DE112016006977B4

DE112016006977B4 - Variabler geschwindigkeitsbeschleuniger mit zwei motoren undüberlagerungsgetriebe und verfahren zum betreiben eines solchen

Info

Publication number: DE112016006977B4
Application number: DE112016006977.4T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Okamoto; Masahiro Nakashima
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: WO2017216899A1; JP6566285B2; US20190170221A1; DE112016006977T5; US10663039B2; JPWO2017216899A1

Abstract

Variabler Geschwindigkeitsbeschleuniger (1), aufweisend:eine elektrische Antriebsvorrichtung (50), die ausgestaltet ist, um eine rotatorische Antriebskraft zu erzeugen, undeine Übertragungsvorrichtung (10), die ausgestaltet ist, um die Geschwindigkeit der rotatorischen Antriebsgeschwindigkeit, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung (50) erzeugt wird, zu ändern und die geänderte Drehantriebskraft auf ein Antriebsziel zu übertragen, wobeidie Übertragungsvorrichtung (10)ein Sonnenrad (11), das ausgestaltet ist, um sich um eine Achse (Ar) zu drehen,eine Sonnenradwelle (12), die am Sonnenrad (11) befestigt ist und sich in einer Axialrichtung um die Achse (Ar) erstreckt,ein Planetenrad (15), das in das Sonnenrad (11) eingreift, ausgestaltet ist, um sich um die Achse (Ar) herum zu bewegen und sich um seine eigene Mittenlinie zu drehen,ein Innenzahnrad (17), das mehrere Zähne hat, die ringförmig um die Achse (Ar) ausgerichtet sind, und in das Planetenrad (15) eingreift,eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle (27i), die sich in der axialen Richtung um die Achse (Ar) erstreckt,einen Planetenradträger (21), auf den eine Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle (27i) übertragen wird und der das Planetenrad (15) stützt, sodass es sich um die Achse (Ar) herum bewegen kann und drehbar um eine Mittenlinie des Planetenrades (15) selbst ist, undeinen Innenzahnradträger (31), der eine Innenzahnradträgerwelle (37) hat, die sich in der Axialrichtung um die Achse (Ar) erstreckt und das Innenzahnrad (17) stützt, sodass es um die Achse (Ar) drehbar ist, aufweist,die Sonnenradwelle (12) eine Ausgangswelle (Ao) ausbildet, die mit dem Antriebsziel (C) verbunden ist, die Innenzahnradträgerwelle (37) eine Eingangswelle (Ac) mit konstanter Geschwindigkeit ausbildet und die eingangsseitige Planetenradträgerwelle (27i) eine Eingangswelle (Av) mit variabler Geschwindigkeit ausbildet,die elektrische Antriebsvorrichtung (50)einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit (51), der einen Rotor mit konstanter Geschwindigkeit (52) hat, der ausgestaltet ist, um die Eingangswelle (Ac) mit konstanter Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung (10) in einer zweiten Richtung (R2) zu drehen, undeinen Motor mit variabler Geschwindigkeit (71) aufweist, der einen mit der Eingangswelle (Av) mit variabler Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung (10) verbundenen Rotor mit variabler Geschwindigkeit (72) hat und der ausgestaltet ist, um die Ausgangswelle (Ao) mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit zu drehen, indem er den Rotor mit variabler Geschwindigkeit (72) mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit in einer ersten Richtung (R1) entgegengesetzt zur zweiten Richtung (R2) dreht, undder variable Geschwindigkeitsbeschleuniger (1) ferner einen Drehgeschwindigkeitsregler (100), der ausgestaltet ist, um eine Geschwindigkeitsvorgabe zum Motor mit variabler Geschwindigkeit (71) auszugeben und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) zu regeln,eine Drehmomentmessvorrichtung, die ausgestaltet ist, um ein Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) zu messen, undeine Regelvorrichtung (120) aufweist, die ausgestaltet ist, um einen Sollwert der Geschwindigkeitsvorgabe zu halten oder zu dem Zeitpunkt, wenn eine Drehmomentrichtung des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) die zweite Richtung (R2) ist, eine Änderungsrate des Sollwertes der Geschwindigkeitsvorgabe auf unterhalb einer Änderungsrate des Sollwerts der Geschwindigkeitsvorgabe zu reduzieren.

Description

[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger, der eine elektrische Antriebsvorrichtung, die einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit und einen Motor mit variabler Geschwindigkeit beinhaltet, und eine Planetengetriebeübertragungsvorrichtung zum Ändern der Geschwindigkeit einer rotatorischen Antriebskraft beinhaltet, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung erzeugt wird und dann zum Übertragen der geschwindigkeitsgeänderten rotatorischen Antriebskraft auf ein Antriebsziel und ein Verfahren zum Regeln eines variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers.
[TECHNISCHER HINTERGRUND]
Als eine Vorrichtung zum Antreiben einer Rotationsmaschine wie beispielsweise einem Kompressor gibt es eine Vorrichtung, die eine elektrische Antriebsvorrichtung zum Erzeugen einer rotatorischen Antriebskraft und eine Übertragungsvorrichtung zum Ändern der Geschwindigkeit einer rotatorischen Antriebskraft, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung erzeugt wird, und dann zum Übertragen der geschwindigkeitsgeänderten rotatorischen Antriebskraft zur Rotationsmaschine beinhaltet.
Patentdokument 1 offenbart, dass ein Motor mit konstanter Geschwindigkeit und ein Motor mit variabler Geschwindigkeit zur Geschwindigkeitsänderung als die elektrische Antriebsvorrichtung benutzt werden und eine Planetengetriebeübertragungsvorrichtung als die Übertragungsvorrichtung benutzt wird, um ein Übersetzungsverhältnis geeignet zu regeln. In dieser Vorrichtung ist es möglich, eine Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle der Planetengetriebeübertragungsvorrichtung, die mit der Rotationsmaschine verbunden ist, durch Ändern einer Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit zu ändern.
Weiterer für das Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreicher Stand der Technik kann in den Patentdokumenten 2 bis 4 gefunden werden.
[ZITATIONSLISTE]
[PATENTDOKUMENT]

[Patentdokument 1] JP 4 472 350 B2
[Patentdokument 2] US 10 177 692 B2
[Patentdokument 3] DE 10 2014 225 738 A1
[Patentdokument 4] DE 10 2014 210 870 A1

[DARSTELLUNG DER ERFINDUNG]
[TECHNISCHE AUFGABE]
Allerdings kann, wenn es beabsichtigt ist, die Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit plötzlich zu verringern, oder die Last des anzutreibenden Kompressors plötzlich abfällt, eine Richtung des Drehmoments des Motors mit variabler Geschwindigkeit entgegengesetzt zu einer Richtung des normalen Drehmoments sein. Die Richtung des normalen Drehmoments ist eine Richtung des Drehmoments des Motors mit variabler Geschwindigkeit, wenn der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 im Leistungszustand eine Ausgangswelle (Kompressor) des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers (Übertragungsvorrichtung) mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit dreht.
Wenn die Richtung des Drehmoments des Motors mit variabler Geschwindigkeit entgegengesetzt zur Richtung des normalen Drehmoments ist, berühren Zähne, die ein Antriebsrad, das vom Motor mit variabler Geschwindigkeit angetrieben wird, bilden, umgekehrt Zähne, die ein angetriebenes Rad der Übertragungsvorrichtung bilden, in welches das Antriebsrad eingreift. Der Ausdruck „umgekehrter Kontakt“ bezieht sich auf ein Phänomen, bei dem eine Oberfläche von beiden Oberflächen des Antriebsrades, die eine Kraft des Motors mit variabler Geschwindigkeit überträgt und zur Umfangsrichtung der Zähne zeigt, entgegengesetzt zu einer Oberfläche, die eine Kraft in die normale Drehmomentrichtung überträgt, wird.
Das Antriebsrad und das angetriebene Rad, die eine Antriebskraft des Motors mit variabler Geschwindigkeit auf die Übertragungsvorrichtung übertragen, können so strukturiert sein, dass sie nicht geeignet für umgekehrten Kontakt sind, und dadurch eine größere Kraft übertragen. Daher ist es erwünscht, ungeplanten umgekehrten Kontakt eines Rades zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger, der eine elektrische Antriebsvorrichtung, die einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit und einen Motor mit variabler Geschwindigkeit beinhaltet und eine Planetengetriebeübertragungsvorrichtung zum Ändern der Geschwindigkeit einer rotatorischen Antriebskraft, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung erzeugt wird und dann zum Übertragen der geschwindigkeitsgeänderten rotatorischen Antriebskraft auf ein Antriebsziel beinhaltet, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger bereitzustellen, der in der Lage ist, umgekehrten Kontakt eines Antriebsrades, das von einer Antriebskraft eines Motors mit variabler Geschwindigkeit angetrieben wird, zu verhindern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung nach Anspruch 4. Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[LÖSUNG DER AUFGABE]
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein variabler Geschwindigkeitsbeschleuniger bereitgestellt, der eine elektrische Antriebsvorrichtung, die eine rotatorische Antriebskraft erzeugt und eine Übertragungsvorrichtung, welche die Geschwindigkeit der rotatorischen Antriebskraft, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung erzeugt wird, ändert und die geänderte Drehantriebskraft auf ein Antriebsziel überträgt, wobei die Übertragungsvorrichtung ein Sonnenrad, das sich um eine Achse dreht, eine Sonnenradwelle, die am Sonnenrad befestigt ist und sich in einer Axialrichtung um die Achse erstreckt, ein Planetenrad, das in das Sonnenrad eingreift, sich um die Achse herum bewegt und sich um seine eigene Mittenlinie dreht, ein Innenzahnrad, das mehrere ringförmig um die Achse ausgerichtete Zähne hat und in das Planetengetriebe eingreift, eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle, die sich in der axialen Richtung um die Achse erstreckt, einen Planetenradträger, auf den eine Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle übertragen wird und der das Planetenrad stützt, sodass es sich um die Achse herum bewegt und drehbar um eine Mittenlinie des Planetenrades selbst ist, und einen Innenzahnradträger beinhaltet, der eine Innenzahnradträgerwelle hat, die sich in der Axialrichtung um die Achse erstreckt und das Innenzahnrad so stützt, dass es um die Achse drehbar ist, die Sonnenradwelle bildet eine Ausgangswelle aus, die mit dem Antriebsziel verbunden ist, die Innenzahnradträgerwelle bildet eine Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit aus und die eingangsseitige Planetenradträgerwelle bildet eine Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit aus, die elektrische Antriebsvorrichtung hat einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit, der einen Rotor mit konstanter Geschwindigkeit, der eine Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung in einer zweiten Richtung dreht und einen Motor mit variabler Geschwindigkeit, der einen Rotor mit variabler Geschwindigkeit hat, der mit der Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung verbunden ist, und der die Ausgangswelle mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit durch Drehen des Rotors mit variabler Geschwindigkeit mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit in einer ersten Richtung entgegengesetzt zur zweiten Richtung dreht, und der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger beinhaltet ferner einen Drehgeschwindigkeitsregler, der eine Geschwindigkeitsvorgabe zum Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgibt und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit regelt, eine Drehmomentmessvorrichtung, die ein Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit misst und eine Regelungsvorrichtung, die einen Sollwert der Geschwindigkeitsvorgabe hält oder zum Zeitpunkt, wenn eine Drehmomentrichtung des Motors mit variabler Geschwindigkeit die zweite Richtung ist, eine Änderungsrate des Sollwerts der Geschwindigkeitsvorgabe auf unterhalb einer Änderungsrate des Sollwerts der Geschwindigkeitsvorgabe reduziert.
Gemäß einem solchen Aufbau ist es möglich, umgekehrten Kontakt eines Antriebsrades und eines vom Motor mit variabler Geschwindigkeit während eines Betriebs des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers angetriebenen Rades zu verhindern.
Gemäß dem variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger kann in einem orthogonalen Koordinatensystem, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, in dem ein Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit auf einer vertikalen Achse angezeigt wird und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit auf der horizontalen Achse angezeigt wird, die Regelungsvorrichtung den Sollwert der Geschwindigkeitsvorgabe halten oder sie kann zu dem Zeitpunkt, wenn die das Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit im dritten Quadranten oder im vierten Quadranten ist, in denen das Drehmoment negativ ist und die Drehmomentrichtung die zweite Richtung ist, die Änderungsrate des Sollwertes der Geschwindigkeitsvorgabe auf unterhalb einer Änderungsrate des Sollwerts der Geschwindigkeitsvorgabe reduzieren.
Gemäß einem solchen Aufbau kann der umgekehrte Kontakt des Rades verlässlicher verhindert werden, indem nicht nur das Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit überwacht wird, sondern auch die Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit.
Im variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger kann der Rotor mit variabler Geschwindigkeit eine um die Achse zentrierte zylindrische Form haben und die Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit kann durch ein Welleneinführloch, das in der Axialrichtung durch ihn durchtritt, eingeführt sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln eines variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers, das eine elektrische Antriebsvorrichtung beinhaltet, die eine rotatorische Antriebskraft erzeugt, und einer Übertragungsvorrichtung bereitgestellt, welche die Geschwindigkeit der rotatorischen Antriebskraft, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung erzeugt wird, ändert und die geänderte rotatorische Antriebskraft auf ein Antriebsziel überträgt, wobei die Übertragungsvorrichtung ein Sonnenrad, das sich um eine Achse dreht, eine Sonnenradwelle, die am Sonnenrad befestigt ist und sich in einer Axialrichtung um die Achse erstreckt, ein Planetenrad, das in das Sonnenrad eingreift, sich um die Achse herum bewegt und sich um seine eigene Mittenlinie dreht, ein Innenzahnrad, das mehrere ringförmig um die Achse ausgerichtete Zähne hat und in das Planetenrad eingreift, eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle, die sich in der axialen Richtung um die Achse erstreckt, einen Planetenradträger, auf den eine Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle übertragen wird und der das Planetenrad stützt, sodass es sich um die Achse herum bewegt und drehbar um eine Mittenlinie des Planetenrades selbst ist, und einen Innenzahnradträger beinhaltet, der eine Innenzahnradträgerwelle hat, die sich in der Axialrichtung um die Achse erstreckt und das Innenzahnrad so stützt, dass es um die Achse drehbar ist, die Sonnenradwelle eine Ausgangswelle ausbildet, die mit dem Antriebsziel verbunden ist, die Innenzahnradträgerwelle eine Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit ausbildet und die eingangsseitige Planetenradträgerwelle eine Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit ausbildet und die elektrische Antriebsvorrichtung einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit, der einen Rotor mit konstanter Geschwindigkeit hat, der eine Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung in einer zweiten Richtung dreht, einen Motor mit variabler Geschwindigkeit, der einen Rotor mit variabler Geschwindigkeit hat, der mit der Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung verbunden ist und der die Ausgangswelle mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit durch Drehen des Rotors mit variabler Geschwindigkeit mit einer maximalen Rotationsrate in einer ersten Richtung entgegengesetzt zur zweiten Richtung dreht, und einen Drehgeschwindigkeitsregler beinhaltet, der eine Geschwindigkeitsvorgabe zum Motor mit variabler Geschwindigkeit ausgibt und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit regelt, wobei, wenn eine Drehmomentrichtung des Motors mit variabler Geschwindigkeit die zweite Richtung ist, ein Sollwert der Geschwindigkeitsvorgabe gehalten wird oder eine Änderungsrate des Sollwertes der Geschwindigkeitsvorgabe auf unterhalb einer Änderungsrate des Sollwertes der Geschwindigkeitsvorgabe zu dem Zeitpunkt reduziert wird.
[VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den umgekehrten Kontakt eines Antriebsrades, das durch eine Antriebskraft eines Motors mit variabler Geschwindigkeit angetrieben wird, zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Übertragungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau der Übertragungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm, das umgekehrten Kontakt in der Übertragungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb eines Reglers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein orthogonales Koordinatensystem, das einen Vierquadranten-Betrieb zeigt, in dem Drehmoment eines Motors mit variabler Geschwindigkeit auf der vertikalen Achse und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit auf der horizontalen Achse ist.

[BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN]
Im Folgenden wird ein variabler Geschwindigkeitsbeschleuniger gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform eine elektrische Antriebsvorrichtung 50, die eine rotatorische Antriebskraft erzeugt, und eine Übertragungsvorrichtung 10, welche die Geschwindigkeit einer rotatorischen Antriebskraft, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung 50 erzeugt wird, ändert und dann die geschwindigkeitsgeänderte rotatorische Antriebskraft auf ein Antriebsziel überträgt. Der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 kann beispielsweise auf ein fluidmechanisches System, wie beispielsweise ein Kompressorsystem, angewandt werden.
Ein Antriebsziel im variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform ist ein Kompressor C.
Die Übertragungsvorrichtung 10 ist eine Planetengetriebeübertragungsvorrichtung.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 50 beinhaltet einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51, der einen Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52 aufweist, der sich mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht, und einen Motor mit variabler Geschwindigkeit 71, der einen Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 aufweist, der sich mit einer frei wählbaren Drehgeschwindigkeit dreht. Sowohl der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52, als auch der Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 ist mit der Übertragungsvorrichtung verbunden.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 50 wird auf einem Rahmen 90 von einem Stützabschnitt für die elektrische Antriebsvorrichtung 50S gestützt. Die Übertragungsvorrichtung 10 wird auf dem Rahmen 90 durch einen Stützabschnitt für die Übertragungsvorrichtung 50S gestützt. Die elektrische Antriebsvorrichtung 50 und die Übertragungsvorrichtung 10, die schwere Objekte sind, können durch diese Stützabschnitte sicher befestigt werden.
Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Übertragungsvorrichtung 10 ein Sonnenrad 11, das sich um eine Achse Ar, die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt, dreht, eine Sonnenradwelle 12, die am Sonnenrad 11 angebracht ist, mehrere Planetenräder 15, die in das Sonnenrad 11 eingreifen, um die Achse Ar umlaufen und sich um ihre eigenen Mittenlinien Ap drehen, ein Innenzahnrad 17, in dem mehrere Zähne in einer ringförmigen Form um die Achse Ar herum angeordnet sind und die in die mehreren Planetenräder 15 eingreifen, einen Planetenradträger 21, der die mehreren Planetenräder 15 stützt, um den mehreren Planetenrädern 15 zu ermöglichen, um die Achse Ar umzulaufen und sich um ihre eigenen Mittenlinien Ap zu drehen, einen Innenzahnradträger 31, der das Innenzahnrad 17 stützt, um dem Innenzahnrad 17 zu erlauben, sich um die Achse Ar zu drehen, und ein Übertragungsgehäuse 41, das diese Elemente abdeckt.
Im Folgenden wird eine Richtung, in der sich die Achse Ar erstreckt, als eine Axialrichtung definiert, eine Seite in der Axialrichtung wird als eine Ausgangsseite definiert und eine Seite gegenüber zur Ausgangsseite ist als eine Eingangsseite definiert. Auch wird eine Radialrichtung um die Achse Ar herum einfach als eine Radialrichtung bezeichnet. Im variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform ist die elektrische Antriebsvorrichtung 50 in der Axialrichtung an der Eingangsseite angeordnet und die Übertragungsvorrichtung 10 ist an der Ausgangsseite der elektrischen Antriebsvorrichtung 50 angeordnet. Der Kompressor C ist an der Ausgangsseite des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers 1 angeordnet.
Die Sonnenradwelle 12 hat eine Form einer kreisförmigen Säule, die um die Achse Ar zentriert ist und sich in der Axialrichtung vom Sonnenrad 11 zur Ausgangsseite hin erstreckt. Ein Flansch 13 ist an einem ausgangsseitigen Ende der Sonnenradwelle 12 ausgebildet. Zum Beispiel ist ein Rotor des Kompressors C, der als ein Antriebsziel dient, mit dem Flansch 13 verbunden. Die Sonnenradwelle 12 wird von einem Sonnenradlager 42, das an der Ausgangsseite des Sonnenrads 11 angeordnet ist, so gestützt, dass sie um die Achse Ar drehbar ist. Das Sonnenradlager 42 ist am Übertragungsgehäuse 41 installiert.
Der Planetenradträger 21 beinhaltet eine Planetenradwelle 22, die für jedes der mehreren Planetenräder 15 vorgesehen ist, einen Trägerhauptkörper 23, der die relativen Positionen der mehreren Planetenradwellen 22 festsetzt, und eine ausgangsseitige Planetenradträgerwelle 27o, die sich um die Achse Ar zentriert in der Axialrichtung erstreckt. Die ausgangsseitige Planetenradträgerwelle 27o ist in der Radialrichtung an einer Innenseite des Trägerhauptkörpers 23 befestigt.
Die Planetenradwelle 22 tritt in der Axialrichtung durch die Mittenlinien Ap der Planetenräder 15 durch und stützt die Planetenräder 15, um den Planetenrädern 15 zu erlauben, sich um ihre Mittenlinie zu drehen. Der Trägerhauptkörper 23 erstreckt sich in der Radialrichtung von den mehreren Planetenradwellen 22 nach außen.
Die ausgangsseitige Planetenradträgerwelle 27o erstreckt sich vom Trägerhauptkörper 23 in Richtung der Ausgangsseite. Die ausgangsseitige Planetenradträgerwelle 27o ist in einer um die Achse Ar zentrierten zylindrischen Form ausgebildet.
Die ausgangsseitige Planetenradträgerwelle 27o wird durch ein Planetenradträgerlager 43 so gestützt, dass sie um die Achse Ar drehbar ist. Das Planetenradträgerlager 43 ist am Übertragungsgehäuse 41 installiert. Die Sonnenradwelle 12 ist durch die innere Umfangsseite der ausgangsseitigen Planetenradträgerwelle 27o eingeführt.
Die Übertragungsvorrichtung 10 beinhaltet eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i, die mit dem Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 verbunden ist, und eine Übertragungswelle 25, die Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i zum Planetenradträger 21 überträgt.
Die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i ist zentriert um die Achse Ar in einer zylindrischen Form ausgebildet. Die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i ist an der Eingangsseite der Übertragungsvorrichtung 10 angeordnet und wird vom Planetenradträgerlager 44 so gestützt, dass sie um die Achse Ar drehbar ist. Das Planetenradträgerlager 44 ist am Übertragungsgehäuse 41 installiert. Eine Innenzahnradträgerwelle 37 zum Antreiben des Innenzahnradträgers 31 der Übertragungsvorrichtung 10 ist durch die innere Umfangsseite der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i eingeführt.
Ein ringförmiger Flansch 28, der sich in der Radialrichtung nach außen erstreckt, ist am eingangsseitigen Ende der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i ausgebildet. Ein eingangsseitiger Armabschnitt 26, der sich in der Radialrichtung nach außen erstreckt, ist am ausgangsseitigen Ende der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i ausgebildet.
Die Übertragungswelle 25 wird so gestützt, dass sie um die Achse At drehbar ist. Die Übertragungswelle 25 ist über ein Lager (nicht gezeigt) am Übertragungsgehäuse 41 installiert. Ein eingangsseitiges Übertragungsrad 29i und ein ausgangsseitiges Übertragungsrad 29o sind an beiden Enden der Übertragungswelle 25 befestigt.
Das eingangsseitige Übertragungsrad 29i greift in ein Antriebsrad 26g ein, das am äußeren Umfang des eingangsseitigen Armabschnitts 26 ausgebildet ist. Das ausgangsseitige Übertragungsrad 29o ist in Eingriff mit einem Rad 23g, das am äußeren Umfang des Trägerhauptkörpers 23 ausgebildet ist. Demgemäß wird die Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i über die Übertragungswelle 25 auf den Planetenradträger 21 übertragen.
Der Innenzahnradträger 31 beinhaltet einen Trägerhauptkörper 33, an dem das Innenzahnrad 17 befestigt ist und die Innenzahnradträgerwelle 37, die am Trägerhauptkörper 33 befestigt ist und sich um die Achse Ar zentriert in der Axialrichtung erstreckt.
Der Trägerhauptkörper 33 beinhaltet einen zylindrischen Abschnitt 35, der eine um die Achse Ar zentrierte zylindrische Form und das Innenzahnrad 17 hat, das an seiner inneren Umfangsseite befestigt ist, und einen eingangsseitigen Armabschnitt 36, der sich in der Radialrichtung vom eingangsseitigen Ende des zylindrischen Abschnitts 35 nach innen erstreckt.
Die Innenzahnradträgerwelle 37, die eine Säulenform um die Achse Ar hat, ist an der Eingangsseite der Sonnenradwelle 12, die eine Säulenform um die Achse Ar herum hat, angeordnet. Der eingangsseitige Armabschnitt 36 des Trägerhauptkörpers 33 ist an der Innenzahnradträgerwelle 37 befestigt. Die Innenzahnradträgerwelle 37 ist durch die innere Umfangsseite der zylindrischen eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i eingeführt.
Wie in 3 gezeigt ist, treibt der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 die Innenzahnradträgerwelle 37 der Übertragungsvorrichtung 10 rotatorisch an. Der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 treibt die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i der Übertragungsvorrichtung 10 rotatorisch an. Die elektrische Antriebsvorrichtung 50 hat einen Kühlventilator 91, der den Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 kühlt und eine Ventilatorabdeckung 92, die den Kühlventilator 91 abdeckt.
Die Innenzahnradträgerwelle 37 ist eine Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit Ac, die sich unter einer Antriebskraft des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51 mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht. Die eingangsseitige Planetenradträgerwelle 27i ist eine Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit Av, die sich unter einer Antriebskraft des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 mit einer frei wählbaren Rotationsrate dreht.
Der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 kann die Drehgeschwindigkeit einer Ausgangswelle Ao der Übertragungsvorrichtung 10, die mit einem Antriebsziel verbunden ist, ändern, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 geändert wird.
In der Ausführungsform ist der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 beispielsweise ein vierpoliger dreiphasiger Induktionsmotor. Ferner ist der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 ein achtpoliger dreiphasiger Induktionsmotor, der mehr Pole als der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 aufweist. Die Spezifikationen des Motors mit konstanter Geschwindigkeit und des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 sind nicht auf diese begrenzt und können geeignet geändert werden.
Der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 beinhaltet einen Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52, der sich um die Achse Ar dreht und mit der Innenzahnradträgerwelle 37, welche die Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit Ac der Übertragungsvorrichtung 10 ist, einem Stator mit konstanter Geschwindigkeit 66, der an der äußeren Umgangsseite des Rotors mit konstanter Geschwindigkeit 52 angeordnet ist, und einem Motorgehäuse mit konstanter Geschwindigkeit 61, in dem der Stator mit konstanter Geschwindigkeit 66 an seiner inneren Umfangsseite befestigt ist, verbunden ist.
Der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52 beinhaltet eine Rotorwelle mit konstanter Geschwindigkeit 53, der eine Säulenform um die Achse Ar aufweist und einen leitfähigen Körper 56, der am äußeren Umfang der Rotorwelle mit konstanter Geschwindigkeit 53 befestigt ist. Der Kühlventilator 91 ist am eingangsseitigen Ende der Rotorwelle mit konstanter Geschwindigkeit 53 befestigt.
Der Stator mit konstanter Geschwindigkeit ist radial außerhalb vom leitfähigen Körper 56 des Rotors mit konstanter Geschwindigkeit 52 angeordnet. Der Stator mit konstanter Geschwindigkeit 66 ist aus mehreren Spulen ausgebildet.
Das Gehäuse des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 61 beinhaltet einen Gehäusehauptkörper 62, der eine um die Achse Ar zentrierte zylindrische Form aufweist und in dem der Stator mit konstanter Geschwindigkeit 66 an seiner inneren Umfangsseite befestigt ist und Abdeckungen 63i und 63o, die beide axialen Enden des zylindrischen Gehäusehauptkörpers 62 schließen. Lager des Rotors mit konstanter Geschwindigkeit 65i und 65o sind an den jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o installiert, um die Rotorwelle mit konstanter Geschwindigkeit 53 um die Achse Ar drehbar zu stützen. Mehrere Öffnungen 64, die an Positionen, die radial auswärts vom Lager des Rotors mit konstanter Geschwindigkeit 65i durch die jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o durchtreten, sind in den jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o ausgebildet.
Das eingangsseitige Ende der Rotorwelle mit konstanter Geschwindigkeit 53 steht von der eingangsseitigen Abdeckung 63i des Gehäuses des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 61 in Richtung der Eingangsseite vor. Der Kühlventilator 91 ist am eingangsseitigen Ende der Rotorwelle mit konstanter Geschwindigkeit 53 befestigt. Wenn sich der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52 dreht, dreht sich integral auch der Kühlventilator 91 mit dem Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52. Die Ventilatorabdeckung 92 beinhaltet einen zylindrischen Abdeckungshauptteil 93, der an der äußeren Umfangsseite des Kühlventilators 91 angeordnet ist und eine Luftzirkulationsplatte 94, die an einer Öffnung des Abdeckungshauptkörpers 93 an der Einlassseite installiert ist und mehrere Luftlöcher hat, die darin ausgebildet sind. Die Ventilatorabdeckung 92 ist an der Abdeckung 63i des Gehäuses des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 61 an der Eingangsseite befestigt.
Der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 beinhaltet einen Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72, der sich um die Achse Ar dreht und mit der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i verbunden ist, die die Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit Av ist, einen Stator mit variabler Geschwindigkeit 86, der an der äußeren Umfangsseite des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 angeordnet ist und ein Gehäuse des Motors mit variabler Geschwindigkeit 81, in dem der Stator mit variabler Geschwindigkeit 86 an seiner inneren Umfangsseite befestigt ist.
Der Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 hat eine Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 und einen leitfähigen Körper 76, der am äußeren Umfang der Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 befestigt ist. Die Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 hat eine um die Achse Ar zylindrische Form und weist ein Welleneinführloch 74, das in der Axialrichtung durch die Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 durchtritt, auf. Die Innenzahnradträgerwelle 37 ist durch das Welleneinführloch 74 der Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 als die Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit Ac eingeführt. Ein ringförmiger Flansch 73o, der sich radial nach außen erstreckt, ist am ausgangsseitigen Ende der Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 ausgebildet.
Der Stator mit variabler Geschwindigkeit 86 ist vom leitfähigen Körper 76 des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 radial nach außen gerichtet angeordnet. Der Stator mit variabler Geschwindigkeit 86 ist aus mehreren Spulen ausgebildet.
Das Gehäuse des Motors mit variabler Geschwindigkeit 81 beinhaltet einen Gehäusehauptkörper 82, der eine um die Achse Ar zylindrische Form aufweist und auf dessen innerer Umfangsseite der Stator mit variabler Geschwindigkeit 86 befestigt ist, eine ausgangsseitige Abdeckung 83o, die das ausgangsseitige Ende des zylindrischen Gehäusehauptkörpers 82 schließt und eine einlassseitige Abdeckung 83i, die an der Eingangsseite des Stators mit variabler Geschwindigkeit 86 angeordnet ist und an der inneren Umfangsseite des zylindrischen Gehäusehauptkörpers 82 befestigt ist. Lager des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 85i und 85o, welche die Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 drehbar um die Achse Ar stützen, sind an den jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o installiert. In den jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o sind an Positionen radial auswärts von den Lagern des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 85i und 85o mehrere Öffnungen 84, die in der Axialrichtung durch die jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o durchtreten, ausgebildet.
Ein Raum im Gehäuse des Motors mit variabler Geschwindigkeit 81 und ein Raum im Gehäuse des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 61 stehen miteinander durch die mehreren Öffnungen 84, die in den jeweiligen Abdeckungen 83i und 83o des Gehäuses des Motors mit variabler Geschwindigkeit 81 ausgebildet sind und die mehreren Öffnungen 64, die in den jeweiligen Abdeckungen 63i und 63o des Gehäuses des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 61 ausgebildet sind, in Verbindung.
Ferner sind im variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52, der Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 und die Sonnenradwelle 12 auf der gleichen Achse angeordnet.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 so eingestellt, dass er den Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52 (Innenzahnrad 17) in die zweite Richtung R2 in der Umfangsrichtung der Achse Ar dreht, indem er die elektrische Energie zum Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 zuführt. Wenn sich der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52 in der zweiten Richtung R2 dreht, drehen sich die Innenzahnradträgerwelle 37 und der Innenzahnradträger 31 in die zweite Richtung R2.
Die Ausgangswelle Ao der Übertragungsvorrichtung 10 ist so gesetzt, dass sie sich durch den Rotor mit konstanter Geschwindigkeit 52 des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51, der mit der maximalen Drehgeschwindigkeit in der zweiten Richtung R2 dreht, in die erste Richtung R1 entgegengesetzt zur zweiten Richtung R2 dreht. Das heißt, dass die Vorwärtsdrehung des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51 die zweite Richtung R2 ist und die Vorwärtsdrehung der Ausgangswelle Ao der Übertragungsvorrichtung 10 die erste Richtung R1 ist. Der Kompressor C arbeitet normal, wenn sich die Ausgangswelle Ao vorwärts dreht.
In der folgenden Beschreibung wird die Drehrichtung der ersten Richtung R1 als eine positive Drehrichtung bezeichnet und die Drehrichtung der zweiten Richtung R2 wird als eine negative Drehrichtung bezeichnet. Zum Beispiel beträgt die maximale Drehgeschwindigkeit des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51 -1800 Umdrehungen/min.
Die Übertragungsvorrichtung 10 ist so aufgebaut, dass sich der Planetenradträger in der ersten Richtung R1 dreht, wenn sich der Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 in der ersten Richtung R1 dreht.
Der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 treibt den Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 (Planetenradträger 21) in der ersten Richtung R1 und der zweiten Richtung R2, die die Umfangsrichtungen der Achse Ar sind, rotatorisch an. Das heißt, dass sich der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 vorwärts und rückwärts drehen kann. Die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle Ao der Übertragungsvorrichtung 10 in der ersten Richtung R1 wird durch Erhöhen der Drehgeschwindigkeit des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 in der ersten Richtung R1 erhöht. Wenn sich der Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 mit der maximalen Drehgeschwindigkeit in der ersten Richtung R1 dreht, dreht sich die Ausgangswelle Ao mit der maximalen Drehgeschwindigkeit.
Der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 dient durch Drehen des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 durch eine externe Kraft als ein Generator. Ein Zustand, in dem der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 als ein Generator dient, wird als ein Generatorzustand bezeichnet.
Der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 dient durch Zuführen der elektrischen Leistung als ein Elektromotor. Ein Zustand, in dem der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 als ein Elektromotor dient, wird als ein Elektromotorzustand bezeichnet.
Der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform beinhaltet eine Drehgeschwindigkeitsregelung 100 (Inverter), der die Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 regelt, einen Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111, der den Motor mit variabler Geschwindigkeit in einen Leistungszufuhrzustand und einen leistungslosen Zustand versetzt, einen Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112, der den Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 in den Leistungszufuhrzustand und den leistungslosen Zustand versetzt und einen Regler 120, der Bedienungen des Drehgeschwindigkeitsreglers 100, den Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111 und den Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112 regelt.
Der Regler 120 ist aus einem Computer aufgebaut. Der Regler 120 beinhaltet einen Empfangsabschnitt 121, der einen Befehl direkt von einem Bediener empfängt oder einen Befehl von einer übergeordneten Regelungsvorrichtung empfängt, eine Schnittstelle 122, die Anweisungen zum Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111, dem Drehgeschwindigkeitsregler 100 und dem Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112 bereitstellt, und einen Rechenabschnitt 123, der einen Sollwert ωh' (Frequenz) für den Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111, den Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112 und den Drehgeschwindigkeitsregler 100 gemäß den Anweisungen, die vom Empfangsabschnitt 121 oder dergleichen empfangen worden sind, erzeugt.
Der Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111 ist mit einer Leistungsquellenleitung 110 und dem Drehgeschwindigkeitsregler 100 verbunden. Der Drehgeschwindigkeitsregler 100 ist elektrisch mit dem Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 verbunden. Der Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112 ist elektrisch mit der Leistungsquellenleitung 110 und dem Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 verbunden.
Der Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111 wird durch einen AN-Befehl vom Regler 120 angeschaltet und durch einen AUS-Befehl vom Regler 120 ausgeschaltet. Wenn der Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111 angeschaltet ist, wird elektrische Leistung von der Leistungsquellenleitung durch den Drehgeschwindigkeitsregler 100 zum Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 zugeführt und der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 befindet sich im Leistungszufuhrzustand. Wenn der Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit 111 ausgeschaltet ist, ist die Leistungszufuhr von der Leistungsquellenleitung 110 zum Drehgeschwindigkeitsregler 100 und dem Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 abgeschnitten und der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 befindet sich im leistungslosen Zustand.
Der Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112 wird durch einen AN-Befehl vom Regler 120 angeschaltet und durch einen AUS-Befehl vom Regler 120 ausgeschaltet. Wenn der Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112 angeschaltet ist, wird die elektrische Leistung von der Leistungsquellenleitung 110 zum Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 zugeführt und der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 befindet sich im Leistungszufuhrzustand. Wenn der Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 112 abgeschaltet ist, ist die Leistungszufuhr von der Leistungsquellenleitung 110 zum Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 abgeschnitten und der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 befindet sich im leistungslosen Zustand.
Der Drehgeschwindigkeitsregler 100 beinhaltet einen Frequenzwandelabschnitt 101, der eine Frequenz der von der Leistungsquellenleitung 110 zugeführten elektrischen Leistung ändert und einen Drehrichtungs-Umschaltabschnitt 102, der eine Drehrichtung des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 ändert.
Der Frequenzwandelabschnitt 101 führt die elektrische Leistung, die eine Frequenz, die dem Sollwert ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 entspricht, die vom Regler 120 befohlen wird, zum Motor mit variabler Geschwindigkeit zu. Der Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 dreht sich mit einer Drehgeschwindigkeit, die dieser Frequenz entspricht. Da sich die Drehgeschwindigkeit des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 auf diese Weise ändert, ändert sich auch die Drehgeschwindigkeit des Planetenradträgers 21 der Übertragungsvorrichtung 10, die mit dem Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 verbunden ist. Als ein Ergebnis ändert sich auch die Drehgeschwindigkeit der Sonnenradwelle 12, welche die Ausgangswelle Ao der Übertragungsvorrichtung 10 ist.
Der Drehrichtungs-Umschaltabschnitt 102 ist eine Vorrichtung, welche die Drehrichtung des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 ändert, indem sie einen Schaltkreis zum Schalten von mehreren (im Fall der Ausführungsform drei) Leistungsquellenleitungen, die mit dem Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 verbunden sind, benutzt. Das heißt, dass der Drehrichtungs-Umschaltabschnitt 102 den Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72 vorwärts und rückwärts drehen kann.
Der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform beinhaltet einen Drehgeschwindigkeitssensor 131, der eine Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 (Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72) misst. Ferner beinhaltet der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform einen Drehmomentsensor 132, der ein Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 (Rotor mit variabler Geschwindigkeit 72) misst. Die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T, die von diesen Sensoren gemessen werden, werden zum Regler 120 übertragen.
Hier wird das Verhältnis zwischen der Anzahl an Zähnen von jedem Rad der Drehgeschwindigkeit von jeder Welle der Übertragungsvorrichtung 10 mit Bezug auf 4 beschrieben.
Die Drehgeschwindigkeit der Sonnenradwelle 12 als die Ausgangswelle Ao wird mit ωs bezeichnet, die Drehgeschwindigkeit der Innenzahnradträgerwelle 37 (Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51), die die Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit Ac ist, wird mit ωi bezeichnet und die Drehgeschwindigkeit der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle 27i (Motor mit variabler Geschwindigkeit 71), welche die Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit Av ist, wird mit ωh bezeichnet. Ferner wird die Anzahl an Zähnen des Sonnenrads 11 durch Zs bezeichnet und die Anzahl an Zähnen des Innenzahnrads 17 wird mit Zi bezeichnet.
Ferner wird ein Verhältnis ωs/ωi der Drehgeschwindigkeit ωs der Ausgangswelle Ao zur Drehgeschwindigkeit ωi des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51 mit U bezeichnet. Das Verhältnis U der Drehgeschwindigkeit ωs der Ausgangswelle Ao zur Drehgeschwindigkeit ωi des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51 ist die Gleiche wie ein Verhältnis Zi/Zs der Anzahl an Zähnen Zi des Innenzahnrades 17 zur Anzahl an Zähnen Zs des Sonnenrades 11.
Ferner wird ein Verhältnis ωc/ωh der Drehgeschwindigkeit ωc des Planetenradträgers 21 zur Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 mit P bezeichnet.
Das Verhältnis zwischen der Anzahl an Zähnen jedes Rades und der Drehgeschwindigkeit jeder Welle in der Übertragungsvorrichtung 10 kann durch die folgende Formel (1) ausgedrückt werden: $ω s / ω i = P \times ω h / ω i - (1 - P \times ω h / ω i) \times U$
Wenn der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 ein vierpoliger Induktionsmotor ist und die Leistungsquellenfrequenz 60 Hz beträgt, beträgt die Drehgeschwindigkeit ωi (Nenn-Drehgeschwindigkeit) des Rotors mit konstanter Geschwindigkeit 52 (Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit Ac) 1800 Umdrehungen/min. Ferner beträgt, wenn der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 ein achtpoliger Induktionsmotor ist und die Leistungszufuhrfrequenz 60Hz beträgt, die maximale Drehgeschwindigkeit ωh (Nenn-Drehgeschwindigkeit) des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 (Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit Av) 900 Umdrehungen/min.
Ferner ist das Verhältnis U der Drehgeschwindigkeit ωs der Ausgangswelle Au zur Drehgeschwindigkeit ωi des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51 (Verhältnis Zi/Zs der Anzahl an Zähnen Zs des Sonnenrades 11 zur Anzahl an Zähnen Zi des Innenzahnrades 17) auf 4 gesetzt.
Darüber hinaus ist das Verhältnis P der Drehgeschwindigkeit ωc des Planetenradträgers 21 zur Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 auf 0,3 gesetzt.
In diesem Fall beträgt, wenn die Drehrichtung des Rotors mit konstanter Geschwindigkeit 52 (Innenzahnrad 17) die Drehung (-1800 Umdrehungen/min) in der zweiten Richtung R2 ist und die Drehrichtung des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 (Planetenradträger 21) die maximale Drehgeschwindigkeit (900 Umdrehungen/min) in einer Drehrichtung entgegengesetzt zur Drehung des Rotors mit konstanter Geschwindigkeit 52 (Drehung in der ersten Richtung R1) hat, die Drehgeschwindigkeit ωs der Sonnenradwelle 12, die die Ausgangswelle Ao ist, 8550 Umdrehungen/min. Diese Drehgeschwindigkeit (8550 Umdrehungen/min) ist die maximale Drehgeschwindigkeit der Sonnenradwelle 12.
Das heißt, dass in der Übertragungsvorrichtung 10 der Ausführungsform die Drehgeschwindigkeit ωs der Ausgangswelle Ao die maximale Drehgeschwindigkeit wird, wenn sich das Innenzahnrad 17, das einer Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit Ac entspricht, mit -1800 Umdrehungen/min dreht und sich der Planetenradträger 21, welcher der Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit Av entspricht, mit 900 Umdrehungen/min dreht.
Angenommen, dass ein variabler Geschwindigkeitsbereich der Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit Av von -900 U/min bis +900 U/min reicht, verringert sich die Drehgeschwindigkeit ωs der Ausgangswelle Ao, wenn die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit Av sich -900 U/min annähert.
Der Regler 120 des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers 1 der Ausführungsform hat eine Funktion des Verhinderns von umgekehrtem Kontakt des Antriebsrads 26g, das vom Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 angetrieben wird, auf der Basis von gemessenen Werten (Drehgeschwindigkeit ωh und Drehmoment T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71), die von den Sensoren gemessen werden.
5 ist ein Diagramm, das den umgekehrten Kontakt des Antriebsrads 26g erklärt. Der Ausdruck „umgekehrter Kontakt“ bezieht sich auf ein Phänomen, bei dem eine Oberfläche von beiden Oberflächen, die zur Umfangsrichtung der Zähne 26t des Antriebsrads 26g zeigen, die eine Kraft überträgt, zu einer Oberfläche wird, die zu einer Oberfläche F, die in die erste Richtung R1 zeigt, entgegengesetzt ist.
Mit anderen Worten: Eine Richtung des Drehmoments T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 ist einer Richtung des normalen Drehmoments entgegengesetzt. Die Richtung des normalen Drehmoments ist eine Richtung des Drehmoments des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71, wenn der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 im Elektromotormodus die Ausgangswelle Ao (Kompressor C) des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers 1 (die Übertragungsvorrichtung 10) mit der maximalen Drehgeschwindigkeit dreht.
Im variablen Geschwindigkeitsbeschleuniger 1 der Ausführungsform überträgt während eines normalen Betriebes die Oberfläche F der Zähne 26t des Antriebsrads 26g, die in die erste Richtung R1 zeigt, eine Kraft zum eingangsseitigen Übertragungsrad 29i, das ein angetriebenes Rad ist (richtiger Kontaktzustand).
Allerdings kann, wenn es beabsichtigt ist, die Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 plötzlich zu verringern, oder wenn eine Last des Kompressors C als ein Antriebsziel abrupt verringert wird, die Richtung des Drehmoments T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 entgegen der Richtung des normalen Drehmoments (die zweite Richtung R2) sein. In einem solchen Fall tritt umgekehrter Kontakt auf.
Als nächstes wird ein Regelungsverfahren des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, beinhaltet das Regelungsverfahren des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers 1 gemäß der Ausführungsform einen Überwachungsschritt S1 des Überwachens des Drehmoments T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 und der Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71, einen ersten Bestimmungsschritt S2 des Bestimmens, ob die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T in einem ersten Quadranten oder einem zweiten Quadranten in einem orthogonalen Koordinatensystem, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, sind oder nicht, einen Sollwert-Halteschritt S3 des Haltens eines Sollwerts ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71, wenn Bedingungen des ersten Bestimmungsschritts S2 nicht erfüllt sind, einen zweiten Bestimmungsschritt S4 des Bestimmens, ob die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T im ersten Quadranten oder zweiten Quadranten des orthogonalen Koordinatensystems, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, sind oder nicht, und einen Sollwert-Änderungsschritt S5 des Erlaubens eines Änderns des Sollwerts ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71, wenn Bedingungen des zweiten Bestimmungsschrittes S4 erfüllt sind.
Im Drehgeschwindigkeits-Überwachungsschritt S1 überwacht der Regler 120 die Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 und das Drehmoment T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71.
Hier hat der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 der Ausführungsform vier Arten des Betriebsmodus' gemäß einer Kombination der Drehrichtung und der Drehmomentrichtung. Der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 der Ausführungsform führt einen Vierquadranten-Betrieb wie in 7 gezeigt durch. 7 ist ein orthogonales Koordinatensystem, das den Vierquadranten-Betrieb zeigt, in dem das Drehmoment T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 auf der vertikalen Achse ist und die Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 auf der horizontalen Achse ist.
Im Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 der Ausführungsform ist der erste Quadrant des orthogonalen Koordinatensystems, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, in einem Zustand, in dem die Drehgeschwindigkeit ωh positiv ist (die Drehrichtung ist die erste Richtung R1) und das Drehmoment T positiv ist (die Richtung des Drehmoments ist die erste Richtung R1) und der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 den Kompressor C antreibt. Der erste Quadrant ist ein Arbeitsbereich der Leistungsregelung (Elektromotorbetrieb), in der dem Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 elektrische Leistung zugeführt wird.
Im Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 der Ausführungsform ist der zweite Quadrant des orthogonalen Koordinatensystems, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, in einem Zustand, in dem die Drehgeschwindigkeit ωh negativ ist (die Drehrichtung ist die zweite Richtung R2) und das Drehmoment T positiv ist (die Richtung des Drehmoments ist die erste Richtung R1) und der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 erzeugt ein positives Drehmoment, um den Kompressor C zu bremsen. Der zweite Quadrant ist ein Arbeitsbereich regenerativer Regelung (Generatorbetrieb), in dem Drehenergie des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 und des Kompressors C aufgeladen wird.
Im ersten Quadranten und dem zweiten Quadranten wird, da die Richtung des Drehmoments T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 positiv ist, das Drehmoment T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 zum eingangsseitigen Übertragungsrad 29i, das ein angetriebenes Rad ist, über die Oberfläche F der Zähne 26t (Bezug auf FIG, 5) des Antriebsrads 26g, die in die erste Richtung R1 gerichtet ist, übertragen. Das heißt, dass das Antriebsrad 26g und das eingangsseitige Übertragungsrad 29i miteinander im korrekten Kontakt stehen.
Gemäß dem Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 der Ausführungsform ist in einem dritten Quadranten des orthogonalen Koordinatensystems, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, die Drehgeschwindigkeit ωh negativ (die Drehrichtung ist die zweite Richtung R2) und das Drehmoment T ist negativ (die Richtung des Drehmoments ist die zweite Richtung R2). Der dritte Quadrant ist ein Arbeitsbereich der Leistungsregelung, in dem elektrische Leistung zum Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 zugeführt wird.
Gemäß dem Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 der Ausführungsform ist in einem vierten Quadranten des orthogonalen Koordinatensystems, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, die Drehgeschwindigkeit ωh positiv (die Drehrichtung ist die erste Richtung R1) und das Drehmoment T ist negativ (die Richtung des Drehmoments ist die zweite Richtung R1). Der vierte Quadrant ist ein Arbeitsbereich der regenerativen Regelung, in dem die Drehenergie des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 und des Kompressors C aufgeladen wird.
Im dritten Quadranten und dem vierten Quadranten wird, da die Richtung des Drehmoments T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 negativ ist, das Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 zum eingangsseitigen Übertragungsrad 29i, das ein angetriebenes Rad ist, über die Oberfläche der Zähne 26t des Antriebsrad 26g, die in die zweite Richtung R2 gerichtet ist, übertragen. Das heißt, dass das Antriebsrad 26g und das eingangsseitige Übertragungsrad 29i in einem umgekehrten Zustand sind.
Im ersten Bestimmungsschritt S2 wird bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten des Koordinatensystems, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, sind oder nicht. Wenn die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten sind, das heißt, wenn das Antriebsrad und das angetriebene Rad in korrektem Kontakt stehen, kehrt das Verfahren zum Drehgeschwindigkeits-Überwachungsschritt S1 zurück.
Wenn die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T nicht im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten sind, das heißt, wenn das Antriebsrad und das angetriebene Rad in einem umgekehrten Zustand sind, schreitet das Verfahren zum Sollwert-Halteschritt S3 fort.
Im Sollwert-Halteschritt S3 wird der Sollwert ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 gehalten. Das heißt, es wird angenommen, dass sich im umgekehrten Zustand der Befehlswert ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 stark ändern würde und daher wird der Sollwert ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 so gehalten, dass die Frequenz der elektrischen Leistung, die zum Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 zugeführt wird, nicht geändert wird.
Demgemäß wird ein Anstieg des in die zweite Richtung R2 gerichteten Drehmoments minimiert und es ist möglich, den umgekehrten Kontakt der Räder, die die Übertragungsvorrichtung 10 bilden, zu verhindern.
Im zweiten Bestimmungsschritt S4 wird, während der Sollwert ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 gehalten wird, bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten des orthogonalen Koordinatensystems, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, sind oder nicht. Wenn die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T nicht im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten sind, wird der Zustand, in dem der Sollwert ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 gehalten wird, aufrechterhalten.
Wenn die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten sind, schreitet das Verfahren zum Sollwert-Änderungsschritt S5 fort.
Im Sollwert-Änderungsschritt S5 ist es möglich, den Sollwert ωh' der Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 zu ändern.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, das Antriebsrad 26g des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 und das eingangsseitige Übertragungsrad 29i, das ein angetriebenes Rad ist, daran zu hindern, während des Betriebs des variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers 1 in einem umgekehrten Zustand zu sein.
Das heißt, es ist möglich, die Räder der Übertragungsvorrichtung 10 durch Überwachung der Richtung des Drehmoments T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 daran zu hindern, im umgekehrten Zustand zu sein.
Auch der umgekehrte Kontakt der Räder kann durch Überwachen der Drehgeschwindigkeit ωh des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 und der Ausgangsfrequenz des Drehgeschwindigkeitsreglers 100 (Inverter) anstelle des Drehmoments T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 verhindert werden.
Zusätzlich wird in der Ausführungsform die Innenzahnradträgerwelle 37, die eine stangenförmige Welle ist, durch die Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73, die eine zylindrische Welle ist, in der das Welleneinführloch 74 ausgebildet ist, eingeführt. Das heißt, dass die Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit Ac, die eine große Leistungsabgabe hat, durch die Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71, der eine geringere Leistungsabgabe als der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 hat, eingeführt ist. Demgemäß kann als der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 ein solcher angenommen werden, der eine größere Leistungsabgabe (Pferdestärken) hat.
Ferner kann in der Ausführungsform die gesamte Vorrichtung durch lineares Anordnen des Motors mit konstanter Geschwindigkeit 51, des Motors variabler Geschwindigkeit 71, der Übertragungsvorrichtung und des Kompressors C in dieser Reihenfolge kompakter gemacht werden.
Ferner wird in der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T nicht im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten sind (wenn das Antriebsrad und das angetriebene Rad in einem umgekehrten Zustand sind), der Sollwert ωh' gehalten. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn die Drehgeschwindigkeit ωh und das Drehmoment T nicht im ersten Quadranten oder dem zweiten Quadranten sind, kann eine Änderungsrate des Sollwerts ωh' geringer sein als eine Änderungsrate eines Sollwerts ωh' einer Geschwindigkeitsvorgabe zu diesem Zeitpunkt.
Beispielsweise kann, wenn der Sollwert ωh' innerhalb einer Sekunde von 900 Umdrehungen/min auf 500 Umdrehungen/min geändert wird und das Drehmoment T des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 negativ wird, der Sollwert ωh' mit einer Änderungsrate, die geringer ist als diese Änderungsrate (400 1/(min*sek)) geändert werden.
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform das Antriebsrad, das ein Ziel des Überwachens des umgekehrten Kontakts ist, das Antriebsrad 26g, das am äußeren Umfang des eingangsseitigen Armabschnitts 26 ausgebildet ist, und das angetriebene Rad ist das eingangsseitige Übertragungsrad 29i, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das Antriebsrad, das ein Ziel der Überwachung des umgekehrten Kontakts ist, kann ein Rad sein, das vom Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 angetrieben wird.
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform die Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 in einer zylindrischen Form ausgebildet und die Innenzahnradträgerwelle 37 ist durch das Welleneinführloch 74 der Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit 73 eingeführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine Mittenachse des Rotors mit variabler Geschwindigkeit 72 des Motors mit variabler Geschwindigkeit 71 in Bezug auf die Achse Ar versetzt sein.
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform ein vierpoliger dreiphasiger Induktionsmotor als ein Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 beispielhaft angegeben, der geeignet ist, den Kompressor C mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, und ein achtpoliger dreiphasiger Induktionsmotor ist als ein Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 beispielhaft angegeben, der geeignet ist, die Drehgeschwindigkeit des Kompressors C innerhalb eines bestimmten Bereichs zu variieren. Allerdings können, wenn es nicht notwendig ist, das Antriebsziel mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, andere Arten von Elektromotoren als der Motor mit konstanter Geschwindigkeit 51 und der Motor mit variabler Geschwindigkeit 71 benutzt werden.
Bezugszeichenliste

1: variabler Geschwindigkeitsbeschleuniger
10: Übertragungsvorrichtung
11: Sonnenrad
12: Sonnenradwelle
15: Planetengetriebe
17: Innenzahnrad
21: Planetenradträger
22: Planetenradwelle
27: Planetenradträgerwelle
27i: eingangsseitige Planetenradträgerwelle
27o: ausgangsseitige Planetenradträgerwelle
31: Innenzahnradträger
37: Innenzahnradträgerwelle
41: Übertragungsgehäuse
42: Sonnenradlager
50: elektrische Antriebsvorrichtung
51: Motor mit konstanter Geschwindigkeit
52: Rotor mit konstanter Geschwindigkeit
53: Rotorwelle mit konstanter Geschwindigkeit
56: leitfähiger Körper
61: Gehäuse des Motors mit konstanter Geschwindigkeit
66: Stator mit konstanter Geschwindigkeit
71: Motor mit variabler Geschwindigkeit
72: Rotor mit variabler Geschwindigkeit
73: Rotorwelle mit variabler Geschwindigkeit
74: Welleneinführloch
76: leitfähiger Körper
81: Gehäuse des Motors mit variabler Geschwindigkeit
86: Stator mit variabler Geschwindigkeit
100: Drehgeschwindigkeitsregler
101: Frequenzwandelabschnitt
102: Drehrichtungs- Umschaltabschnitt
110: Leistungsquellenleitung
111: Schalter des Motors mit variabler Geschwindigkeit
112: Schalter des Motors mit konstanter Geschwindigkeit
120: Regler (Regelvorrichtung)
121: Empfangsabschnitt
122: Schnittstelle
123: Rechenabschnitt
131: Drehgeschwindigkeitssensor
132: Drehmomentsensor
Ac: Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit
Ao: Ausgangswelle
Ar: Achse
Av: Eingangswelle mit variabler Geschwindigkeit
C: Kompressor
R1: erste Richtung
R2: zweite Richtung

Claims

Variabler Geschwindigkeitsbeschleuniger (1), aufweisend: eine elektrische Antriebsvorrichtung (50), die ausgestaltet ist, um eine rotatorische Antriebskraft zu erzeugen, und eine Übertragungsvorrichtung (10), die ausgestaltet ist, um die Geschwindigkeit der rotatorischen Antriebsgeschwindigkeit, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung (50) erzeugt wird, zu ändern und die geänderte Drehantriebskraft auf ein Antriebsziel zu übertragen, wobei die Übertragungsvorrichtung (10) ein Sonnenrad (11), das ausgestaltet ist, um sich um eine Achse (Ar) zu drehen, eine Sonnenradwelle (12), die am Sonnenrad (11) befestigt ist und sich in einer Axialrichtung um die Achse (Ar) erstreckt, ein Planetenrad (15), das in das Sonnenrad (11) eingreift, ausgestaltet ist, um sich um die Achse (Ar) herum zu bewegen und sich um seine eigene Mittenlinie zu drehen, ein Innenzahnrad (17), das mehrere Zähne hat, die ringförmig um die Achse (Ar) ausgerichtet sind, und in das Planetenrad (15) eingreift, eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle (27i), die sich in der axialen Richtung um die Achse (Ar) erstreckt, einen Planetenradträger (21), auf den eine Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle (27i) übertragen wird und der das Planetenrad (15) stützt, sodass es sich um die Achse (Ar) herum bewegen kann und drehbar um eine Mittenlinie des Planetenrades (15) selbst ist, und einen Innenzahnradträger (31), der eine Innenzahnradträgerwelle (37) hat, die sich in der Axialrichtung um die Achse (Ar) erstreckt und das Innenzahnrad (17) stützt, sodass es um die Achse (Ar) drehbar ist, aufweist, die Sonnenradwelle (12) eine Ausgangswelle (Ao) ausbildet, die mit dem Antriebsziel (C) verbunden ist, die Innenzahnradträgerwelle (37) eine Eingangswelle (Ac) mit konstanter Geschwindigkeit ausbildet und die eingangsseitige Planetenradträgerwelle (27i) eine Eingangswelle (Av) mit variabler Geschwindigkeit ausbildet, die elektrische Antriebsvorrichtung (50) einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit (51), der einen Rotor mit konstanter Geschwindigkeit (52) hat, der ausgestaltet ist, um die Eingangswelle (Ac) mit konstanter Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung (10) in einer zweiten Richtung (R2) zu drehen, und einen Motor mit variabler Geschwindigkeit (71) aufweist, der einen mit der Eingangswelle (Av) mit variabler Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung (10) verbundenen Rotor mit variabler Geschwindigkeit (72) hat und der ausgestaltet ist, um die Ausgangswelle (Ao) mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit zu drehen, indem er den Rotor mit variabler Geschwindigkeit (72) mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit in einer ersten Richtung (R1) entgegengesetzt zur zweiten Richtung (R2) dreht, und der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger (1) ferner einen Drehgeschwindigkeitsregler (100), der ausgestaltet ist, um eine Geschwindigkeitsvorgabe zum Motor mit variabler Geschwindigkeit (71) auszugeben und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) zu regeln, eine Drehmomentmessvorrichtung, die ausgestaltet ist, um ein Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) zu messen, und eine Regelvorrichtung (120) aufweist, die ausgestaltet ist, um einen Sollwert der Geschwindigkeitsvorgabe zu halten oder zu dem Zeitpunkt, wenn eine Drehmomentrichtung des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) die zweite Richtung (R2) ist, eine Änderungsrate des Sollwertes der Geschwindigkeitsvorgabe auf unterhalb einer Änderungsrate des Sollwerts der Geschwindigkeitsvorgabe zu reduzieren.
Variabler Geschwindigkeitsbeschleuniger (1) nach Anspruch 1, wobei in einem orthogonalen Koordinatensystem, das einen Vierquadranten-Betrieb anzeigt, in dem ein Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) auf einer vertikalen Achse angezeigt wird und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) auf einer horizontalen Achse angezeigt wird, die Regelungsvorrichtung (120) ausgestaltet ist, um den Sollwert der Geschwindigkeitsvorgabe zu halten oder die Änderungsrate des Sollwerts der Geschwindigkeitsvorgabe auf unterhalb einer Änderungsrate des Sollwerts der Geschwindigkeitsvorgabe zu dem Zeitpunkt, wenn das Drehmoment des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) im dritten Quadranten oder dem vierten Quadranten, in dem das Drehmoment negativ ist, ist und die Drehmomentrichtung die zweite Richtung (R2) ist, zu reduzieren.
Variabler Geschwindigkeitsbeschleuniger (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor mit variabler Geschwindigkeit (72) eine zylindrische Form hat, die um die Achse (Ar) zentriert ist, und die Eingangswelle (Ac) mit konstanter Geschwindigkeit durch ein Welleneinführloch (74), das dort in der Axialrichtung hindurchtritt, eingeführt ist.
Verfahren zum Regeln eines variablen Geschwindigkeitsbeschleunigers (1), wobei der variable Geschwindigkeitsbeschleuniger (1) aufweist: eine elektrische Antriebsvorrichtung (50), die eine rotatorische Antriebskraft erzeugt, und eine Übertragungsvorrichtung (10), die die Geschwindigkeit der rotatorischen Antriebskraft, die von der elektrischen Antriebsvorrichtung (50) erzeugt wird, ändert und die geänderte rotatorische Antriebskraft auf ein Antriebsziel überträgt, wobei die Übertragungsvorrichtung (10) ein Sonnenrad (11), das sich um eine Achse (Ar) dreht, eine Sonnenradwelle (12), die am Sonnenrad (11) befestigt ist und sich in einer Axialrichtung um die Achse (Ar) erstreckt, ein Planetenrad, das in das Sonnenrad (11) eingreift, sich um die Achse (Ar) herum bewegt und sich um seine eigene Mittenlinie dreht, ein Innenzahnrad (17), das mehrere Zähne hat, die ringförmig um die Achse (Ar) ausgerichtet sind, und in das Planetenrad eingreift, eine eingangsseitige Planetenradträgerwelle (27i), die sich in der axialen Richtung um die Achse (Ar) erstreckt, einen Planetenradträger (21), auf den eine Drehung der eingangsseitigen Planetenradträgerwelle (27i) übertragen wird und der das Planetenrad (15) stützt, sodass es sich um die Achse (Ar) herum bewegt und drehbar um eine Mittenlinie des Planetenrades (15) selbst ist, und einen Innenzahnradträger (31) aufweist, der eine Innenzahnradträgerwelle (37) hat, die sich in der Axialrichtung um die Achse (Ar) erstreckt und das Innenzahnrad (17) stützt, sodass es um die Achse (Ar) drehbar ist, die Sonnenradwelle (12) eine Ausgangswelle (Ao) ausbildet, die mit dem Antriebsziel (C) verbunden ist, die Innenzahnradträgerwelle (37) eine Eingangswelle (Ac) mit konstanter Geschwindigkeit ausbildet und die eingangsseitige Planetenradträgerwelle (27i) eine Eingangswelle (Av) mit variabler Geschwindigkeit ausbildet, die elektrische Antriebsvorrichtung (50) einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit (51), der einen Rotor mit konstanter Geschwindigkeit (52) hat, der die Eingangswelle (Ac) mit konstanter Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung (10) in einer zweiten Richtung (R2) dreht, einen Motor mit variabler Geschwindigkeit (71), der einen mit der Eingangswelle (Av) mit variabler Geschwindigkeit der Übertragungsvorrichtung (10) verbundenen Rotor mit variabler Geschwindigkeit (72) hat, der die Ausgangswelle (Ao) mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit dreht, indem er den Rotor mit variabler Geschwindigkeit (72) mit einer maximalen Drehgeschwindigkeit in einer ersten Richtung (R1) entgegengesetzt zur zweiten Richtung (R2) dreht, und einen Drehgeschwindigkeitsregler (100) aufweist, der einen Geschwindigkeitsbefehl zum Motor mit variabler Geschwindigkeit (71) ausgibt und eine Drehgeschwindigkeit des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) regelt, wobei ein Sollwert der Geschwindigkeitsvorgabe gehalten wird oder eine Änderungsrate des Sollwertes der Geschwindigkeitsvorgabe auf unterhalb einer Änderungsrate des Sollwertes der Geschwindigkeitsvorgabe zu dem Zeitpunkt reduziert wird, wenn eine Drehmomentrichtung des Motors mit variabler Geschwindigkeit (71) die zweite Richtung (R2) ist.