DE102018219944B4

DE102018219944B4 - Variable-Geschwindigkeit-Erhöher und zugehöriges Steuerverfahren

Info

Publication number: DE102018219944B4
Application number: DE102018219944.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Okamoto; Hiroyuki Miyata; Hideki TONAKA
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: US10626953B2; JP7014638B2; US20190264779A1; DE102018219944A1; JP2019148293A

Abstract

Variable-Geschwindigkeit-Erhöher (1), aufweisend:eine elektrische Antriebseinrichtung (50), die eine Drehantriebskraft erzeugt; undeine Planetenradgetriebeeinrichtung (10), die die Geschwindigkeit der Drehantriebskraft, die von der elektrischen Antriebseinrichtung zu einer konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle (Ac) und einer variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle (Av) übertragen wird, ändert und die geänderte Drehantriebskraft zu einem Antriebsziel durch eine Abtriebswelle (Ao) überträgt,wobei die elektrische Antriebseinrichtung aufweist:einen konstante-Geschwindigkeit-Motor (51) mit einem konstante-Geschwindigkeit-Rotor (52), der die konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht; undeinen variable-Geschwindigkeit-Motor (71) mit einem variable-Geschwindigkeit-Rotor (72), der die variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht und der in einem regenerativen Modus betrieben werden kann, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als ein Generator dient und in einem Leistungsmodus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als ein Elektromotor dient,wobei der variable-Geschwindigkeit-Erhöher ferner eine Drehratensteuerung (100) aufweist, die so gestaltet ist, dass sie eine Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors einstellt,wobei in dem regenerativen Modus des variable-Geschwindigkeit-Motors eine Drehrate der Abtriebswelle in einem Betriebsbereich (Ro) zwischen einer maximalen Drehrate und einer minimalen Drehrate variiert,wobei der konstante-Geschwindigkeit-Motor ein Nenndrehmoment aufweist, das es ermöglicht, dass die Drehrate der Abtriebswelle die maximale Drehrate ist, wenn die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 0% ist; undwobei die Drehratensteuerung so gestaltet ist, dass sie die Drehrate der sich in dem Betriebsbereich (Ro) drehenden Abtriebswelle durch Antreiben des variable-Geschwindigkeit-Motors nur in dem regenerativen Modus ändert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen variable-Geschwindigkeit-Erhöher und ein Steuerverfahren davon.
Stand der Technik
Als Vorrichtung zum Antreiben einer Rotationsmaschine, wie beispielsweise einen Kompressor, gibt es eine Vorrichtung mit einer elektrischen Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Drehantriebskraft und einer Getriebeeinrichtung zum Ändern der Geschwindigkeit einer Drehantriebskraft, die von der elektrischen Antriebseinrichtung erzeugt wird und zum anschließenden Übertragen der Drehantriebskraft mit geänderter Geschwindigkeit auf die Rotationsmaschine.
JP 4 472 350 B2 offenbart einen variable- Geschwindigkeit-Erhöher bei dem ein konstante-Geschwindigkeit-Motor und ein variable-Geschwindigkeit-Motor zur Drehratenänderung als elektrische Antriebseinrichtung verwendet werden und eine Planetenradgetriebeeinrichtung als Getriebeeinrichtung zur genauen Steuerung einer Übersetzung verwendet werden. In dieser Vorrichtung ist es möglich, eine Drehrate einer Abtriebswelle der mit der Rotationsmaschine verbundenen Getriebeeinrichtung durch Ändern einer Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors zu ändern.
Die Druckschriften JP 2014-159 762 A , DE 11 2017 003 026 T5 , WO 2014/ 183142 A1 , und AT 015 388 U1 stellen weiteren Stand der Technik dar.
In dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher ist eine Drehrichtung der Abtriebswelle jedoch immer eine konstante Richtung, und aufgrund der mechanischen Eigenschaften der Planetenradgetriebeeinrichtung wirkt ein Rückdrehmoment konstant auf Planetenräder. Wenn sich der variable-Geschwindigkeit-Motor vorwärts dreht, wird daher ein Leistungsmodus eingestellt, und wenn sich der variable-Geschwindigkeit-Motor rückwärts dreht, wird ein regenerativer Modus eingestellt. Wenn der Leistungsmodus und der regenerative Modus umschaltet werden, dreht sich ein Zahnrad in der Planetenradgetriebeeinrichtung, das sich durch den variable-Geschwindigkeit-Motor dreht, ebenfalls rückwärts. Wenn eine Drehrichtung des Zahnrads umgeschaltet wird, wird die Übertragung eines Drehmoments von der elektrischen Antriebseinrichtung zu der Abtriebswelle diskontinuierlich, wodurch eine Instabilität der Steuerung verursacht werden kann oder die Effizienz durch Verlust reduziert werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht einen variable-Geschwindigkeit-Erhöher, der zu einem effizienten Betrieb in der Lage ist und ein Steuerverfahren davon vor.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist definiert durch einen variable-Geschwindigkeit-Erhöher gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Steuern eines variable-Geschwindigkeit-Erhöhers gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein variable-Geschwindigkeit-Erhöher bzw. Erhöher mit variabler Geschwindigkeit auf: eine elektrische Antriebseinrichtung, die eine Drehantriebskraft erzeugt, und eine Planetenradgetriebeeinrichtung, die die Geschwindigkeit der Drehantriebskraft ändert, die von der elektrischen Antriebseinrichtung auf eine konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle und eine variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle übertragen wird und die geänderte Drehantriebskraft über eine Abtriebswelle zu einem Antriebsziel überträgt. Die elektrische Antriebseinrichtung umfasst einen konstante-Geschwindigkeit-Motor mit einem konstante-Geschwindigkeit-Rotor, der die konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht, und einen variable-Geschwindigkeit-Motor mit einem variable-Geschwindigkeit-Rotor, der die variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht und in einem regenerativen Modus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als Generator dient, und in einem Leistungsmodus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als Elektromotor dient, betrieben wird. Der variable-Geschwindigkeit-Erhöher umfasst ferner eine Drehratensteuerung, die eine Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors einstellt. Eine Drehrate der Abtriebswelle variiert in einem Betriebsbereich zwischen einer maximalen Drehrate und einer minimalen Drehrate. Der konstante-Geschwindigkeit-Motor weist ein Nenndrehmoment auf, das es allein ermöglicht, dass die Drehrate der Abtriebswelle die maximale Drehrate ist. Die Drehratensteuerung ändert die Drehrate der sich in dem Betriebsbereich drehenden Abtriebswelle, indem sie den variable-Geschwindigkeit-Motor nur in dem regenerativen Modus betreibt.
Gemäß der obigen Konfiguration wird der variable-Geschwindigkeit-Motor nicht in einen nicht gesteuerten Zustand versetzt, indem der Betriebsmodus während der Drehung der Abtriebswelle von dem regenerativen Modus in den Leistungsmodus umgeschaltet wird. Dadurch wird in der Getriebeeinrichtung eine Drehrichtung verschiedener Zahnräder nicht in der Mitte geschaltet. Daher ist es möglich, Instabilitäten der Steuerung und Verluste zwischen den Zahnrädern zu minimieren, wenn die Drehrichtung der Zahnräder in der Getriebeeinrichtung umgeschaltet wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Drehratensteuerung in dem ersten Aspekt die Drehrate der Abtriebswelle in dem Betriebsbereich auf eine mittlere Drehrate zwischen der maximalen Drehrate und der minimalen Drehrate einstellen, wenn die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in dem regenerativen Modus in einem Konstantdrehmoment-Bereich, in dem eine Konstantdrehmoment-Steuerung in dem variable-Geschwindigkeit-Motor möglich ist, zu einem Maximalwert wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Drehratensteuerung in dem ersten oder zweiten Aspekt die Abtriebswelle so einstellen, dass sie die minimale Drehrate aufweist, indem sie die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in dem regenerativen Modus auf einen Bereich jenseits eines Konstantdrehmoment-Bereichs erhöht, in dem die Konstantdrehmoment-Steuerung in dem variable-Geschwindigkeit-Motor möglich ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Drehratensteuerung in einem der ersten bis dritten Aspekte die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in dem regenerativen Modus so einstellen, dass ein Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors nicht unter ein Drehmoment der Abtriebswelle fällt.
Gemäß den obigen Konfigurationen ist es möglich zu verhindern, dass der Betrieb des variable-Geschwindigkeit-Motors aufgrund des Drehmoments der Abtriebswelle, das größer als das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors wird, während des Einstellens der Drehrate in dem regenerativen Modus des variable-Geschwindigkeit-Motors instabil wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der variable-Geschwindigkeit-Motor in einem der ersten bis vierten Aspekte ein Nenndrehmoment aufweisen, das größer ist als das maximale Drehmoment der Abtriebswelle.
Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, während dem Einstellen der Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in dem regenerativen Modus zuverlässig zu verhindern, dass das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors unter das Drehmoment der Abtriebswelle fällt, und somit ist es möglich, den instabilen Betrieb des variable-Geschwindigkeit-Motors zuverlässig zu minimieren.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Erhöhers mit variabler Geschwindigkeit vorgesehen, der aufweist: eine elektrische Antriebseinrichtung, die eine Drehantriebskraft erzeugt, und eine Planetenradgetriebeeinrichtung, die die Geschwindigkeit der Drehantriebskraft ändert, die von der elektrischen Antriebseinrichtung auf eine konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle und eine variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle übertragen wird und die geänderte Drehantriebskraft über eine Abtriebswelle zu einem Antriebsziel überträgt, und in dem die elektrische Antriebseinrichtung umfasst: einen konstante-Geschwindigkeit-Motor mit einem konstante-Geschwindigkeit-Rotor, der die konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht, und einen variable-Geschwindigkeit-Motor mit einem variable-Geschwindigkeit-Rotor, der die variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht und in einem regenerativen Modus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als Generator dient, und in einem Leistungsmodus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als Elektromotor dient, betrieben wird, wobei eine Drehrate der Abtriebswelle in einem Betriebsbereich zwischen einer maximalen Drehrate und einer minimalen Drehrate variiert, und wobei der konstante-Geschwindigkeit-Motor ein Nenndrehmoment aufweist, das es allein ermöglicht, dass die Drehrate der Abtriebswelle in dem Betriebsbereich ein maximaler Wert ist, wobei das Verfahren aufweist: Ändern der Drehrate der Abtriebswelle, die sich in dem Betriebsbereich dreht, durch Betreiben des variable-Geschwindigkeit-Motors nur in dem regenerativen Modus.
Gemäß dem oben beschriebenen variable-Geschwindigkeit-Erhöher und dem Steuerverfahren davon ist ein effizienter Betrieb möglich.

1 ist eine Querschnittsansicht eines variable-Geschwindigkeit-Erhöhers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebeeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Antriebseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Getriebeeinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren für einen variable-Geschwindigkeit-Erhöher gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Drehrate einer Abtriebswelle, einem Drehmoment eines variable-Geschwindigkeit-Motors, einem Drehmoment der Abtriebswelle und einer Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Drehrate einer Abtriebswelle, einem Drehmoment eines variable-Geschwindigkeit-Motors, einem Drehmoment der Abtriebswelle und einer Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Getriebeeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird ein variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 der Ausführungsform eine elektrische Antriebseinrichtung 50, die eine Drehantriebskraft erzeugt, und eine Getriebeeinrichtung 10, die die Geschwindigkeit einer von der elektrischen Antriebseinrichtung 50 erzeugten Drehantriebskraft ändert und dann die Drehantriebskraft mit geänderter Geschwindigkeit zu einem Antriebsziel überträgt. Der variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 kann beispielsweise auf ein strömungsmechanisches System, wie beispielsweise ein Verdichtersystem, angewendet werden. Das Antriebsziel des variable-Geschwindigkeit-Erhöhers der Ausführungsform ist ein Verdichter C.
Die Getriebeeinrichtung 10 ist eine Planetenradgetriebeeinrichtung. Die elektrische Antriebseinrichtung 50 umfasst einen konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 mit einem konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52, der sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht, und einen variable-Geschwindigkeit-Motor 71 mit einem variable-Geschwindigkeit-Rotor 72, der sich mit einer beliebigen Drehrate dreht. Sowohl der konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52 als auch der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 sind mit der Getriebeeinrichtung 10 verbunden.
Die elektrische Antriebseinrichtung 50 ist an einem Rahmen 90 durch einen Trägerabschnitt 50S der elektrischen Antriebseinrichtung gelagert. Die Getriebeeinrichtung 10 ist an dem Rahmen 90 durch einen Trägerabschnitt 10S der Getriebeeinrichtung gelagert. Die elektrische Antriebseinrichtung 50 und die Getriebeeinrichtung 10, die schwere Gegenstände sind, können durch diese Lagerabschnitte sicher befestigt werden.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Getriebeeinrichtung 10 ein Sonnenrad 11, das sich um eine Achse Ar dreht, die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt, eine am Sonnenrad 11 befestigte Sonnenradwelle 12, eine Vielzahl von Planetenrädern 15, die mit dem Sonnenrad 11 in Eingriff stehen, die Achse Ar umlaufen und sich um ihre eigenen Mittelachsen Ap drehen, ein Innenzahnrad (Zahnrad) 17, in dem eine Vielzahl von Zähnen ringförmig um die Achse Ar angeordnet sind und das mit der Vielzahl von Planetenrädern 15 in Eingriff steht, einen Planetenradträger 21, der die Vielzahl von Planetenrädern 15 lagert, um es der Vielzahl von Planetenrädern 15 zu ermöglichen, die Achse Ar zu umlaufen und sich um ihre eigenen Mittelachsen Ap zu drehen, einen Innenzahnradträger (Zahnradträger) 31, der das Innenzahnrad 17 lagert, um es dem Innenzahnrad 17 zu ermöglichen, sich um die Achse Ar zu drehen, und ein Getriebegehäuse 41, das diese Elemente abdeckt.
Im Folgenden wird eine Richtung, in der sich die Achse Ar erstreckt, als eine axiale Richtung definiert, eine Seite in der axialen Richtung wird als eine Abtriebsseite definiert und eine der Abtriebsseite gegenüberliegende Seite wird als eine Eingangsseite definiert. Ferner wird eine radiale Richtung um die Achse Ar einfach als radiale Richtung bezeichnet. In dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 der Ausführungsform ist die elektrische Antriebseinrichtung 50 auf der Eingangsseite in der axialen Richtung angeordnet und die Getriebeeinrichtung 10 ist auf der Abtriebsseite der elektrischen Antriebseinrichtung 50 angeordnet. Der Verdichter C ist auf der Abtriebsseite des variable-Geschwindigkeit-Erhöhers 1 angeordnet.
Die Sonnenradwelle 12 hat eine kreisförmige Säulenform, die an der Achse Ar zentriert ist und sich von dem Sonnenrad 11 zu der Abtriebsseite in der axialen Richtung erstreckt. An einem abtriebsseitigen Ende der Sonnenradwelle 12 ist ein Verbindungsflansch 13 ausgebildet. Beispielsweise ist ein Rotor des Verdichters C, der als Antriebsziel dient, mit dem Verbindungsflansch 13 verbunden. Die Sonnenradwelle 12 ist durch ein Sonnenradlager 42, das an der Abtriebsseite des Sonnenrades 11 angeordnet ist, so gelagert, dass sie um die Achse Ar drehbar ist. Das Sonnenradlager 42 ist an dem Getriebegehäuse 41 befestigt.
Der Planetenradträger 21 umfasst eine für jedes der Vielzahl von Planetenrädern 15 vorgesehene Planetenradwelle 22, einen Planetenradträgerhauptkörper 23, der die relativen Positionen der Vielzahl von Planetenradwellen 22 fixiert, und eine abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27o, die sich in der axialen Richtung zentriert an der Achse Ar erstreckt. Die abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27o ist an einer Innenseite des Planetenradträgerhauptkörpers 23 in der radialen Richtung befestigt.
Die Planetenradwelle 22 durchläuft die Mittelachsen Ap der Planetenräder 15 in der axialen Richtung und lagert die Planetenräder 15, um es den Planetenrädern 15 zu ermöglichen, sich um eine Mittelachse Ap davon zu drehen. Der Planetenradträgerhauptkörper 23 erstreckt sich in radialer Richtung von der Vielzahl der Planetenradwellen 22 nach außen.
Die abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27o erstreckt sich von dem Planetenradträgerhauptkörper 23 zu der Abtriebsseite. Die abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27o ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und an der Achse Ar zentriert.
Die abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27o ist um die Achse Ar drehbar durch ein erstes Planetenradträgerlager 43 gelagert. Das erste Planetenradträgerlager 43 ist an dem Getriebegehäuse 41 befestigt. Die Sonnenradwelle 12 ist durch die innere Umfangsseite der abtriebsseitigen Planetenradträgerwelle 27o eingeführt.
Die Getriebeeinrichtung 10 umfasst ferner eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i, die mit dem variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 verbunden ist, und einen Übertragungswelle 25, die eine Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i auf den Planetenradträger 21 überträgt.
Die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die an der Achse Ar zentriert ist. Die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i ist auf der Eingangsseite der Getriebeeinrichtung 10 angeordnet und ist durch ein zweites Planetenradträgerlager 44 gelagert, so dass sie um die Achse Ar drehbar ist. Das zweite Planetenradträgerlager 44 ist an dem Getriebegehäuse 41 befestigt. Durch die innere Umfangsseite der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i ist eine Innenzahnradträgerwelle (Zahnradträgerwelle) 37 zum Antreiben des Innenzahnradträgers 31 der Getriebeeinrichtung 10 eingesetzt.
An dem eingangsseitigen Ende der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i ist ein ringförmiger Planetenradflansch 28 ausgebildet, der sich in der radialen Richtung nach außen erstreckt. An dem abtriebsseitigen Ende der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i ist ein eingangsseitiger Armabschnitt 26 ausgebildet, der sich in der radialen Richtung nach außen erstreckt.
Die Übertragungswelle 25 ist so gelagert, dass sie um die Achse At drehbar ist. Die Übertragungswelle 25 ist über ein Lager (nicht dargestellt) an dem Getriebegehäuse 41 montiert. Ein eingangsseitiges Übertragungszahnrad 29i und ein abtriebsseitiges Übertragungszahnrad 29o sind an beiden Enden der Übertragungswelle 25 befestigt.
Das eingangsseitige Übertragungsrad 29i steht mit einem Zahnrad in Eingriff, das an dem äußeren Umfang des eingangsseitigen Armabschnitts 26 ausgebildet ist. Das abtriebsseitige Übertragungsrad 29o steht mit einem Zahnrad in Eingriff, das an dem äußeren Umfang des Planetenradträgerhauptkörpers 23 ausgebildet ist. Dementsprechend wird die Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i als Drehung in eine Richtung, die entgegengesetzt zu der des Planetenradträgers 21 ist, über die Übertragungswelle 25 übertragen.
Der Innenzahnradträger 31 umfasst einen Innenzahnradträgerhauptkörper 33, an dem das Innenzahnrad 17 befestigt ist, und die Innenzahnradträgerwelle 37, die an dem Innenzahnradträgerhauptkörper 33 befestigt ist und sich in axialer Richtung zentriert auf der Achse Ar erstreckt.
Der Innenzahnradträgerhauptkörper 33 umfasst einen zylindrischen Abschnitt 35 des Innenzahnrads, der eine zylindrische Form aufweist, die an der Achse Ar zentriert ist und an dessen innerer Umfangsseite das Innenzahnrad 17 befestigt ist, und einen eingangsseitigen Armabschnitt 36 des Innenzahnrads, der sich von dem eingangsseitigen Ende des zylindrischen Abschnitts 35 des Innenzahnrads in der radialen Richtung nach innen erstreckt.
Die Innenzahnradträgerwelle 37, die eine an der Achse Ar zentrierte Säulenform aufweist, ist auf der Eingangsseite der Sonnenradwelle 12 angeordnet, die eine an der Achse Ar zentrierte Säulenform aufweist. Der eingangsseitige Armabschnitt 36 des Innenzahnradträgerhauptkörpers 33 ist an der Innenzahnradträgerwelle 37 befestigt. Die Innenzahnradträgerwelle 37 ist durch die innere Umfangsseite der zylindrischen eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i eingeführt.
Die Innenzahnradträgerwelle 37 ist eine konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle Ac, die sich mit konstanter Geschwindigkeit unter einer Antriebskraft des konstante-Geschwindigkeit-Motors 51 dreht. Die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i ist eine variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle Av die sich unter einer Antriebskraft des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 mit einer beliebigen Drehrate dreht.
Der variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 kann die Drehrate von Sonnenradwelle 12, die eine Abtriebswelle Ao der mit dem Antriebsziel verbundenen Getriebeeinrichtung 10 ist, durch Ändern der Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 ändern.
Zum Zeitpunkt des normalen Betriebs, mit Ausnahme des Zeitpunktes des Starts, weist die Abtriebswelle Ao eine variable Drehrate in einem Betriebsbereich Ro (siehe 6) zwischen einer maximalen Drehrate und einer minimalen Drehrate auf. Die Abtriebswelle Ao wird mit einer für den Betrieb des Verdichters C mit hoher Effizienz erforderlichen Drehrate als eine mittlere Drehrate gedreht. Die mittlere Drehrate ist eine mittlere Drehrate zwischen der maximalen Drehrate und der minimalen Drehrate der Abtriebswelle Ao. Wenn beispielsweise eine Nenndrehrate 100% beträgt, wird die mittlere Drehrate auf eine Drehrate von etwa 90% eingestellt, die niedriger ist als die Nenndrehrate. In diesem Fall ist die maximale Drehrate eine Drehrate, die die Nenndrehrate überschreitet, z.B. eine Drehrate von etwa 105%. Ferner ist die minimale Drehrate eine Drehrate von etwa 75%.
Wie in 3 dargestellt, treibt der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 die Innenzahnradträgerwelle 37 der Getriebeeinrichtung 10 drehend an. Der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 weist ein Nenndrehmoment auf, das es allein ermöglicht, dass die Drehrate der Abtriebswelle Ao in dem Betriebsbereich Ro die maximale Drehrate ist. Der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 treibt die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i der Getriebeeinrichtung 10 drehend an. Die elektrische Antriebseinrichtung 50 weist ferner einen Kühlventilator 91, der den konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 kühlt, und eine Lüfterabdeckung 92 auf, die den Kühlventilator 91 abdeckt.
In der Ausführungsform ist der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 beispielsweise ein vierpoliger Dreiphasen-Induktionsmotor. Ferner ist der variable-Geschwindigkeit-Motor71 ein achtpoliger Dreiphasen-Induktionsmotor, der mehr Pole als der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 aufweist. Die Spezifikationen des konstante-Geschwindigkeit-Motors 51 und des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 sind nicht auf diese beschränkt und können entsprechend geändert werden.
Der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 umfasst einen konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52, der um die Achse Ar dreht, und mit der Innenzahnradträgerwelle 37 verbunden ist, die die konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle Ac der Getriebeeinrichtung 10 ist, einen konstante-Geschwindigkeit-Stator 66, der auf der äußeren Umfangsseite des konstante-Geschwindigkeit-Rotors 52 angeordnet ist, und ein konstante-Geschwindigkeit-Motorgehäuse 61, in dem der konstante-Geschwindigkeit-Stator 66 an der inneren Umfangsseite davon befestigt ist.
Der konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52 umfasst eine konstante-Geschwindigkeit-Rotorwelle 53, die eine an der Achse Ar zentrierte Säulenform aufweist, und einen leitenden Körper 56, der an dem äußeren Umfang der konstante-Geschwindigkeit-Rotorwelle 53 befestigt ist. Der Kühlventilator 91 ist an dem eingangsseitigen Ende der konstante-Geschwindigkeit-Rotorwelle 53 befestigt.
Der konstante-Geschwindigkeit-Stator 66 ist von dem leitenden Körper 56 in der radialen Richtung auswärts des konstante-Geschwindigkeit-Rotors 52 angeordnet. Dieser konstante-Geschwindigkeit-Stator 66 ist aus einer Vielzahl von Spulen gebildet.
Das konstante-Geschwindigkeit-Motorgehäuse 61 umfasst einen konstante-Geschwindigkeit-Gehäusehauptkörper 62, der eine zylindrische Form aufweist, die auf der Achse Ar zentriert ist und in dem der konstante-Geschwindigkeit-Stator 66 an der inneren Umfangsseite davon befestigt ist, und Abdeckungen 63i und 63o, die beide axialen Enden des zylindrischen konstante-Geschwindigkeit-Gehäusehauptkörpers 62 schließen. Konstante-Geschwindigkeit-Rotorlager 65i und 65o sind an den jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o befestigt, um die konstante-Geschwindigkeit-Rotorwelle 53 um die Achse Ar drehbar zu lagern. Eine Vielzahl von Öffnungen 64, die axial durch die jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o an Positionen verläuft, die von dem konstante-Geschwindigkeit-Rotorlager 65i in der radialen Richtung auswärts sind, ist in den jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o ausgebildet.
Das eingangsseitige Ende der konstante-Geschwindigkeit-Rotorwelle 53 steht zu der Eingangsseite hin von der eingangsseitigen Abdeckung 63i des konstante-Geschwindigkeit-Motorgehäuses 61 hervor. Der Kühlventilator 91 ist an dem eingangsseitigen Ende der konstante-Geschwindigkeit-Rotorwelle 53 befestigt. Die Lüfterabdeckung 92 ist an der eingangsseitigen Abdeckung 63i des konstante-Geschwindigkeit-Motorgehäuses 61 befestigt.
Der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 umfasst einen variable-Geschwindigkeit-Rotor 72, der sich um die Achse Ar dreht und mit der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i verbunden ist, die die variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle Av ist, einen variable-Geschwindigkeit-Stator 86, der auf der äußeren Umfangsseite des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 angeordnet ist, und ein variable-Geschwindigkeit-Motorgehäuse 81, in dem der variable-Geschwindigkeit-Stator 86 an der inneren Umfangsseite davon befestigt ist.
Der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 weist eine variable-Geschwindigkeit-Rotorwelle 73 und einen leitenden Körper 76 auf, der an dem äußeren Umfang der variable-Geschwindigkeit-Rotorwelle73 befestigt ist. Die variable-Geschwindigkeit-Rotorwelle 73 weist eine zylindrische Form um die Achse Ar auf und weist eine Welleneinführungsbohrung 74 auf, die in der axialen Richtung durch die variable-Geschwindigkeit-Rotorwelle 73 verläuft. Die Innenzahnradträgerwelle 37 als die konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle Ac ist durch die Welleneinführungsbohrung 74 der variable-Geschwindigkeit-Rotorwelle 73 eingeführt. An dem abtriebsseitigen Ende der variable-Geschwindigkeit-Rotorwelle 73 ist ein ringförmiger variable-Geschwindigkeit-Flansch 73o ausgebildet, der sich in der radialen Richtung auswärts erstreckt.
Der variable-Geschwindigkeit-Stator 86 ist von dem leitenden Körper 76 des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 in der radialen Richtung auswärts angeordnet. Der variable-Geschwindigkeit-Stator 86 ist aus einer Vielzahl von Spulen gebildet.
Das variable-Geschwindigkeit-Motorgehäuse 81 umfasst einen Gehäusehauptkörper 82, der eine zylindrischen Form um die Achse Ar aufweist, an dessen innerer Umfangsseite der variable-Geschwindigkeit-Stator 86 befestigt ist, eine abtriebsseitige Abdeckung 83o, die das abtriebsseitige Ende des zylindrischen Gehäusehauptkörpers 82 abdeckt, und eine eingangsseitige Abdeckung 83i, die auf der Eingangsseite des variable-Geschwindigkeit-Stators 86 angeordnet ist und an der inneren Umfangsseite des zylindrischen Gehäusehauptkörpers 82 befestigt ist. Variable-Geschwindigkeit-Rotorlager 85i und 85o, die die variable-Geschwindigkeit-Rotorwelle 73 drehbar um die Achse Ar lagern, sind an den jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o befestigt. In den jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o ist an Positionen, die von den variable-Geschwindigkeit-Rotorlagern 85i und 85o in der radialen Richtung auswärts sind, eine Vielzahl von Öffnungen 84 ausgebildet, die durch die jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o in der axialen Richtung verläuft.
Ein Raum in dem variable-Geschwindigkeit-Motorgehäuse 81 und ein Raum in dem konstante-Geschwindigkeit-Motorgehäuse 61 kommunizieren miteinander durch die Vielzahl von Öffnungen 84, die in den jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o des variable-Geschwindigkeit-Motorgehäuses 81 ausgebildet ist, und die Vielzahl von Öffnungen 64, die in den jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o des konstante-Geschwindigkeit-Motorgehäuses 61 ausgebildet ist.
Ferner sind in dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 der vorliegenden Ausführungsform der konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52, der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 und die Sonnenradwelle 12 auf der gleichen Achse Ar angeordnet.
Wie in 4 dargestellt, dreht der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 den konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52 nur in einer zweiten Richtung R2 wenn elektrische Leistung zugeführt wird. Die zweite Richtung R2 ist eine Richtung zu einer Seite in der Umfangsrichtung der Achse Ar und ist eine Antriebsdrehrichtung des konstante-Geschwindigkeit-Motors 51. Wenn sich der konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52 in der zweiten Richtung R2 dreht, drehen sich die Innenzahnradträgerwelle 37, der Innenzahnradträger 31 und das Innenzahnrad 17 in der zweiten Richtung R2. Daher wird das Planetenrad 15 über das Innenzahnrad 17 in der zweiten Richtung R2 gedreht. Dadurch dreht sich der konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52 in der zweiten Richtung R2, und damit dreht sich die Abtriebswelle Ao der Getriebeeinrichtung 10 in einer ersten Richtung R1 entgegengesetzt zu der zweiten Richtung R2.
Demnach ist die Vorwärtsdrehung des konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 die zweite Richtung R2 und die Vorwärtsdrehung der Abtriebswelle Ao der Getriebeeinrichtung 10 ist die erste Richtung R1. Der Verdichter C arbeitet normal, wenn sich die Abtriebswelle Ao vorwärts dreht.
In der folgenden Beschreibung ist eine Drehrichtung der ersten Richtung R1 eine minus (negative) Drehrichtung und eine Drehrichtung der zweiten Richtung R2 ist eine plus (positive) Drehrichtung. So ist beispielsweise die Drehrate des konstante-Geschwindigkeit-Rotors 52, der sich in der zweiten Richtung R2 in dem konstante-Geschwindigkeit-Motor dreht, +1800 U/min und konstant.
Der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 ist in der Lage, den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 in der ersten Richtung R1 und der zweiten Richtung R2 in der Umfangsrichtung der Achse Ar zu drehen. Das heißt, der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 ist in der Lage, den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 vorwärts und rückwärts zu drehen. Wenn sich der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 in die erste Richtung R1 dreht, drehen sich die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i und der Planetenradträger 21 in die erste Richtung R1. Wenn sich der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 in die zweite Richtung R2 dreht, drehen sich die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i und der Planetenradträger 21 in der zweiten Richtung R2.
Der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 dient als Generator, indem er den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 durch eine externe Kraft dreht (konstante-Geschwindigkeit-Motor 51). Hier wird ein Zustand, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 als Generator dient, als regenerativer Modus bezeichnet. In dem regenerativen Modus wird der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 durch ein externes Drehmoment betrieben. Wenn der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in dem regenerativen Modus betrieben wird, wirkt ein Drehmoment in einer Richtung zur Verzögerung der Drehrate der Abtriebswelle Ao auf den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72, und die Drehrate der Abtriebswelle Ao nimmt ab.
Ferner dient der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 durch die zugeführte elektrische Leistung als Elektromotor. Hier wird ein Zustand, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 als Elektromotor dient, als Leistungsmodus bezeichnet. In dem Leistungsmodus wird der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 durch die zugeführte elektrische Leistung betrieben. Wenn der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in dem Leistungsmodus betrieben wird, wirkt ein Drehmoment in einer Richtung, in der sich die Drehrate der Abtriebswelle Ao erhöht, auf den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72, und die Drehrate der Abtriebswelle Ao nimmt zu.
Die Drehrichtung des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 ist nicht auf eine Struktur beschränkt, in der die erste Richtung R1 eine Drehrichtung in dem regenerativen Modus und die zweite Drehrichtung eine Drehrichtung im Leistungsmodus ist.
Das Drehmoment wirkt auf den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72, um die Abtriebswelle Ao zu verzögern, und die Drehrate der Abtriebswelle Ao sinkt von der maximalen Drehrate, z.B. durch Erhöhen der Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus von 0% (von 0% auf -200% in 6).
Der variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 der Ausführungsform umfasst eine Drehratensteuerung 100, die die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 einstellt, und eine elektrische Antriebseinrichtungssteuerung 120, die einen Betrieb der Drehratensteuerung 100 steuert.
Die elektrische Antriebseinrichtungssteuerung 120 ist durch einen Computer gebildet. Die elektrische Antriebseinrichtungssteuerung 120 umfasst einen Empfangsabschnitt 121, der direkt eine Anweisung von einem Bediener empfängt oder eine Anweisung von einer Host-Steuereinrichtung empfängt, eine Schnittstelle (I/F) 122, die der Drehratensteuerung 100 Anweisungen bereitstellen, und einen Berechnungsabschnitt 123, der eine Anweisung für die Drehratensteuerung 100 gemäß den vom Empfangsabschnitt 121 oder dergleichen empfangenen Anweisungen erzeugt.
Die Drehratensteuerung 100 ändert eine Frequenz der zugeführten elektrischen Leistung oder das Drehmoment in dem variable-Geschwindigkeit-Motor 71. Die Drehratensteuerung 100 ändert die Drehrichtung des variable-Geschwindigkeit-Motors 71, indem sie eine Phase einer an den variable-Geschwindigkeit-Motor 71 angelegten Spannung ändert. Das heißt, der Drehratenregler 100 ist in der Lage, den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 vorwärts und rückwärts zu drehen.
Die Drehratensteuerung 100 versorgt den variable-Geschwindigkeit-Motor 71 mit der elektrischen Leistung, deren Frequenz von der elektrischen Antriebseinrichtungssteuerung 120 angewiesen wird. In dem variable-Geschwindigkeit-Motor 71 dreht sich der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 mit einer dieser Frequenz entsprechenden Drehrate. Da sich die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 auf diese Weise ändert, ändert sich auch die Drehrate des Planetenradträgers 21 der mit dem variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 verbundenen Getriebeeinrichtung 10. Demzufolge ändert sich auch die Drehrate der Abtriebswelle Ao der Getriebeeinrichtung 10.
Wie in 6 dargestellt, passt die Drehratensteuerung 100 die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus in einem Bereich von 0% bis -200% (in dem Betriebsbereich Ro der Abtriebswelle Ao) während des Normalbetriebs an, außer zum Zeitpunkt des Starts. Das heißt, die Drehratensteuerung 100 treibt den variable-Geschwindigkeit-Motor 71 nur in dem regenerativen Modus an, ohne den variable-Geschwindigkeit-Motor 71 im Leistungsmodus anzutreiben, außer zum Zeitpunkt des Starts.
Die Drehratensteuerung 100 reduziert die Drehrate der Abtriebswelle Ao von der maximalen Drehrate, indem sie die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus auf -200% erhöht. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus -100% ist (wenn die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus der Maximalwert in einem Konstantdrehmoment-Bereich Rt wird, in dem eine Konstantdrehmoment-Steuerung im variable-Geschwindigkeit-Motor 71 möglich ist), ist die Drehrate der Abtriebswelle Ao die mittlere Drehrate. Daher passt die Drehratensteuerung 100 die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus so an, dass die Drehrate der Abtriebswelle Ao auf die minimale Drehrate in einem Bereich eingestellt wird, in dem das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 über den Konstantdrehmoment-Bereich Rt hinaus abnimmt. Wenn die Drehratensteuerung 100 die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus auf -200% des Maximalwertes einstellt, wird die Drehrate der Abtriebswelle Ao zur minimalen Drehrate.
Die Drehratensteuerung 100 erhöht die Drehrate der Abtriebswelle Ao, um sich der maximalen Drehrate zu nähern, indem sie die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus auf 0% verringert. Wenn der Drehratensteuerung 100 daher die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus auf 0%, was der Minimalwert ist, einstellt, wird die Drehrate der Abtriebswelle Ao zur maximalen Drehrate.
Die Drehratensteuerung 100 passt die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 so an, dass das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 das Drehmoment der Abtriebswelle Ao in einem Zustand, in dem die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Betrieb im Bereich von 0% bis -200% liegt, nicht unterschreitet.
Als nächstes wird ein Steuerverfahren des variable-Geschwindigkeit-Erhöhers 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben.
In dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1, in dem der Verdichter C an einem Nennpunkt betrieben wird, an dem er mit hoher Effizienz arbeiten kann und die Drehrate der Abtriebswelle Ao die mittlere Drehrate ist, wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem die Drehrate der Abtriebswelle Ao angepasst wird. Wie in 5 dargestellt, wird, wenn die elektrische Antriebseinrichtungssteuerung 120 eine Anweisung zum Erhöhen der Drehrate der Abtriebswelle Ao (S11) erhält, eine Anweisung zum Verringern der Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus an die Drehratensteuerung 100 (S12) ausgegeben. Daher sinkt die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus von -100% um sich 0% zu nähern. Dadurch wird in der Getriebeeinrichtung 10 eine Geschwindigkeit der Abtriebswelle Ao erhöht und die Drehrate der Abtriebswelle Ao erhöht.
Umgekehrt, wenn die elektrische Antriebseinrichtungssteuerung 120 eine Anweisung zum Verringern der Drehrate der Abtriebswelle Ao (S13) erhält, wird eine Anweisung zum Erhöhen der Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus an die Drehratensteuerung 100 (S14) ausgegeben. Daher steigt die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus von -100% auf -200%. Dadurch wird in der Getriebeeinrichtung 1 die Abtriebswelle Ao verzögert und die Drehrate der Abtriebswelle Ao reduziert.
Zum Zeitpunkt des Starts des konstante-Geschwindigkeit-Motors 51 und des Drehens des konstante-Geschwindigkeit-Rotors 52 aus einem gestoppten Zustand ist es notwendig, den variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in dem Leistungsmodus anzutreiben (z.B. Drehrate von +10%) und ein Überdrehen des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 zu verhindern. Wenn der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 mit dem variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in einem nicht gesteuerten Zustand gestartet wird, wird das Drehmoment in einer Richtung übertragen, um die Abtriebswelle Ao zu beschleunigen, aber da die Trägheitsenergie der mit dem Verdichter C verbundenen Abtriebswelle Ao groß ist, wird der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 in einer entgegengesetzten Drehrichtung überbeschleunigt. Daher wird das Auftreten von abnormalem Verhalten des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 unterdrückt, indem der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 bei einer niedrigen Drehrate in der gleichen Drehrichtung gesteuert wird, wie eine Richtung, in der die Abtriebswelle Ao beschleunigt wird, so dass der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 nicht überdreht.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen variable-Geschwindigkeit-Erhöher wird der variable-Geschwindigkeit-Motor 71, wenn sich die Abtriebswelle Ao im Betriebsbereich Ro dreht, nur in dem regenerativen Modus betrieben. Daher wird, während der Verdichter C durch Drehen der Abtriebswelle Ao betrieben wird, verhindert, dass der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in den nicht gesteuerten Zustand gebracht wird, wenn der Betriebsmodus von dem regenerativen Modus in den Leistungsmodus umgeschaltet wird. Dadurch wird in der Getriebeeinrichtung 10 die Drehrichtung der verschiedenen Zahnräder, wie z.B. des Innenzahnradträgers 31 usw., nicht in der Mitte geschaltet. Daher ist es möglich, Instabilitäten der Steuerung und Verluste zwischen den Zahnrädern zu unterdrücken, wenn die Drehrichtung der Zahnräder in der Getriebeeinrichtung 10 geschaltet wird. Dementsprechend ist es möglich, den variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 und den mit dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 verbundenen Verdichter C effizient zu betreiben.
Ferner wird in der Getriebeeinrichtung 10, da die Drehrichtung der verschiedenen Zahnräder, wie z.B. des Innenzahnradträgers 31 usw., nicht umgeschaltet wird, die Übertragung des Drehmoments von der elektrischen Antriebseinrichtung 50 auf den Verdichter C kontinuierlich in der Getriebeeinrichtung 10 durchgeführt. Das heißt, es ist möglich zu verhindern, dass sich die Getriebeeinrichtung 10 aufgrund von diskontinuierlicher Übertragung des Drehmoments in der Getriebeeinrichtung 10 in einem unbelasteten Zustand befindet, wodurch verhindert wird, dass der Betrieb der Getriebeeinrichtung 10 instabil wird. Dementsprechend ist es möglich, den variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 und den mit dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 verbundenen Verdichter C in einem stabilen Zustand zu betreiben.
Ferner weist der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 ein Nenndrehmoment auf, das es allein ermöglicht, dass die Drehrate der Abtriebswelle Ao die maximale Drehrate ist. Aufgrund einer solchen Konfiguration wird der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 nur in dem regenerativen Modus betrieben. Daher wird der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in einem Bereich betrieben, in dem die mit der maximalen Drehrate rotierende Abtriebswelle Ao verzögert wird. Somit wird der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in einem Bereich betrieben, in dem das in dem Verdichter C benötigte Drehmoment reduziert wird. Dementsprechend ist es möglich, die Drehrate der Abtriebswelle Ao in einem weiten Bereich einzustellen, der für den Betrieb des Verdichters C erforderlich ist, ohne das Nenndrehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 zu erhöhen. Da das Nenndrehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 nicht erhöht wird, ist es ferner möglich, einen Kostenanstieg des variable-Geschwindigkeit-Erhöhers 1 zu minimieren.
Ferner ist es, da er nur in dem regenerativen Modus betrieben wird, möglich, die im konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 erzeugte Energie zurückzugewinnen. Insbesondere ist es möglich, dass der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 hauptsächlich eine Last auf den Verdichter C aufbringt, und somit ist es möglich, dass der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 zusätzliche Energie als regenerative Energie zurückgewinnt, die von dem Verdichter C auf der Lastseite nicht verbraucht wird. Dementsprechend ist es möglich, die zusätzliche Energie in dem variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in Form des Aufbringens von Bremsen an dem mit einer maximalen Geschwindigkeit drehenden konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 zurückzugewinnen.
Ferner wird in dem Betriebsbereich Ro der Abtriebswelle Ao die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus durch die Drehratensteuerung 100 so eingestellt, dass das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 das Drehmoment der Abtriebswelle Ao auch in einem Bereich jenseits des Konstantdrehmoment-Bereichs Rt des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 nicht unterschreitet. Daher ist es möglich zu verhindern, dass der Betrieb des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 durch das Drehmoment der Abtriebswelle Ao, das größer als das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 wird, während des Einstellens der Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus instabil wird.
[Zweite Ausführungsform]
Als nächstes wird der variable-Geschwindigkeit-Erhöher einer zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 7 beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform werden die gleichen Referenznummern den gleichen konstituierenden Elementen wie in der ersten Ausführungsform gegeben, und eine detaillierte Beschreibung derselben entfällt. Eine Kapazität des variable-Geschwindigkeit-Motors der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform.
Ein variable-Geschwindigkeit-Motor 71A hat ein Nenndrehmoment, das größer ist als ein maximales Drehmoment der Abtriebswelle Ao. Wie in 7 dargestellt, ist eine Größe des Drehmoments in dem Konstantdrehmoment-Bereich Rt des variable-Geschwindigkeit-Motors 71A größer als das maximale Drehmoment der Abtriebswelle Ao. Ferner ist das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71A selbst wenn die Abtriebswelle Ao die niedrigste Drehrate aufweist und das Drehmoment der Abtriebswelle Ao die niedrigste wird, höher als das Drehmoment der Abtriebswelle Ao.
Dadurch ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass das Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors 71A während des Einstellens der Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71A in dem regenerativen Betrieb unter das Drehmoment der Abtriebswelle Ao fällt, und es ist möglich, den instabilen Betrieb des variable-Geschwindigkeit-Motors 71A zuverlässig zu unterdrücken.
[Dritte Ausführungsform]
Ferner wird der variable-Geschwindigkeit-Erhöher einer dritten Ausführungsform mit Bezug auf 8 beschrieben.
In der dritten Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen konstituierenden Elemente wie in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform angegeben, und eine detaillierte Beschreibung derselben entfällt. Eine innere Struktur der Getriebeeinrichtung der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform.
In einer Getriebeeinrichtung 10A der dritten Ausführungsform ist das Zahnrad, das das Innenzahnrad 17 in der ersten Ausführungsform war, ein Außenzahnrad 17A. Die Zahnradträgerwelle, die in der ersten Ausführungsform die Innenzahnradträgerwelle 37 war, ist daher eine Außenzahnradträgerwelle 37A.
Insbesondere, wie in 8 dargestellt, umfasst die Getriebeeinrichtung 10A der dritten Ausführungsform das Sonnenrad 11, die Sonnenradwelle 12, ein Planetenrad 15A, das Außenzahnrad (Zahnrad) 17A, einen Planetenradträger 21A, einen Außenzahnradträger (Zahnradträger) 31A und das Getriebegehäuse 41, das diese Elemente abdeckt.
Das Planetenrad 15A der dritten Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von ersten Planetenrädern (Primärräder) 151A und eine Vielzahl von zweiten Planetenrädern (Sekundärräder) 152A.
Das erste Planetenrad 151A greift mit dem Außenzahnrad 17A ein. Das erste Planetenrad 151A dreht sich um die Achse Ar und dreht sich auch um die eigene Mittellinie Ap.
Das zweite Planetenrad 152A greift mit dem Sonnenrad 11 ein. Das zweite Planetenrad 152A dreht sich um die Achse Ar und dreht sich auch um seine eigene Mittellinie Ap, die mit der des ersten Planetenrads 151A identisch ist. Das zweite Planetenrad 152A ist auf der Abtriebsseite in axialer Richtung in Bezug auf das erste Planetenrad 151A angeordnet. Eines der zweiten Planetenräder 152A ist integral mit einem der ersten Planetenräder 151A drehbar. Das heißt, ein erstes Planetenrad 151A ist in einem Paar in Bezug auf ein zweites Planetenrad 152A angeordnet.
Der Planetenradträger 21A der dritten Ausführungsform umfasst eine Planetenradwelle 22A, einen Planetenradträgerhauptkörper 23A und eine Planetenradträgerwelle 27A.
Die Planetenradwelle 22A ist für jedes der Planetenräder 15A vorgesehen. Die Planetenradwelle 22A ermöglicht es, dass sich das erste Planetenrad 151A und das zweite Planetenrad 152A, die miteinander verbunden sind, um die Mittellinie Ap drehen. Die Planetenradwelle 22A verbindet ein zweites Planetenrad 152A mit einem ersten Planetenrad 151A. Insbesondere ist das erste Planetenrad 151A mit der Eingangsseite der Planetenradwelle 22A in axialer Richtung verbunden, und das zweite Planetenrad 152A ist mit der Abtriebsseite der Planetenradwelle 22A in axialer Richtung verbunden. Die Planetenradwelle 22A durchläuft das erste Planetenrad 151A und das zweite Planetenrad 152A in axialer Richtung. Daher befindet sich das eingangsseitige Ende der Planetenradwelle 22A in axialer Richtung auf der Eingangsseite in Bezug auf das erste Planetenrad 151A in axialer Richtung. Weiterhin befindet sich das abtriebsseitige Ende der Planetenradwelle 22A in axialer Richtung auf der Abtriebsseite in Bezug auf das zweite Planetenrad 152A in axialer Richtung.
Der Planetenradträgerhauptkörper 23A fixiert die gegenseitigen Positionen einer Vielzahl von Planetenradwellen 22A. Der Planetenradträgerhauptkörper 23A umfasst einen abtriebsseitigen Armabschnitt 24A und einen eingangsseitigen Armabschnitt 26A.
Der abtriebsseitige Armabschnitt 24A des Planetengetriebes lagert die abtriebsseitigen Enden der Vielzahl von Planetenradwellen 22A in axialer Richtung drehbar. Der eingangsseitige Armabschnitt 26A des Planetengetriebes lagert die eingangsseitigen Enden der Vielzahl von Planetenradwellen 22A in axialer Richtung drehbar. Der Planetenradträger 21A lagert das erste Planetenrad 151A und das zweite Planetenrad 152A koaxial, indem er die Planetenradwellen 22A über den Planetenradträgerhauptkörper 23A in dieser Weise lagert.
Die Planetenradträgerwelle 27A fixiert den Planetenradträgerhauptkörper 23A. Die Planetenradträgerwelle 27A erstreckt sich in axialer Richtung um die Achse Ar. Die Planetenradträgerwelle 27A umfasst eine abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27Ao, die sich von dem abtriebsseitigen Armabschnitt 24A zur Abtriebsseite erstreckt, und eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27Ai, die sich vom eingangsseitigen Armabschnitt 26A zur Eingangsseite des Planetenrads erstreckt. Sowohl die abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27Ao als auch die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27Ai sind zylindrisch mit der Achse Ar als Mittelpunkt ausgebildet.
Die abtriebsseitige Planetenradträgerwelle 27Ao ist durch das erste Planetenradträgerlager 43 gelagert, um um die Achse Ar in Bezug auf das Getriebegehäuse 41 drehbar zu sein. In dem ersten Planetenradträgerlager 43 wird die Sonnenradwelle 12 durch die innere Umfangsseite der abtriebsseitigen Planetenradträgerwelle 27Ao eingeführt, die auf der Abtriebsseite in Bezug auf den abtriebsseitigen Armabschnitt 24A des Planetenrads angeordnet ist.
Die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27Ai ist durch das zweite Planetenradträgerlager 44 gelagert, um um die Achse Ar in Bezug auf das Getriebegehäuse 41 drehbar zu sein. Das zweite Planetenradträgerlager 44 ist auf der Eingangsseite in Bezug auf den eingangsseitigen Armabschnitt 26A des Planetenrads angeordnet. Die später beschriebene Außenzahnradträgerwelle 37A wird durch die innere Umfangsseite der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27Ai eingeführt.
Der Außenzahnradträger 31A lagert das Außenzahnrad 17A so, dass es um die Achse Ar drehbar ist. Der Außenzahnradträger 31A weist die Außenzahnradträgerwelle 37A auf, die mit dem Außenzahnrad 17A verbunden ist.
Die Außenzahnradträgerwelle 37A ist um die Achse Ar an dem Außenzahnrad 17A befestigt und erstreckt sich in axialer Richtung. Die Außenzahnradträgerwelle 37A ist in einer kreisförmigen Säulenform ausgebildet, die auf der Achse Ar zentriert ist. Die Außenzahnradträgerwelle 37A erstreckt sich in axialer Richtung von dem Außenzahnrad 17A bis zur Eingangsseite. Der eingangsseitige Abschnitt der Außenzahnradträgerwelle 37A wird durch die innere Umfangsseite der zylindrischen eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27Ai eingeführt.
Selbst mit dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1, der die oben beschriebene Getriebeeinrichtung 10A aufweist, ist es, wie in der ersten Ausführungsform, möglich, den variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 und den mit dem variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 verbundenen Verdichter C stabil und effizient zu betreiben.
[Andere modifizierte Beispiele für die Ausführungsformen]
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben wurden, sind die Beschaffenheiten und Kombinationen in den jeweiligen Ausführungsformen nur Beispiele, und Ergänzungen, Auslassungen, Substitutionen und andere Änderungen der Beschaffenheit sind innerhalb des Umfangs möglich, der durch die beigefügten Patentansprüche definiert wird. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht durch die Ausführungsformen und nur durch die Ansprüche begrenzt.
Die Konfiguration der Getriebeeinrichtung 10A ist nicht auf die Zahnradkonfiguration wie in der oben beschriebenen ersten oder dritten Ausführungsform beschränkt. Insbesondere kann das Zahnrad, das mit den Planetenrädern 15 und 15A in Eingriff steht, eines von dem Innenzahnrad 17 wie in der ersten Ausführungsform und dem Außenzahnrad 17A wie in der dritten Ausführungsform sein, und auch die Anzahl davon ist nicht auf die Konfiguration wie in dieser Ausführungsform beschränkt. So kann beispielsweise das Zahnrad, das mit dem Planetenrad 15 in Eingriff steht, eine Konfiguration aufweisen, in der zwei oder mehr Innenzahnräder 17 vorgesehen sind, wie bei der ersten Ausführungsform. Ferner kann das Zahnrad, das mit dem Planetenrad 15A in Eingriff steht, eine Konfiguration aufweisen, bei der nur ein oder drei oder mehr Außenzahnräder 17A vorgesehen sind, wie bei der dritten Ausführungsform.
Ferner wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein vierpoliger Dreiphasen-Induktionsmotor als konstante-Geschwindigkeit-Motor 51, der zum Drehen des Verdichters C bei hoher Drehrate geeignet ist, veranschaulicht, und ein achtpoliger Dreiphasen-Induktionsmotor wird als der variable-Geschwindigkeit-Motor 71, der zum Variieren der Drehrate des Verdichters C in einem bestimmten Bereich geeignet ist, veranschaulicht. Wenn es jedoch nicht erforderlich ist, das Antriebsziel mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, können andere Arten von Elektromotoren als konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 und als variable-Geschwindigkeit-Motor 71 verwendet werden.
Ferner wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Welleneinführungsbohrung 74 in dem variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 gebildet und der konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52 wird durch die Welleneinführungsbohrung 74 eingeführt. Die Welleneinführungsbohrung 74 kann jedoch im konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52 ausgebildet sein, und der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 kann durch die Welleneinführungsbohrung 74 eingeführt werden.
Ferner sind in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der konstante-Geschwindigkeit-Rotor 52, der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 und die Sonnenradwelle 12 auf derselben Achse Ar angeordnet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine solche Struktur beschränkt. So kann beispielsweise der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 so angeordnet sein, dass die Achse Ar des variable-Geschwindigkeit-Rotors 72 parallel zur Achse Ar des konstante-Geschwindigkeit-Rotors 52 verläuft und sich an einer anderen Position befindet. Außerdem kann beispielsweise der variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 über eine Verbindungsstruktur, wie beispielsweise ein anderes Zahnrad, mit der variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle Av verbunden sein.
Ferner ist der variable-Geschwindigkeit-Erhöher 1 der Ausführungsform nicht auf eine Struktur beschränkt, in der ein variable-Geschwindigkeit-Motor 71 mit einer Getriebeeinrichtung 10 oder 10A verbunden ist. So können beispielsweise eine Vielzahl von variable-Geschwindigkeit-Rotoren 72 mit einer variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle Av verbunden sein, so dass eine Vielzahl von variable-Geschwindigkeit-Motoren 71 mit einer Getriebeeinrichtung 10 oder 10A verbunden sind.
Ferner kann in der Getriebeeinrichtung 10 der Ausführungsform ein Leerlaufzahnrad an dem eingangsseitigen Armabschnitt 26 vorgesehen sein. In diesem Fall kann der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 den variable-Geschwindigkeit-Rotor 72 (den Planetenradträger 21) wie der konstante-Geschwindigkeit-Motor 51 in die erste Richtung R1 als Vorwärtsrichtung drehen.
Ferner ist der Betriebsbereich Ro der Abtriebswelle Ao nicht auf die maximale Drehrate von 105% und die minimale Drehrate von 75% in Bezug auf die Nenndrehrate beschränkt. Der Betriebsbereich Ro der Abtriebswelle Ao kann entsprechend den Betriebsbedingungen, die für das Antriebsziel, mit dem die Abtriebswelle Ao verbunden ist, erforderlich sind, eingestellt werden.
Ferner ist die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus, wenn die Drehrate der Abtriebswelle Ao die maximale Drehrate ist, nicht auf 0% begrenzt, wie in der Ausführungsform. Die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus, wenn die Drehrate der Abtriebswelle Ao die maximale Drehrate ist, darf nicht 0% betragen, solange der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in dem regenerativen Modus betrieben wird. Ebenso ist die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus, wenn die Drehrate der Abtriebswelle Ao die minimale Drehrate ist, nicht auf -200% begrenzt, wie in der Ausführungsform. Die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 71 in dem regenerativen Modus, wenn die Drehrate der Abtriebswelle Ao die minimale Drehrate ist, darf auch nicht -200% betragen, solange der variable-Geschwindigkeit-Motor 71 in dem regenerativen Modus betrieben wird.

Claims

Variable-Geschwindigkeit-Erhöher (1), aufweisend: eine elektrische Antriebseinrichtung (50), die eine Drehantriebskraft erzeugt; und eine Planetenradgetriebeeinrichtung (10), die die Geschwindigkeit der Drehantriebskraft, die von der elektrischen Antriebseinrichtung zu einer konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle (Ac) und einer variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle (Av) übertragen wird, ändert und die geänderte Drehantriebskraft zu einem Antriebsziel durch eine Abtriebswelle (Ao) überträgt, wobei die elektrische Antriebseinrichtung aufweist: einen konstante-Geschwindigkeit-Motor (51) mit einem konstante-Geschwindigkeit-Rotor (52), der die konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht; und einen variable-Geschwindigkeit-Motor (71) mit einem variable-Geschwindigkeit-Rotor (72), der die variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht und der in einem regenerativen Modus betrieben werden kann, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als ein Generator dient und in einem Leistungsmodus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als ein Elektromotor dient, wobei der variable-Geschwindigkeit-Erhöher ferner eine Drehratensteuerung (100) aufweist, die so gestaltet ist, dass sie eine Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors einstellt, wobei in dem regenerativen Modus des variable-Geschwindigkeit-Motors eine Drehrate der Abtriebswelle in einem Betriebsbereich (Ro) zwischen einer maximalen Drehrate und einer minimalen Drehrate variiert, wobei der konstante-Geschwindigkeit-Motor ein Nenndrehmoment aufweist, das es ermöglicht, dass die Drehrate der Abtriebswelle die maximale Drehrate ist, wenn die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 0% ist; und wobei die Drehratensteuerung so gestaltet ist, dass sie die Drehrate der sich in dem Betriebsbereich (Ro) drehenden Abtriebswelle durch Antreiben des variable-Geschwindigkeit-Motors nur in dem regenerativen Modus ändert.
Variable-Geschwindigkeit-Erhöher nach Anspruch 1, bei dem die Drehratensteuerung so gestaltet ist, dass sie die Drehrate der Abtriebswelle in dem Betriebsbereich (Ro) auf eine mittlere Drehrate zwischen der maximalen Drehrate und der minimalen Drehrate einstellt, wenn die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in dem regenerativen Modus in einem Konstantdrehmoment-Bereich (Rt), in dem eine Konstantdrehmoment-Steuerung in dem variable-Geschwindigkeit-Motor möglich ist, zu einem Maximalwert wird.
Variable-Geschwindigkeit-Erhöher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Drehratensteuerung so gestaltet ist, dass sie die Abtriebswelle so einstellt, dass sie die minimale Drehrate aufweist, indem sie die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in dem regenerativen Modus auf einen Bereich jenseits eines Konstantdrehmoment-Bereichs (Rt) erhöht, in dem die Konstantdrehmoment-Steuerung in dem variable-Geschwindigkeit-Motor möglich ist.
Variable-Geschwindigkeit-Erhöher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Drehratensteuerung so gestaltet ist, dass sie die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors in dem regenerativen Modus so einstellt, dass ein Drehmoment des variable-Geschwindigkeit-Motors nicht unter ein Drehmoment der Abtriebswelle fällt.
Variable-Geschwindigkeit-Erhöher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der variable-Geschwindigkeit-Motor ein Nenndrehmoment aufweist, das größer als ein maximales Drehmoment der Abtriebswelle ist.
Verfahren zum Steuern eines variable-Geschwindigkeit-Erhöhers (1), der aufweist: eine elektrische Antriebseinrichtung (50), die eine Drehantriebskraft erzeugt, und eine Planetenradgetriebeeinrichtung (10), die die Geschwindigkeit der Drehantriebskraft ändert, die von der elektrischen Antriebseinrichtung auf eine konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle (Ac) und eine variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle (Av) übertragen wird, und die geänderte Drehantriebskraft über eine Abtriebswelle (Ao) zu einem Antriebsziel überträgt, und in dem die elektrische Antriebseinrichtung umfasst: einen konstante-Geschwindigkeit-Motor (51) mit einem konstante-Geschwindigkeit-Rotor (52), der die konstante-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht, und einen variable-Geschwindigkeit-Motor (71) mit einem variable-Geschwindigkeit-Rotor (72), der die variable-Geschwindigkeit-Eingangswelle der Planetenradgetriebeeinrichtung dreht und in einem regenerativen Modus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als Generator dient, und in einem Leistungsmodus, in dem der variable-Geschwindigkeit-Motor als Elektromotor dient, betrieben werden kann, wobei in dem regenerativen Modus des variable-Geschwindigkeit-Motors eine Drehrate der Abtriebswelle in einem Betriebsbereich (Ro) zwischen einer maximalen Drehrate und einer minimalen Drehrate variiert, und wobei der konstante-Geschwindigkeit-Motor ein Nenndrehmoment aufweist, das es ermöglicht, dass die Drehrate der Abtriebswelle in dem Betriebsbereich die maximale Drehrate ist, wenn die Drehrate des variable-Geschwindigkeit-Motors 0% ist, wobei das Verfahren aufweist: Ändern der Drehrate der Abtriebswelle, die sich in dem Betriebsbereich dreht, durch Betreiben des variable-Geschwindigkeit-Motors nur in dem regenerativen Modus.