DE60210988T2 - Vorrichtung für stufenlose elektro-mechanische übertragung - Google Patents

Vorrichtung für stufenlose elektro-mechanische übertragung Download PDF

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Description

  • Die Erfindung Bezieht sich auf eine Elektromechanische Vorrichtung für stufenlosen Übertragung gemäss dem Obergriff des Patentanspruchs 1, wie bekannt vom US-A-6 251 037.
  • Jeder Motor von elektrischem Typ kann in elektromechanischen Übertragungssystemen gebraucht werden, z.B. Synchronmotoren, Permanent-magnet-synchronmotoren, Induktions Motoren, Reluktanzsynchron motoren, bürstenlose CD Mashcinen, usw.
  • Von früher her kennt man vom Patentgesuch FI-964025 ein Getriebe, wo die Drehkraft der Eingabewelle mit einem Stromverteiler, wie ein Differential, halbiert wird, wobei es in den einen Teil eine große Drehgeschwindigkeit aber ein kleines Drehmoment und in den anderen Teil eine kleine Drehgeschwindigkeit aber ein großes Drehmoment gibt. Zum Schluss werden beide Teile zum Rotieren der Abtriebswelle zusammengesetzt. Regulierung des Übersetzungsfaktors geschieht mit dem Teil, der ein kleines Drehmoment hat. Für Regulierung kann ein Generator gebraucht werden, der das Rotieren irgend einer Welle bremst Das Übersetzungsverhältnis wird mit der erreichbaren Bremsmenge gesteuert. Mit Bremsenergie wird zu Elektrizität entwickelt, die für einen der Elektromotor, um die Abtriebswelle zu drehen benutzt wird. Nur bei langsameren Drehstufen der Abtriebswelle kann der Generator Drehkraft direkt zu der Abtriebswelle übertragen werden.
  • Der Nachteil dieser Ausführung ist, dass bei höheren Drehzahlen per Minute in der Abtriebswelle, kann der Generator den vorteilhaften direkt magnetischen Drehmoment zu der Abtriebswelle nicht übertragen. Auch beim Aus- und ein Starten und bei langsamen Drehgeschwindigkeiten der Abtriebswelle kann der Elektromotor mit bestem Effekt, weil die Geschwindigkeit der Luftspalt zwischen den Wicklungen und dem Magnet relativ klein ist, da die Wicklungen des Elektromotors in das feste Gehäuse montiert worden sind. Leiten von Elektrizität aus den rotierenden Wicklungen des Generators zu den festen spulen des Elektromotors resultiert in unnötigen Verlusten der Übertragungen von Elektrizität. Die vorher genannten elektromechanischen Teilen werden ziemlich schwierig, wenn die Magnete sich langsam im Verhältnis zu den Spulen drehen, und es gleichzeitig großen Bedarf an Übertragungskraft beim produzieren oder Anwendung von Elektrizität.
  • Der Zweck dieser neuen Erfindung ist eine bedeutende Verbesserung der obigen Nachteilen zu erreichen, wobei durch Benutzung der Prinzipen der elektromechanische Übertragungsvorrichtung, die Ausführung der Generatoren und Elektromotoren leichter verwirklicht und implementiert werden kann, und sie die Abtriebswelle mit größerer Geschwindigkeit laufen können. Der volle Effekt des elektromechanischen Gegenmoments des Elektrizität produzierenden Generators wird mit Vorteil zum Nützen der Übertragung durch alle Üübertragungsstufen von Null zur maximalen Drehzahl der Abtriebswelle, und dass gleichzeitig alle rotierende und gegenrotierende Momente und Energien der Elektromotoren völlig gebraucht sind, um die Abtriebswelle im Betrieb zu halten und ihren Moment zu erhöhen. Die außergewöhnliche der gegenrotierende Entwurf und Ausführung des Elektromotors dieser Erfindung bieten die möglichst besten Verhältnissen für effektiven Anwendung von Elektrizität bei allen Drehgeschwindigkeiten der Abtriebswelle. Die Elektrizität wird vorteilhaft zwischen die rotierenden Wicklungen der Armatur des Hauptgenerators und den Elektromotor via eine geleitet, die mit der Abtriebswelle spleissgekoppelt ist, und somit mit derselben dreht. Die rotie-rende Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheit kann alle Aufgaben ausführen, die z.B zu der heutigen Vektorsteuerung, der Direktsteuerung des Drehmoments oder dem Frequenzrichter der Skalarsteureung im Falle von AC Motors bekannt sind. Die Einheit kann auch zur Steuerung von Bürstenlosen DC Maschinen oder geschalteten Reluktanzmotoren usw. eingepaßt werden.
  • Diese Elektromechanische Übertragung von abwechselden Geschwindigkeiten ist gekennzeichnet dadurch, was in den Patentansprüchen dargestellt worden ist.
  • Der Vorteil der Erfindung ist, dass dank der besonderen Anordnung des Generators und des Elektromotors, die Regulierung des Übersetzungsfaktors ganz mit elektronischen Steuerungen ereicht werden kann. Bei meisten Übertragungsstufen kann die Eingabewelle der Übertragungen mit einem Drehzahl, bedient werden, die für die günstigste Brennstoffkonsum einer Stromquelle/eineMotor die beste ist. Stufenlose Änderung der Drehzahl und großes Drehmoment der Abtriebswelle werden mit sehr großer Effektivität herbeigeführt. Nur die Spezifischen Teilen des Generators und des Elektro-motors, nämlich ihre Außenläufer mit Armaturwicklungen, befestigt zu dem langsamer rotierenden Abtriebswelle, und die entsprechende elektrischen Läufer, die mit Spezifischen beschleunigenden Zahnrädern mit höherer Geschwindigkeit als die Armatur gedreht werden. Diese Tatsache macht die Konstruktion und Regulierung der Übersetzungen einfach und gibt der Abtriebswelle ein kräftiges ein Start-Aus moment, auch bei Start mit Nulleinstellung geschieht.
  • Übertragung von Elektrizität zwischen den rotierenden Armaturspulen des Hauptgenerators und den rotierenden Wicklungen des Elektromotors via einen traditionellen Frequenz-richter würde zu unnötigen Entfall von Elektrizität bei der Übertragung von Elektrizität führen. Die rotierende einzigartige Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheit der elektro-mechanischen Übertragungen ist die optimale Ausführung für den am meisten vorteilhaften Modus der Übertragung von Elektrizität zwischen Hauptgenerator und Elektromotor. Jedoch könnte in einigen fällen Shleifrin arrangemangs benutzt werden, um die produzierte Energie auf die Außenseite der Vorrichtung anzubringen.
  • Der bemerkenswerte Vorteil dieser Erfindung ist, dass eine rotierende Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheit mit der Welle integriert ist, auf welche die Rotoren mit an ihnen festgemachten Elektrizität produzierenden und Elektrizität konsumierenden Wicklungen der Armatur auch integriert sind und somit zusam-men mit der gemeinsamen Welle mit einandern in Einklang zu drehen. Mit diesem einzigartigen Konstruktionszug hat man eine höchst vorteilhafte Ausführung der Übertragung von Elektrizität innerhalb elektromechanischen Vorrichtungen arrangiert.
  • Auch ein Gerät gemäss dieser Erfindung kann als vielzweckige elektromotorische Synchronisierungseinheit benutzt werden. Mit ihrer Hilfe können sogar die gegenüberliegenden Schaltungselemente der Rückwärts- und Vorwärtsstufen eines optionalen Arrangements einer Rückwärtsvorrictung (in 1 nicht gezeigt), bevor die genanten Stufen zum Betrieb geschlossen worden sind, synchronisiert werden kann.
  • Im Folgendem wird die Erfindung näher gemäss der Patentzeichnung, unter Hinweis auf 1, geschildert, wo ein offen-geschnittenes Diagram eine mögliche Ausführung der elektromechanichsen Übertragung darstellt, und zwar von rechts zu links, mit Start von der Sttrom-Eingangswelle.
  • Konstruktion
  • Die Achse einer Stromguelle ist integriert mit der Eingabewelle 1 Welle 1. Eingabewelle 1 erweitert sich zu einem Planetenträger 2, 2a, 2b für die ersten Planetenräder 4. Achsen 2b sind in Flansche 2a des Planetenräders festgemacht und Planetenräder 4 werden in Lagern mit Achsen 2b getragen. (Achtung: Sämtliche Planetenträger dieser electromechanischen Übertraggungen von Planetenrägerachsen können entweder integrale Teile der Planetenrträger oder zu Planetenträgern Angebrachte Komponenten werden.
  • Planetenräder 4 sind in Eingriff mit Kronrad 6. Kronrad 6 ist an Flansche 5 festgemacht, die mit der Abtriebswelle 8 integriert ist. Planetenräder 4 sind auch in Eingriff mit Sonnenrad 7, das ein integrale Teil der Hülsenwelle 9 und der Flansche 16. Wellen 18 sind an Flansche 16 festgemacht. Der zweite Gruppe Planetenräder ist von Teilen 12, 13, 14, 15, 18 gebildet.
  • Planetenräder 14 werden in Lagern mit Wellen 18 getragen.
  • Innere Kupplungsteile können zum Beispiel folgender Weise gebraucht werden. Der Kupplungsteil 10 wird mit Flanschwelle 9 integriert. Der entsprechender Kupplungsteil 19 wird an Flansche 12 festgemacht. Durch Bewegung des Kupplungsteils 11 können Teile 10 und 11 gleichzeitig gesperrt werden, um zusammen Flansche/Kronrad Kombination 12, 13 mit Flanschwelle 9 in Rotieren zu setzen.
  • Die zweite Kupplung 11b, 19b wird zwischen festem teil 3b und Flansche 12 plaziert. Durch Sperren dieser Kupplung 11b, 19b, mit Bewegung des Teils 11b nach links, wird die Radflansche Kombination 13, 12 unbeweglich. gesperrt
  • Wicklungen 21 der Armatur des Hauptgenerators sind auf Innenfläche des Aussenrotors 17 festgemacht. Rotor 17 ist mit Welle 8 integreriert. Im Falle eines permanentmagnet-synchronen Generators sind Magneten 20 auf die Aussenfläche des Innenrotors 22 des Generators festgemacht. Der Generator kann jedoch von fast irgend einem bekannten rotierenden ElektroMotorntyp sein Im Falle eines induktiven Generators entspricht Teil 20 die Rotorwicklung. Der innere Rotor 22 wird in Lagern mit Welle 8 getragen.
  • Die aktiven Teilen des elektrischen Motormotors sind und 32. Der innere Rotor 30 wird in Lagern mit Welle 8 getragen und die Rrotorwicklungen oder Magneten 31 sind auf die Aussenfläche des genannten Rotors 30 angebracht.
  • Der Motor kann ein schnell rotierender Typ sein, und in diesem Falle kann sogar ein solider rotor induktiver Motor gebraucht werden. Ein Motor von Hochgeschwindigkeit ist vorteilhaft denn dann sind kleinere Größen möglich. Die Armatauarwicklungen 32 sind in den Aussenrotor 29 montiert. Aussenrotor 29 ist mit Welle 8 integriert.
  • Der dritte Planetenradgruppe besteht aus Teilen 23, 24, 25, 26 und 27. Achsen 26 sind an die feste Achse 3c angebracht. Die Planetenräder 25 werden in Lagern mit Schaft 26 getragen.
  • Elektrizität wird von den Armaturwicklungen 21 des Hauptgenerators zu den Armaturwicklungen 32 des Eleklektromotors über Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheiteit 33 geleitet, die mit Abtriebswelle 8 integriert sind, und somit gleichzeitig rotierend mit gleicher Geschwindigkeit mit dem Aussenrotor 17 des Hauptgenerators und dem Aussenrotor 29 des Elektromotors. Die Verdrahtung von Wicklungen 21, die zur rotierende Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheit 33 leitet und aus ihr zu Wicklungen 32, wird mit der Route eines gebohrten Mittelochs der Abtriebswelle 8 oder entlang bearbeiteten Furchen auf die Fläche der Abtriebswelle 8 übertragen.
  • Die elektromechanischem Übertragung ist mit einem zusätzlichen Generator/Elektromotor 20a, 21a, mit Wicklungen 21 an die feste Flansche 3b versehen und mit Magneten 20a in dem rotierenden inneren Rotor 22 verankert. Mit fest gesperrter Welle 1 kann der zusätzliche Generator zum elektrischem Antrieb der Welle 8 vor- und rückwärts benutzt werden. Die anderen Gebrauchswecke, die mit dem zusätzlichen Generator 20a, 21a benutzt werden können, sind Rückkopplungsbremsen, elektromotorische Synchronisation, als ein Startmotor eines mechanisierten Motors, und für anderen elektrischen Bedürfnissen außerhalb der Übertragung.
  • Die Rotationskomponenten der elektromechanischen Übertragung werden in Lagern mit Flanschen 3, 3a 3b, 3d, getragen.
  • Die in der Erfindung gebrauchten Lager sind am günstigsten Kugellager. Die elektrische Verdrahtung aus Wicklungen 21a wird durch Flansche 3b geleitet.
  • Prinzipen der Funktion der elektromechanischen Übertragung
  • Beachte, dass wenn es in dieser Beschreibung auf die Rotationsrichtung entweder entgegen dem Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn hingealssen wird, dass diese elektromechanische Übertragung von der Seite der Stromquelle observiert werden kann (von Rechts).
  • "Kupplungsfreie" Stufe
  • Die Kupplungsfreie Stufe ist immer „AUF", wenn kein Moment auf Abtriebswelle 8 mit der elektromechanischen Übertragung gerichtet ist. In der Kupplungsfreie Stufe ist eine von der Kupplungen 10, 19 oder 11b offen (wenigsten eine von ihnen muss unverschlossen sein). Welle 8 ist auf keiner Weise eingesperrt, und sie kann rotieren oder feststehen bleiben Auch wenn die Generatoren keine Elektrizität produzieren und die Elektromotoren Generatoren keine Elektrizität Verwenden, ist diese elektromechanische Übertragung in Kupplungsfreier Stufe.
  • Wenn die Eingabewelle 1 im Uhrzeigersinn mit der Stromquelle rotiert wird, wird die Hülsenwelle 9 und Flansche 16 von dem ersten Planetenrad (mit Teilen 4, 5, 6, 7) zum Rotieren mit der Sonne gesteuert, aber mit höherer Drehzahl als Welle 1.
  • Kupplung 10, 19 gesperrt
  • Wenn Kupplung 10, 19 gesperrt ist, rotiert die ganze zweite Gruppe von Planetenrädern gebildet von Teilen 12, 13, 14, 15, 16 and 18 entlang mit dem Rotor 17, als eine Einheit, mit den Tieilen aneinander geschlossen. Mit dieser Stufe verbundene Kupplung- 10, 19-tut der zweite Gruppe von Planetenrädern die Drehgeschwindigkeit des inneren Rotors 22 nicht beschleunigen.
  • Kupplung 11b, 19b gesperrt
  • Wenn Kupplung 10, 19 ausgeschaltet und die zweite Kupplung 11b, 19b gesperrt ist, Fungiert das zweite Planetenrad 12, 13, 14, 15 als Übersetzungsgetriebe zum inneren Rotor 22 des Generators, indem sie seine Rotation im Uhrzeigersinn über die von der Gruppe des ersten Planetenrads 2b, 4, 5, 6, 7 gestellte Geschwindigkeit erhöht.
  • Starten der Stromübertragung wenn die Abtriebswelle noch nicht im betrieb ist.
  • Beim Rotieren des inneren Rotors 22 mit passender Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn kann Elektrizität Produziert werden. Im Falle eines permanenten synchronen Generators ist der Elektromotive Strom direkt proportional mit dem Unterschied der Geschwindigkeit der inneren und Äußeren Rotoren des Generators. Im Falle eines Induktionsgenerators wird kontrollierter magnetisierender Strom zu Wicklungen 21 geleitet, welches zu Elektrizitätproduzierenden magnetischen Fluss zwischen Wickelungen 21 und Wicklungen 20 des Rotors herbeigeführt. Unabhängig von dem Typ des Generators und Motors, wird das Produzieren von Elektrizität und das Bremsen des Gegenmoments des Hauptgenerators 20, 21 indirekt gesteuert mit den Funktionen der Einheit 33 der Leistungselektronik mit Steuerung des Motormoments. Die elektromagnetische Gegenmoment des Elektrizität produzierenden Hauptgenerators 20, 21 versucht die Bewegung zwischen Wicklungen 21 und dem Rotor 20 zu verlangsamen. Somit jederzeit wenn Elektrizität mit Magneten 20 und Wicklungen 21 des Hauptgenerators produziert wird, werden Rotor 17 und Abtriebswelle 8 gewirkt und zwar von der Größe des „SchleppStroms" des magnetischen Flusses des genannten Hauptgenerators 20, 21, um in derselben Richtung mit dem inneren Rotor 22 zu rotieren.
  • Gleichzeitig wird auch der innere Rotor 22 mit gleichem elektromagnetischem Bremsen des Gegenmoments bewirkt, was ein anspruchsvolles entsprechendes Stromschleppen aus der Motor/Stromquelle ist. Die erste Gruppe Planetenräder 2a, 2b, 4, 6, 7 fungiert als ein Teilgerät zwischen der schnell rotierende, leichte Momentkraft, die den inneren Rotor 22 rotiert und der langsamer rotierenden, schwereren Momentkraft die Abtriebswelle 8 direkt via den Stromspalten der Flansche 5 rotiert. Somit wird eine bemerkenswerte Portion der von der Motor/Stromquelle, die als Erinnerung bestimmt worden ist, und zwar von der Portion die als elektromechanisches Moment zwischen Wickelungen 21 des Haupgenerators übertragen ist und Magneten 20 sind Moment zu der Abtriebswelle übertragen.
  • Auch gleichzeitig wird Elektrizität produziert von Hauptgenerator 20, 21 aus Wicklungen 21 von der elektrischen Verdrahtung mit der Route eines gebohrten Mittelochs der Abtriebswelle über bearbeiteten Furchen der Abtriebswelle 8 entlang zur Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheiteit 33 übertragen, und von ihr zu den Wicklungen 32 des Elektromotors, was magnetischen Fluss zwischen Wickelungen 32 und Magneten 31 verursacht. Dieser elektromechanischen Fluss rotiert mit elektromechanischer Drehkraft die Elektrizität des Elektromotors mit Hilfe der Elemente 31 und 32 so, das der innere Rotor 30 gegen den Uhrzeigersinn und der Äußere Rotor 29 im Uhrzeigersinn rotiert. Das rotierende Moment des inneren Rotors 30 wird mit dem dritten reduzierenden Planetenrad 23, 24, 25, 26, 27 multipliziert, um Welle 8 im Uhrzeigersinn zu rotieren, denn der Träger 3c an den Rahmen gesperrt ist. Der Äußere Rotor 29 betätigt die Abtriebswelle 8 direkt im Uhrzeigersinn.
  • Achtung! Der Hauptgenerator 20, 21 der elektromechanischen Übertragung wird gleichzeitig auf drei verschiedenen Weisen benutzt:
    • 1. Elektrizität für den Elektromotor zu produzieren, um das Moment der Abtriebswelle 8 zu erhöhen.
    • 2. Simultan wird die Abtriebswelle 8 rotiert direkt durch Äußeren Rotor 17 mit dem elektromagnetischen "Schleppmoment" des Hauptgenerators 20, 21
    • 3. Gleichzeitig wirkt auch das elektromagnetische Gegenmoment des Hauptgenerators 20, 21 auf den inneren Rotor 22 mit dem bremsenden elektromagnetischen Gegenmoment. Die Intensität dieses Gegenmoments bestimmt wie viel von der Drehkraft-rotierenden Welle 1 mit der Spaltung der Drehkraft 2b, 4, 6, 7, 5 zum mechanischem rotieren der der Abtriebswelle 8 verteilt wird.
  • Wie oben dargestellt, werden die elektromagnetischen Gegenmomente mit vier verschiedenen Teilen von der Abtriebswelle 8 übertragen:
    • 1. Die Flansche der Drehkraft-Spaltung rotiert direkt die Abtriebswelle 8.
    • 2. Der Rotor 17 des Generators rotiert direkt die Welle 8.
    • 3. Die Wicklungen 31 des Elektromotors rotieren Welle 8 mit multipliziertem Moment durch Flansche 23 der reduzierenden Anordnung 24, 25, 26, 27.
    • 4. Der Äußere Rotor 29 des Elektromotors rotiert direkt die Abtriebswelle 8.
  • Das ausschliesslich mechanisches Moment zur Welle 8 verschieben mit Teilen 5 an 17 passiert ganz sowohl die Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheit 33 als den Elektromotor 31, 32. Somit reduziert diese mechanisch verschiebene Drehkraft entsprechend die Portion der elektrisch verschiebenen Drehkraft, die mit der Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheit 33 behandelt und mit dem Elektromotor 31, 32 konsumiert wird. Zum Beispiel, Wenn die Abtriebswelle 8 die gleiche Drehzahl als die Eingabewelle 1 erreicht hat, die rotierende mechanisch gekoppelte Abtriebsenergi dieser elektromechanischen Übertragung ungefähr 2/3 der Energie der Stromquelle momentan in Gebraucht und nur 1/3 mit der Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheiteit und mit dem Elektromotor 31, 32 geleitet wird.
  • Betätigungssignale werden mit der rotierenden, der Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheiteit 33 mit drahtlosen, optischen, infraroten Signalen, Radiowellen oder Magnetismus übertragen
  • Betätigung der mechanischen Kupplung der elektromechanischen Übertragung
  • Bei der Stufe der Kraftübertragung, wenn Welle 1 mit grossen Geschwindigkeit und Welle 8 gar nicht oder langsam rotiert, kann eine besonders hohe Drehzahl des inneren Rotors 22 durch Sperren der Kupplung 10, 19 gehindert werden. Die ganze zweite Planetenradgruppe 12, 13, 14, 15 rotiert als eine Einheit in dieser "Kupplung 10, 19 gesperrt – Kupplung 11b, 19b nicht gesperrte Stufe" und erhöht nicht die Rotation des Rotors 22 im Uhrzeigersinn.
  • Weil die Rotation der Abtriebswelle 8 wächst und die Rotation des inneren Rotors 22 entsprechender weise die Kupplung 11b vermindert, ist die Kupplung 19b gesperrt und gleichzeitig Kupplung 10, 19 nicht gesperrt. Mit solchem Verfahren wird die Rotation des inneren Rotors 22 im Uhrzeigersinn schneller so, dass die Geschwindigkeit des Luftschlizes, der elektrische Output und das elektromagnetische Gegenmoment des Hauptgenerators 20, 21 für effektiver Kraftübertragung in höheren in Rotationsstufen auch der Abtriebswelle genügend sind.
  • Elektromechanisches Übertagung als eine Elektromotorische Synchronisierungsvorrictung
  • Betätigt als eine Eelektromotorische Synchronisierungsvorrictung beim Wechseln von Beschleunigungsgetrieben der zweiten Planetengruppe 12, 13, 14, 15 muss die elektromechanische Übertragung an einen Akkumulator, Kondensatoren oder irgend anderen Äusseren Quellen der Elektrizität gekuppelt werden.
  • Die Unterschiede der Geschwindigkeit zwischen den Stufen der Kupplungen 10, 19 und 11b, 19b sind beträchtlich. Es wäre schwierig die stark Unter-schiedlichen Geschwindigkeiten der Teilen 10, 19 oder 11b der Kupplungen gleichzumachen, um zusammen gesperrt durch Benutzung von traditionellen Synchronisierenden Methoden zu werden. Durch Benutzung der elektromechanischen Übertragung als eine Eelektromotorische Synchronisierende Vorrichtung, kann Ausgleichung der Drehzahl zwischen den schnellen/langsamen Stufen der zweiten Planetenradgruppe 12. 13, 14, 15 ohne Schwierigkeit ausgeführt werden. Synchronisierung, die mit elektronischer Steuerung der Rotation der Kronenrad/Flansche Kombination 13,12 erzielt wird, gebildet durch den „Stromzug" von eines zusätzlichen Generator/elektromotors 20a, 21a, Magneten 20, die Sonnenrad/innerer Rotor Kombination 15, 22, auf die Magneten 20 einverankert sind und die Planetenräder, um Kupplung in gleichgemachten Geschwindigkeiten zwischen genannten Kupplungen 10, oder 11b, 19b zu machen. Zahnrad-verschiebungen können bei synchronisierten Geschwindigkeitsstufen gemacht werden.
  • Synchronisieren in Zahnradwechseln aufwärts, wenn die Rotation im Uhrzeigersinn des inneren Rotors 22 beschleunigt wird:
  • Bei Zahnradwechsel von gesperrter Kupplung 10, 19 Stufe zur Kupplung 11b, 19b Stufe, wird die elektromechanische Übertragung als eine synchronisierende Vorrichtung bei momentaner Ausschaltung der Elektrzitätproduzierung der Wicklungen 21 gebraucht, und beide Kupplungen 10, 19, und 11b, 19b sind abgekuppelt. Gleichzeitig erhalten der zusätzliche Generator/eine Wicklung 21 des Elektromotors 20a, 21a Elektrzität von einem Akkumulator, Kondensatoren oder irgend einer anderen Stromquelle. Der zusätzliche Generator/Elektromotor 20a, 21a, ein funktionierender Gas und Elektromotor erhöhen sehr schnell die Rotation im Uhrzeigersinn des Rotors 22 bis die Kronenrad/Flansche 13, 12 stoppt das Rotieren im Verhältnis zu der feststehenden Flansche 3a. Bei ganz gleichgemachten Geschwindigkeitsstufen wird Kupplung 11b, 19 eingesperrt.
  • Die Elektrizität zu Wicklungen 21a wird ausgeschaltet und das Produzieren von Elektrizität mit Wicklungen 21 wird zur Fortsetzung effektiver Kraftübertragung wieder eingeschaltet, sogar 19b, mit Drehzahlstufe der Abtriebswelle 8.
  • In gesperrter Stufe der Kupplung 10, 19 offene-Kupplung- 11b, 19b, macht das volle Beschleunigungsverhältnis der zweiten Planetengruppe 12, 13, 14, 15 die Rotation im Uhrzeigersinn des inneren Rotors 22 schneller.
  • Achtung! Beim verschieben des Zahnrads kann Elektrizität zur Spule 32 des Motors 31, 32 geleitet werden durch Zahnkranz (nicht gezeigt in 1), die zu der Frequenztransformator/Frequenzrichter Einheiteit 33 angebracht sind, und somit kann die konstante Bedienung der Abtriebswelle 8 bei Verschiebung der Zahnräder unterhalten werden.
  • Synchronisieren zu langsamer Gang, wenn aufgrund von unterschiedlichen Geschwindikeiten der Wellen 1 und 8, des inneren Rotors 22 mit zu großer Geschwindigkeit rotiert.
  • Beide Kupplungen 10, 19, und 11b, 19b werden ausgelöst Die Polarität des ist auf Generatorposition geschaltet. Der zusätzliche Generators/Elektromotors 20a, 21a. funktioniert als ein Generator und verlangsamt den inneren Rotor 22 schnell und mit ihm die ganze zweite Planetenradgruppe 12, 13, 14, 15 bis der Zahnkranz/Flansche Kombination 13, 12 sich verlangsamt zu einer Geschwindigkeit gleich groß wie die der Welle 9. Nun bei voll syncochinisierten Drezahlstufen ist Kupplung 19 geschaltet. Produzieren von Elektrizität mit dem zusätzlichen Generator/Elektromotor 20a, 21a ist unterbrochen und Elektrizitätproduktion mit Hauptgenerator 20, 21 ist wieder im Gang. Die Funktion der Kraftübertragung der elektromechanischen Übertragung setz fort mit reduzierter Drehgeschwindigkeit des inneren Rotors 22.
  • ZENTRALE PRINZIPE: Das Hinstellen des Zahnrads der Beschleunigung in der Konfiguration des Zahngetriebes(daszweite Zahnrad = letzgenannte Akzelerator). Es ist besonders wichtig das der Akzelerator korrekt in die Drekraftkette angebracht ist um höchstmögliches mechanisches Moment zu der Abtriebswelle 8 bei jeder Drehgeschwindigkeit zu kriegen.
  • Es ist vorteilhaft, dass die volle Produktion der Stromquelle/Motor mit der ersten Planetenrad 4, 5, 6, 7, übertragen wird, das als Splitter für jede Drehkraft dient, die in die Elektromechanische Übertragung mit Welle 1 Eintritt. Bei Drehkraftsplit wird ein Teil der eintretenden Kraft geteilt, um den inneren Rotor 22 des Generators zu rotieren. Der andere Teil der eintretenden Kraft wird mit der Kronenrad/Flansche Kombination 6,5 der Kraftsplit geleitet, um mechanische Torsion im Uhrzeigersinn zu der Abtriebswelle 8 zu übertragen. Je schneller die Rotation der Welle 8 im Vergleich zu derjenigen der Welle 1, desto größer das mechanische Moment und die Kraft, die mit Flansche 5 des Splitses 2a, 2b, 4, 5, 6, zur Abtriebswelle 8 geleitet wird.
  • Wenn der Akzelerator 12, 13, 14, 15, zwischen Kraftverteiler 4, 5, 6, 7 und den inneren Rotor 22 angebracht wird, vermindert der Effekt nicht der Beschleunigung des Akzelerators 13, 14, 15 den Fluss von mechanischer Kraft zur Welle 8, denn die Drehzahl der Welle mit Hilfe der auf richtiger Weise angeordneten Akzelerator 12, 13, 14, 15 nicht vermehrt wird, und die Geschwindigkeitsverhältnisse der Welle 1 und Welle 8 in Verhältnis zueinander günstig für vermehrte mechanische Drehkraft bleiben die direkt zur Abtriebswelle 8 übertragen wird.
  • Als die Abtriebswelle 8 aber doch im Uhrzeigersinn schneller rotiert, kann die mechanisch übertragene direkt rotierende Drehkraft dieser elektromechanischen Übertragung, die von dem Äußeren Rotor 17 der Flansche 5 des Kraftsplitses 4, 5, 6 der beiden Hauptgeneratoren 20, 21 zu Welle 8 geleitet wird, kann bei aktueller Übertragung bis auf 3/4 von der, mit Eingabewelle 1 kommende Drehkraft vermehren. In dieser Stufe der Übertragung von Drehkraft, nur ¼ der Stromquelle/Motor Produktion, die heute im Gebrauch ist, wird heute mit dem elektrischen Gegenrotationsmotor 31, 32. Übertragen.
  • Rotierender Abtriebswelle 8 gegen den Uhrzeigersinn (Umkehrzahnrad)
  • Wenn der Motor fungiert und sein Rotieren mit einer bremsenden Vorrichtung gesperrt ist, (nicht gezeigt in Figur) kann die Abtriebswelle 8 dieser Übertragung elektrisch vor- oder rückwärts mit dem zusätzlichen Generator/Elektromotor 20a, 21a rotiert werden, der als ein Elektromotor fungiert, und zu einer Batterie oder irgend einer anderen Stromquelle angeschlossen ist. Das Das Das Rotieren der Abtriebswelle 8 der Elektromechanischen Vorrichtung für Übertragung im Uhrzeigersinne kann auch separat umgekehrt werden, mit einer separaten umkehrenden Zahnradgruppe, (nicht gezeigt in 1) die zwischen der Stromquelle/Motor und der Agabewelle 1 angebracht ist. oder nach der Übertragung.
  • Wird ein Umkehr und Einkehrzahnrad Arrangement zwischen der Stromquelle/Motor und Eingabewelle 1 gelegt, kann die Übertragung als eineElektromotorische Synchronisierungsgerät um sogar sehr große Unterschiede der Drehzahl von Vorwärts- und Umkehrstufen der Abtriebswelle 8 gleichzumachen.
  • Wenn von Stufe der Rotierung im Uhrzeiuersinn der Abtriebswelle 8 zu ihrer Umkerstufe gewechselt wird.
  • Die Drehzahl der Stromquelle/Motor wird auf Leerlauf vermindert und die Umkehr-Zahnrad Arrangement (nicht gezeigt in 1) ausgeschaltet.
  • Kupplung 10, 19 bleibt tätig. Elektrizität wird zu Wicklungen 21a geleitet. Fungierend als Elektromotor rotiert der zusätzliche Generator 20a, 21a den inneren Rotor 22 schnell entgegen dem Uhrzeigersinnund über der ersten Planetenradgruppe 4, 5, 6, 7, der Welle 1 bis die synchronisierte Geschwindigkeitsstufen erreicht sind, welche die Umkehrstufe der Abtriebswelle 8 erlauben gekuppelt zu werden. Bei voll gleichgemachter Geschwindigkeit der umkehrende Zahnradgruppe wird die gegen den Uhrzeigersinn rotierende Stufe der Abtriebswelle 8 geschlossen. Elektrizität zu Wicklungen 21 wird ausgeschaltet. Sämtliche Teile und Komponente der elektromechanical Übertragung kehren das Rotieren in dieser stufe um.
  • Achtung! Die Abtriebswelle 8 mag jedoch langsam im Uhrzeigersinn rotieren, weil Wechsel zur Umkehrstufe im Gange ist.
  • Wechsel von Umkehrstufe zur Vorwärtsstufe des Umkehr-Zahnrad Arrangements
  • Der Stromquelle/Motor wird auf Leerlauf reduziert und die Umkehrstufe des Umkehr-Zahnrad Arrangements abgeschaltet Die Kupplung 10, 19 bleibt geschlossen und die Kupplung 11b, 19b bleibt offen. Elektrizität wird zu Wicklungen 21a geleitet. Fungierend als Elektromotor wechselt der zusätzliche Generator 20a, 21a schnell die Rotation des inneren Rotors 22 entgegen dem Uhrzeigersinnund zu Rotation im Uhrzeigersinn. Über d die erste Planetenradgruppe 4, 5, 6, 7, rotiert der innere Rotor 22 die Welle 1 im Uhrzeigersinn, bis die Rotationsstufe die Vorwärtsstufe der Umkehrzahnradgruppe erreicht hat.
  • Nun bei voll synchronisierten Geschwindigkeiten wird die der Rotation im Uhrzeigersinn des Umkehr Zahnrad-Arrangements der Abtriebswelle 8 geschlossen. Übertragung bei Rotation der der Abtriebswelle 8 im Uhrzeigersinn kann normaler Weise fortsetzen.
  • Achtung! Die Abtriebswelle 8 mag jedoch langsam gegen den Uhrzeigersinn rotieren, weil Wechsel zur Vorwärtsstufe im Gange ist.
  • Rreneratives Bremsen oder jeder Zeit wenn die Abtriebswelle 8 die drehenden Komponenten der Elektromechanische Übertragung schneller als die Stromquelle Motor rotiert:
  • Das Produzieren von Elektrizität mit der Hauptgenerator 20, 21 und der Elektrizitätkonsumtion des Motors 31, 32 sind ausgeschaltet. Der zusätzliche Generator 20a, 21a ist zum Produzieren geschaltet. Wenn der zusätzliche Generator/Elektromotor 20a, 21a Elektrizität produziert, wird das Rotieren des inneren Rotors 22 gebremst und mit dem Elektromagnetischen Gegenmoment verlangsamt. Durch Kraftsplit 4, 5, 6, 7, wird der Bremseffekt entsprechend mit Bremsen der Rotation der Abtriebswelle 8 vermindert. Die produzierte Elektrizität wird in einen Akkumulator oder in Kondensatoren geladen oder sie kann von elektrischen Heizelementen konsumiert werden.
  • Mit Kraftsplit 4, 2a, 2b, 5, 6, 7, die Rotationskraft des Moments, die gebremst und verlangsamt werden soll, wird zwischen der Generator/Motor und das Gegenmoment des magnetischen Flusses der Elektrizität produzierenden Elemente 20a, 21a geteilt. Die Bremskraft wird mit der elektrisch gesteuerten Intensität der genannten der Elektrizität produzierenden magnetischen Flusses der genannten zusätzlichen Generator 20a, 21a.
  • Benutzung der elektromekanischen Übertragung als Startmotor des Stromcquelle/Motors.
  • Die Bremsen des Fahrzeugs sind so arrangiert, dass die Abtriebswelle sich nicht drehen kann. Eine der Kupplungen 11b, 19b oder 10, 19 ist tätig und der Generator/Motor 20a, 21a bekommt Elektrizität von dem Akkumulator oder den Kondensatoren, oder irgend anderen auswärtigen elektrischen Quellen, und fungiert als ein Elektromotor, der den inneren Rotor 22 in gewünschter Richtung dreht. Durch der ersten und zweiten Planetenrad Gruppen 15, 14, 12, und 7, 4, 6, 5, dreht der zusätzliche Generator 20a, 21a den genannten Motor effektiv um ihn im Gang zu setzen.
  • Sofort nach Start des Motors wird Elektrizität zur zusätzlichen Generator ausgeschaltet und die Kraftübertragung kann mit elektromechanishen Vorrichtung für Übertragung beginnen.
  • Benutzung der elektromekanischen Übertragung als Alternator oder Generator im motorisierten Fahrzeug für die Auswärtigen elektrischen Forderungen.
  • Bei Übertragung von rotierender Kraft mit der Vorrichtung zu der Abtriebswelle 8, kann der zusätzliche der Generator/Motor 20a, 21a, der als Alternator tätig ist, einen Akkumulator oder Kondensatoren laden. Elektrizität, produziert mit der Generator/Motor 20a, 21a, wird mit Verdrahtung über Teil 3b, durch einen festen Gleichrichter zu einem Akkumulator oder Kondensatoren, (nicht gezeigt in 1) zur Benutzung von verschiedenen auswärtigen Bedürfnissen im Motor des Fahrzeugs geleitet.
  • Wenn das mit elektromechanischen Übertragung versehenes Fahrzeug mit dem Motor im Gang mit passender Drehkraft parkiert wird, ist die Abtrieswelle 8 gesperrt, mit Benutzung des zusätzlichen des Generator/Motors 20a, 21a, um Elektrizität zu Produzieren, kann die elektromechanische Übertragung auf gleicher Weise als Station an ein Kraftwerk für allerlei äußeren elektrischen Bedürfnissen.
  • Die die Abtrieswelle 8 ist mit einem separaten Sperrwerk zum Stillstehen gesperrt, (nicht gezeigt in 1).
  • Der Elektrizität produzierende magnetische Fluss ist zustande gebracht zwischen Wicklungen 21a auf Teil 3b und Magneten 20a, die mit dem inneren Rotor 22 schnell rotiert werden.
  • Produzierte Elektrizität wird mit der Verdrahtung durch Teil 3b zu verschiedenen äußeren Punkten Der elektrischen Bedürfnissen.
  • Achtung. Wenn das mit elektomechanischen Übertragung versehenes Fahrzeug gemäss dieser Erfindung als Kraftwerk benutzt wird, kann Elektrizität, wenn nötig, fast mit ganzer Output der Stromwelle/Motor produziert werden.
  • Schleifringanker werden zum Ausnehmen der Elektrizität verwendet, die mit dem Hauptgenerator produziert worden ist, und dann kann der auxiliargenerator ganz und gar auslassen werden und der gebliebene Hauptgenerator kann alle dargestellten Funktionen des auxiliargenerators susführen.

Claims (13)

  1. Elektromechanisches Getriebe bestehend aus einem Gehäuse (3–3d) und aus einer drinnen im Gehäuse (3–3d) gebildete Kraftübertragungsaeinrictung einschiesslich Krafteinstechwelle (1) und Kraftabtriebswelle (8), und zwischen diesen Elektrizität erzeugende und Drehmoment übertragende Generatoranordnung (17, 20, 21, 22), die von der Krafteinstechwelle (1) gedreht wird, und Elektromotoranordnung (29, 30, 31, 32), die von Kraftabtriebswelle (8) gedreht wird, und aus einem Drehanker (32) und einem drehbaren Rotor (30), wobei die ankommende Drehkraft von einem ersten Umlaufgetriebe (z.B. 2b, 4, 5, 6, 7) zwischen Kraftabtriebswelle (8) und elektrische Kraftübertragung geteilt wird, gekennzeichnet dadurch dass für verstärkten Betrieb der elektrischen Kraftübertragung die Generatoranordnung (17, 20, 21, 22) mit einer speziellen Kombination von verschiedenen Getrieben (12, 13, 14, 15) versehen ist, sowie mit wahlfreien arretierbaren Kupplungen (10, 19),(11b, 19b), die die Geschwindigkeit des Luftspalts zwischen Elementen (20, 21) beträchtlich erhöht, die den Magnetfeld des Generators bildet, und dass in der Elektromotoranordnung (29, 30, 31, 32), die Ankerwicklung (32) und der Rotor (30) in Gegenrichtung miteinander rotieren und die Kraftabtriebswelle (8) eine zusätzliche besondere Getriebeanord-nung (24, 25, 26, 27) ist, die einen vielfachen Drehmoment zur Kraftabtriebswelle (8) überführt, und dass bei Kraftübertragung sämtliche Momente und Gegenmomente sowohl die der Generatorranordnung (17, 20, 21, 22) als der Elektromotoranordnung (29, 30, 31, 32) zum Drehen der Kraftabtriebswelle (8) in der beabsichtigten Wellenrichtung (8) gerichtet sind.
  2. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentanspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass so-wohl das Produzieren von Elektrizität für den Generator (17, 20, 21, 22) als für die direkte Drehmomentübertragung zur Kraftabtriebswelle (8) mit denselben Magnetfeldproduzierenden Elementen, (20, 21) mit elektronisch gesteuerter Intensität des Magnetflusses des Gegenerators (17, 20, 21, 22) geregelt werden können, wie auch die Geschwindigkeit und Drehmoment des elektrischen Motors (29, 30, 31, 32) elektronisch gesteuert werden können.
  3. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–2 gekennzeichnet dadurch, dass ein drehender elektrischer Leistungselektronischer Konverter (33) zur Regelung des Generators (17, 20, 2i, 22) und des Elektromotors (29, 30, 31, 32) fest in Kraftabtriebswelle (8) angebracht ist und sich mit der Kraftabtriebswelle (8) dreht.
  4. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1-3, gekennzeichnet dadurch, dass nach Einlass die Drehkraft von dem ersten Umlaufgetriebe (4, 5, 6, 7) geteilt wird und dass es eine Kupplung (10, 19) zwischen rotierenden Teilen (9) und (12) gibt, und dass in arretierter Lage der Kupplung (10, 19) die beschleunigende Rotation zum innersten Rotor (22) des Generators von dem Übersetzunggsgetriebe (12, 23, 14, 15) nicht übertragen wird.
  5. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–4, gekennzeichnet dadurch, dass nach der elektrischen Kraftübertragungseinheit einschließlich des ersten Umlaufgetriebes (4, 5, 6, 7) eine andere Kupplung (11b, 19b) zwischen festen Gehäuseteil (3a) und rotierenden Teil (12) eingepaßt ist, und dass in arretierter Lage der erwähnten Kupplung (11b, 19b) die Rotation des inneren Rotors (22) vom Übersetzungsgetriebe (12, 13, 14, 15) beschleunigt wird.
  6. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–5, gekennzeichnet dadurch, dass Synchronisierte Geschwindigkeiten zwischen Elementen und arretierbaren Kupplungen (10, 19; 11b, 9b) erzeugt werden können, und zwar mit elektronischer Steuerung der Rotation der Kronrad/Flansche-Kombination (3, 12) durch Kraftspaltung gebildet von innerem Rotor (22), Windungen (21a), das Sonnenrad (15), und die Planetenräder (14), um Kupplung in elektromotorisch Synchronisierten Geschwindigkeiten zwischen erwähnten Kupplungselementen (10, 19) und (11b, 19b) auszuführen.
  7. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–6, gekennzeichnet dadurch, dass in nicht belasteter Phase der Abtriebswelle (8) bekommt man mit steuerbarer Elektronik eine nicht belastete Situation sowohl in Motoranordnung (29, 30, 31, 32), als in Generator (17, 20, 21, 22).
  8. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–3, gekennzeichnet dadurch, dass dass die Kraft des Generators (17, 20, 21, 22) aus der Kraftabtriebswelle (8) mit passenden Schleifringen übertragen wird und die Kraftabtriebswelle (8) auch mit Schleifringen versehen ist, sodass eine, den Generator (17, 20, 21, 22) und den Motor (29, 30, 31, 32,) steuernde Leistungselektronische Einheit auf der Außenseite gebraucht werden kann.
  9. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–3 und 8, gekennzeichnet dadurch, dass ein Teil der Kraft des Generators (17, 20, 21, 22), hinaus übertragen wird, um Akkubatterien Aufzuladen.
  10. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–3 und 8–9, gekennzeichnet dadurch, dass der Motor (29, 30, 31, 32) oder/und der Generator (17, 20, 21, 22) gebraucht werden kann, um Antriebskraft, z.B, in einem Hybridfahrzeug zu produzieren, wenn der Motor des Fahrzeugs nicht läuft.
  11. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–3, 7–10, gekennzeichnet dadurch, dass der Elektromotor (29, 30, 31, 32) und der elektronische Kraftkonverter (33) in den Generator (17, 20, 21, 22) plaziert sind, nacheinander auf die gleiche Welle (8) und dass das Gehäuse der Kraftübertragung zylindrisch ist.
  12. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1–3, 5–7, 10–11, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuersignale zu der rotierenden elektrischen Krafteinheit (33) mit optischen, infraroten Signale, Radiowellen oder mit Elektromagnetismus vermittelt werden.
  13. Elektromechanisches Getriebe gemäss Patentansprüchen 1, 2 und 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Maschine und der Generator oder Maschine und ein Hilfsgenerator (20a, 21a) können als Hilfskraftwerk benutzt werden.
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