JP2014502489A

JP2014502489A - マルチコア電動機

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Inventors: ノヴィコフ，アラム
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Priority date: 2010-11-09
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Abstract

筐体、第一ロータおよびステータ、筐体および筐体と筐体から拡張することにより運ばれる筐体および回転軸内で伝送されるスタータを含む筐体である。第一無段変速機が提供され、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素の回転に対する第二要素の回転比を制御するための機構を含むことができる。第一要素は第一ロータに接続することができ、第二要素は、回転可能軸に接続することができる。第二ロータおよびステータは筐体内に搭載しており、第二無段変速機を提供することができる。内燃機関エンジンを有する電動機を利用したハイブリッドエンジンを提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機とその応用に関し、特に無段変速機を有する電動機に関するものである。

電気モータおよび発電機は、電気エネルギーを機械的エネルギー変換するためおよびその逆に変換するための多くの産業および装置での使用に適し、それらに与える一定の特性を有する。簡潔で信頼性があるにもかかわらず、電動機は欠点を有する。

１つの欠点は、負荷がマシンの全負荷の70-50%未満であるとき、電動機の効率が劇的に低下することである。この欠点は、一般的に電動機の効率が内燃機関エンジンおよび他の多くの種類のエンジンよりもはるかに高いので、度外視されることもある。

別の広く知られている欠点は、加速時に電気モータが定常状態よりも高い消費電力を有することである。

複数の電動機の構成は、これらの制限に対処する目的で開発されてきた。

例を見ると、米国特許第4,525,655では以下のことが記述されている。第一直流電動モータを備えた電動モータ駆動システム、第一電気モータが連結される第一駆動軸、第一直流電気モータよりも高い電力定格を有する第二直流電気モータ、第二電気モータが連結される第二駆動軸、そこを通って拡張する第一駆動軸を有する中空スリーブを構成する第二駆動軸、第一駆動軸が連結される太陽ギアを構成する遊星歯車システム、．第二駆動軸が連結されるリングギア、太陽ギアおよびリングギアの両方と噛み合う遊星歯車、遊星歯車に連結される出力ドライブ、および片道の回転抑制が一方向のリングギアの回転を可能にし、その他の方向のリングギアの回転を防止するためにリングギアに結合されることが記述されているのである。第一および第二電動機は遊星歯車システムによって常時互いに連結され、低負荷でもより高い電力定格で機械が稼働し、低電力電動機で、あまりにも低い効率で作動し、システム全体の効率を低下させるため、このシステムは幾分制限されている。他の機械が稼働している間、完全に機械のいずれかを停止させることが可能である場合でも(遊星歯車装置のいずれかの要素の回転の抑制)、そのような条件では、第二機械が低い効率の帯域で作動するよう強制的に、遊星歯車装置の変速比が変更される。電動機ごとの独立した装置全体の効率への制御可能な寄与は開示されていない。

複数の電動機装置の使用の別の領域は、複数の電動機と、内燃機関エンジン（ICE）を組み合わせたハイブリッドパワートレインである。典型的なICEの効率は、電動機の効率よりもはるかに低いので、両方の装置の組み合わせでシステム全体の効率を高めることができる。

ハイブリッドパワートレインは、通常一緒に相互接続された複数の電動機のICE、電気エネルギーを保存し提供するため、電源銀行、およびコントローラで構成されている。このような構成において電動機は、出力軸に電力を供給するモータとしてまたは電源銀行に充電するため、ICE電力を電気的なものに変換する発電機としての両方の役割を果たすことができる。

米国特許6,131,680では、このようなシステムについて記述している。本発明において、ICEのクランク軸は遊星キャリア、太陽ギアを有する第一モータおよびリングギアを有する第二モータに機械的に連結されている。コントローラは、第一モータによって再生された電力を用いて第二モータを駆動するかまたは第二モータによって再生された電力を用いて第一モータを駆動し、太陽ギアと遊星歯車のリングギアとのギア比に基づき、これにより、エンジンからの動力出力が可能となるものが所望の電力に変換され、機械的にリングギアに接続された動力伝達歯車に出力する。この構造は、それによって、エンジンが最高効率の所望の駆動点で駆動することができ、装置全体の効率を高める。モータとしてのみ、もしくは発電機としてのみ両方の電気機械を作動させることが可能である場合でも、電動機は、遊星歯車装置を介して機械的に結合され、両方の電動機は、常に低いか、または断続的な負荷でシステムの効率を制限し、常に保証される。電動機ごとの独立し装置全体の効率に対し制御可能な寄与は開示されていない。

米国特許第6,962,545は、別のハイブリッドパワートレインを開示している。パラレルハイブリッド変速機は、１つまたは複数の電気モータ／発電機ユニットを有する。モータ／発電機は、遊星歯車装置を介し変速機の入力軸および出力軸に同軸または同心円状に配置されている。太陽ギアと遊星キャリアからおよび太陽ギアと遊星キャリアへ選択的に電源に結合する関連するクラッチの閉鎖は、特定の動作モードを切り替えるためにラビニュー型ギアなどの複雑な遊星歯車構成を通じて設定される。クラッチおよびブレーキ操作は相乗比の範囲での作動を選択的に実現し、電力の下でのエンジン始動、停止状態から高トルク加速、減速再生（ブレーキ）、相乗比の範囲での作動、ロードシェアリング、回転整合速度以下で連続的にシフトし、結合されたまたは個別の連続燃焼エンジン変数および電気モータおよび／または発電モードを含む。

本発明は、いくつかの要因によって制限される。異なる作動モードを切り替えるためにクラッチの複雑なシステムを使用する。また、クラッチのシステムが使用されるので、両方の電動機の間で、電源を円滑で、効率的かつ継ぎ目のないように組み合わせたり、分配したりすることができない。また、電動機との間で独立し制御可能な電源の組み合わせ、または配置が不可能である。本発明の別の制限は、機械の複雑さを増し、その全体的な効率を低下させる歯車装置の１つとしての複雑なラビニュー型ギアの用途である。

米国特許第7,053,566には、更に別のハイブリッドドライブトレインが開示されている。ハイブリッド電気自動車のドライブトレインは、エンジン、第一および第二モータ／発電機、第三モータ、およびエンジンとの関係を接続する変速機、モータ／発電機、および第三モータを有する。変速機には、駆動力の大実行モードを含み、実行モードの多数のモード間にシフトされる遊星歯車装置がある。コントローラは、余剰の電力が生成された時、第三モータに供給される第一および第二モータ／発電機の間の電力バランスに起因する電力を制御し、駆動力の大きな走行モードで作動する変速機で車輌が出発する。第一および第二モータ／発電機の両方が一緒かまたはどちらか一方が従事しクラッチおよびブレーキ、クラッチまたはブレーキを使用して接地されるので、本発明では、電動モータ／発電機両方の円滑かつ継ぎ目のない組み合わせが不可能である。また、クラッチやブレーキの複数の使用は、システムの複雑さを増大させる。さらに、本発明は、電動機間の独立し制御可能な電源の組み合わせまたは配置が不可能である。

米国特許第7,371,201には、３台のモータ／発電機で構成される変速機の系統が開示されている。モータ発電機の回転数を最小にし、システム全体の効率を最適化しながら、３台のモータ／発電機は、入力軸と出力軸との間の前方と逆方向の速度比に連続的可変をもたらすように協調して作動する。本発明は、すべての遊星歯車装置が相互に接続されているという事実によって制限されるので、すべてのモータ／発電機も変速機システムの任意の所与の入力から出力の速度比において電動機間で完全に独立して電力を組み合わせたり、配置したりすることがないように相互に接続されている。モータ／発電機のいずれかの作動速度の変化は、所与の入力から出力の変速比において残りのモータ／発電機の作動速度に影響を及ぼす。

「CVTにより直列に接続された２台のモータによるハイブリッド電力システム駆動上の燃料消費量の計算」（2010年3月のエンジニアやコンピュータ科学者の国際多目的会議の議事迫田浩司、大久保和也、藤井透）の公表では２台のモータで構成される以下のシステムを説明している。メインモータとサブモータが、１台の無段変速機（CVT）と機械的なクラッチを介して直列に接続されている。 ICEも、同様にクラッチを介してサブモータと直列に接続されている。それはドライバによって要求されるようにメインモータが車両の車輪を供給する電源に接続され、サブモータは、一定の逆起電力（EMF）に保持される。CVTの役割は、サブモータの速度を、メインモータの速度に一致させることであり、サブモータが一定に作動するので、EMFは予め設定される。なお、他の条件で効率の増加が認められなかったときであっても、このセットアップは、都市標準走行サイクルで約6％の全体のドライブトレインの効率を高めることが、研究中に発見された。研究の目的の１つは、あらかじめ設定され一定のサブモータの作動とメインモータおよびサブモータの出力電力の評価システム全体の効率の点で最も有益と見られた。提示されるこの解決策の１つの欠点は、その柔軟性である。モータが直列に接続されているので、メインモーターの作動点が、非常に非効率的な帯域幅の中であっても、常時作動するように互いに結合される。サブモータは、比較的高い効率で、あらかじめ設定された作動点で常に作動するが、メインモータは常に車輪に接続されており、常時作動しているので、これによりシステム全体の効率を低下させ、システム全体への貢献が限られる。

米国特許第6,637,283は、筐体の前面と背面の壁にジャーナル処理された入出力軸を収容する筐体を含む駆動比と無段変速機（CVT）の多様性を拡張する装置を開示している。入力軸は、１または２台のCVTユニットから直接回転力を受ける。ローギヤ、ドライブギアとリバースギヤは、入力軸上に配置されている。対応するドライブローギヤ、ドライブギアおよびドライブリバースギアが出力軸上に配置されている。対応するギアは、正のドライブベルトで接続されている。レバーの選択に対応し、入力軸のスプラインで軸方向にスライドする連結装置は、装置のロー、ドライブ、リバース、駐車状態となる。それには著しくシステムの効率を低下させるギアとドライブベルトが比較的多数が含まれているので、この発明は電動モータや発電機では使用できない。

上記から分かるように、上記の欠点に対処する電動機が必要とされているのである。

図1は、デュアルコア電動機のシステム構成を示している。図2は、デュアルコア電動機およびその断面図を示している。図3は、デュアルコア電動機の分解図である（筐体は表示されていない）。図４は、デュアルコア電動機の分解図である（筐体は表示されていない）。図5は、遊星歯車装置への電動アクチュエータの接続を示している。図6は、典型的な低電動機と高電動機の効率の比較を示している。図7はモジュール式デュアルコア電動機の単一モジュールを示している。図8はデュアルコア電動機を形成し、一緒に接続された２個のモジュールを示している。図9は、デュアルコア電動機を用い、ハイブリッド電気ドライブトレインの第一構成を示している。図10は、デュアルコア電動機を用い、ハイブリッド電気ドライブトレインの第二構成を示している。図11は、２つの電気モータ／発電機および２台のプッシュベルト式無断変速機を互いに接続している実施の形態を示している。図12は、プッシュベルト式無段変速機の作動および接続の原理を示している。図13は、１台の筐体内の電気モータ／発電機の配置を示している。図14は、機械的な無段変速機が、遊星歯車に接続している間に、遊星歯車装置を組み込んだ単一で共通の出力軸への2台のモータ／発電機の接続を示している。図15は、機械的な無段変速機が、リングギアに接続している間に、遊星歯車装置を組み込んだ単一で共通の出力軸への2台のモータ／発電機の接続を示している。図16は、機械的な無段変速機が、太陽ギアに接続している間に、遊星歯車装置を組み込んだ単一で共通の出力軸への2台のモータ／発電機の接続を示している。図17は、機械的な無段変速機が逆の電動機に横断して接続している間に、遊星歯車装置を組み込んだ単一で共通の出力軸への2台のモータ／発電機の接続を示している。

本発明は、等しい電力の単一のモータの効率と比較して、異なる負荷条件下で全体的な効率を向上させることができる単一の出力装置として、複数の電動機を組み合わせる方法をここに記述する。このような複数の電動機の組み合わせにより、いずれかのそれぞれの与えられた時点で、1台の機械だけか、複数台の機械またはすべての機械が作動するために、および電力が装置の総出力電力の0-100％の範囲内の任意の特定の機械で組み合わせるために、円滑で、独立した制御可能な組み合わせ、もしくは全体の作動の範囲内において電動機間で電力の配置を可能にする。

同じ原理に基づいたマルチコア電動機を開示し、各コアがステータロータのペアを含み、単一の共通出力軸とアクチュエータにロータを接続する予定で、上記の制御、他のコアの独立した作動、円滑で制御可能な各コアからの単一で共通な出力軸への出力配合（電動モータの場合）を可能にするものである。発電機の場合には、全てのコア間の電力の円滑かつ制御可能な配置を可能にする。

また、複数のコアを組み合わせやすくできるように、各コアは独自の機械的および電気的インタフェースを有することができるモジュール式マルチコア電動機を開示する。これは、特にマルチコア電動機の迅速かつ安価なアップグレードまたはダウングレードが必要なアプリケーションに有用である。

システム全体の効率が最大となるように、各電動機が互いに独立して作動可能な、ハイブリッド電気ドライブトレインを開示する。本発明のある実施の形態では、機械的クラッチまたはブレーキは、システムの複雑さとコストを低減するために使用されない。

本発明は、発電機としてあるいはモータとして作動することができるマルチコア電動機を含む。モータの第一コアは筐体、第一遊星歯車装置、第一ロータ（第一遊星歯車装置の第一部材に接続されている）、第一ステータ（ステータとロータとの間のエアギャップ幅ができるだけ小さくなるように、筐体に堅固に接続され、第一ロータに近接して位置する）および第一アクチュエータ（第一遊星歯車装置の第二部材に接続されている）で構成される。遊星歯車装置は、各遊星歯車と噛み合うキャリアと回転可能なリングギア（アニュラスとしても参照）によって搬送される回転可能な遊星歯車と噛み合う回転可能な太陽ギアが含まれる。各々の太陽ギア、リングギアおよび遊星歯車は、遊星歯車装置の要素としてここで参照される。起電力をロータに適用し回転させるように、コアの作動中ステータは、ロータに近接して励磁した磁場を生成する。遊星歯車および遊星歯車システムはここでは同義である。

本発明のマルチコアモータは、第二ステータおよび第二ロータ間のエアギャップの幅ができるだけ小さくなるよう、さらに別のステータを含む第二コア（堅く筐体に接続されている）および第二ステータに近接して位置する第二ロータから構成される。第一コアと同様に、作動中に第二ステータは、その起電力が第二ロータに適用されるよう、第二ロータに近接して励磁した磁場を生成する。第二ステータロータの定格電力は、第一ステータロータよりも高くすることができる。第二遊星歯車装置の第一要素は、第二アクチュエータに接続可能な第二遊星歯車装置の第二ロータおよびの第二要素に接続される。

第一および第二の遊星歯車装置の第三要素は、出力軸で一対一に回転するように、１本の共通の出力軸に強固に接続することができる。

アクチュエータは、各コアの電力定格よりも小さい電力定格と交流型や直流型の電気的アクチュエータをすることができる。遊星歯車装置は電気制御無段変速機（CVT）として作動し接続することができる。

電気制御装置は、アクチュエータとロータの回転速度を変化させることによって、独立して同時に各コアを制御することができ、そのことにより全体として各コアおよびシステム全体が、コアの作動をできるだけ効率的にすることにより、共通の出力軸に出力トルクおよび速度（ユーザの要求による）を提供できる。

以下に開示する制御機能を実装する方法の１つは、コアそれぞれにプリロードされた性能マップの読み出しに基づき、簡潔な検索および性能地図データとの比較による、各コアの最適作動点の計算に基づく。

本発明の構成は、機械で使用されるコアおよびアクチュエータの特性に応じて、特に低負荷時および断続的な負荷時に、30％以上まで電動機の効率を上げることができる。さらに機械には無段変速機が埋め込まれているので、本発明は、最終の歯車の取り外しを可能にすることができる。

各コアが、互いに独立して作動するので、従来の機械で使用されている高電力電子部品の代わりに使用できる複数の低電力電子部品として、本発明の電動機の作動に必要なパワーエレクトロニクスは、同じ電力の従来の電動機よりも著しくより安価である。

本発明は、単一出力装置に複数の電動機を組み合わせる方法を記述する。複数の別個の電動機は、機械式の無段変速機によって互いに接続することができる。また、機械的な無段変速機は、無段変速機としても知られており、機械的入力、機械的出力および機械的入力への機械的出力の相対回転速度を変えるものとして構成する。機械的な入力と出力は軸である。このような無段変速機で相対回転速度を変更するには、さまざまな手段がある。例えば機械的なCVT には「NuVinci（ヌヴィンチ）」と呼ばれるフォールテクノロジーズ社の製品が使用される。

機械的アクチュエータは（入力は出力として作動でき、その逆も可能）一般的に可逆的であるので、用語の「入力」と「出力」は相対的であり、「回転可能な要素」のような他の用語によってここでそれぞれ参照される。

第一CVTの回転可能な第二要素は単一で共通な出力軸に接続することができる一方、第一電動機の出力軸は、第一機械的CVTの回転可能な第一要素に接続することができる。

第二CVTの回転可能な第二要素は単一で共通な出力軸に接続することができる一方、第二電動機の出力軸は、第二機械的CVTの回転可能な第一要素に接続することができる。

CVTを介することが望まれ伝達可能なトルクが増大した場合、遊星歯車は無段階変速機に組み込むことができる。このようなある実施の形態では、機械的なCVTの回転可能な第一要素、例えば機械的なCVTは時々ここに「機械的アクチュエータ」として参照され、出力軸に接続することができ、出力軸は遊星歯車装置の各コアの第三要素に接続することができるので、機械的アクチュエータの入力は、第三要素にも接続することができる。

機械的アクチュエータの出力軸は、出力軸の回転が機械的アクチュエータによって変調されるように、第一および第二遊星歯車装置の第二要素に堅く接続することができる。この変調された出力軸の回転は、遊星歯車装置の第二要素に変速することができる。

第一および第二電動機の出力軸は、第一および第二遊星歯車装置の第三要素に接続することができる。

独立した電動機および機械的アクチュエータは単一の共通筐体を囲むことができる。

マルチコア電動機は、以下に開示されている。遊星歯車装置のいずれかの要素が、システム全体のパフォーマンスへの各コアの寄与をそれぞれ独立的に制御するために、電気的または機械的なアクチュエータによって変調することができる一方、機械は遊星歯車装置の手段により、単一の出力軸に接続された複数のロータステータペアを含むことができる。この方式では、各コアの性能特性の重畳を可能にする。

図1は、ある実施の形態のシステム構成、軸方向磁束永久磁石機を示すものである。

この構成では、遊星歯車装置のキャリア40および42は、2つの電気アクチュエータ52および54により回転する。制御部12は、回転速度およびアクチュエータ52および54の出力トルクと同様にモータ／発電機10および34を制御する。エネルギー蓄積装置14は、コントローラ12を介してシステムに接続されている。電動モータの任意の型のアクチュエータは、アプリケーションの要求に応じて、この目的のために選択することができる。例えば、コストがシステムのパフォーマンスよりも重要である場合、安価なDCアクチュエータを選択することができる。遊星歯車装置40、42は、アクチュエータ52および54に接続し、無段変速機の（CVT）電気的作動とする。

システムの電気的作動のCVTバージョンは、図1に示すものに限定されるものではない。入力および出力10の間、アクチュエータ52、54は遊星歯車装置40、42のいずれの要素にも接続することができ、無段変速機34は、アクチュエータ52、54によって占有されていない各遊星歯車装置40、42の他の任意の要素に接続することができる。
共通の出力軸24は、遊星歯車装置40、42の残りの要素に接続することができる。従って、例えば、アクチュエータ52は、リングギアA1もしくは遊星歯車装置40のキャリアP1に接続され、第一モータ／発電機10は、アクチュエータ52と出力軸24によって占有されていない遊星歯車装置40の残りの2つの要素のいずれか（S1、A1、P１）に接続される場合には、遊星歯車装置40の残りの要素（S1、A1、P1）に接続されるアクチュエータ52および第一セットモータ／発電機10によって占有されていない。同様にアクチュエータ54は、太陽ギアS1、リングギアA1もしくは遊星歯車装置42のキャリアP1に接続され、第二モータ／発電機34が、遊星歯車装置42の残りの２つの要素（S1、A1、P1）のいずれかに接続される場合には、アクチュエータ54および出力軸24によって占有されておらず、遊星歯車装置42の残りの要素（S1、A1、P1）に接続され、アクチュエータ54および第二モータ／発電機34によって占有されていない。また、システムの2つの分岐間の伝動装置の追加は、特定のアプリケーションに応じて可能である。

提起される実施の形態のうち特定の設計の１つが、図2-5に示されている。本実施の形態は、コンパクト、マルチコア、軸方向磁束、2つのコアのみ（コアはまたステージにも参照できる）から構成される電動機である。各コアは、ロータ、ステータ、遊星歯車装置およびアクチュエータを備え、以下に説明するように、遊星歯車装置の１つの回転を調節する。コアの数は、特定のアプリケーションに応じて、増加させることができる。

この例では、1つのコアは、他よりも強力であるが、電動機の2つの異なる種類（異なる出力電力だけではなく）の組み合わせも、特定のアプリケーションに応じて可能である。同じ設計および作動の原理は軸方向磁束、永久磁石機（AFPM）に限定されるものではないが、電動機の種類に応じていくつかの設計のバリエーションを有する電動機の任意の他のタイプに適用可能である。

図2は、モータ／発電機の等角図およびその断面図を示す。断面図は、モータのメインコンポーネントを示し、共通の出力軸24は堅固に第一および第二遊星歯車装置40および42の太陽ギアに接続されている。第一および第二の電気アクチュエータ52および54は、第一ロータ82、第一ステータ72、第二ロータ84、および第二ステータ74からなる。電動アクチュエータ52および54のロータ82および84は、アクチュエータ／ステータ72および74が機械的にスタータ66および70を介して筐体60に接続される一方、遊星歯車装置40および42に接続される。電動機の第一コアは、第一ステータ62、第一ロータ64、部分ステータ66、および遊星歯車装置40およびアクチュエータ52で構成する。ステータ66は、その励起および電磁力が第二コアの第一コアおよびロータ68のロータ64を駆動できる両面ステータである。機械の第二コアは、ステータ66、ロータ68、ステータ70、遊星歯車装置42、アクチュエータ54で構成される。簡略化のため、モータの冷却システムは、軸受および潤滑システムと同様に、図に表示されていない。

ロータ64および68は遊星歯車装置40および42のリングギアにそれぞれ堅く接続されている。

第一コアのロータステータペア62、64、および66は、ロータステータペア66、68および70よりも低い電力定格のものである。

図3および図4は、電動機の分解図を示し、図5は、第一もしくは第二アクチュエータ52および54のいずれか一方のロータとステータへの遊星歯車装置40および42のいずれか一方への接続を示している。

アクチュエータのロータ82および84は遊星歯車装置のキャリアに直接接続されているが、同じ他の要素に接続することもできる。この例では、アクチュエータにより遊星歯車の速度を変化させる間、ロータ64および68間に変速機の偏差が発生する。

両面ステータ66は、それぞれの側に異なる励磁を有する非対称の励磁で作動する。これはステータ側の望ましくない副作用を回避するために、電子回路を制御することによって、ステータの片側に不要な生成のように慎重に管理されなければならない。必要に応じて、両面ステータは、２つの片面ステータに置き換えることができ、機械的に一緒に接続する。目的は、望ましくない副作用を回避し、ステータの磁界を絶縁することである。

アクチュエータ52または54は片面で、低電力出力の簡潔なAFPM ACモータである。その主な機能は、40または42を遊星歯車装置の歯車の比を変更することである。アクチュエータは、任意のコアのロータが毎分ほぼゼロでアイドリングする状況をサポートするのに十分強力でなければならないが、遊星歯車装置の太陽ギアは、他のコアによって回転する。アクチュエータが、コアロータ64または68が完全にアイドリングする状況をサポートするのに十分強力ではない場合は、コアは必要な速度でコアロータを回転させて電力を加えることができる。この場合、制御のアルゴリズムは、全体的な損失を最小にするために、アクチュエータおよびコアから適切な電力出力を選択しなければならない。

AFPM機械の設計は開示されているバージョンに限定されるものではない。多くの他のバリエーションは、アクチュエータが、太陽ギアとリングをギア含む遊星歯車装置の任意のギアに接続することができる遊星歯車装置のアクチュエータ52または54の設計のバリエーションを含み、導入することができる。

アクチュエータ52または54は、制御出力速度を用い、電動機のいずれかのタイプとすることができる。遊星歯車装置をパワーアップするために必要なアクチュエータの出力トルクは、コアの出力トルクよりもはるかに低くする必要がある。しかし、回転速度は高くなくてはならず、アクチュエータは、コアの全作動範囲をサポートするために、回転方向を変更できなければならない。

電気作動式遊星歯車装置は、電気的に制御される無段変速機として機能する。コアロータ 64または68は、遊星歯車装置の環状部に接続されているが、ロータが遊星歯車装置の任意の他の要素に接続することができるような、設計のバリエーションが可能である。

図6は、機械の低電力コアおよび高電力コアの典型的な効率水準を示している。最大値P2 は高出力電力コアの最大出力電力を意味する一方、この図の最大値P1 は、低出力電力コアの最大出力電力を示している。これらの曲線は、一般的な低電力電動機および高電力電動機の典型的なものである。

開示された機械は、3つの操作モードを有する。

第一モードは、低出力モードである。このモードでは、低出力電力コアが、（ステータ62、ロータ64およびステータ66の一部を含む）所定速度でアクチュエータ52が、遊星歯車装置を変調するように、出力軸24から与えられたトルクと速度需要に対し最高効率により低電力コアで作動するよう主に関与している。

同時に、アクチュエータ54は、より高い出力電力コアのロータ68が回転せず、したがって機械の性能に寄与しないように、そのような速度で遊星歯車装置42を変調する。

第二モードは、断続的な出力電力モードである。アクチュエータ52と54が所定の速度で遊星歯車装置40と42を調節する一方、このモードでは、それぞれのコアが与えられたトルクと出力軸24からの速度要求に可能な限り最高効率で作動するように、両方のコアが作動している。

第三モードは、第一モードと類似しているが、高電力コアのみが作動する。この場合、アクチュエータ52はロータ64が回転しないように、そのような速度で遊星歯車装置40を変調する。

制御の方策を果たすコントローラは、図2-図4に示されていない。

支配方程式およびコントローラの作動可能なアルゴリズムの１つを以下に示す。

Ｚ_ＲおよびＺ_Ｓは、それぞれリングギアと遊星歯車の歯数となる。

ｋ＝Ｚ_Ｒ／Ｚ_Ｓをリングギアと太陽ギアの歯数の比として定義し、速度の式は以下のとおりである。

C、R、およびSは、それぞれキャリア、リングギア、太陽ギアを示す。
電力の式は以下のとおりである。

Mはステータ62、66およびロータ64もしくはステータ66、70およびロータ68で構成される各コアの主電動機を意味し、Aはアクチュエータを表し、Oは出力軸の略である。

この式は、遊星歯車装置に入る電力の和が、遊星歯車装置内の損失は無視できるものと仮定して、出て行く電力の和に等しいことを意味する。

電力は、トルクと速度の積であるので、

式（2）は以下のように書き換えることができる。

出力軸上のトルクは、各コアのトルクの合計であるので、以下のようになる。

C1およびC2はコア1とコア2の略である。「コア」の定義は、アクチュエータと同様にメインステータとロータを含むことに留意することが重要である。

上述したように、電動機の作動モードの１つが、コアの1つが基本的に出力軸から切り離されて、非常に低速度またはゼロ速度で作動するのである。式（1）から分かるように、特定のコアのロータがリングギアに接続され、アクチュエータの制御がキャリアに接続されると仮定すると、アクチュエータの速度は以下の式を満たす必要がある。

同時にアクチュエータのトルクは、以下のように与えられる。

コア１の出力トルクは（低速度もしくはゼロ速度で回転するコア２の場合にも同様に適用可能）無視できる程度であるので（トルクの大部分はコア2によって出力軸に供給）、アクチュエータトルクも小さくなる。この場合のアクチュエータへの主な要件は、停止時にロータもしくはコア1を維持するために必要な速度を提供する能力である。遊星歯車装置は、歯車の歯の噛み合いの間の摩擦に関連するシステムへの損失をもたらし、これらの損失は、小さな残りのトルクの形態でリングギアに変換される。コアのロータをスピンターンしようとするには、残りのトルクを補うためにリングギアへのコアによって、少量のトルクを適用すべきであるということが起こり得る。

可能性の１つであり、限定されないが、アルゴリズムの制御について以下に説明する。

このアルゴリズムでは、コントローラには、コアおよび両方のアクチュエータの両方の性能マップが前処理されている。

電動機の全体的な効率は以下のように与えられる。

コントローラの入力は、出力軸24の合計トルクＴ_Ｏおよび速度ω_Ｏである。

式（4）を用いて、コントローラは、コアの1つ（いわばコア1）のトルクの寄与がゼロの場合から始まり、hの小さな増分（積分工程と呼ばれる）をその最大値に達するまで加え、各コアの可能なトルクの寄与の数値配列を形成する。

したがって、コア2の可能なトルク寄与は、以下のとおりである。

ここでは、両方のトルクは、ベクトル配列であり、hはより正確な結果を得るために、できるだけ小さくすることができる積分工程である。

電動機およびアクチュエータの各々の可能な速度の寄与を定義し（1）によって、同じことを速度ω_Ｏに関しても行うことができる。これは以下のように記すことができる。

各コアの効率は、アクチュエータおよび主電動機のトルクおよび速度の関数であるので、同一の式（7）は、各コアの効率の計算に適用することができる。

これはコア2についても同様であり、効率の値Ｅ_Ｍ１およびＥ_Ａ１で、各特定のトルクおよび速度の値ためのアクチュエータと主電動機の性能マップから取得する。

各コアの総出力電力は、主電動機の出力電力とアクチュエータの合計である。

ここで、式（14）を用い、各コア

および

の効率を計算し、式（7）にその効率を代用することが可能である。

最後のステップは、式（7）のＥ_{ＴＯＴＭＡＸ}から得られる。その最大効率値に対応するトルクと速度は、電動機が作動すべき位置のトルクおよび速度である。

電動機の性能マップを作成し、コントローラのメモリにそのマップをロードし、その都度計算することなくコアの地図上のトルクと速度から抽出し、１度同じアルゴリズムを使用することが可能である。

多くのアルゴリズムの他のタイプは、電動機の最適な制御に実施することができる。

いくつかの作動モードで、特に開示された電動機が発電機として作動している間、制御電源が印加されていない状態で、遊星歯車装置のアクチュエータは、電力を生成する発電機としての作動が生じ得る。この場合には、発電された電力は電子管もしくはモータ／発電機の蓄電システムへフィードバックすることができる。

開示された機械が発電機として作動している間、電気アクチュエータ52および54、52または54を制御するための電力は、エネルギー蓄積装置によらず、コアステータ62、66または70の１つにより供給することができる。この場合には、比較的高い初期トルク（始動トルク）は機械の共通の出力軸に適用されるべきである。

コアが回転し始めると、電力はそれらによって生成され、この電力をコントローラを介してアクチュエータに供給することができる。

マルチコア電動機の開示された配列および設計は、モジュール性の度合いが高いものである。コアは、追加のコアの簡単な据え付けを可能にし、ダブルコアモータ／発電機から３台以上のコアを持つものにモータ／発電機のアップグレードをし、相互接続することができる。

上記モジュラー機械は図7および8に示されている。

図7は、筐体90、第1ステータ62、ロータ64、および第2ステータ78を含むシングルコアの電動機を示している。遊星歯車装置40のロータは、ロータ64に接続されている。アクチュエータ52のステータが堅くステータ78に接続されている一方で、アクチュエータ52のロータ82は、遊星歯車装置40のキャリアに接続されている。ステータ62および78は、筐体90に強固に接続されている。出力軸24は、遊星歯車装置40の太陽ギアに接続されている。

図8は、上記に開示したダブルコア、電動機を形成し、互いに接続された2つの独立したコア120および122（図7に示す）を示している。

この場合には、第一コアの出力軸は、追加コアの迅速な接続を可能にするインタフェースを有するべきである。図8に示すようにインタフェースは、軸上の相互の凹部から構成できる。電気コネクタのインタフェースは図8に示されていないが、任意の適切なタイプのクイックリリースのコネクタとすることができる。

本実施の形態において、各コアはシステムの残りの部分から完全に分離され、それ自身の独立した筐体およびその中に埋め込まれた電気作動式CVT（上述のものなど）を有する。さらに、制御電子回路はまた、各コアがスタンドアロン、電動機として動作することができるように、各コアに埋め込むことができるが、他のコアに機械的に接続する一方、上述したように、マルチコア、電動機を形成する。

上述したように、オプションとしてモジュラーコアのそれぞれが、依然としてモジュラー型であり、電気的および機械的インタフェースを有し、単一の共通の筐体内に収容することができる。さらに、モジュラーのコアは大型設備の一部で、その筐体に収納され、依然モジュラー型である。この場合、モジュールの機能には、システムの保守性とアップグレード性を追加する。

コアはそれぞれ、異なる磁気で異なるサイズもしくは磁石のロータを有することができる。ステータは各々、異なるサイズまた異なるインダクタンスとすることができる。特筆できるのは、ロータおよびステータの数は、上記の開示されたものに限定されるものではなく、特定のアプリケーションの機能である。

以下に開示された応用の構成について説明がある。これらの応用は、例として与えられ、どのようにしても、上記に開示された構成の他の応用を制限するものではない。

ハイブリッド電気ドライブトレイン
図9はハイブリッド電気ドライブとレインのコア部分としてのダブルコア、電動機の応用を示している。

システムは、遊星歯車装置86のリングギアA3が、MG1 10に接続される遊星歯車装置40のリングギアA1に接続される間、単一で上述のタイプの電気作動式遊星歯車86を介して、接続された内燃機関130から構成される。第三電動アクチュエータ98は、遊星歯車装置86の太陽ギアS3に接続され、同一の遊星歯車装置86のキャリアP3は、ICE 130の出力軸に接続されている。より具体的にすると、同一の実施の形態ではダブルコアを用いて実装することができ、電動機は上記のように開示される。この場合、 MG2 34が他のコアを表している間、MG1 10は、ステータ66、70およびロータ68、もしくはステータ62、66およびロータ64を含むコアのいずれか1つに相当する。

ドライブトレインシステムの作動モードの一例について説明する。

作動モード：
1)充電モード、低加速
このモードでは、MG1 10は、遊星歯車装置86により、ICE 130に接続されている。遊星歯車装置86のアクチュエータは、ICE 130の回転が遊星歯車装置86の出力部材に伝達されるように、所定の速度で回転する（図17の例では、出力部材は、リングギアA3である）。キャリアP3の回転速度の変更は、電動アクチュエータ98が遊星歯車装置86の変速比を変更し、したがってMG1 10およびICE 130との間の接続の作動点である。ICE 130とMG1 10の間に接続が必要とされていない場合は、アクチュエータ98は、回転からの入力要素（ICE 130の軸）を抑制するために十分に速い速度で、出力部材A3に対応し、回転する必要がある。

アクチュエータ52の速度とトルクは、MG1 10はICE 130によって駆動され、ICE 130によってMG1 10に供給される電力が、出力軸24に流れず、基本的に共通の出力軸24からMG1 10を切断するように、以下に示す式（18）を満たすべきである。したがって、MG1 10は、コントローラ12を介してエネルギー蓄積装置14に発電電力を供給し、発電機として機能しているのである。

遊星歯車装置40の充電モードの電力の式であり、上述のとおりである。

MG1の数値は、モータ／発電機10のトルクおよび速度を示し、A52は、アクチュエータ52のトルクおよび速度を示している。

電力が出力軸24に流れていない場合は、式の右辺（17）はゼロに等しい。
したがって、式（1）、式（17）を組み合わせ、軸24に流れる電力を抑制するために、以下の条件を得ることができる。

Oの数値は、出力軸24の速度を示している。

MG1 10 はICE 130を開始し、ステータとして作動でき、それは前述したように、発電機として作動できる。

同時に、MG2 34は出力軸24を介して車輪に動力を供給し、MG1 10とは独立して作動することができる。

2)トラクション・モード、高加速度
このモードでは、ICE 130、MG1 10およびMG2 34は、出力軸24を介して車輪に接続され、同時に作動している。 MG1 10およびMG2 34は電気モータとして作動している。

電動アクチュエータ52、54および98は、MG1 10、MG2 34およびICE 130のすべてが最高効率点で作動するためにコントローラ12により所定の速度で作動する。

3)完全電気自動車モード
このモードでは、電動アクチュエータ98は、そのICE 130が切断されるような、速度で回転する。（式（1）で定義される）MG1 10およびMG2 34（又は電動機の両方のコア）の両方が出力軸24に接続され、電動モータとして作動している。

4)回生制動モード
このモードでは、コアもしくは電動機 MG1 10またはMG2 34の１つは、出力軸24から供給される電力を回収する発電機として機能している。軸24の電力水準が、 MG1またはMG2 34の電力のピークを超え、その後 MG1 10またはMG2 34の他方を超えた場合、軸24に接続されるべきである。

これらのすべての場合において、ドライバからの電力需要に応じて、最も効率的で可能性のある時点でモータ／発電機の各々とICE 130が作動するように、アクチュエータ52、54および98、モータ／発電機の両方の10および34とICE 130は常にコントローラによって制御される。

ハイブリッド電気ドライブトレインの別の実施の形態が図10に示されている。この実施の形態ではICE 130の出力軸は、遊星歯車装置86の太陽ギアS3に接続され、アクチュエータ98によって制御される。リングギアA3は、出力軸24に接続され、アクチュエータ98は、キャリアP3に接続されている。

本実施の形態の作動モードは以前と同様でよい。主な違いは充電モードICE 130は、前記出力軸に電力を供給しながら、アクチュエータ98の作動により、出力軸24に接続されることである。アクチュエータ52または54の速度を制御するには、これらの機械のいずれかがエネルギー蓄積装置14に充電する発電機として作動するように、それぞれ10 MG1またはMG2 34への電力の一部を転送することができる。

風力タービン発電所設備
図2に示す実施の形態は、風力タービン発電所設備として使用することができる。このケースでは、発電機のみとして、両方のモータ／発電機1 10およびモータ／発電機2 34が作動する。出力軸24は、風力タービンのプロペラ（図示なし）に接続されている。このアプリケーションでコントローラ12は、各々の発電機が可能な限り高い効率点で作動する方法で、各遊星歯車装置40および42の変速比を変更する。

上記に開示した構成は上述の用途に限定されず、他の多くのアプリケーションで使用することができる。例えば、マルチコア電動機は、ステータおよびロータ62、64、66、68および70が、ステッピングモータタイプのスタータとロータあるが、マルチコアステッピングモータとして使用することができる。この場合、機械のより大きく全体的な精度を達成することができる。

マルチコアの機械の他の可能な実施の形態を以下に説明する。これら実施の形態は、純粋に多くの機械的な要素を含んでおり、生産コストが安くなる可能性がある。

次の実施の形態は、図11に示すように、単一の出力装置への2つの電動機の簡単な構成である。本実施の形態は、異なる出力電力定格もしくは異なるトルク速度特性の2つの電動機から構成される。しかしながら、同じ原理が、特定の用途に応じて、３台以上の機械に適用可能である。

図11のベースブロックは、2本のベルト式、無段変速機を収容する筐体16から構成される。第一変速機は図12に示したとおり、プーリ20の回転がベルト22およびその逆を介してプーリ18に電動されるように、第一プーリおよび第二プーリの両方と相互接続される第一プーリ18、第二プーリ20およびベルト22から構成される。プーリ20が堅く出力軸24に接続される一方プーリ18は堅固に第一モータ／発電機10の出力軸32に接続されている。第二無段変速機は、出力軸24に堅く接続されているプーリ29、および第二電気モータ／発電機34の軸30に強固に接続されているプーリ28から構成される。第二ベルト26は、図12に示されるように、第二のベルト26によって、プーリ28の回転がプーリ29もしくはその逆に電動されるように、プーリ28とプーリ29と相互接続される。

MG1とMG2および無段変速機の両方がコントローラ12によって制御される。

プーリ18、20、28、および29は、任意の時点におけるプーリに対して相対的にその直径を変更するための手段（図示なし）を有する。直径を変更すると、プーリのそれぞれに対応する変速比の変化につながる。例えば、プーリ28および29の半径を変化させると、出力軸24についてそれぞれ軸34の変速比が変更される。プーリの直径を変更する手段は、その分野で周知であり、広くスクーターなどの軽車両に使用されている。

コントローラ12は、ベースブロックを使用する設備全体のベースブロックおよび出力特性のアプリケーションに応じて、異なる制御戦略を実施することができる。例えば、ユーザからシステム全体のトルクと速度の要求を受け取ることができ、MG1、MG2およびコントローラのメモリにプリロードされた無段変速機（CVT）の両方のメモリの性能曲線に基づき、システムの最高に効率的な作動点においてMG1、MG2およびCVTを操作する。

エネルギー蓄積装置14は、バッテリバンクもしくは他のエネルギー蓄積装置であり、例えば、ウルトラキャパシタバンクである。必要に応じてエネルギー蓄積装置に代わってローカルグリッドを使用することができる。

上述したように、各々の電動機は、コントローラブロックとは別に各CVT装置の制御が可能であるように、独自の専用CVTを有する。これで配列の出力特性をより細かく制御できる。

開示されたシステムが、モータや発電機としての役割を果たし、二方向に作動することができることに重点を置くのは重要である。そこで、本文では、「出力軸」はモータとして作動する電動機の組み合わせと同じことを意味する。発電機として作動する電動機の組み合わせについては、「出力軸」は機械的な入力軸を意味する。

まず、エネルギー蓄積装置14から供給される電気エネルギーから変換し、出力軸24への動力を供給することができる。

第二に、エネルギー貯蔵装置に代わってグリッドが接続されている場合、エネルギー蓄積装置14もしくはグリッドに前記の電力を供給する電力は機械的から電気的動力（出力軸24に適用される）に変換することができる。

図13に示されているように、1つの筐体で伝導器の両方および無段変速機の両方を組み合わせることが可能である。この種の構成は、基本的に各コアが互いに独立しており、CVTを介して１つの共通の出力軸に接続されたマルチコア電動機の作成を可能にする。 CVTブロックは、コンパクトに共通筐体に収容されている。各コアの出力軸は同軸および中空である（最も内側の軸を除く）。

図6は、低電力機および高電力機の典型的な効率水準を示している。最大値 P2は高電力機の最大出力電力である一方、この図で最大値P1は、低電力機の最大出力電力を示している。

図11の第一の実施の形態の説明に戻ると、図1の実施の形態に関連して説明し、これらと類似している装置の作動可能な3つのモードが存在する。

まず、共通の軸上に要求される出力電力が低い一方、CVTの変速比は高電力に接続され、電動機は、共通の出力軸24の回転が電動機10にほとんどに伝導しないようにできるだけ小さくし、全体的な出力電力を生産する電動機10の参与は非常に限られ、その電力を10と仮定する。この場合には、低電力電動機34は、そのCVT（プーリ28、29およびベルト26を含む）を介して共通の出力軸に接続され、CVTがコントローラ12によって変調され、電動機34が必要とする速度および出力軸24にトルクを提供し、同時に最高の効率水準で作動する。例えば出力軸24に必要なトルクが高く、同一の必要な速度が低い場合には、CVTに関連付けられ、出力軸24のトルクと速度まで変換する。電動機34は、その出力軸30上に低トルクおよび高速を提供することができる。多くのDC電動機は、低トルクではあるがより高い速度を提供し、より効率的に作動するので、これは、効率の点で有益である。

第二に各電気機械の寄与はそれぞれCVTによって制御することができる一方、最高可能出力電力または最大可能出力電力が出力軸24に必要とされる場合、電動機10および34の両方が操作でき、共通の出力軸24に電力を供給することができる。制御機能は、コントローラ12が果たす。

第三に、出力軸24に要求される出力電力が、電動機10（それはより効率的に結合される機械34または10および34の両方よりも動作中）の上限範囲内であれば、電動械34の参加は、制限により最小限に抑えることができ、そのCVTの入力電力、変速比（プーリ28、29およびベルト26を含む）は減少する。

一般的に、これら3つの作動モードは効率および出力トルクの相対速度の点で電動機10および34の両方の特徴を重ねることを可能にする。

軸方向磁束機、DC（直流）もしくはAC（交流）機械、永久磁石機および多くの他の機械を含む多くの異なるタイプを有する電動機の配置のために他に多くの可能性がある。構成のいずれかには、より強力なコアとして、およびあまり強力でないコアなDC機として、AC機械を含むことができる。このような構成では、AC機械は、低出力電力水準で作動する。典型的でより強力なACコントローラはまたより高価であるので、この構成はシステム全体のコストの削減を可能にする。この構成では、典型的な低電力ACコントローラのみが使用され、低いステージ（より強力な電動機）はより効率的なものとなる。機械が主に低出力電力で作動し、たまにしか高い（ピーク）出力電力を供給していないので、これは有益である。

別の可能な構成は、下流の（機械ほど強力でない）および上流の（より強力な機械）における2台のACマシンの使用状況や段階だが、この場合には、ステージの1つ（下流または上流、アプリケーションと、典型的なデューティサイクルに応じて、他のコアは安価な磁石を使用し構築できるが、アプリケーションによる）は、比較的高価な、希土類磁石を使用して構築することができる。これにより、必要な出力電力レベルで高いシステム効率を維持し、システム全体のコストを削減するであろう。

開示された実施の形態は非常に簡潔で安価な機械である。

プッシュベルト無段変速機のトルク電動を通して高めることが望ましい可能性がある。以下の実施の形態では、増加した伝達トルクと速度を可能する。

これらの構成は、図14-17で見ることができる。

第三に（機械34または10また34の両方を組み合わせよりもより効果的に作動している間）は、出力軸24に要求される出力電力は、電動機10の上部範囲内であれば、電動機34の参与を、制限することによって最小限に抑えることができるCVTの入力電力および変速比が減少する。（プーリ28、29およびベルト26を含む）。図14の構成では、出力軸（モータの場合および発電機の場合には、入力軸）30および32を介して遊星歯車装置40および42まで接続される2つの電気モータ／発電機10および34（異なる電力定格もしくは異なる出力特性）からなる。第一遊星歯車装置40および第二遊星歯車装置42は、回転可能な太陽ギアSで構成され、遊星歯車装置は太陽歯車と噛み合っており、キャリアはすべての遊星歯車（図にはAとしてマークされている）および遊星歯車に噛み合うリングギア（またはアニュラスとも呼ばれる）に接続される。脇の数字や文字はそれぞれS、PおよびAを意味し、例えばS1は第一遊星歯車装置の太陽ギアである。

モータ／発電機10の出力軸30は遊星歯車装置40の太陽ギアS１に接続され、モータ／発電機34の出力軸32は遊星歯車装置42の太陽ギアS2に接続される。遊星歯車装置40のリングA1および遊星歯車装置42のリングA2 は差動ギアボックス48の歯車G1とG2にそれぞれ接続される。差動ギアボックス48は、3つの相互接続されたギアG1、G2とG3で構成される。

特定の設計および用途に応じて、差動ギアボックスを使用せずに、直接かつ堅固にリングギアA1とA2を出力軸24に接続することができる。

遊星歯車装置40と42のキャリアP1およびP2は、機械的な無段変速機44および46を介してそれぞれリングギアA1とA2に接続される。上述したプッシュベルト式無段変速機CVTは、機械的な無段変速機の他のタイプと同様に使用することができる。

電動機10および34はタイプが異なるので、それぞれの電動機の最大電力と一致することにより最大電力で伝導されるように、別の種類もある遊星歯車装置40および42が最善の方法である。

装置の操作中に、電動機10および34の出力軸30と32が回転する間、それぞれの遊星歯車装置は、歯車P1、P2、A1および A2を回転しながら電動機から出力時まで回転トルクを伝導する。リングギアA1とA2が回転している間、無段変速機44および46はそれぞれ、キャリアP1およびP2にバックトルクの回転部を伝導する。コントローラ（図14-17（5-9）には図示なし）からの各制御信号U1、U2による各CVTの変速比の変更は、それぞれの遊星歯車装置の変速比を調節するようにキャリアP1およびP2の回転速度を変化させることにより、各遊星歯車装置の変速比を変更する。

従って、コントローラの入力信号U1およびU2に係るその出力の特性を組み合わせることで、電動機10および34の速度およびトルクを組み合わせることが可能である。 10および34の電動機が発電機である場合には、コントローラの入力信号U1およびU2に係る機械10と34との間の軸24の入力トルクと速度を分けることができるのである。

図15-17は図14に示す構成のバリエーションを示している。違いは、各遊星歯車装置の異なる要素に対する無段変速機の接続にある。各構成は特定のアプリケーションに役立つ。

図15は遊星歯車装置40および42のリングギアA1およびA2への無段変速機44および46の接続を示し、図16は遊星歯車装置40および42の太陽ギアS1およびS2への無段変速機の接続を示している。

図17は、それぞれの電動機に交差接続された機械的無段変速機を用いた図14に示された構成のバリエーションを示している。遊星歯車装置の調節部材は、無断変速機44を介して第二モータ／発電機34に交差接続され、無段変速機46を介してそれぞれ第一モータ／発電機10に交差接続されている。この場合には、第一遊星歯車装置40の変調は、モータ／発電機34および無段変速機44によって行われ、第二遊星歯車装置42の変調は、モータ／発電機10とおよびCVT 46によって行われる。

図14-17に示す構成では、２つに電力の流れを分離する。１つは遊星歯車装置を流れる主電源フローであり、他方は任意の種類の機械的な無段変速機44および46を介して流れる電力制御フローであり、上述のようにプッシュベルト式無断変速機を含む。

電力の流れが2本の経路および無段変速機を介して電力の流れの一部だけに分離されるので、このような電力分離の利点は変速機を介した電力の損失が比較的低いことである。

このような電力分割の構成では、無段変速機は低トルク型伝導となり得る。これらの無段変速機の効率は、無段変速機の安価なタイプを使用することができ、多くのアプリケーションにおいてあまり重要ではない。

接続については多くの他のタイプを実装することができるので、図14-17に示した構成は限定されるものではない。例えばMG2の軸30が遊星歯車装置42の太陽ギアに接続することができる一方、MG1の軸32は、遊星歯車装置40のリングギアA1に接続することができる。その決定は特定のアプリケーション、制御方法とアルゴリズムに依存する。

本発明の一実施形態では、エネルギー蓄積装置と共に使用するための電動機が提供され、以下を含む。第一ロータおよび筐体内に運ばれた第一ロータを備え電気的相互作用可能な第一ステータ、第二ロータおよび筐体内に運ばれた第二ロータを備え電気的相互作用可能な第二ステータ、筐体および筐体から拡大することにより回転可能な軸、第一の回転可能な要素、第二の回転可能な要素、および第一要素の回転に第二要素の回転比を制御するための機構を含む無段変速機、第一ロータが第一要素を用い一対一で回転するよう第一ロータに接続された第一無段変速機の第一要素および回転軸が第二要素を用い一対一で回転するよう電動機の回転軸に接続された第一無段変速機の第二要素、回転可能な第一要素を含む第二無段変速機、このような第一要素の回転へのこのような第二要素の回転比を制御するための回転可能な第二要素および機構、第二ロータがこのような第一要素を用い一対一で回転するよう第二ロータに接続された第二無段変速機の第一要素および回転可能な軸がこのような第二要素を用い一対一で回転するよう電動機の回転可能な軸に接続された第二無段変速機の第二要素、および第一ロータ、第一ステータ、第一機構に電気的に接続されたコントローラおよび第一ロータの寄与を制御するための第一および第二無段変速機のそれぞれの第一要素の回転に関係がある第二要素の回転を変調するための第二ロータ、第二ステータ、第二機構、電動機の効率を向上させるための回転可能な軸への第二ロータである。

第一無段変速機には、回転可能な第一太陽ギアを有する第一遊星歯車、回転可能な第一リングギアおよび第一太陽ギアおよび第一リングギアとの間の第一キャリアによる大多数の第一遊星歯車および回転可能な結合第一太陽ギアおよび第一リングギアが含まれる。第一無段変速機の第一要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアのいずれかとすることができる。第一無段変速機の第二要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアを第二要素とすることができる。第一無段変速機の機構は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアの第三要素、第一アクチュエータは、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアの第三要素と結合でき、これは、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第一太陽ギア、第一リングギア、第一キャリアの継続的な第一範囲を網羅する第二要素の回転に関係する第二キャリアのいずれか１つの回転を変調するためである。第二無段変速機には、回転可能な第二太陽ギアを有する第二遊星歯車、回転可能な第二リングギアおよび第二太陽ギアおよび第二リングギアとの間の第二キャリアによる大多数の第二遊星歯車および回転可能な結合第二太陽ギアおよび第二リングギアが含まれる。第二無段変速機の第一要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアのいずれかとすることができる。第二無段変速機の第二要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアを第二要素とすることができる。第二無段変速機の機構は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの第三要素、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二太陽ギア、第二リングギア第二要素の回転に関係する第二キャリア、継続的な最初の範囲を網羅する第二キャリアのいずれか１つの回転を変調するための筐体、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの第三要素への結合による第二アクチュエータを含む。

第一アクチュエータは、電気式もしくは機械式アクチュエータで第二アクチュエータは、電気アクチュエータもしくは機械式アクチュエータとすることができる。第一アクチュエータは、第三無段変速機とすることができ、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素の回転に対する第二要素の回転比を制御するための機構を含み、第三無段変速機の第一要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび、第一遊星歯車装置の第一キャリアの１つと結合することができ、第三無段変速機の第二要素は第一太陽ギア、第一リングギアおよび、第一遊星歯車装置の第一キャリアの第三要素と結合することができる。第二アクチュエータは、第四無段変速機とすることができ、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素の回転に対する第二要素の回転比を制御するための機構を含み、第四無段変速機の第一要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一遊星歯車装置の第一キャリアのいずれか１つと結合し、第四無段変速機の第二要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第二遊星歯車装置の第一キャリアの第三要素と結合する。

第一無段変速機には、回転可能な第一太陽ギアを有する第一遊星歯車、回転可能な第一リングギアおよび第一太陽ギアおよび第一リングギアとの間の第一キャリアによる大多数の第一遊星歯車および回転可能な結合第一太陽ギアおよび第一リングギアが含まれる。第一無段変速機の第一要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアのいずれかとすることができる。第一無段変速機の第二要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアを第二要素とすることができる。第一無段変速機の機構は、第一太陽ギア、第一リングギア、第一キャリア、および筐体による第一アクチュエータを含む。第二無段変速機には、回転可能な第二太陽ギアを有する第二遊星歯車、回転可能な第二リングギアおよび第二太陽ギアおよび第二リングギアとの間の第二キャリアによる大多数の第二遊星歯車および回転可能な結合第二太陽ギアおよび第二リングギアが含まれる。第二無段変速機の第一要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアのいずれかとすることができる。第二無段変速機の第二要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアを第二要素とすることができる。第二無段変速機の機構は、第二太陽ギア、第二リングギア、第二キャリア、筐体による第二アクチュエータの第三要素を含む。第一アクチュエータは、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアの第三要素と結合でき、これは、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第一太陽ギア、第一リングギア、第一キャリアの継続的な第一範囲を網羅する第二要素の回転に関係する第二キャリアのいずれか１つの回転を変調するためである。第二アクチュエータは、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの第三要素と結合でき、これは、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第二太陽ギア、第二リングギア、第二キャリアの継続的な第一範囲を網羅する第二要素の回転に関係する第一キャリアのいずれか１つの回転を変調するためである。

第一アクチュエータは、第三無段変速機とすることができ、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素の回転に対する第二要素の回転比を制御するための機構を含む。第三無段変速機の第一要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび、第一遊星歯車装置の第二キャリアの１つと結合することができ、第三無段変速機の第二要素は第一太陽ギア、第一リングギアおよび、第一遊星歯車装置の第一キャリアの第三要素と結合することができる。第二アクチュエータは、第四無段変速機とすることができ、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素の回転に対する第二要素の回転比を制御するための機構を含む。第四無段変速機の第一要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二遊星歯車装置の第二キャリアのいずれか１つと結合し、第四無段変速機の第二要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第二遊星歯車装置の第一キャリアの第三要素と結合する。

第二ロータは、第一ロータよりも大きくすることができ、第二ステータは、第一ステータよりも大きくすることができる。第二ロータは割合によって、第一ロータよりも大きくすることができ、第二ステータは割合によって、第一ステータよりも大きくすることができる。

第一ロータと第一ステータおよび第二ロータと第二ステータは、同軸とすることができる。電動機は、さらに、第三ステータを同軸で含むことができ、第一ロータおよび第二ロータの間に配置し、第三ステータは、第一ロータおよび第二ロータの両方を用いて電気的に相互作用し、コントローラに電気的に結合し、第一ステータは第一ロータの外側に配置され、第二ステータは第二ロータの外側に配置される。

第一ロータと第一ステータは、交流と直流電気的相互作用のいずれかに設定することができ、第二ロータと第二ステータは、交流と直流電気的相互作用いずれかに設定することができる。
第一ロータと第一ステータは、直流電気的相互作用に設定することができ、第二ロータと第二ステータは、直流電気的相互作用に設定することができる。

電動機は、モータ、発電機もしくはモータおよび発電機の組み合わせとすることができる。

ハイブリッドエンジンを設け、出力軸を有する内燃機関エンジンを含むことができる。第三遊星歯車装置を設け、回転可能な第三太陽ギア、回転可能な第三リングギアおよび第三太陽ギアと第三リングギアとの間の第三キャリアによる複数の第三遊星歯車と回転可能な結合第三太陽ギアおよび第三リングギアを有する。第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの１つが内燃機関エンジンの出力軸を用い一対一で回転するように、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアのいずれか１つが、出力軸と接続する。第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素が電動機の回転軸を用い一対一で回転するように、電動機の回転軸は、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素と接続する。第三アクチュエータは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第三要素と結合でき、これは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三太陽ギア、第三リングギア、第三キャリアの継続的な第三範囲を網羅する第二要素の回転に関係する第三キャリアの１つの回転を変調するためである。コントローラはハイブリッドエンジンの効率を向上させるように内燃機関エンジンおよび第三アクチュエータに電気的に結合することができる。

ハイブリッドエンジンを設け、出力軸を有する内燃機関エンジンを含むことができる。第三遊星歯車装置を設け、回転可能な第三太陽ギア、回転可能な第三リングギアおよび第三太陽ギアと第三リングギアとの間の第三キャリアによる複数の第三遊星歯車と回転可能な結合第三太陽ギアおよび第三リングギアを有する。第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの１つが内燃機関エンジンの出力軸を用い一対一で回転するように、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアのいずれか１つが、内燃機関エンジンの出力軸と接続する。第三太陽ギア、第三リングギアおよび電動機の第一ロータと第二ロータのどちらか１つを用い第三キャリアが一対一で回転するように、電動機の第一ロータおよび第二ロータは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素の１つが、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素と接続する。第三アクチュエータは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第三要素と結合でき、これは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三太陽ギア、第三リングギア、第三キャリアの継続的な第三範囲を網羅する第二要素の回転に関係する第三キャリアの１つの回転を変調するためである。

ある実施の形態では、エネルギー蓄積装置と共に使用するための電動機を提供し、これには筐体、筐体内部からのロータで電気的に相互作用可能なロータおよびステータ、筐体および筐体から拡張することによる回転軸、回転可能な太陽ギア、回転可能なリングギアおよび太陽ギアとリングギアとの間のキャリアによる複数の遊星ギア、および回転可能な結合太陽ギアとリングギアを含み、太陽ギア、リングギア、キャリアのうち１つは、回転軸に接続され、太陽ギア、リングギア、キャリアのうち１つが回転軸を用いて一対一で回転することを可能にし、太陽ギア、リングギア、およびキャリアの第二要素が、ロータと、筐体によるアクチュエータにより回転するように太陽ギア、リングギア、およびキャリアの第二要素がロータに接続し、これは太陽ギア、リングギア、太陽ギア、リングギアとキャリアの連続して網羅する第一範囲の第二要素の回転に関係するキャリアのうち１つの回転を変調するためである。

電動機はさらに、追加の筐体、追加のロータおよび追加の筐体内および追加のロータとの電気的相互作用可能追加なロータ、追加の筐体による回転軸および追加の筐体と追加の筐体から拡張した追加のロータ、回転可能な追加の太陽ギアを有する追加の遊星歯車装置、回転可能な追加のリングギアおよび追加の太陽ギアと追加のリングギアの間の追加のキャリアによる複数の追加の遊星歯車および回転可能な結合した追加の太陽ギアと追加のリングギアを含むのも可能である。追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアのいずれか１つが、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアのいずれか１つが、追加の回転軸を用いて一対一に回転するように、追加の回転軸に接続することができる。追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアの第二要素は、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアの第二要素が追加のロータを用いて一対一に回転するように、ロータに接続することができる。追加のアクチュエータは、追加の筐体に運ばれ、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加のキャリアの第三要素に接続され、それは追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加のキャリアが関係する追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアが関連する追加の太陽ギア、追加のリングギア、および追加のキャリアが継続的に網羅する第一の範囲の第二要素の回転二関係する追加のキャリアのうち１つの回転を変調するためである。追加の回転軸は、第一に指定された回転軸を用い一対一で回転するために、第一に指定された回転軸と接続することができる。

電動機はさらに、電動機の効率を高めるために第一に指定されたロータとステータとアクチュエータに電気的に結合され、追加のロータとステータおよび第一に指定されたロータと回転軸への追加のロータの寄与を制御するためのアクチュエータに電気的に結合したコントローラを含むことができる。第一に指定されたロータとステータは、効率性を有することができ、追加のロータとステータは、第一に指定されたロータとステータとは異なる効率性を有することができる。第一に指定されたロータとステータおよび追加のロータとステータは、追加のロータの磁力よりも大きな磁性を有する第一に指定されたロータからなるグループから選択する異なる効率性を有し、追加のステータのインダクタンスより大きなインダクタンスを有する第一に指定されたステータ、追加のロータより大きなサイズの第一に指定されたロータ、追加のステータより大きなサイズの第一に指定されたステータ、追加のロータの数より多い第一に指定された多数のロータおよび追加のステータの数よりも多い第一に指定された多数のステータから構成されるグループから選ばれた異なる効率性を有することができる。

ある実施の形態では、エネルギー蓄積装置と共に使用するための電動機を提供し、これには筐体、筐体内部から伝送される第一ロータで電気的に相互作用可能な第一ロータおよび第一ステータ、筐体および筐体内から拡張された回転軸、回転可能な第一太陽ギア、回転可能な第一リングギア、第一太陽ギアと第一リングギアと回転可能な結合第一太陽ギア第一リングギア間の第一キャリアによる複数の第一遊星歯車を有する第一遊星歯車、および第一太陽ギアおよび第一キャリアのうち１つが回転軸に接続され、これらのギアが回転軸と第一リングギアを用いて一対一で回転することを可能にし、第一リングギアは第一ロータに接続され、第一リングギアが第一ロータ、筐体による第一アクチュエータを用い一対一で回転することを可能にし、第一太陽ギア、第一リングギア、および第一キャリアの他の部分に結合し、これは第一太陽ギア、第一リングギア、第一リングギアの連続して網羅する第一範囲の回転に関係する第一キャリアのうち１つの回転を変調し、第二遊星歯車装置は回転可能な第二太陽ギア、回転可能な第二リングギアおよび第二太陽ギアと第二リングギアと回転可能な結合第二太陽ギアと第二リングギアの間の第二キャリアによる複数の第二遊星歯車を有する第二遊星歯車、第二太陽ギア、第二リングギアおよび回転軸に接続される第二キャリアのいずれか１つが、これらギアが回転軸を用いて一対一に回転するように回転軸に接続することができ、第二リングギアは、第二リングギアが第二ロータを用い、一対一に回転するように、第二ロータに接続することができ、第二アクチュエータは、筐体によって伝送され、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの他の要素に結合され、それは第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアが関係する第二リングギアおよび第二キャリアが関連する第二リングギアが継続的に網羅する第二の範囲のうち１つの回転を変調するためであり、コントローラは電気的に第一ロータ、第一ステータおよび第二太陽ギアと第二キャリアに接続された回転軸のうち１つの第一要素に結合し、これらのギアが回転軸を用い、一対一で回転することを可能にし、第二リングギアは第二ロータに接続し、第二リングギアは第二ロータを用い、一対一で回転することを可能にし、第二アクチュエータは、筐体に運ばれ、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの他の要素に結合され、それは第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアが関係する第二リングギアおよび第二キャリアに関係がある第二リングギアが継続的に網羅する第二の範囲のうち１つの回転を変調するためであり、コントローラは電気的に第一ロータ、第一ステータおよび第一アクチュエータに電気に結合し、第二ロータ、第二ステータおよび第二アクチュエータに結合し、第一ロータと第二ロータ回転軸への寄与を制御し、電動機の効率を向上させる。

ハイリッドエンジンを設け、出力軸を有する内燃機関エンジンを含むことができる。第三遊星歯車装置を設け、回転可能な第三太陽ギア、回転可能な第三リングギアおよび第三太陽ギアと第三リングギアとの間の第三キャリアによる複数の第三遊星歯車を有する。第三太陽ギアは内燃機関エンジンの出力軸に接続でき、これは第三太陽ギアが内燃機関エンジンの出力軸を用い、これは一対一に回転するためである。電動機の回転軸は、第三リングギアと接続でき、これは第三リングギアが電動機の回転軸を用い、これは一対一に回転するためである。第三アクチュエータは、第三キャリアと結合でき、これは、第三太陽ギアが関係する継続的な第三範囲を網羅する第三リングギアの回転を変調するためである。コントローラはハイブリッドエンジンの効率を向上させるために内燃機関エンジンおよび第三アクチュエータに電気的に結合することができる。

ハイリッドエンジンを設け、出力軸を有する内燃機関エンジンを含むことができる。回転可能な第三太陽ギア、回転可能なリングギアを有する第三遊星歯車装置および第三太陽ギアと第三リングギアとの間の第三キャリアにより伝送された複数の第三遊星歯車を有する。第三太陽ギア、第三リングギアと第三キャリアのうち１つは内燃機関エンジンの出力軸に接続でき、これは第三太陽ギア、第三リングギアと第三キャリアのうち１つが内燃機関エンジンの出力軸を用い、一対一の回転を可能にする。電動機の第一および第二ロータのうち１つが第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素と接続でき、これは第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素が電動機の第一および第二ロータを用い、一対一に回転するためである。第三アクチュエータは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第三要素と結合でき、これは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアが関係する継続的な第三範囲を網羅する第二要素の回転を変調するためである。

システムの電気作動式無段変速機のバージョンは、図1に示す１つに限定されない。無段変速機の入力と出力10、34が、各遊星歯車装置40 、42のその任意の他の要素に接続する必要がある一方、アクチュエータ52、54は、アクチュエータ52、54によって占有されていない各遊星歯車装置40、42の任意の部材に接続することができる。共通の出力軸24は、遊星歯車装置40、42の残りの要素に接続することができる。従って、例えば、アクチュエータ52は、任意の太陽ギアS1、リングギアA1もしくは遊星歯車装置40のキャリアP1に接続することができ、第一モータ／発電機10が、アクチュエータ52および出力軸24に占有されていない遊星歯車装置40の残りの2つの要素（S1、A1、P１）のいずれかに接続される場合には、アクチュエータ52および第一モータ／発電機10に占有されていない遊星歯車装置40の残りの要素（S1、A1、P１）に接続することができる。同様に、アクチュエータ54は、アクチュエータ54および第二モータ／発電機34に占有されていない遊星歯車装置42の残りの要素（S1、A1、P1）に接続されるアクチュエータ54および出力軸24によって占有されていない遊星歯車装置42の残りの２つの要素（S1、A1、P1）のいずれかに第二モータ／発電機34が接続される場合、遊星歯車装置42の任意の太陽ギアS1、リングギアA1、もしくはキャリアP1接続することができる。また、システムの2つの分岐間の追加の歯車は、特定のアプリケーションに応じて可能である。

Claims

エネルギー貯蔵装置用電動機であって、筐体、筐体内に運ばれる第一ロータを用い電気的相互作用可能な第一ロータおよび第一ステータ、筐体内に運ばれる第二ロータを用い電気的相互作用可能な第二ロータおよび第二ステータ、筐体から運ばれ拡張される回転軸、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素の回転に対する第二要素の回転比を制御するための機構を備えた第一無段変速機、第一ロータが第一要素を用い一対一に回転するために第一ロータに接続された第一無段変速機の第一要素、回転軸が第二要素を用い一対一に回転するために回転軸に接続された第一無段変速機の第二要素、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および、そのような第一要素の回転に対するそのような第二要素の回転比を制御する機構を含む第二無段変速機、第二ロータがそのような第一要素を用い一対一で回転するよう、第二ロータに接続された第二無段変速機の第一要素、回転軸がそのような第二要素を用い一対一で回転するよう、電動機の回転軸に接続された第二無段変速機の第二要素、電動機の効率を向上させるため、回転軸に対する第一ロータおよび第二ロータの寄与を制御するため第二無段変速機それぞれの第一要素の回転に関係がある第二要素の回転を変調するため第一ロータと第一ステータおよび第一機構に電気的に接続されるコントローラで構成することを特徴とする電動機。
請求項１の電動機は、第一無段変速機が第一遊星歯車装置を含み、以下のものを含むことを特徴とする。回転可能な第一太陽ギア、回転可能な第一リングギアおよび第一太陽ギアと第一リングギアと回転可能な結合第一太陽ギアと第一リングギアの間の第一キャリアによって運ばれる複数の第一遊星歯車、第一無段変速機の第一要素が第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアの１つであり、第一無段変速機の第二要素が第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアの第二要素であり、第一無段変速機の機構には第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリア、筐体に運ばれた第一アクチュエータの第三要素を含み、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアの第三要素に接続され、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一キャリアが網羅する継続的な第一範囲の第二要素の回転に関する第一キャリアの回転を調節することができ、複数の第二遊星歯車は第二太陽ギアと第二リングギアおよび複数の結合第二太陽ギアと第二リングギアの間の第二キャリアによって運ばれ、第二無断変速機の第一要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの１つであり、第二無断変速機の第二要素は、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの第二要素あり、第二無断変速機の機構は第二太陽ギア、第二リングギアと第二キャリアと第無段変速機の機構の第二番目要素である無段変速機の第二要素、および第二のアクチュエータが筐体に運ばれ、第二太陽ギア、第二リングギアおよび第二キャリアの第三要素に結合され、これは第二太陽ギア、第二リングギアと第二キャリアに関係がある第二太陽ギア、第二リングギアと第二キャリアが網羅する継続的な第一範囲の１つの回転を変調するためである。
第一アクチュエータは、電気アクチュエータまたは機械式アクチュエータであり、第二アクチュエータは、電気アクチュエータまたは機械式アクチュエータであることを特徴とする請求項2に記載の電動機。
請求項２の電動機において、第一アクチュエータは、第三無段変速機であり、回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素に対する第二要素の回転比を制御するための機構を備えた第三無段変速機であることを特徴とし、第三無段変速機の第一要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一の遊星歯車装置の１つに結合され、第三無段変速機の第二の要素は第一太陽ギア、第一リングギアおよび第一の遊星歯車装置の第三要素に結合される。
回転可能な第一要素、回転可能な第二要素および第一要素の回転に対する第二要素の回転比を制御するための機構を含む第四無段変速機であることを特徴とする請求項2に記載する電動機であり、第四無段変速機の第一要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第二遊星歯車装置の１つに結合され、第四無段変速機の第二要素は、第一太陽ギア、第一リングギアおよび第二遊星歯車装置の第一キャリアの第三要素に接続される。
第二ロータが第一ロータよりも大きく、第二ステータは、第一ステータよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の電動機。
割合として第二ロータが第一ロータよりも大きく、割合として第二ステータは、第一ステータよりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の電動機。
第一ロータおよび第一ステータおよび第二ロータおよび第二ステータが同軸であることを特徴とする、請求項1に記載の電動機。
さらに、第三ステータと同軸で、第一ロータと第二ロータの間に配置され、コントローラに電気的に結合され第一ステータと第二ステータ両方に電気的に相互作用する第三ステータからなり、第一ステータは第一ロータの外側に配置され、第二ステータは第二ロータの外側に配置されることを特徴とする、請求項8に記載の電動機。
第一ロータと第一ステータは交流、直流の電気的相互作用のいずれかに設定されていることと、第二ロータと第二ステータは交流、直流の電気的相互作用のいずれかに設定されていることを特徴とする、請求項1に記載の電動機。
第一ロータと第一ステータは交流、に設定されていることと、第二ロータと第二ステータは、直流の電気的相互作用に設定されていることとを特徴とする、請求項10に記載の電動機。
モータと発電機からなるグループから選択される、請求項1に記載の電動機。
出力軸を有する内燃機関エンジンを含むハイブリッドエンジンであり、第三遊星歯車装置は、回転可能な第三太陽ギア、回転可能な第三リングギアおよび回転可能な結合第三太陽ギアと第三リングギアの間の第三キャリアにより伝送された複数の第三遊星歯車を有し、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアは、第三太陽ギア、第三リングギア、第三キャリアの１つが内燃期間エネルギーの出力軸を用い一対一に回転するよう、第三太陽ギア、第三リングギア、第三キャリアは出力軸に接続され、請求項1に記載の電動機の出力軸と第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの二要素に接続され、それは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素が請求項１の電動機の回転軸を用い回転するためであり、第三のアクチュエータは、第三太陽ギア、第三リングギアと第三太陽ギアの第三要素に結合され、これは第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアが網羅する継続的な第三の範囲の第二要素の回転に関係する第三キャリア、第三太陽ギア、第三リングギアのうち１つの回転を変調するためである。
ハイブリッドエンジン電気的効率を高めるために内燃機関エンジンおよび第三アクチュエータに結合される請求項13に記載のハイブリッドエンジン。
ハイリッドエンジンは、出力軸を有する内燃機関エンジン、回転可能な第三太陽ギア、回転可能なリングギアを有する第三遊星歯車装置、および第三太陽ギアと第三リングギアとの間の第三キャリアにより運ばれた複数の第三遊星歯車を有し、第三太陽ギア、第三リングギアと第三キャリアのうち１つは内燃機関エンジンの出力軸に接続し、これは第三太陽ギア、第三リングギアと第三キャリアのうち１つが内燃機関エンジンの出力軸を用い、一対一に回転するのを可能にし、請求項1の電動機の第一および第二ロータのうち１つが第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素とし結合し、これは第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第二要素が請求項１の電動機の第一および第二ロータを用い、一対一に回転することを可能し、第三アクチュエータは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアの第三要素と結合し、これは、第三太陽ギア、第三リングギアおよび第三キャリアが関係する第三太陽ギア、第三リングギアおよび継続的な第三の範囲を網羅する第二要素の回転に関する第三キャリアのうち１つの回転を変調するためである。
エネルギー貯蔵装置に使用する電動機であって、筐体、筐体内に運ばれるロータを用い電気的相互作用可能なロータおよびステータ、筐体から運ばれ拡張される回転可能な軸、回転可能な太陽ギア、回転可能なリングギアおよび太陽ギアとリングギアおよび回転可能な結合太陽ギアとリングギアの間に運ばれる複数の遊星歯車装置、および太陽ギア、リングギアおよびキャリアのうちの１つが回転可能な軸に接続され、これは、太陽ギア、リングギアおよびキャリアのうちの１つが回転可能な軸を用い一対一に回転するためであって、太陽ギア、リングギア、およびキャリアの第二要素がロータに接続され、これにより太陽ギア、リングギア、およびキャリアの第二要素がロータを用い、一対一に回転するためであり、アクチュエータは、太陽ギア、リングギアおよびキャリアが関係する太陽ギア、リングギアおよび継続的な第一の範囲を網羅する第二要素の回転に関するキャリアのうち１つの回転を変調するため、筐体より運ばれ、太陽ギア、リングギアおよびキャリアの第三要素に結合する。
請求項16の電動機はさらに、追加の筐体、追加のロータおよび追加の筐体内に運ばれる追加のロータと電気的相互作用可能追加なステータ、追加の筐体から運ばれる回転軸および追加の筐体からの拡張、回転可能な追加の太陽ギア、回転可能な追加のリングギアおよび追加の太陽ギアと追加のリングギアの間の追加のキャリアによる複数の追加の遊星歯車を有する追加の遊星歯車装置および回転可能な結合した追加の太陽ギアと追加のリングギアを含み、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアのいずれか１つが、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアのいずれか１つが、追加の回転軸を用いて一対一に回転するように、追加の回転軸に接続され、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアの第二要素は、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加キャリアの第二要素が追加のロータを用いて一対一に回転するように、ロータに接続され、追加のアクチュエータは、追加の筐体によって伝送され、追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加のキャリアの第三要素に接続され、それは追加の太陽ギア、追加のリングギアおよび追加のキャリアが関係する追加の太陽ギア、追加のリングギア、および追加のキャリアが継続的に網羅する第一の範囲の第二要素の回転に関係する追加のキャリアのうち１つの回転を変調するためであり、追加の回転軸は、第一に指定された回転軸を用い一対一で回転するために、第一に指定された回転軸と接続する。
さらに、網羅するコントローラが、第一に指定されたロータとステータおよびアクチュエータに電気的に接続し、追加のロータとステータおよび第一に指定されたロータと追加のステータおよび電動機の効率を向上させるため、第一に指定されたロータおよび追加のロータのさらなる寄与を制御するためアクチュエータに接続されることを特徴とする。請求項17に記載の電動機。
第一に指定されたロータとステータは効率性を有し、追加のロータおよびステータは第一指定されたロータとステータの性能とは異なる性能を有することを特徴とする請求項17に記載の電動機。
請求項17の電動機は、第一に指定されたロータとステータと追加のロータとステータには、追加のロータの磁力よりも大きい磁性を有する第一に指定されたロータからなるグループから選択された異なる効率性を有し、追加のステータのインダクタンスより大きなインダクタンスを有する第一に指定されたステータ、追加のロータのサイズより大きいサイズを有する第一に指定されたロータ、追加のステータのサイズより大きいサイズを有する第一に指定されたステータ、追加のロータの数よりも多い第一に指定されたロータの数、追加のステータの数よりも多い第一に指定されたステータの数で構成されることを特徴とする請求項17に記載の電動機。