DE112007001649T5 - Getriebesystem mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis - Google Patents

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Abstract

Ein Getriebesystem mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis umfassend eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, erste und zweite elektrische Motor/Generatoren mit jeweils ersten und zweiten Rotoren und ersten und zweiten Statoren, wobei die ersten und zweiten Rotoren derart verbunden sind, dass sie mit entsprechenden Wellen rotieren, und die elektrischen Anschlüsse der ersten und zweiten Statoren miteinander verbunden sind, wobei eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektrischen Energieflusses zwischen den ersten und zweiten Statoren vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des ersten Stators mit zumindest einem Teil des zweiten Stators verbunden ist, wobei dieser Teil in einer ersten Richtung bewegbar ist, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators erhöht und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators verringert wird, und in einer zweiten Richtung, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators verringert und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators erhöht wird, und wobei ein Betätigungselement vorgesehen ist, das durch die Steuereinrichtung gesteuert und mit dem genannten Teil der Statoren...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Getriebesysteme mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis, insbesondere jedoch nicht ausschließlich für den automobilen Gebrauch, und beschäftigt sich mit der Art eines Getriebesystems, das erste und zweite elektrische Motor/Generatoren umfasst mit jeweils ersten und zweiten Rotoren und ersten und zweiten Statoren, wobei die ersten und zweiten Rotoren derart verbunden sind, dass sie mit entsprechenden Wellen rotieren und die elektrischen Anschlüsse der ersten und zweiten Statoren miteinander verbunden sind, wobei eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektrischen Energieflusses zwischen den ersten und zweiten Statoren vorgesehen ist. Die Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit dieser Art eines derartigen Getriebesystems, die zusätzlich ein Differenzialgetriebe umfasst, mit wenigstens drei parallelen Wellen, von welchen zwei jeweils die Antriebswelle und die Abtriebswelle bilden und von welchen alle wenigstens ein Getrieberad tragen, das mit wenigstens einem Getrieberad in Eingriff ist, das von einer der anderen Wellen getragen ist.
  • Ein derartiges Getriebesystem ist offenbart in WO 2003/047897 und WO 2004/088168 , die Getriebesysteme für den Hauptantrieb eines Motorfahrzeugs offenbaren, und in WO 2004/072449 , die ein Getriebesystem zum Betreiben eines automobilen Ladegebläses offenbart. Wie beispielsweise in WO 2003/047897 , auf die für weitere Details Bezug genommen wird, im Detail beschrieben, wirkt in einem derartigen Getriebesystem eine der elektrischen Maschinen, nämlich die Motor/Generatoren, als ein Generator und überträgt elektrische Energie zu der anderen Maschine, die als Motor wirkt. Ein Anteil der Energie, die durch das Getriebesystem übertragen wird, wird daher mechanisch übertragen, während ein weiterer, variabler Anteil, der typischerweise bis zu etwa 1/3 des Gesamten beträgt, elektrisch übertragen wird. Das Variieren der elektrischen Energie, die zwischen den zwei Maschinen übertragen wird, was einfach durch Variieren der Geschwindigkeit einer der Maschinen mittels einer bekannten Steuereinrichtung erreicht wird, bewirkt eine Veränderung der Geschwindigkeit des Abtriebs bei konstanter Geschwindigkeit des Antriebs und somit ein Verstellen der Gangstufe oder des Übersetzungsverhältnisses des Getriebesystems.
  • Daher wirken die zwei elektrischen Maschinen zu jeder Zeit als jeweils ein Motor und ein Generator oder jeweils als ein Generator und ein Motor, abhängig von den gegenwärtig vorliegenden Betriebsbedingungen und die Geschwindigkeit jeder Maschine und das Drehmoment, das von jeder Maschine erzeugt oder auf jede Maschine aufgebracht wird, variieren innerhalb weiter Bereiche. Wenn die Geschwindigkeit einer Maschine allerdings hoch ist, ist die Geschwindigkeit der anderen Maschine niedrig und daher ist, wenn das Drehmoment an einer Maschine hoch ist, auch das Drehmoment der anderen Maschine niedrig.
  • Es ist bekannt, dass die Effizienz einer elektrischen Maschine mit der Größe des Luftspalts, nämlich dem Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator, variiert. Allerdings hängt der optimale Luftspalt für jede Maschine von deren Betriebsbedingungen ab und es wurde herausgefunden, dass bei hoher Geschwindigkeit/kleinem Drehmoment ein relativ großer Luftspalt und bei kleiner Geschwindigkeit/hohem Drehmoment ein relativ kleiner Luftspalt wünschenswert ist. Bei den Getriebesystemen, die in den oben genannten Beschreibungen offenbart sind, ist der Luftspalt der zwei Maschinen natürlich unveränderlich und die Größe dieser Luftspalte ist daher unter Berücksichtigung des an jeder Maschine zu erwartenden Geschwindigkeits- und Drehmomentbereichs auf einen optimalen Mittelwert festgelegt. Das bedeutet in der Praxis, dass beide Maschinen daher die meiste Zeit bei weniger als der optimalen Effizienz betrieben werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Getriebesystem der oben genannten Art bereit zu stellen, dessen Effizienz im Vergleich zu bekannten Getrieben erhöht ist.
  • Wie obenstehend erörtert, variiert die elektrische Energie, die zwischen den zwei elektrischen Maschinen übertragen wird, wenn die Abtriebsgeschwindigkeit variiert, und erreicht in der Praxis Null bei zwei verschiedenen Abtriebsgeschwindigkeiten, die als Knotenpunkte (node points) bezeichnet werden. Das bedeutet, dass bei Abtriebsgeschwindig keit „Null" zwischen den zwei Maschinen Energie übertragen wird, was wiederum bedeutet, dass das Getriebesystem einen „Leerlauf" („geared neutral") bereitstellt, d. h. der Abtrieb kann ortsfest sein, wenn der Antrieb rotiert. An den Knotenpunkten des Systems ist die eine oder andere Maschine ortsfest und die gesamte Energie wird durch das System vielmehr mechanisch als elektrisch übertragen und das bedeutet, dass die elektrischen Verluste minimal sind. Es ist daher wünschenswert, es für den größtmöglichen Anteil der Betriebsdauer an dem einen oder anderen der Knotenpunkte zu betreiben. An den beiden Knotenpunkten ist eine der Maschinen ortsfest, aber es ist in der Praxis dennoch ein erhebliches Drehmoment an dieser vorhanden. Eine beträchtliche Energiemenge wird benötigt, um dieses Drehmoment zu halten und das bedeutet, dass in der Tat die Betriebseffizienz an den Knotenpunkten kleiner ist als theoretisch erreicht werden könnte. Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Getriebesystem anzugeben, das derart angepasst ist, dass es für einen relativ großen Anteil des gesamten Betriebs an einem der Knotenpunkte betrieben wird, wobei aber dessen Effizienz unter diesen Umständen größer ist als diejenige der Getriebesysteme, die in den eingangs genannten bekannten Beschreibungen offenbart sind.
  • Die obenstehende Erörterung betrifft hauptsächlich derartige Getriebesysteme mit einem Differentialgetriebe. Allerdings sind auch Getriebesysteme der oben genannten Art bekannt, die vom gesamtelektrischen Typ sind, d. h. ohne Differentialgetriebe, und die Überlegungen bezüglich der Betriebseffizienz der zwei Motor/Generatoren sind im Allgemeinen wieder ähnlich. Ein derartiges Getriebesystem, das beispielsweise bei dieselelektrischen Zügen und vermehrt bei bestimmten Arten von Hybrid-Straßenfahrzeugen verwendet wird, umfasst eine Antriebswelle, die mit dem Rotor eines ersten Motor/Generators und im Gebrauch mit der Abtriebswelle eines internen Verbrennungsmotors verbunden ist. Die elektrischen Statorverbindungen des ersten Motor/Generators sind über eine Steuereinrichtung mit den elektrischen Statorverbindungen eines zweiten Motor/Generators verbunden, dessen Rotor mit der Abtriebswelle des Getriebesystems verbunden ist, das im Gebrauch mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist. Im Betrieb treibt der interne Verbrennungsmotor den ersten Motor/Generator als Generator an. Die Steuereinrichtung erkennt, beispielsweise anhand der Stellung des Fahrzeugbeschleunigungspedals, welche elektrische Energie von dem anderen Motor/Generator, der als Motor betrieben wird, benötigt wird und leitet diesen Anteil der elektrischen Energie dahin. Die überschüssige elektrische Energie wird zur Fahrzeugbatterie geleitet, um diese zu laden und jeder Fehlbetrag der benötigten elektrischen Energie wird der Fahrzeugbatterie entnommen. Beim Verzögern des Fahrzeugs wirkt der zweite Motor/Generator regenerativ, d. h. als ein Generator, der durch die Bewegung des Fahrzeugs angetrieben wird. Die Energie, die dieser erzeugt, wird durch die Steuereinrichtung zur Batterie geleitet, um diese wieder aufzuladen, und/oder zu dem ersten Motor/Generator, der als Motor betrieben wird und dessen Abtriebsenergie zum internen Verbrennungsmotor zurückgeleitet wird, wodurch dessen Treibstoffverbrauch reduziert wird.
  • Wenn das Fahrzeug bei kleiner Geschwindigkeit und hoher Beschleunigung bewegt wird, wird der erste Motor/Generator entsprechend bei hoher Geschwindigkeit aber relativ kleinem Drehmoment betrieben, während der zweite Motor/Generator bei relativ kleiner Geschwindigkeit und hohem Drehmoment betrieben wird. Wenn das Fahrzeug bei hoher, aber konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, wird der zweite Motor/Generator jedoch bei hoher Geschwindigkeit, aber kleinem Drehmoment betrieben, während der erste Motor/Generator bei relativ kleiner Geschwindigkeit, aber relativ hohem Drehmoment betrieben wird. Entsprechend sind die Geschwindigkeits- und Drehmoment-Eigenschaften der zwei Motor/Generatoren wiederum komplementär und bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen, wenn sich die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsbedingungen des Fahrzeugs ändern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Getriebesystem mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis der oben genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des ersten Stators mit wenigstens einem Teil des zweiten Stators verbunden ist, dass dieser Teil in einer ersten Richtung bewegbar ist, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators erhöht und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators verringert wird, und in einer zweiten Richtung, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators verringert und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators erhöht wird, und dass ein Betätigungselement vorgesehen ist, das durch die Steuereinrichtung gesteuert und mit dem genannten Teil der Statoren verbunden ist, um diesen selektiv in die erste oder zweite Richtung zu bewegen. Die bevorzugte Ausführungsform umfasst ein Differentialgetriebe mit wenigstens drei parallelen Wellen, von welchen zwei jeweils die Antriebswelle und die Abtriebswelle bilden und von welchen jeweils alle wenigstens ein Getrieberad tragen, das mit wenigstens einem Getrieberad im Eingriff ist, das von einer der anderen Wellen getragen wird.
  • Es ist bevorzugt, dass, wenn das Getriebe vollständig von der elektrischen Art ist, die Rotoren der zwei Motor/Generatoren notwendigerweise mit jeweils der Antriebs- und Abtriebswelle verbunden sind. Wenn allerdings, wie es bevorzugt ist, das Getriebe ein Differentialgetriebe umfasst, können die Rotoren der zwei Motor/Generatoren mit jeden passenden zwei der Wellen verbunden sein.
  • Daher ist das Getriebesystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der allgemeinen Art, die in jeder der eingangs genannten, bekannten Beschreibungen offenbart ist. Das Getriebesystem in all diesen Druckschriften umfasst zwei Motor/Generatoren mit entsprechenden Rotoren und Statoren, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Teil der zwei Statoren miteinander verbunden ist und dieser Teil in jeweils zwei entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist. Die Motor/Generatoren sind derart angeordnet, dass die Bewegung in eine Richtung den Luftspalt eines Motor/Generators erhöht und den Luftspalt des anderen verringert, während die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung den entgegengesetzten Effekt erzeugt. Mit diesem Teil der Statoren ist ein Betätigungselement verbunden, um diesen selektiv in eine der beiden Richtungen zu bewegen. Dieses Betätigungselement wird durch die Steuereinrichtung gesteuert, die eine Anzahl von Eingängen aufweist, einschließlich Eingängen, die die Abtriebsgeschwindigkeit des Getriebes und die Last, mit der die Antriebswelle des Getriebes beaufschlagt ist, anzeigen. Die Steuereinrichtung erkennt die Geschwindigkeit von und das Drehmoment an jedem der Motor/Generatoren und, wie obenstehend erwähnt, ein hohes Drehmoment an einem Motor/Generator bedeutet im Allgemeinen, dass der andere Generator mit einem relativ kleinen Drehmoment läuft, während ein kleines Drehmoment an einem der Motor/Generatoren im Allgemeinen bedeutet, dass der andere mit hohem Drehmoment läuft. Als Reaktion auf die Geschwindigkeits- und Drehmomentwerte der beiden Motor/Generatoren gibt die Steuereinrichtung ein Signal an das Betätigungselement aus, um den genannten Teil der Statoren in eine der zwei Richtungen zu bewegen, so dass der Luftspalt dieses Motor/Generators, der mit kleinem Drehmoment/hoher Geschwindigkeit läuft, erhöht wird, um dessen Effizienz näher an den optimalen Wert zu bringen, und das bewirkt dementsprechend eine Verringerung des Luftspalts des anderen Motor/Generators, das diesen dementsprechend zu einem Wert bringt, der näher an dem Optimum für einen Betrieb bei hohem Drehmoment/kleiner Geschwindigkeit liegt. Daher bringt die Optimierung des Luftspalts für einen Motor/Generator dementsprechend auch wenigstens eine annähernde Optimierung des Luftspalts des anderen Motor/Generators zu den Bedingungen, unter denen die zwei Motor/Generatoren betrieben werden.
  • Die zwei Motor/Generatoren können einen radialen Magnetfluss aufweisen, d. h. die magnetischen Flusslinien erstrecken im Allgemeinen in der radialen Richtung bezüglich der Rotorwellen, oder einen axialen Magnetfluss aufweisen, so dass sich die magnetischen Flusslinien im Allgemeinen parallel zu den Wellen der zwei Rotoren erstrecken. Wenn die zwei Motor/Generatoren einen radialen Magnetfluss aufweisen, wobei sich die zwei Ro toren im Wesentlichen axial erstrecken und derart angeordnet sind, dass sie um eine gemeinsame Achse parallel zu den Wellen des Getriebesystems rotieren, ist jeder Stator vorzugsweise kegelstumpfförmig und jeder Rotor ist komplementär kegelstumpfförmig und die zwei Rotoren sind an den Enden miteinander verbunden und derart angeordnet, dass sie in Richtung der Achse der Rotorwellen bewegbar sind. Aufgrund der Tatsache, dass es wichtig ist, dass die Bewegung der verbundenen Statoren in einer der zwei Richtungen gleichzeitig den einen Luftspalt erhöhen, während sie den anderen verringern, verjüngen sich die zwei Statoren notwendigerweise in entgegengesetzten Richtungen. Die Statoren können die Rotoren aufnehmen und begrenzen in diesem Fall in entgegengesetzten Richtungen entsprechende kegelstumpfförmige Räume mit sich verkleinerndem Durchmesser, in welchen die entsprechenden komplementären Rotoren drehbar aufgenommen sind. Alternativ können die zwei Rotoren die verbundenen Statoren aufnehmen und in diesem Fall begrenzen die zwei Rotoren in entgegengesetzten Richtungen entsprechende kegelstumpfförmige Räume mit sich verkleinerndem Durchmesser, in welchen die entsprechenden komplementären Statoren aufgenommen sind.
  • Wenn die zwei Motor/Generatoren einen axialen Magnetfluss aufweisen, wobei sich die zwei Rotoren radial erstrecken und derart angeordnet sind, dass sie um eine gemeinsame Achse parallel zu den Wellen rotieren, umfasst der erste Stator auf entgegengesetzten Seiten des ersten Rotors vorzugsweise erste und zweite ringförmige, sich radial erstreckende Statorelemente, und der zweite Stator umfasst auf entgegengesetzten Seiten des zweiten Rotors dritte und vierte ringförmige, sich radial erstreckende Statorelemente, wobei die zweiten und dritten Statorelemente miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Statorelement oder eine gemeinsame Statorwand bilden, die mit dem Betätigungselement verbunden ist. Es ist daher selbstverständlich, dass die Bewegung der gemeinsamen Statorwand in jeder Richtung parallel zur gemeinsamen Achse der Rotorwellen den Luftspalt eines Motor/Generators erhöht, während sie gleichzeitig den Luftspalt des anderen verringert.
  • Während ein einziges Betätigungselement verwendet werden kann, das an dem gemeinsamen Statorelement an einem einzigen umlaufenden Punkt wirkt, besteht ein Risiko, dass dies zur Folge hat, dass die gemeinsame Statorwand bezüglich der Achse des Rotoros verzogen wird und es ist daher bevorzugt, dass wenigstens drei Betätigungselemente vorgesehen sind, die auf die gemeinsame Statorwand an im Wesentlichen rechtwinklig beabstandeten Orten wirkt.
  • Die zwei Rotoren weisen natürlich eine Vielzahl magnetischer Pole auf und es ist bevorzugt, dass diese durch Permanentmagnete gebildet sind. Es ist auch bevorzugt, dass der Verbindungsteil der zwei Statoren zwischen einer ersten Stellung, in der dieser in Verbindung mit dem ersten Rotor steht und der erste Rotor durch die magnetische Anziehungskraft der Permanentmagnete an dem ersten Rotor mit diesem Teil der Statoren gekoppelt ist und in einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der dieser mit dem zweiten Rotor in Verbindung steht und der zweite Rotor daher durch die magnetische Anziehungskraft der Permanentmagnete an dem zweiten Rotor mit diesem Teil der Statoren gekoppelt ist. Während es bekannt ist, eine elektrische Maschine mit einem variablen Luftspalt vorzusehen, ist es scheinbar nicht bekannt, diesen Luftspalt auf Null zu verringern. Wenn dies mit einem Rotor erfolgt, dessen magnetische Pole durch Permanentmagnete gebildet sind, bewirkt die Anziehung zwischen den Magneten und dem magnetischen Material der Statoren, dass der Rotor und der Stator miteinander verbunden oder gekoppelt werden, wodurch dann eine Relativbewegung unmöglich ist, wenn das angelegte Drehmoment nicht einen sehr hohen Wert erreicht.
  • Die Möglichkeit, bei dem Getriebe der vorliegenden Erfindung jeden der Rotoren der Motor/Generatoren mit dem zugehörigen Stator zu koppeln, d. h. in der Praxis mit dem verbundenen Teil der zwei Statoren, hat unter zwei völlig unterschiedlichen Reihen von Umständen einen großen Wert. Erstens, wenn das Getriebesystem als das Hauptantriebssystem für ein automobiles Fahrzeug genutzt wird, kann der eine oder andere der Rotoren mit dem zugehörigen Stator gekoppelt sein, wenn das Fahrzeug ortsfest ist und dies wird das Fahrzeug effektiv unbeweglich machen. Diese magnetische Kopplungsmöglichkeit kann daher genutzt werden, um die konventionelle Handbremse bei einem Motorfahrzeug zu ergänzen oder zu ersetzen. Zweitens, wenn es gewünscht ist, die Betriebseffizienz eines Getriebesystems der vorliegenden Erfindung einschließlich einem Differentialgetriebe zu maximieren, kann das Steuerungssystem erkennen, wenn einer der Knotenpunkte erreicht ist, bei dem einer der Motor/Generatoren ortsfest ist, und dann den Rotor dieses Motor/Generators mit dem zugehörigen Stator koppeln. Die magnetische Kopplung bewirkt dann die notwendige Rückkopplung an das Drehmoment, das auf diesen Motor/Generator wirkt, selbst wenn dieser ortsfest ist, wie obenstehend erörtert, wodurch die Notwendigkeit eines Kraftaufwands vermieden wird, um diesem Drehmoment entgegen zu wirken. Dies erhöht merklich die Effizienz des Getriebesystems, wenn es bei diesem Knotenpunkt betrieben wird. Trotzdem kann das auf die Abtriebswelle wirkende Drehmoment einfach durch Variieren des auf die Antriebswelle wirkenden Drehmoments verändert werden, beispielsweise durch Variieren des auf das Beschleunigungspedal wirkenden Drucks, und die Geschwindigkeit der Abtriebswelle kann gleichermaßen verän dert werden. Entsprechend kann das Getriebesystem, wenn es als Hauptantriebsgetriebe für ein Motorfahrzeug verwendet wird, für einen längeren Zeitraum an einem Knotenpunkt gehalten werden, wodurch der Nutzen der oben beschriebenen Effizienz bei Betrieb am Knotenpunkt erreicht wird. Wenn allerdings der Betrieb des Getriebesystems um einen vorbestimmten Wert von dem, was der Knotenpunktbetrieb wäre, wenn einer der Rotoren nicht zu dessen zugehörigen Stator gekoppelt ist, abweicht, kann die magnetische Kopplung zwischen dem Rotor und dem Stator gelöst werden und der Normalbetrieb wird dann wieder aufgenommen.
  • Die in den Rotoren der elektrischen Maschinen verwendeten Permanentmagnete, die in einem derartigen Getriebesystem verwendet werden, sind äußerst kraftvoll. Die Anzahl der verwendeten Permanentmagnete kann variieren, eine typische Anzahl ist jedoch 12. Die Kraft, die benötigt wird, um die Kopplung zwischen 12 derart kraftvollen Permanentmagneten und dem Weicheisen des Stators zu durchbrechen, ist sehr erheblich und das Durchbrechen der magnetischen Kopplung bildet daher ein maßgeblich mögliches Problem. Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Steuerungssystem allerdings programmiert, die Winkelstellung jedes Rotors, wenn dieser in der gekoppelten Stellung ist, relativ zu dem zugehörigen Stator zu ermitteln und dann ausgewählte elektromagnetische Spulen in dem zugehörigen Stator entsprechend mit Energie zu versorgen, um eine ausreichende Abstoßungskraft auf den Rotor zu erzeugen, so dass die magnetische Kopplung gelöst wird. Der Normalbetrieb dieses Motot/Generators kann dann wieder aufgenommen werden. Die Spulen, die mit Energie beaufschlagt sind, sind diejenigen, die in jedem Fall vorgesehen sind, um die elektromagnetischen Pole zu bilden, die an dem Stator benötigt werden. Wenn an dem Rotor 12 magnetische Pole vorgesehen sind, sind typischerweise 9 elektrische Pole an dem Stator vorgesehen. Es ist eine einfache Sache für das Steuerungssystem, die relative Stellung des Rotors relativ zu dem Stator zu ermitteln und dies kann entweder mit Hilfe eines Sensors, beispielsweise einem Hall-Effekt-Sensor, der in den Rotor integriert ist, erfolgen, oder durch Erfassen des Effekts an den elektrischen Polen, der durch die magnetischen Pole an dem Rotor gebildet wird.
  • Wenn es notwendig oder wünschenswert ist, die Stärke der magnetischen Kopplung zwischen einem der Rotoren und dem zugehörigen Stator zu erhöhen, kann das Steuerungssystem programmiert sein, um die Winkelstellung jedes Rotors, wenn dieser in der gekoppelten Stellung ist, relativ zu dem zugehörigen Stator zu ermitteln und ausgewählte elektromagnetische Spulen in dem zugehörigen Stator entsprechend mit Energie zu beauf schlagen, um eine Anziehungskraft auf den Rotor zu erzeugen, wodurch die magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Stator erhöht wird.
  • Daher werden die Luftspalte zwischen den zwei elektrischen Maschinen bei dem Getriebesystem gemäß der vorliegenden Erfindung kontinuierlich durch die Steuereinrichtung und eines oder mehrere zugehörige Betätigungselemente eingestellt, um diese an einem Wert zu halten, der zu den Bedingungen, unter denen diese an jedem einzelnen Moment betrieben werden, näher am Optimum ist, als wenn ein konstanter Mittelwert für die zwei Luftspalte verwendet wird, wie in den eingangs genannten bekannten Beschreibungen. Außerdem schafft die Möglichkeit des magnetischen Koppelns jeder der Rotoren zu dessen zugehörigen Stator die Möglichkeit, das Getriebesystem für eine relativ große Anzahl aller Betriebsbedingungen, unter denen das Getriebesystem betrieben wird, an einem oder dem anderen der Knotenpunkte zu betreiben, um aus der erhöhten Effizienz, die an den Knotenpunkten erreicht wird, Nutzen zu ziehen. Die Effizienzerhöhung wird weiter dadurch erhöht, dass es die magnetische Kopplung ist, die die notwendige Rückkopplung an das auf dem ortsfesten Rotor aufgebrachte Drehmoment bewirkt, wodurch die Notwendigkeit des unnötigen Energieverbrauchs zum Halten dieses Drehmoments vermieden wird. Die gesamte Betriebseffizienz eines erfindungsgemäßen Getriebesystems wird daher im Vergleich mit bekannten derartigen Getriebesystemen wesentlich erhöht.
  • Weitere Merkmale und Details der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung einzelner bestimmter Ausführungsbeispiele ersichtlich, die lediglich in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen als Beispiel bestimmt sind, in denen:
  • 1 eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Getriebesystems einschließlich eines dreistufigen Planetengetriebes ist;
  • 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines derartigen Getriebesystems ohne Planetengetriebe ist;
  • 3 eine Ansicht gleichartig wie 1 eines dritten Ausführungsbeispiels, bei der das Getriebesystem ein vierstufiges Planetengetriebe umfasst, ist;
  • 4 eine schematische Ansicht lediglich der Rotoren und Statoren eines vierten Ausführungsbeispiels, bei der die elektrischen Maschinen einen radialen Magnetfluss aufweisen; und
  • 5 eine Ansicht gleichartig wie 4 eines fünften Ausführungsbeispiels, bei der die elektrischen Maschinen wiederum einen radialen Magnetfluss aufweisen, ist.
  • Zunächst Bezug nehmend auf 1 und 2 umfasst das Getriebesystem eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 4. Die Antriebswelle 2 ist mit dem Träger 6 eines Planetengetriebes verbunden, der eine Anzahl, in diesem Falle vier, Planetenwellen 8 trägt, wobei jeder dieser drehbar ein entsprechendes Planetenrad 10 trägt. Jedes Planetenrad 10 ist mit einem Hohlrad 12 im Eingriff, das derart verbunden ist, dass es mit der Abtriebswelle 4 rotiert. Die Planetenräder 10 sind auch in Eingriff mit einem Sonnenrad 14, das derart angeordnet ist, dass es um die Achse der Antriebswelle 2 rotiert.
  • Das Getriebesystem umfasst auch zwei elektrische Maschinen, die Motor/Generatoren mit einem axialen Magnetfluss bilden. Die erste Maschine umfasst einen sich radial erstreckenden Rotor 16, der derart verbunden ist, dass er mit dem Sonnenrad 14 rotiert und auf seinen äußeren Umfang eine Vielzahl magnetischer Pole trägt, die durch Permanentmagnete 18 gebildet sind. Der Rotor 16 wirkt mit einem Stator zusammen, der in zwei Teilen auf entgegengesetzten Seiten des Rotors angeordnet ist. Der erste Teil des Stators umfasst ein ringförmiges Element 20 mit einem Weicheisenteil 22, das eine Anzahl von elektromagnetischen Spulen 24 trägt, die angepasst sind, die elektrischen Pole der Maschine zu bilden. Der andere Teil des Stators umfasst ein weiteres ringförmiges Element 26, das auf jeder Seite weitere Weicheisenelemente 28 umfasst, um die sich ebenfalls die elektromagnetischen Spulen 24 erstrecken. Die zweite elektrische Maschine umfasst einen Rotor 32, der derart verbunden ist, dass er mit dem Hohlrad 12 rotiert, und umfasst wiederum eine Vielzahl von Permanentmagneten 34. Der Rotor 32 wirkt mit einem weiteren Stator zusammen, der auf entgegengesetzten Seiten des Rotors wiederum zwei Statorelemente umfasst. Auf dessen einen Seite ist ein Statorelement 36 umfassend ein Weicheisenteil 38 angeordnet, das wiederum eine Anzahl magnetischer Spulen 40 trägt. Das andere Statorelement ist durch die Statorwand 36 gebildet, die ebenfalls einen Teil des Stators der ersten Maschine bildet.
  • Das Statorelement 26 ist derart verbunden, dass es mittels dreier Betätigungselemente 42, von denen aus Gründen der Klarheit lediglich eines in 1 gezeigt ist, wie in 1 zu sehen, nach links oder rechts, bewegbar ist. Diese Betätigungselemente greifen an drei rechtwinklig beabstandeten Orten in den äußeren Umfang der Statorwand 26 ein. Die Betätigungselemente 42 können Von jeder bekannten Art sein, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch. Im vorliegenden Fall sind sie allerdings mechanischer Art und umfassen einen Motor, dessen Abtriebswelle mit einer Gewindewelle 44 verbunden ist. Diese Gewindewelle 44 ist schraubgewindeartig in einer komplementären Gewindebohrung auf dem Umfang der Statorwand 26 aufgenommen.
  • Die elektrischen Anschlüsse der Statoren der zwei Maschinen sind durch eine Steuereinrichtung 45 miteinander verbunden, die angepasst ist, die Größe und Richtung der Energie, die zwischen den zwei Maschinen, die jeweils als ein Motor und ein Generator betrieben werden, übertragen wird, zu steuern. Dies ist im Detail in den eingangs genannten bekannten Beschreibungen beschrieben und daher in den Zeichnungen nicht gezeigt und wird nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung allerdings auch derart verbunden, dass sie den Betrieb der Betätigungselemente 42 steuert. Wenn die Steuereinrichtung erkennen soll, dass eine der elektrischen Maschinen bei hoher Geschwindigkeit und kleiner Last betrieben wird, woraus notwendigerweise folgt, dass die andere Maschine bei kleiner Geschwindigkeit und hoher Last betrieben wird, übermittelt sie ein Betätigungssignal zu den Betätigungselementen 42, die dann die Gewindewelle 44 in eine Richtung drehen, was bewirkt, dass der Luftspalt dieser Maschine, die bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird, zunimmt, was notwendigerweise bedeutet, dass der Luftspalt für die andere Maschine, die bei kleiner Geschwindigkeit betrieben wird, reduziert wird. Der genaue Wert der zwei Luftspalte, der sich natürlich zu einem konstanten Wert summiert, wird durch die Steuereinrichtung festgelegt, so dass die Geschwindigkeiten/Drehmomente der zwei Maschinen zweckmäßig sind. Wenn die Geschwindigkeit der einen Maschine verringert wird, wodurch die Geschwindigkeit der anderen Maschine erhöht wird, werden die Betätigungselemente betätigt, um den Luftspalt der ersten Maschine zu verringern, während der der zweiten Maschine erhöht wird. Die zwei Luftspalte werden im Betrieb ständig reguliert, um so nah wie möglich an den Optimalwerten für die momentanen Betriebsbedingungen der zwei Maschinen zu sein.
  • Das bewegbare Statorelement 26 und die Betätigungselemente 42 sind derart angeordnet, dass das Statorelement 26 zwischen einer Stellung, in der es mit dem Rotor 18 in Verbindung steht und einer Stellung, in der es mit dem Rotor 24 in Verbindung steht, bewegbar ist. Wenn die bewegbare Statorwand 26 in den Verbindungszustand mit dem einen oder anderen der Rotoren bewegt wird, ziehen sich die Permanentmagnete auf diesem Rotor aufgrund der kraftvollen Anziehung der Permanentmagnete zu dem Weicheisen der Statorwand selbst sehr stark zu der bewegbaren Statorwand. Der besagte Rotor ist dann in der Stellung gekoppelt. Diese Sperrmöglichkeit ist von Wert, wenn das Getriebesystem als das Hauptantriebssystem eines Fahrzeugs genutzt wird, weil es verwendet werden kann, um das Getriebesystem und somit das Fahrzeug in der Stellung zu sperren, wodurch die konventionelle Handbremse ergänzt oder ersetzt wird. Bedeutsamer ist es, dass das Steue rungssystem derart programmiert ist, dass es erkennt, wenn das System seinen Knotenpunkt erreicht hat oder dabei ist, diesen zu erreichen, und der Rotor der einen oder anderen Maschine die Rotation gestoppt hat oder dabei ist, diese zu stoppen. Wenn dies auftritt, ist die Steuereinrichtung programmiert, die bewegbare Statorwand 26 in ihrer Endposition in Verbindung mit dem genannten Rotor zu bringen. Das koppelt den Rotor mit der Statorwand aufgrund der magnetischen Anziehung und hält den Rotor ortsfest. Die magnetische Kopplung bringt dann das Drehmoment auf, das sonst benötigt wird, um dem auf diesen Rotor wirkenden Drehmoment entgegen zu wirken. Die magnetische Kopplung wird auch aufrecht erhalten, nachdem der Betrieb des Getriebesystems an einen Punkt bewegt wurde, bei dem diese Maschine wieder zu drehen beginnen würde. Unter dieser Bedingung überträgt das Getriebesystem Energie nur mechanisch und das Drehmoment an der Abtriebswelle kann nur durch Verändern des auf die Antriebswelle aufgebrachten Drehmoments variiert werden. Wenn der Betrieb des Getriebesystems allerdings einen Punkt erreicht, bei dem die Geschwindigkeit der ortsfesten Maschine sonst größer sein würde als ein vorbestimmter Wert oberhalb Null, wird die magnetische Kopplung gelöst und der Normalbetrieb wieder aufgenommen.
  • Die magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und der bewegbaren Statorwand ist sehr kraftvoll und es ist im Allgemeinen nicht möglich, die magnetische Kopplung einfach durch Betätigen der Betätigungselemente 42 zu durchbrechen. Die Steuereinrichtung ist allerdings programmiert, um die Stellung des Rotors relativ zum Stator zu erkennen und das kann auf eine Vielzahl von Wegen erreicht werden, beispielsweise durch Bereitstellung eines Hall-Effekt-Sensors auf dem Rotor oder durch elektronische Abtastung der elektrischen Anschlüsse der elektromagnetischen Spulen und Erkennen der auf diese wirkenden Effekte der Permanentmagneten. Sobald die relative Stellung des Rotors ermittelt wurde, berechnet die Steuereinrichtung die Spannungen und Phasen der elektrischen Energie, die auf wenigstens einige der elektromagnetischen Spulen aufgebracht wird, ausreichend, um eine Abstoßungskraft auf den Rotor in einer Größenordnung zu erzeugen, die groß genug ist, um die magnetische Kopplung zu durchbrechen. Nachdem die notwendigen Spannungen aufgebracht wurden und die magnetische Kopplung durchbrochen wurde, wird unverzüglich wieder der Normalbetrieb der Maschine aufgenommen.
  • Die Permanentmagnete, die typischerweise in elektrischen Maschinen verwendet werden, sind so kraftvoll, dass die magnetische Kopplung, die erfindungsgemäß zwischen einem Rotor und einem zugehörigen Stator erzeugt wird, im Allgemeinen stark genug ist, um dem darauf wirkenden Drehmoment zu widerstehen, wenn diese elektrische Maschine magnetisch gekoppelt ist. Wenn allerdings erkannt wird, dass das Drehmoment, das auf eine oder beide elektrischen Maschinen aufgebracht wird, sehr beachtlich ist, kann es notwendig oder wünschenswert sein, die Stärke der magnetischen Kopplung zu erhöhen. Dies kann einfach durch zusätzliches Programmieren des Steuerungssystems erreicht werden, um die Winkelstellung jedes Rotors, wenn er in der gekoppelten Stellung ist, relativ zu dem zugehörigen Stator zu erkennen und dann ausgewählte elektromagnetische Spulen in den zugehörigen Stator entsprechend mit Energie zu versorgen, um eine Anziehungskraft auf den Rotor zu erzeugen, wodurch die magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Stator erhöht wird und dadurch die Kopplung zwischen diesen verstärkt wird und dadurch der Wert des Drehmoments, dem die magnetische Kopplung standhalten kann, erhöht wird.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel ist baulich und funktional dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sehr ähnlich, wobei aber in diesem Fall das Getriebesystem vom gesamtelektrischen Typ ist und das Planetengetriebe somit weggelassen ist. Die Antriebs- und Abtriebswellen 2 und 4 sind daher jeweils direkt mit den Rotoren 16 und 32 der zwei Maschinen verbunden. Der Betrieb dieses Systems ist allerdings sonst gleich dem gemäß 1 und es ist zu erkennen, dass, mit Ausnahme des Planetengetriebes, 1 und 2 tatsächlich gleich sind.
  • 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem das Planetengetriebe vom vierstufigen Typ ist. Das Getriebe ist tatsächlich bekannt als Ravigneaux-Typ. Da der Aufbau und der Betrieb des Planetengetriebes selbst wohlbekannt ist und der Aufbau und der Betrieb der zwei elektrischen Maschinen im Wesentlichen der Gleiche ist wie der in 1, erscheint es nicht notwendig zu, 3 in weiteren Einzelheiten zu beschreiben.
  • 4 zeigt die Rotoren und Statoren eines weiter abgewandelten Ausführungsbeispiels, bei dem die zwei elektrischen Maschinen vielmehr einen radialen als einen axialen Magnetflusstyp aufweisen. Die linke Maschine, die als erste Maschine bezeichnet wird, umfasst einen Stator 16, der Permanentmagnetpole 18 trägt. Der Stator 16 weist eine Kegelstumpfform auf und ist derart angeordnet, dass er um die zentrale Achse des Kegels innerhalb eines komplementären kegelstumpfförmigen Raums rotiert, der durch einen Stator 50 begrenzt ist, der elektromagnetische Spulen 52 trägt. Der Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator ist von konstanter Breite, steigt aber in einem flachen Winkel bezüglich der Rotationsachse. Die zweite Maschine ist im Allgemeinen ähnlich und umfasst einen Rotor 32, der Permanentmagnete 34 trägt. Der Rotor weist wiederum eine Kegelstumpfform auf und ist derart angeordnet, dass er um die Achse des Kegels innerhalb eines komplementären kegelstumpfförmigen Raums rotiert, der durch einen Stator 54 um fassend elektromagnetische Spulen 56 begrenzt ist. Der Luftspalt ist wiederum von konstanter Breite und in einem flachen Winkel zur Achse ansteigend, aber der Anstiegswinkel ist entgegengesetzt zu dem des Luftspalts der ersten Maschine. Die zwei Statoren 50 und 54 sind derart miteinander verbunden, dass sie eine einzige Verbundeinheit bilden, die mit einem oder mehreren Betätigungselementen (nicht dargestellt) verbunden ist, die angeordnet sind, um die Verbundeinheit nach links oder rechts parallel zur Rotationsachse zu bewegen. Wenn die Verbundstatoreinheit 50, 54 nach rechts bewegt wird, wie in 4 gezeigt, erhöht sich der Luftspalt der ersten Maschine und der der zweiten Maschine verringert sich. Umgekehrt, wenn die Verbundstatoreinheit nach links bewegt wird, verringert sich der Luftspalt der ersten Maschine und der der zweiten Maschine erhöht sich. Entsprechend kann dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie das erste Ausführungsbeispiel verwendet werden, um die Luftspalte der zwei Maschinen in entgegengesetzten Richtungen gleichzeitig einzustellen, so dass die Leistung des Getriebesystems optimiert wird. Die Verbundstatoreinheit ist wiederum so weit in die zwei Richtungen bewegbar, dass sie in Verbindung mit dem einen oder anderen Rotor gebracht werden kann, wodurch dieser Rotor magnetisch in der Stellung gekoppelt wird. Die magnetische Kopplung kann wiederum in der oben beschriebenen Weise gelöst werden.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist im Wesentlichen dasselbe wie gemäß 4, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die Relativstellungen der Rotoren und Statoren umgekehrt sind. Daher begrenzen die zwei Rotoren 16, 32 kegelstumpfförmige Räume und sind derart angeordnet, dass sie um zusammenfallende Rotationsachsen rotieren. Sie tragen entsprechende Permanentmagnetpole 18 und 34 und die Richtungen, in denen sich die Durchmesser der zwei kegelstumpfförmigen Räume erhöhen, sind wiederum entgegengesetzt zueinander. Innerhalb der zwei Rotoren sind zwei kegelstumpfförmige Statoren 50, 54 aufgenommen, die entsprechende elektromagnetische Spulen 50, 56 zum Erzeugen der elektrischen Pole tragen. Die Statoren 50 und 54 sind wiederum an den Enden derart miteinander verbunden, dass sie eine Verbundeinheit bilden, und sind wiederum mit einem oder mehreren Betätigungselementen verbunden, die diese in axialer Richtung bewegen. Eine derartige Bewegung bewirkt wiederum, dass einer der Luftspalte erhöht und der andere gleichzeitig verringert wird.
  • Zusammenfassung
  • Ein Getriebesystem mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis umfasst eine Antriebswelle (2), eine Abtriebswelle (4), und vorzugsweise auch ein Differentialgetriebe mit wenigstens drei parallelen Wellen (2, 4, 12). Das System umfasst auch erste und zweite elektrische Motor/Generatoren mit jeweils ersten und zweiten Rotoren (16, 32) und ersten und zweiten Statoren (20, 26; 36, 26). Die ersten und zweiten Rotoren (16, 32) sind mit entsprechenden Wellen verbunden. Die elektrischen Anschlüsse der ersten und zweiten Statoren sind miteinander verbunden. Eine Steuereinrichtung (45) ist vorgesehen, um den elektrischen Energiefluss zwischen den ersten und zweiten Statoren zu steuern. Zumindest ein Teil (26) des ersten Stators ist mit zumindest einem Teil (26) des zweiten Stators verbunden. Dieser Teil (26) ist in einer ersten Richtung bewegbar, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators erhöht und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators verringert wird, und in einer zweiten Richtung, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators verringert und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators erhöht wird. Ein Betätigungselement (42), das durch die Steuereinrichtung (45) gesteuert wird, ist mit dem genannten Teil (26) der Statoren verbunden, um diesen selektiv in die erste oder zweite Richtung zu bewegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2003/047897 [0002, 0002]
    • - WO 2004/088168 [0002]
    • - WO 2004/072449 [0002]

Claims (10)

  1. Ein Getriebesystem mit stufenlos verstellbarem Übersetzungsverhältnis umfassend eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, erste und zweite elektrische Motor/Generatoren mit jeweils ersten und zweiten Rotoren und ersten und zweiten Statoren, wobei die ersten und zweiten Rotoren derart verbunden sind, dass sie mit entsprechenden Wellen rotieren, und die elektrischen Anschlüsse der ersten und zweiten Statoren miteinander verbunden sind, wobei eine Steuereinrichtung zum Steuern des elektrischen Energieflusses zwischen den ersten und zweiten Statoren vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des ersten Stators mit zumindest einem Teil des zweiten Stators verbunden ist, wobei dieser Teil in einer ersten Richtung bewegbar ist, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators erhöht und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators verringert wird, und in einer zweiten Richtung, wodurch der Luftspalt des ersten Motor/Generators verringert und der Luftspalt des zweiten Motor/Generators erhöht wird, und wobei ein Betätigungselement vorgesehen ist, das durch die Steuereinrichtung gesteuert und mit dem genannten Teil der Statoren verbunden ist, um diesen selektiv in die erste oder zweite Richtung zu bewegen.
  2. Ein System nach Anspruch 1 mit einem Differentialgetriebe umfassend wenigstens drei parallele Wellen, von welchen zwei jeweils die Antriebswelle und die Abtriebswelle bilden und von welchen alle wenigstens ein Getrieberad tragen, das mit we nigstens einem Getrieberad im Eingriff ist, das von einem der anderen Wellen getragen wird.
  3. Ein System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zwei Motor/Generatoren einen radialen Magnetfluss aufweisen und die zwei Rotoren sich im Wesentlichen axial erstrecken und derart angeordnet sind, dass sie um eine gemeinsame Achse parallel zu den Wellen rotieren, wobei jeder Stator kegelstumpfförmig und jeder Rotor komplementär kegelstumpfförmig ist und wobei zwei Statoren miteinander verbunden und derart angeordnet sind, dass sie in Richtung der gemeinsamen Achse bewegbar sind.
  4. Ein System nach Anspruch 3, bei dem die zwei verbundenen Statoren in entgegengesetzten Richtungen jeweils kegelstumpfförmige Räume mit sich verkleinerndem Durchmessers begrenzen, in welchen die entsprechenden komplementären Rotoren drehbar aufgenommen sind.
  5. Ein System nach Anspruch 3, bei dem die zwei Rotoren in entgegengesetzten Richtungen jeweils kegelstumpfförmige Räume mit sich verkleinerndem Durchmessers begrenzen, in welchen die zwei verbundenen Statoren aufgenommen sind.
  6. Ein System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zwei Motor/Generatoren einen axialen Magnetfluss aufweisen und die zwei Rotoren sich radial erstrecken und derart angeordnet sind, dass sie um eine gemeinsame Achse parallel zu den Wellen rotieren, wobei der erste Stator auf entgegengesetzten Seiten des ersten Rotors erste und zweite ringförmige, sich radial erstreckende Statorelemente umfasst und der zweite Stator auf entgegengesetzten Seiten des zweiten Rotors dritte und vierte ringförmige, sich radial erstreckende Statorelemente umfasst, wobei die zweiten und dritten Statorelemente miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Statorelement bilden, das mit dem Betätigungselement verbunden ist.
  7. Ein System nach Anspruch 6 mit wenigstens drei Betätigungselementen, die am gemeinsamen Statorelement an im Wesentlichen rechtwinklig beabstandeten Orten wirken.
  8. Ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zwei Rotoren eine Vielzahl magnetischer Pole aufweisen, die durch Permanentmagnete gebildet sind und der Teil der Statoren zwischen einer ersten Stellung, in der dieser Teil mit dem ersten Rotor in Verbindung steht und der erste Rotor daher durch die magnetische Anziehung der Permanentmagnete auf dem ersten Rotor mit diesem Teil der Statoren gekoppelt ist, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der dieser Teil mit dem zweiten Rotor in Verbindung steht und der zweite Rotor daher durch die magnetische Anziehung der Permanentmagnete auf dem zweiten Rotor mit diesem Teil der Statoren gekoppelt ist.
  9. Ein System nach Anspruch 8, bei dem jeder Stator eine Vielzahl magnetischer Pole aufweist, die durch eine Vielzahl von selektiv mit Energie beaufschlagbaren elektromagnetischen Spulen gebildet sind, und das Steuersystem programmiert ist, die Winkelstellung jedes Rotors, wenn dieser in der gekoppelten Stellung ist, relativ zu dem zugehörigen Stator zu ermitteln und, wenn es gewünscht ist, die magnetische Kopplung zu lösen, ausgewählte elektromagnetische Spulen in dem zugehörigen Stator entsprechend mit Energie zu beaufschlagen, um eine ausreichende, abstoßende Kraft auf den Rotor zu erzeugen, so dass die magnetische Kopplung gelöst wird.
  10. Ein System nach Anspruch 8 oder 9, bei dem jeder Stator eine Vielzahl magnetischer Pole aufweist, die durch eine Vielzahl von selektiv mit Energie beaufschlagbaren elektromagnetischen Spulen gebildet sind, und das Steuersystem programmiert ist, die Winkelposition jedes Rotors, wenn dieser in der gekoppelten Stellung ist, relativ zu dem zugehörigen Stator zu ermitteln und ausgewählte elektromagnetische Spulen in dem zugehörigen Stator entsprechend mit Energie zu beaufschlagen, um eine Anziehungskraft auf den Rotor zu erzeugen, wobei die magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Stator erhöht wird.
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