersten distalen Synchronrotor 22 der ersten Elektromaschine 20 und an den zweiten proximalen Synchronrotor 34 der zweiten Elektromaschine 30 gekoppelt. Die erste und zweite Elektromaschine 20, 30 sind insofern verbunden als der erste distale Synchronrotor 22 drehbar an den zweiten proximalen Synchronrotor 34 der zweiten Elektromaschine 30 und der zweite distale Synchronrotor 32 der zweiten Elektromaschine 30 drehbar an den ersten proximalen Synchronrotor 24 der ersten Elektromaschine 20 gekoppelt ist. Der erste proximale Synchronrotor 24 und der zweite distale Synchronrotor 32 sind drehbar an das Abtriebsglied 14 des Getriebes gekoppelt. Die erste und zweite Elektromaschine 20, 30 sind somit verbunden und im Verbund gekoppelt.
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1-2 zeigt eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für die erste Ausführungsform des Getriebes 100, umfassend die erste Elektromaschine 20 mit drei Knoten, die mit dem ersten Stator 26, dem ersten distalen Rotor 22 und dem ersten proximalen Rotor 24 assoziiert sind. Die zweite Elektromaschine 30 umfasst drei Knoten, die mit dem zweiten Stator 36, dem zweiten distalen Rotor 32 und dem zweiten proximalen Rotor 34 assoziiert sind. Wie dargestellt, ist der den ersten distalen Rotor 22 darstellende Knoten mit dem den zweiten proximalen Rotor 34 darstellenden Knoten gekoppelt und der den zweiten distalen Rotor 32 darstellende Knoten ist mit dem den ersten proximalen Rotor 24 darstellenden Knoten gekoppelt, wodurch sich eine Kopplung im Verbund ergibt. Die auf das Getriebe 100 wirkenden Drehmomente umfassen ein erstes Gegendrehmoment Tma 25, welches das von der ersten Elektromaschine 20 am ersten Stator 26 ausgeübte Gegendrehmoment ist, und ein zweites Gegendrehmoment Tmb 35, welches das von der zweiten Elektromaschine 30 am zweiten Stator 36 ausgeübte Gegendrehmoment ist. Das Antriebsmoment Ti 13 vom Antriebsglied 12 wirkt auf den Knoten, der den ersten distalen Rotors 22 darstellt, und das Abtriebsmoment To 15 zum Abtriebsglied 14 wirkt auf den Knoten, der den zweiten distalen Rotor 32 darstellt. Die Drehzahlen an jedem der drei Knoten entlang der einzelnen Hebel können anhand der Drehzahlen der anderen beiden Knoten an diesem Hebel berechnet werden, der die Magnetgetriebewirkung zwischen den vom Stator, proximalen Synchronrotor und distalen Synchronrotor erzeugten Magnetfeldern jeder der elektrischen Synchronmaschinen mit mehreren Rotoren repräsentiert. Weiterhin kann eine Drehmomentgleichung für die Drehmomentübertragung durch das Getriebe 100 wie folgt entwickelt werden: Ti + Tmb + Tma = To
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Somit können Drehmoment und mechanische Kraft, die durch das Getriebe 100 übertragen werden, Beiträge von der Kraftmaschine 16, der ersten Elektromaschine 20 und der zweiten Elektromaschine 30 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf das Abtriebsglied 14 umfassen. Mechanische Kraft kann durch das Getriebe 100 vom Antriebsglied 12 zum Abtriebsglied 14 sowohl von der ersten Elektromaschine 20 ohne Beteiligung der zweiten Elektromaschine 30 und ohne Beteiligung der ersten Elektromaschine 20 von der zweiten Elektromaschine 30 übertragen werden. Das Antriebsmoment Ti 13 kann sowohl mit dem ersten Gegendrehmoment Tma 25, wobei das zweite Gegendrehmoment Tmb 35 Null ist, als auch vom zweiten Gegendrehmoment Tmb 35, wobei das erste Gegendrehmoment Tma 25 Null ist, erreicht werden. Mechanische Kraft ist als solche zwischen dem Antriebsglied 12 und dem Abtriebsglied 14 übertragbar, ohne dass vom ersten Stator 26 ein Drehmoment abgegeben werden muss.
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Weiterhin können Drehmoment und mechanische Kraft durch die kombinierte Wirkung der beiden Elektromaschinen 20 und 30 übertragen werden, wobei der von entweder der ersten oder der zweiten Elektromaschine 20 bzw. 30 erzeugte elektrische Strom den gesamten von der jeweils anderen Elektromaschine 20 bzw. 30 verbrauchten elektrischen Strom liefert. Die Fähigkeit zur Drehmomentübertragung von einem Antriebsglied 12 durch das Getriebe 100 zu einem Abtriebsglied 14 durch die Einzelwirkung von zwei Elektromaschinen 20 und 30 und durch die kombinierte Wirkung der beiden Elektromaschinen 20 und 30 zusammen ist charakteristisch für leistungsverzweigten Verbundbetrieb.
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2-1 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems 210, umfassend einen Verbrennungsmotor 216, der über ein Antriebsglied 212 mit einem gemischt magnetischen und mechanischen leistungsverzweigten Single-Mode-Verbundgetriebe 200 gekoppelt ist, das eine erste Elektromaschine 220, eine zweite Elektromaschine 230 und ein Planetengetriebe 240 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied 214 umfasst. Das Abtriebsglied 214 kann an einen Antriebsstrang gekoppelt sein, um Antriebskraft zu liefern, wenn das Getriebe 200 in einem Fahrzeug genutzt wird. Das Getriebe 200 ist ein gemischt magnetisches und mechanisches leistungsverzweigtes Single-Mode-Hybridverbundgetriebe, wobei die erste Elektromaschine 220 eine Synchronmaschine mit mehreren Rotoren und die zweite Elektromaschine 230 eine Synchronmaschine mit einem Rotor ist. Die erste Elektromaschine 220 umfasst einen ersten Stator 226, einen ersten distalen Synchronrotor 222 und einen ersten proximalen Synchronrotor 224, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Wechselrichter 223 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 220 elektrisch mit dem ersten Stator 226 verbunden. Das Planetengetriebe 240 umfasst ein Hohlrad 246, eine Vielzahl von Planetenrädern und Planetenträger 244 und ein Sonnenrad 242. Die zweite Elektromaschine 230 umfasst einen zweiten Stator 236 und einen Synchronrotor 232, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein zweiter Wechselrichter 233 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 230 elektrisch mit dem zweiten Stator 236 verbunden. Bevorzugt sind die erste und die zweite Elektromaschine 220, 230 und das Planetengetriebe 240 koaxial angeordnet, obwohl eine solche Anordnung nicht obligatorisch ist. Es kann jede geeignete Anordnung der Achsen der ersten und zweiten Elektromaschine 220, 230 und des Planetengetriebes 240 verwendet werden.
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Das Antriebsglied 212 ist drehbar an den ersten distalen Synchronrotor 222 der ersten Elektromaschine 220 und an den Träger 244 des Planetengetriebes 240 gekoppelt. Der Synchronrotor 232 der zweiten Elektromaschine 230 ist an das Sonnenrad 242 des Planetengetriebes 240 gekoppelt. Das Hohlrad 246 des Planetengetriebes 240 ist drehbar an den ersten proximalen Synchronrotor 224 gekoppelt, der mit dem Getriebeabtriebsglied 214 gekoppelt ist. Die erste Elektromaschine 220 und das Planetengetriebe 240 sind somit im Verbund gekoppelt.
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2-2 zeigt eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für die zweite Ausführungsform des Getriebes 100, umfassend die erste Elektromaschine 220 mit drei Knoten, die mit dem ersten Stator 226, dem ersten distalen Rotor 222 und dem ersten proximalen Rotor 224 sowie dem Planetengetriebe 240 mit Sonnenrad 242, Träger 244 und Hohlrad 246 assoziiert sind. Wie dargestellt ist der den ersten distalen Rotor 222 darstellende Knoten mit dem den Träger 244 darstellenden Knoten gekoppelt und der den zweiten distalen Rotor 224 darstellende Knoten ist mit dem das Hohlrad 246 darstellenden Knoten gekoppelt. Der Rotor 232 der zweiten Elektromaschine 230 ist an den das Sonnenrad 242 darstellenden Knoten gekoppelt. Die auf das Getriebe 200 wirkenden Drehmomente umfassen ein erstes Gegendrehmoment Tma 225, welches das von der ersten Elektromaschine 220 am ersten Stator 226 ausgeübte Gegendrehmoment ist, und ein zweites Gegendrehmoment Tmb 235, welches das von der zweiten Elektromaschine 230 am Sonnenrad 242 ausgeübte Gegendrehmoment ist. Das Antriebsmoment Ti 213 vom Antriebsglied 212 wirkt auf den Knoten, der den ersten distalen Rotors 222 darstellt, und das Abtriebsmoment To 215 zum Abtriebsglied 214 wirkt auf den Knoten, der das Hohlrad 246 darstellt. Die Drehzahlen an den einzelnen Knoten können anhand der Drehzahlen an anderen Knoten berechnet werden. Weiterhin kann eine Drehmomentgleichung für die Drehmomentübertragung durch das Getriebe 200 wie folgt entwickelt werden: Ti + Tmb + Tma = To
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Somit können Drehmoment und mechanische Kraft, die durch das Getriebe 200 übertragen werden, Beiträge von der Kraftmaschine 215, der ersten Elektromaschine 220 und der zweiten Elektromaschine 230 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf das Abtriebsglied 214 umfassen. Wie das schematisch in 1-2 dargestellte Getriebe 100 kann das Getriebe 200 Drehmoment und mechanische Kraft vom Antriebsglied 212 zum Abtriebsglied 214 sowohl durch die Wirkung der ersten Elektromaschine 220 als auch ohne die Wirkung der ersten Elektromaschine 220 übertragen. Mechanische Kraft ist als solche zwischen dem Antriebsglied 212 und dem Abtriebsglied 214 übertragbar, ohne dass vom ersten Stator 226 ein Drehmoment abgegeben werden muss. Das schematisch in 2-2 dargestellte Getriebe 200 kann Drehmoment und mechanische Kraft vom Antriebsglied 212 zum Abtriebsglied 214 durch die Wirkung der zweiten Elektromaschine 230 übertragen, die ein zweites Gegendrehmoment Tmb 235 an das Sonnenrad 242 des Planetengetriebes 240 abgibt.
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3-1 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems 310, umfassend einen Verbrennungsmotor 316, der über ein Antriebsglied 312 mit einem gemischt magnetischen und mechanischen leistungsverzweigten Hybridverbundgetriebe 300 mit Multimodeantrieb gekoppelt ist, das eine erste Elektromaschine 320, eine zweite Elektromaschine 330 und ein Planetengetriebe 340 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied 314 umfasst. Diese Ausführungsform umfasst ein Ausgangsgetriebe 350, dass das Abtriebsglied 314 wahlweise mit anderen Gliedern des Planetengetriebes 340 koppeln kann. Das Abtriebsglied 314 kann an einen Antriebsstrang gekoppelt sein, um Antriebskraft zu liefern, wenn das Getriebe 300 in einem Fahrzeug genutzt wird. Das Getriebe 300 ist ein gemischt magnetisches und mechanisches leistungsverzweigtes Hybridverbundgetriebe 300 mit Multimodeantrieb, wobei die erste Elektromaschine 320 eine Synchronmaschine mit mehreren Rotoren und die zweite Elektromaschine 330 eine Synchronmaschine mit einem Rotor ist.
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Die erste Elektromaschine 320 umfasst einen ersten Stator 326, einen ersten distalen Synchronrotor 322 und einen ersten proximalen Synchronrotor 324, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Wechselrichter 323 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 320 elektrisch mit dem ersten Stator 326 verbunden. Das Planetengetriebe 340 umfasst ein Hohlrad 346, eine Vielzahl von Planetenrädern und Planetenträger 344 und ein Sonnenrad 342. Die zweite Elektromaschine 330 umfasst einen zweiten Stator 336 und einen Synchronrotor 332, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein zweiter Wechselrichter 333 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 330 elektrisch mit dem zweiten Stator 336 verbunden. Bevorzugt sind die erste und die zweite Elektromaschine 320, 330 und das Planetengetriebe 340 koaxial angeordnet, obwohl eine solche Anordnung nicht obligatorisch ist. Es kann jede geeignete Anordnung der Achsen der ersten und zweiten Elektromaschine 320, 330 und des Planetengetriebes 340 verwendet werden. Das Ausgangsgetriebe 350 umfasst einen ersten Getriebezug 353 und einen zweiten Getriebezug 355. Der erste Getriebezug 353 koppelt das Sonnenrad 342 des Planetengetriebes 340 und den Synchronrotor 332 der zweiten Elektromaschine 330 durch Aktivieren der ersten Kupplung 352 drehbar an das Abtriebsglied 314. Der zweite Getriebezug 355 koppelt das Hohlrad 346 des Planetengetriebes 340 und dadurch den ersten proximalen Synchronrotor 324 der ersten Elektromaschine 320 durch Aktivieren einer zweiten Kupplung 354 drehbar an das Abtriebsglied 314. In einer Ausführungsform überträgt der erste Getriebezug 353 mechanische Kraft mit einer Underdrive-Übersetzung auf das Abtriebsglied 314 und der zweite Getriebezug 355 überträgt mechanische Kraft mit einer Overdrive-Übersetzung auf das Abtriebsglied 314. Als Alternative können der erste und der zweite Getriebezug 353, 355 mechanische Kraft mit einer beliebigen geeigneten Übersetzung übertragen.
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Das Antriebsglied 312 ist drehbar an den ersten distalen Synchronrotor 322 der ersten Elektromaschine 320 und an den Träger 344 des Planetengetriebes 340 gekoppelt. Der Synchronrotor 332 der zweiten Elektromaschine 330 ist an das Sonnenrad 342 des Planetengetriebes 340 gekoppelt. Der erste proximale Synchronrotor 324 ist an das Hohlrad 346 des Planetengetriebes 340 gekoppelt, das mit dem Getriebeabtriebsglied 314 gekoppelt ist. Die erste Elektromaschine 320 und das Planetengetriebe 340 sind somit im Verbund gekoppelt.
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3-2 ist eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für die dritte Ausführungsform des Getriebes 100 mit der ersten Elektromaschine 320. Das Hebeldiagramm umfasst drei Knoten, die mit dem ersten Stator 326, dem ersten distalen Rotor 322 und dem ersten proximalen Rotor 324 sowie dem Planetengetriebe 340 mit Sonnenrad 342, Träger 344 und Hohlrad 346 assoziiert sind. Wie dargestellt, ist der den ersten distalen Rotor 322 darstellende Knoten mit dem den Träger 344 darstellenden Knoten gekoppelt und der den zweiten distalen Rotor 324 darstellende Knoten ist mit dem das Hohlrad 346 darstellenden Knoten gekoppelt. Der Rotor 332 der zweiten Elektromaschine 330 ist an den das Sonnenrad 342 repräsentierenden Knoten gekoppelt. Die auf das Getriebe 300 wirkenden Drehmomente umfassen ein erstes Gegendrehmoment Tma 325, welches das von der ersten Elektromaschine 320 am ersten Stator 326 ausgeübte Gegendrehmoment ist, und ein zweites Gegendrehmoment Tmb 335, welches das von der zweiten Elektromaschine 330 am Sonnenrad 342 ausgeübte Gegendrehmoment ist. Das Antriebsmoment Ti 313 vom Antriebsglied 312 wirkt auf den Knoten, der den ersten distalen Rotor 322 darstellt. Das Abtriebsmoment To 315 zum Abtriebsglied 314 kann entweder durch Aktivieren der zweiten Kupplung 354 über den das Hohlrad 346 darstellenden Knoten oder durch Aktivieren der ersten Kupplung 352 über den das Sonnenrad 342 darstellenden Knoten wirken. Es versteht sich, dass die Größe des Abtriebsmoments To 315 zum Abtriebsglied 314, das über den das Hohlrad 346 darstellenden Knoten durch Aktivieren der zweiten Kupplung 354 wirkt, verschieden von der Größe des Abtriebsmoments To 315 zum Abtriebsglied 314, das über den das Sonnenrad 342 darstellenden Knoten durch Aktivieren der ersten Kupplung 352 wirkt. Die Drehzahlen an den einzelnen Knoten können wiederum anhand der Drehzahlen an anderen Knoten berechnet werden. Weiterhin kann eine Drehmomentgleichung für die Drehmomentübertragung durch das Getriebe 300 wie folgt entwickelt werden: Ti + Tmb + Tma = To
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Somit können Drehmoment und mechanische Kraft, die durch das Getriebe 300 übertragen werden, Beiträge von der Kraftmaschine 316, der ersten Elektromaschine 320 und der zweiten Elektromaschine 330 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf das Abtriebsglied 314 umfassen. Drehmoment und mechanische Kraft können vom Antriebsglied 312 zum Abtriebsglied 314 über das Getriebe durch Aktivieren der ersten Kupplung 352 in einem antriebsseitig leistungsverzweigten Modus und durch Aktivieren der zweiten Kupplung 354 in einem zusammengesetzten leistungsverzweigen Modus übertragen werden. Im antriebsseitig leistungsverzweigten Modus Drehmoment und mechanische Kraft durch die Wirkung der ersten Elektromaschine 320 übertragen; der Rotor 332 der zweiten Elektromaschine 330 ist zur Drehung mit dem Abtriebsglied 314 über die erste Kupplung 352 und den ersten Getriebezug 353 gekoppelt und das zweite Gegendrehmoment Tmb 335 von der zweiten Elektromaschine 330 kann nicht auf das Antriebsmoment Ti 313 reagieren. Im zusammengesetzten leistungsverzweigten Modus können Drehmoment und mechanische Kraft durch Wirkung der ersten Elektromaschine 320 und ohne Wirkung der ersten Elektromaschine 320 übertragen werden, indem die zweite Elektromaschine 330 ein Gegendrehmoment Tmb 335 an das Sonnenrad 342 des Planetengetriebes 340 liefert, und durch kombiniertes Wirken der ersten und zweiten Elektromaschine 320 und 330 und des Planetengetriebes 340. Mechanische Kraft ist als solche zwischen dem Antriebsglied 312 und dem Abtriebsglied 314 übertragbar, ohne dass vom ersten Stator 326 ein Drehmoment abgegeben werden muss.
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4-1 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems 410, umfassend einen Verbrennungsmotor 416, der über ein Antriebsglied 412 mit einem gemischt magnetischen und mechanischen leistungsverzweigten Hybridverbundgetriebe 400 mit Multimodeantrieb und -abtrieb gekoppelt ist, das eine erste Elektromaschine 420 und eine zweite Elektromaschine 430 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf ein Abtriebsglied 414 umfasst. Diese Ausführungsform umfasst wie hierin beschrieben eine antriebsverzweigte Kupplungsanordnung 460 und eine abtriebsverzweigtes Getriebe 450. Das Abtriebsglied 414 kann an einen Antriebsstrang gekoppelt sein, um Antriebskraft zu liefern, wenn das Getriebe 400 in einem Fahrzeug genutzt wird. Das Getriebe 400 ist ein gemischt magnetisches und mechanisches leistungsverzweigtes Hybridverbundgetriebe 400 mit Multimodeantrieb und -abtrieb, wobei die erste Elektromaschine 420 eine Synchronmaschine mit mehreren Rotoren ist.
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Die erste Elektromaschine 420 umfasst einen ersten Stator 426, einen ersten distalen Synchronrotor 422 und einen ersten proximalen Synchronrotor 424, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein erster Wechselrichter 423 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 420 elektrisch mit dem ersten Stator 426 verbunden. Die zweite Elektromaschine 430 umfasst einen zweiten Stator 436 und einen Synchronrotor 432, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Ein zweiter Wechselrichter 433 ist zur Stromübertragung für den Betrieb der Elektromaschine 430 elektrisch mit dem zweiten Stator 436 verbunden. Bevorzugt sind die erste und die zweite Elektromaschine 420, 430 koaxial angeordnet, obwohl eine solche Anordnung nicht obligatorisch ist. Es kann jede geeignete Anordnung der Achsen der ersten und zweiten Elektromaschine 420, 430 verwendet werden. Das Ausgangsgetriebe 450 umfasst einen ersten Getriebezug 453 und einen zweiten Getriebezug 455. Der erste Getriebezug 453 koppelt den ersten distalen Synchronrotor 422 der ersten Elektromaschine 420 und einen Teil der Antriebskupplungsanordnung 460 durch Aktivieren einer ersten Kupplung 452 drehbar an das Abtriebsglied 414. Der zweite Getriebezug 455 koppelt den ersten proximalen Synchronrotor 424 der ersten Elektromaschine 420 und somit einen Teil der Antriebskupplungsanordnung 460 und den Synchronrotor 432 der zweiten Elektromaschine 430 durch Aktivieren einer zweiten Kupplung 454 drehbar an das Abtriebsglied 414. Die Antriebskupplungsanordnung 460 umfasst eine dritte Kupplung 462 und eine vierte Kupplung 464. Die dritte Kupplung 462 koppelt bei Aktivierung das Antriebsglied 412 an den Synchronrotor 432 der zweiten Elektromaschine 430 und den ersten proximalen Synchronrotor 424 der ersten Elektromaschine 420. Die vierte Kupplung 464 koppelt bei Aktivierung das Antriebsglied 412 an den ersten distalen Synchronrotor 422 der ersten Elektromaschine 420 und an den ersten Getriebezug 453. In einer Ausführungsform überträgt der erste Getriebezug 453 mechanische Kraft mit einer Underdrive-Übersetzung auf das Abtriebsglied 414 und der zweite Getriebezug 455 überträgt mechanische Kraft mit einer Overdrive-Übersetzung auf das Abtriebsglied 414. Als Alternative können der erste und der zweite Getriebezug 453, 455 mechanische Kraft mit einer beliebigen geeigneten Übersetzung übertragen. Als Alternative können die erste und die zweite Kupplung 452 und 454 im Direktantrieb mechanische Kraft auf ein Abtriebsglied 414 übertragen.
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Das Getriebe 400 kann in einem antriebseitig leistungsverzweigten Modus, einem abtriebsseitig leistungsverzweigten Modus und in einem Zustand mit fester Übersetzung arbeiten. Im antriebsseitig leistungsverzweigten Modus koppelt das Antriebsglied 412 mit Hilfe der vierten Kupplung 464 an den ersten distalen Synchronrotor 422 der ersten Elektromaschine 420, und das Abtriebsglied 414 ist mit Hilfe der zweiten Kupplung 454 und des zweiten Getriebezugs 455 mit dem ersten proximalen Synchronrotor 424 der ersten Elektromaschine 420 und dem Synchronrotor 432 der zweiten Elektromaschine 430 verbunden. Im abtriebsseitig leistungsverzweigten Modus koppelt das Antriebsglied 412 an den ersten proximalen Synchronrotor 424 der ersten Elektromaschine 420 und an den Rotor 432 der zweiten Elektromaschine 430, und das Abtriebsglied 414 ist mit Hilfe der ersten Kupplung 452 und des ersten Getriebezugs 453 mit dem ersten distalen Synchronrotor 422 der ersten Elektromaschine 420 verbunden. Im Zustand mit fester Übersetzung koppelt das Antriebsglied 412 an ein Glied, das entweder durch die erste und vierte Kupplung 452 und 464 oder durch die zweite und dritte Kupplung 454 und 462 mit dem Abtriebsglied 414 verbunden ist.
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4-2 ist eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms für die vierte Ausführungsform des Getriebes 400 mit der ersten Elektromaschine 420 und der zweiten Elektromaschine 430. Das Hebeldiagramm umfasst drei Knoten, die mit dem ersten Stator 426, dem ersten distalen Rotor 422 und dem ersten proximalen Rotor 424 assoziiert sind. Wie dargestellt, koppelt der den ersten distalen Rotor 422 darstellende Knoten selektiv durch Aktivieren der vierten Kupplung 464 an das Antriebsglied 412 an oder koppelt alternativ der den ersten proximalen Rotor 424 darstellende Knoten durch Aktivieren der dritten Kupplung 462 an das Antriebsglied 412 an. Der den ersten proximalen Rotor 424 darstellende Knoten koppelt an den Rotor 432 der zweiten Elektromaschine 430 an, die über den zweiten Getriebezug 455 durch Aktivieren der zweiten Kupplung 454 an das Abtriebsglied 414 gekoppelt wird. Der den ersten distalen Rotor 422 darstellende Knoten koppelt bei Aktivieren der ersten Kupplung 453 über den ersten Getriebezug 453 selektiv an das Abtriebsglied 414 an.
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Die auf das Getriebe 400 wirkenden Drehmomente umfassen ein erstes Gegendrehmoment Tma 425, welches das von der ersten Elektromaschine 420 am ersten Stator 426 ausgeübte Gegendrehmoment ist, und ein zweites Gegendrehmoment Tmb 435, welches das von der zweiten Elektromaschine 430 ausgeübte Drehmoment ist. Das Antriebsmoment Ti 413 vom Antriebsglied 412 wirkt durch Aktivieren der vierten Kupplung 464 auf den den ersten distalen Rotor 422 darstellenden Knoten oder wirkt durch Aktivieren der dritten Kupplung 462 auf den den ersten proximalen Rotor 424 darstellenden Knoten.
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Das Abtriebsmoment To 415 zum Abtriebsglied 414 kann entweder durch Aktivieren der zweiten Kupplung 454 über den den ersten proximalen Rotor 424 darstellenden Knoten oder durch Aktivieren der ersten Kupplung 452 über den den ersten distalen Rotor 422 darstellenden Knoten wirken. Es versteht sich, dass die Größe des Abtriebsmoments To 415 zum Abtriebsglied 414, das über den das Hohlrad 446 darstellenden Knoten durch Aktivieren der zweiten Kupplung 454 wirkt, verschieden ist von der Größe des Abtriebsmoments To 415 zum Abtriebsglied 414, das über den das Sonnenrad 442 darstellenden Knoten durch Aktivieren der ersten Kupplung 452 wirkt. Die Drehzahlen an den einzelnen Knoten können wiederum anhand der Drehzahlen an anderen Knoten berechnet werden. Weiterhin kann eine Drehmomentgleichung für die Drehmomentübertragung durch das Getriebe 400 wie folgt entwickelt werden: Ti + Tmb + Tma = To
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Somit können mechanische Kraft, die durch das Getriebe 400 übertragen wird, Beiträge von der Kraftmaschine 415, der ersten Elektromaschine 420 und der zweiten Elektromaschine 430 zur Übertragung von mechanischer Kraft auf das Abtriebsglied 414 umfassen. Sowohl im antriebsseitig als auch im abtriebsseitig verzweigten Modus werden das Antriebsmoment Ti 413 und mechanische Kraft vom Antriebsglied 412 durch das von der ersten Elektromaschine 420 ausgeübte Gegendrehmoment Tma 425 auf das Abtriebsglied 414 übertragen. Im Zustand mit fester Übersetzung können das Antriebsmoment Ti 413 und mechanische Kraft vom Antriebsglied 412 wie oben beschrieben über Kupplungen und einen Getriebezug ohne Einwirkung der ersten Elektromaschine 420 auf das Abtriebsglied 414 übertragen werden. Mechanische Kraft ist als solche zwischen dem Antriebsglied 412 und dem Abtriebsglied 414 übertragbar, ohne dass vom ersten Stator 426 ein Drehmoment abgegeben werden muss.
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5 zeigt eine schematische Querschnitts-Endansicht und eine entsprechende Seitenansicht einer Ausführungsform einer Synchronmaschine 520 mit mehreren Rotoren. Die Elektromaschine 520 umfasst einen Stator 530, einen distalen Synchronrotor 522 und einen proximalen Synchronrotor 524, die alle bevorzugt unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial in einem Gehäuse angeordnet sind. Wie dargestellt ist der proximale Synchronrotor 524 ringförmig um den distalen Synchronrotor 522 und sind beide ringförmig zum Stator 530 angeordnet. Elemente wie das Gehäuse, Lager, Endplatten und zugehörige Komponenten sind bekannt und nicht dargestellt, um die Veranschaulichung der anderen Elemente zu ermöglichen. Der Stator 530 ist als ringförmige hohlzylindrische Vorrichtung gefertigt, die radial so angeordnet ist, dass sie den distalen Synchronrotor 522 und den proximalen Synchronrotor 524 umschließt. Der Stator 530 umfasst einen Statorkern 532, auf dem ein mehrphasige elektrische Spule 540 montiert ist. Konstruktionselemente der mehrphasigen elektrischen Spulen 540 sind bekannt und werden hier nicht beschrieben. Der Statorkern 532 kann durch Pressen und Sintern eines Pulvers gebildet werden, das aus mit einer strukturell und elektrisch isolierenden Masse beschichteten Eisenteilchen besteht. In der radialen Innenfläche des Statorkerns 532 ist eine Vielzahl von Schlitzen 531 ausgebildet. Die Schlitze 531 erstrecken sich in axialer Richtung des Statorkerns 532, so dass sie den Statorkern 532 axial durchdringen und sind in Umfangsrichtung der Statorkern 532 gleichmäßig voneinander beabstandet. Außerdem fällt bei jedem der Schlitze 531 die Tiefenrichtung des Schlitzes 531 mit einer radialen Richtung des Statorkerns 532 zusammen. In einer Ausführungsform befinden sich wie dargestellt sechs Schlitze 531. Die mehrphasige elektrische Spule 540 wird aus einer Vielzahl von auf dem Statorkern 532 montierten elektrischen Drähten gefertigt. Bevorzugt umfassen die Längsenden des Statorkerns 532 ausgesparte Abschnitte 534, in die die Endwindungen der mehrphasigen elektrischen Spule 540 eingesteckt werden können. Diese Anordnung gestattet dem Stator 530 das aktive elektrische Einbinden der Rotoren 522, 524 um über seine Gesamtlänge ein magnetisches Getriebe zu schaffen, was eine reduzierte Länge der Elektromaschine 520 und eine entsprechende Reduzierung der Baugröße ermöglicht. Der distale Synchronrotor 522 wird mit einer Vielzahl von oberflächenmontierten Dauermagneten 523 gefertigt, die eine Vielzahl von Magnetpolen auf dessen dem proximalen Synchronrotor 524 zugewandten Außenumfang ausbilden. Die Polaritäten der Magnetpole wechseln zwischen Nordpol und Südpol in Umfangsrichtung des distalen Synchronrotors 522. Die Anzahl der oberflächenmontierten Dauermagnete 523 und der entsprechenden Magnetpole kann entsprechend den Designspezifikationen der Elektromaschine 520 festgelegt werden. Der proximale Synchronrotor 524 ist eine zylindrische Vorrichtung, die mit einer Vielzahl von Eisenstangen 525 auf einem starren Rahmen 526 gefertigt wird. Die Eisenstangen 525 bilden eine Vielzahl von Magnetpolen auf der radialen Außenfläche des Rotors 524, die der radialen Innenfläche des Stators 530 zugewandt sind, und eine Vielzahl von Magnetpolen auf dessen radialer Innenfläche, die dem distalen Synchronrotor 522 zugewandt sind, wenn vom distalen Synchronrotor 522 und vom Stator 530 Magnetfelder angelegt werden. Die Polaritäten der Magnetpole der Eisenstangen 525 wechseln zwischen Nordpol und Südpol in Umfangsrichtung des Rotors 524. Die Anzahl an Eisenstangen 525 kann entsprechend den Designspezifikationen der Elektromaschine 520 festgelegt werden und unterscheidet sich von der Anzahl der oberflächenmontierten Dauermagnete 523 auf dem distalen Synchronrotor 522 und von der Anzahl der vom Stator 530 erzeugten Magnetpole, so dass die Drehung des proximalen Synchronrotors 524 sowohl mit der Drehung der von den oberflächenmontierten Dauermagneten 523 auf dem distalen Synchronrotor 522 erzeugten Magnetpole und den von der mehrphasigen elektrischen Spule 540 und dem Kern 532 des Stators 530 erzeugten Magnetpole zusammenwirkt.
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Mit anderen Worten werden die Eisenstangen 525 des proximalen Synchronrotors 524 zur Drehung hin zu jenen Umfangsstellen zwischen dem distalen Synchronrotor 522 und dem Stator 530 angezogen, an denen durch die Kombination des distalen Synchronrotors 522 und der elektrischen Spule 540 und des Kerns 532 des Stators 530 die stärksten Magnetfelder erzeugt werden. Der vom distalen Synchronrotor 522 beigetragene Wirkungsanteil, d.h. das Drehmoment, der/das auf den proximalen Synchronrotor 524 wirkt, führt zu einer gleichen und entgegengesetzten Reaktion, d.h. einem Drehmoment, die/das auf den distalen Synchronrotor 522 wirkt, und der vom Stator 530 beigetragene Wirkungsanteil, d.h. das Drehmoment, der/das auf den proximalen Synchronrotor 524 wirkt, führt zu einer gleichen und entgegengesetzten Reaktion, d.h. einem Drehmoment, die/das auf den Stator 530 wirkt. Eine Ausführungsform der hierin beschriebenen elektrischen Synchronmaschine 520 mit mehreren Rotoren kann eine Kombination aus Elektromotor/Generator und einem Planetengetriebe in leistungsverzweigter Anordnung ersetzen, wobei das Magnetfeld des Stators 530 die gleiche Wirkung wie eine am Sonnenrad im Planetengetriebe angebrachte herkömmliche Elektromaschine, der proximale Synchronrotor 524 die gleiche Wirkung wie ein Träger von Planetenrädern, die jeweils sowohl in ein Sonnenrad als auch in ein Hohlrad eingreifen, und der distale Synchronrotor 522 die gleiche Wirkung wie das Hohlrad im Planetengetriebe hat. Eine solche Anordnung kann Vorteile in Bezug auf hörbare Geräusche und Schwingungen, geringere Wartung, bessere Zuverlässigkeit, Flexibilität bei den praktischen wirksamen Verhältnissen ohne zusätzliche Komponenten und weitere Vorteile im Vergleich zu einem mechanischen Planetengetriebe und einer herkömmlichen Elektromaschine mit einem Rotor in einem Verzweigungsgetriebe haben.
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6 zeigt eine schematische Querschnitts-Endansicht und eine entsprechende Seitenansicht einer Ausführungsform einer Synchronmaschine 600 mit mehreren Rotoren. Die Elektromaschine 600 umfasst einen Stator 610, einen ersten, proximalen Synchronrotor 620 und einen zweiten, distalen Synchronrotor 630, die alle bevorzugt in Längsrichtung in Reihe und unter Verwendung mehrerer Lager, Endplatten und zugehöriger Komponenten koaxial um eine Achse 640 in einem Gehäuse angeordnet sind. Wie dargestellt haben der Stator 610, der proximale Synchronrotor 620 und der distale Synchronrotor 630 einen gemeinsamen Außendurchmesser. Elemente wie das Gehäuse, Lager, Endplatten und zugehörige Komponenten sind bekannt und nicht dargestellt, um die Veranschaulichung der anderen Elemente zu ermöglichen.
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Der erste, proximale Synchronrotor 620 ist drehbar über ein erstes koaxiales Glied 642 an ein Getriebeabtriebsglied gekoppelt und der zweite, distale Synchronrotor 630 ist in einer Ausführungsform drehbar über ein zweites koaxiales Glied an das Getriebeabtriebsglied 644 gekoppelt.
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Der Stator 610 ist ein scheibenförmiges Element, das eine Vielzahl von radial angeordneten Kernelementen 612 umfasst, wobei die Anzahl der Kernelemente 612 ein Vielfaches der Anzahl an Phasen der Elektromaschine 600 ist. Wie dargestellt gibt es eine Anzahl von sechs Kernelementen 612, und die Elektromaschine 600 ist eine dreiphasige Maschine. Jedes der Kernelemente 612 ist ein von einem Mittelpunktwinkel 615, einem Innenradius 613 und einem Außenradius 614 definierter Ringsektor, wobei der Mittelpunktwinkel 615 durch den Vollkreis von 360° dividiert durch die Anzahl der Kernelemente 612 definiert ist. Jedes der Kernelemente 612 verfügt über einen um dessen Außenumfang ausgebildeten ausgesparten Abschnitt 616, um den herum fortlaufend leitfähiger Draht 617 gewickelt wird, der eine elektrische Spule 618 bildet. Die Vielzahl von radial angeordneten Kernelementen 612 weisen jeweils eine elektrische Spule 618 in Form einer mehrphasigen elektrischen Windung 619, die elektrisch mit einer Wechselrichterschaltung 650 verbunden ist. Konstruktionselemente der mehrphasigen elektrischen Windungen 619 sind bekannt und werden hier nicht beschrieben. Der Stator 610 ist fest an einem äußeren Gehäuseelement angebracht und hat eine innere Öffnung, durch die eines oder beide der umlaufenden Glieder 642, 644 passieren.
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Der proximale Synchronrotor 620 ist ein scheibenförmiges Element, das drehbar auf dem ersten umlaufenden Glied 642 montiert ist und vorzugsweise einen Eisenkernabschnitt 622 umfasst, auf dem eine Vielzahl von radial ausgerichteten Magnetelementen 624 gleichmäßig um dessen Umfang herum angebracht ist. Der distale Synchronrotor 630 ist ein scheibenförmiges Element, das drehbar auf dem zweiten umlaufenden Glied 644 montiert ist und vorzugsweise einen Eisenkernabschnitt 622 umfasst, auf dem eine Vielzahl von aneinander angrenzenden radial ausgerichteten Magnetelementen 624 angebracht ist.
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Eine Ausführungsform der hierin beschriebenen elektrischen Synchronmaschine 620 mit mehreren Rotoren kann eine Kombination aus Elektromotor/Generator und einem Planetengetriebe in leistungsverzweigter Anordnung ersetzen, wobei das Magnetfeld des Stators 626 die gleiche Wirkung wie eine am Sonnenrad im Planetengetriebe angebrachte herkömmliche Elektromaschine, der proximale Synchronrotor 624 die gleiche Wirkung wie ein Träger von Planetenrädern, die jeweils sowohl in ein Sonnenrad als auch in ein Hohlrad eingreifen, und der distale Synchronrotor 630 die gleiche Wirkung wie das Hohlrad im Planetengetriebe hat. Eine Ausführungsform der hierin beschriebenen elektrischen Synchronmaschine 620 mit mehreren Rotoren kann einen Vorteil in Bezug auf Größe und Form der Komponenten für diese Funktionen bieten, insbesondere in einem Verzweigungsgetriebe.
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Zu den Ausführungsformen des hier beschriebenen Antriebsstrangsystems gehören ein leistungsverzweigtes Getriebe mit Antriebs- und Abtriebsgliedern und eine Elektromaschine mit mehreren Rotoren, die einen Stator, einen ersten, proximalen Synchronrotor und einen zweiten, distalen Synchronrotor umfasst. Mechanische Kraft kann zwischen Antriebs- und Abtriebsglied mit einem vom Stator der Elektromaschine mit mehreren Rotoren ausgeübten Gegendrehmoment übertragen werden. Mechanische Kraft kann zwischen dem Antriebs- und Abtriebsglied auch unabhängig von jenem Drehmoment übertragen werden, darunter in Ausführungsformen mit einer zweiten Elektromaschine, Planetengetriebe, Kupplungen für Multimode-Betrieb und Kombinationen derselben.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren in den angehängten Ansprüchen.
