WO2017217483A1 - 可変速増速機及び可変速増速機の始動方法 - Google Patents

可変速増速機及び可変速増速機の始動方法 Download PDF

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WO2017217483A1
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義行 岡本
小林　雅博
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a variable speed step-up gear including an electric device composed of a constant speed motor and a variable speed electric motor, and a planetary gear transmission that shifts the rotational driving force generated by the electric device and transmits it to a drive target.
  • the present invention relates to a method for starting a gearbox.
  • an apparatus for driving a rotary machine such as a compressor
  • an apparatus provided with an electric device that generates a rotational driving force and a transmission device that shifts the rotational driving force generated by the electric device and transmits it to the rotating machine.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes a device using a constant speed motor and a variable speed motor for shifting as an electric device and using a planetary gear transmission as a transmission device in order to accurately control the gear ratio.
  • the rotational speed of the output shaft of the transmission connected to the rotating machine can be changed by changing the rotational speed of the variable speed electric motor.
  • the present invention relates to a variable speed step-up gear including an electric device including a constant speed motor and a variable speed motor, and a planetary gear transmission that shifts the rotational driving force generated by the electric device and transmits the rotational driving force to a drive target.
  • a variable speed step-up gear capable of smoothing the start-up of the step-up gear is provided.
  • a variable speed step-up gear shifts an electric device that generates a rotational driving force and a rotational driving force transmitted from the electric device to a constant speed input shaft and a variable speed input shaft.
  • a planetary gear transmission that is transmitted to an object to be driven through an output shaft, and the electric device has a constant speed rotor that rotates the constant speed input shaft of the planetary gear transmission in a second direction.
  • An electric motor and a variable speed rotor connected to the variable speed input shaft of the planetary gear transmission, and functions as a generator in the generator mode and functions as an electric motor in the motor mode;
  • a variable speed electric motor that rotates the output shaft at the maximum rotation speed by rotating the rotor at the maximum rotation speed in the first direction, and the rotation speed in the second direction of the variable speed rotor is the constant speed rotor. Greater than the number of rotations in the second direction When have provided a clutch for transmitting the driving force of the variable speed rotor to the constant-speed rotor.
  • the load of the constant speed motor can be reduced by transmitting the driving force of the variable speed rotor to the constant speed rotor.
  • the variable speed gearbox can be started smoothly.
  • variable speed motor and the constant speed rotor are connected via a one-way clutch to prevent overspeed of the variable speed motor. can do.
  • the planetary gear transmission is configured such that the planetary gear transmission rotates around an axis, the sun gear is fixed to the sun gear, and the axis is centered on the axis.
  • a sun gear shaft extending in a direction, a planetary gear meshing with the sun gear, revolving around the axis and rotating around its center line, and a plurality of teeth arranged in a ring around the axis, the planet A gear that meshes with a gear, and a planetary gear carrier shaft that extends in the axial direction about the axis, and the planetary gear can revolve around the axis and can rotate about the centerline of the planetary gear itself.
  • a planetary gear carrier for supporting, a gear carrier shaft extending in the axial direction about the axis, and a gear carrier for supporting the gear so as to rotate about the axis;
  • the sun gear shaft forms an output shaft connected to the object to be driven, the gear carrier shaft forms a constant speed input shaft, the planetary gear carrier shaft forms a variable speed input shaft,
  • the speed change rotor has a cylindrical shape centering on the axis connected to the variable speed input shaft of the planetary gear transmission, and the constant speed input shaft is inserted through a shaft insertion hole penetrating in the axial direction. Good.
  • the gear in the variable speed step-up gear, may be an internal gear, and the gear carrier shaft may be an internal gear carrier shaft.
  • the gear is an external gear
  • the gear carrier shaft is an external gear carrier shaft
  • the planetary gear is the external gear.
  • a primary gear meshing with a gear and a secondary gear meshing with the sun gear may be included, and the planetary gear carrier may support the primary gear and the secondary gear coaxially.
  • variable speed step-up gear starting method includes a variable speed motor starting step of starting only the variable speed motor in a motor mode in the second direction, and rotation of the constant speed rotor.
  • a variable speed step-up gear starter includes an electric device that generates a rotational driving force, and a rotational drive that is transmitted from the electric device to a constant speed input shaft and a variable speed input shaft.
  • a planetary gear transmission that shifts the force and transmits it to an object to be driven via an output shaft, and the electric device includes a constant-speed rotor that rotates the constant-speed input shaft of the planetary gear transmission in a second direction.
  • a constant-speed motor having a variable-speed rotor connected to the variable-speed input shaft of the planetary gear transmission, functioning as a generator in the generator mode, and functioning as a motor in the motor mode;
  • a variable-speed electric motor that rotates the output shaft at a maximum rotational speed by rotating the variable-speed rotor at a maximum rotational speed in a first direction; and a clutch that transmits a driving force of the constant-speed rotor to the variable-speed rotor.
  • Variable with A step-up motor control method comprising: a constant-speed motor starting step for starting only the constant-speed motor; and a variable-speed motor starting for starting the variable-speed motor when the constant-speed motor reaches a rated speed And a process.
  • the load of the variable speed motor can be reduced by transmitting the driving force of the constant speed rotor to the variable speed rotor.
  • the variable speed gearbox can be started smoothly.
  • the planetary gear transmission includes a sun gear that rotates about an axis, and is fixed to the sun gear and is centered on the axis.
  • a sun gear shaft extending in the axial direction
  • a planetary gear carrier shaft extending in the axial direction about the axis, the planetary gear being capable of revolving around the axis and about the centerline of the planetary gear itself
  • a planetary gear carrier that is supported to be capable of rotating, and a gear carrier shaft that extends in the axial direction about the axis, the gear key that supports the gear to be capable of rotating about the axis.
  • the sun gear shaft forms an output shaft connected to the drive target
  • the gear carrier shaft forms a constant speed input shaft
  • the planetary gear carrier shaft forms a variable speed input shaft.
  • the variable-speed rotor has a cylindrical shape centered on the axis connected to the variable-speed input shaft of the planetary gear transmission, and the constant-speed input shaft is inserted through an axial insertion hole extending in the axial direction. May be.
  • the gear in the variable speed step-up gear starter method, the gear may be an internal gear, and the gear carrier shaft may be an internal gear carrier shaft.
  • the gear in the starting method of the variable steam speed increaser, is an external gear, the gear carrier shaft is an external gear carrier shaft, and the planetary gear is A primary gear meshing with the external gear and a secondary gear meshing with the sun gear, and the planetary gear carrier may support the primary gear and the secondary gear coaxially.
  • the variable speed gearbox can be started smoothly.
  • variable speed gearbox of 1st embodiment of this invention It is sectional drawing of the variable speed gearbox of 1st embodiment of this invention. It is sectional drawing of the transmission of 1st embodiment of this invention. It is sectional drawing of the electrically-driven apparatus of 1st embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the structure of the transmission of 1st embodiment of this invention. It is a flowchart explaining the starting method of the variable speed gearbox of 1st embodiment of this invention. It is a graph explaining the rotation speed-torque characteristic of a variable speed electric motor. It is a collinear diagram explaining the starting method of the variable speed increaser of the first embodiment of the present invention. It is a collinear diagram explaining the overspeed prevention method of the variable speed increaser of the first embodiment of the present invention. It is a flowchart explaining the starting method of the variable speed gearbox of 2nd embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the structure of the transmission of 3rd embodiment of this invention.
  • variable speed step-up gear 1 includes an electric device 50 that generates a rotational driving force, and a transmission device 10 that shifts the rotational driving force generated by the electric device 50 and transmits it to a drive target.
  • the variable speed increaser 1 can be applied to a fluid mechanical system such as a compressor system, for example.
  • the driving target of the variable speed increaser 1 of the present embodiment is the compressor C.
  • the transmission 10 is a planetary gear transmission.
  • the electric device 50 includes a constant speed motor 51 having a constant speed rotor 52 that rotates at a constant speed, and a variable speed motor 71 having a variable speed rotor 72 that rotates at an arbitrary rotational speed.
  • the constant speed rotor 52 and the variable speed rotor 72 are each connected to the transmission 10.
  • the electric device 50 is supported on the gantry 90 by the electric device support portion 50S.
  • the transmission 10 is supported on the gantry 90 by the transmission support 10S.
  • the transmission 10 is in mesh with the sun gear 11 that rotates about an axis Ar that extends in the horizontal direction, the sun gear shaft 12 that is fixed to the sun gear 11, and the sun gear 11.
  • a plurality of planetary gears 15 revolving around the axis Ar and rotating around the center line Ap, and an internal gear (gear) in which a plurality of teeth are arranged in an annular shape around the axis Ar and meshed with the plurality of planetary gears 15 17, a planetary gear carrier 21 that supports a plurality of planetary gears 15 so that they can revolve around an axis Ar and can rotate around a centerline Ap of the planetary gear 15 itself, and an internal gear 17 around an axis Ar It has an internal gear carrier (gear carrier) 31 that is supported so as to be capable of rotating, and a speed change casing 41 that covers them.
  • the direction in which the axis Ar extends is the axial direction, one side of the axial direction is the output side, and the opposite side of the output side is the input side.
  • the radial direction centered on the axis Ar is simply referred to as the radial direction.
  • the electric device 50 is disposed on the input side in the axial direction
  • the transmission 10 is disposed on the output side of the electric device 50.
  • the compressor C is disposed on the output side of the variable speed gear 1.
  • the sun gear shaft 12 has a cylindrical shape centered on the axis Ar, and extends from the sun gear 11 to the output side in the axial direction.
  • a flange 13 is formed at the output side end of the sun gear shaft 12.
  • a rotor of a compressor C as a driving target is connected to the flange 13.
  • the sun gear shaft 12 is supported by a sun gear bearing 42 disposed on the output side of the sun gear 11 so as to be rotatable about the axis Ar.
  • the sun gear bearing 42 is attached to the transmission casing 41.
  • the planetary gear carrier 21 includes a planetary gear shaft 22 provided for each of the plurality of planetary gears 15, a planetary gear carrier main body 23 that fixes the positions of the plurality of planetary gear shafts 22, and an axial direction about the axis Ar. And an output-side planetary gear carrier shaft 27o that extends.
  • the output-side planetary gear carrier shaft 27o is fixed on the radially inner side of the planetary gear carrier body 23.
  • the planetary gear shaft 22 penetrates the center line Ap of the planetary gear 15 in the axial direction, and supports the planetary gear 15 so as to be rotatable about the centerline.
  • the planetary gear carrier body 23 extends radially outward from the plurality of planetary gear shafts 22.
  • the output planetary gear carrier shaft 27o extends from the planetary gear carrier body 23 to the output side.
  • the output-side planetary gear carrier shaft 27o has a cylindrical shape with the axis line Ar as the center.
  • the output-side planetary gear carrier shaft 27o is supported by a planetary gear carrier bearing 43 so as to be rotatable about the axis Ar.
  • the planetary gear carrier bearing 43 is attached to the transmission casing 41.
  • the sun gear shaft 12 is inserted into the inner peripheral side of the output side planetary gear carrier shaft 27o.
  • the transmission 10 includes an input-side planetary gear carrier shaft 27i connected to the variable-speed rotor 72 of the variable-speed motor 71, and a transmission shaft 25 that transmits the rotation of the input-side planetary gear carrier shaft 27i to the planetary gear carrier 21.
  • the input side planetary gear carrier shaft 27i has a cylindrical shape with the axis line Ar as the center.
  • the input-side planetary gear carrier shaft 27i is disposed on the input side of the transmission 10, and is supported by the planetary gear carrier bearing 44 so as to be rotatable about the axis Ar.
  • the planetary gear carrier bearing 44 is attached to the transmission casing 41.
  • An internal gear carrier shaft (gear carrier shaft) 37 that drives the internal gear carrier 31 of the transmission 10 is inserted through the inner peripheral side of the input side planetary gear carrier shaft 27i.
  • An annular flange 28 is formed at the input side end of the input side planetary gear carrier shaft 27i so as to expand radially outward.
  • An input side arm portion 26 extending outward in the radial direction is formed at the output side end of the input side planetary gear carrier shaft 27i.
  • the transmission shaft 25 is supported so as to be rotatable about the axis At.
  • the transmission shaft 25 is attached to the transmission casing 41 via a bearing (not shown).
  • An input side transmission gear 29 i and an output side transmission gear 29 o are fixed to both ends of the transmission shaft 25.
  • the input side transmission gear 29i meshes with a gear formed on the outer periphery of the input side arm portion 26.
  • the output-side transmission gear 29o meshes with a gear formed on the outer periphery of the planetary gear carrier body 23.
  • the internal gear carrier 31 has a carrier main body 33 to which the internal gear 17 is fixed, and an internal gear carrier shaft 37 that is fixed to the carrier main body 33 and extends in the axial direction about the axis Ar.
  • the carrier body 33 has a cylindrical shape centered on the axis Ar, a cylindrical portion 35 in which the internal gear 17 is fixed on the inner peripheral side, and an input side arm portion that extends radially inward from the input side end of the cylindrical portion 35. 36.
  • the internal gear carrier shaft 37 having a cylindrical shape with the axis line Ar as the center is disposed on the input side of the sun gear shaft 12 having a cylindrical shape with the axis line Ar as the center.
  • the input side arm portion 36 of the carrier body 33 is fixed to the internal gear carrier shaft 37.
  • the internal gear carrier shaft 37 is inserted into the inner peripheral side of the cylindrical input side planetary gear carrier shaft 27i.
  • the constant speed motor 51 rotates the internal gear carrier shaft 37 of the transmission 10.
  • the variable speed motor 71 rotates the input planetary gear carrier shaft 27 i of the transmission 10.
  • the electric device 50 includes a cooling fan 91 for cooling the constant speed electric motor 51 and a fan cover 92 that covers the cooling fan 91.
  • the internal gear carrier shaft 37 is a constant speed input shaft Ac that rotates at a constant speed by the driving force of the constant speed motor 51.
  • the input-side planetary gear carrier shaft 27 i is a variable speed input shaft Av that rotates at an arbitrary rotation speed by the driving force of the variable speed motor 71.
  • the variable speed gearbox 1 can change the rotation speed of the output shaft Ao of the transmission 10 connected to the drive target by changing the rotation speed of the variable speed motor 71.
  • the constant speed motor 51 is, for example, a four-pole three-phase induction motor.
  • the variable speed motor 71 is an eight-pole three-phase induction motor having more poles than the constant speed motor 51.
  • the specifications of the constant speed motor 51 and the variable speed motor 71 are not limited to this, and the specifications can be changed as appropriate.
  • the constant speed motor 51 rotates around the axis line Ar, and is disposed on the outer peripheral side of the constant speed rotor 52 and the constant speed rotor 52 connected to the internal gear carrier shaft 37 that is the constant speed input shaft Ac of the transmission 10. And a constant speed motor casing 61 in which the constant speed stator 66 is fixed on the inner peripheral side.
  • the constant-speed rotor 52 has a constant-speed rotor shaft 53 that forms a columnar shape about the axis Ar, and a conductor 56 that is fixed to the outer periphery of the constant-speed rotor shaft 53.
  • a cooling fan 91 is fixed to the input side end of the constant speed rotor shaft 53.
  • the constant speed stator 66 is disposed on the radially outer side of the conductor 56 of the constant speed rotor 52.
  • the constant speed stator 66 is formed by a plurality of coils.
  • the constant-speed motor casing 61 has a cylindrical shape centered on the axis Ar, a casing main body 62 in which a constant-speed stator 66 is fixed on the inner peripheral side, and a lid that covers both ends of the cylindrical casing main body 62 in the axial direction. 63i, 63o.
  • Constant-speed rotor bearings 65i and 65o that support the constant-speed rotor shaft 53 so as to be capable of rotating about the axis Ar are attached to the respective lids 63i and 63o.
  • Each of the lids 63i and 63o is formed with a plurality of openings 64 penetrating in the axial direction at positions radially outside the constant speed rotor bearing 65i.
  • the input side end of the constant speed rotor shaft 53 protrudes from the input side lid 63i of the constant speed motor casing 61 to the input side.
  • a cooling fan 91 is fixed to the input side end of the constant speed rotor shaft 53.
  • the fan cover 92 includes a cylindrical cover main body 93 disposed on the outer peripheral side of the cooling fan 91, and an air circulation plate 94 attached to an opening on the inlet side of the cover main body 93 and formed with a plurality of air holes. Have.
  • the fan cover 92 is fixed to the input side lid 63 i of the constant speed motor casing 61.
  • variable speed motor 71 rotates around the axis Ar, and is disposed on the outer peripheral side of the variable speed rotor 72 and the variable speed rotor 72 connected to the input side planetary gear carrier shaft 27i that is the variable speed input shaft Av.
  • a variable speed stator 86 and a variable speed motor casing 81 in which the variable speed stator 86 is fixed on the inner peripheral side are provided.
  • the variable speed rotor 72 has a variable speed rotor shaft 73 and a conductor 76 fixed to the outer periphery of the variable speed rotor shaft 73.
  • the variable speed rotor shaft 73 has a cylindrical shape centering on the axis line Ar, and has a shaft insertion hole 74 penetrating in the axial direction.
  • An internal gear carrier shaft 37 that is a constant speed input shaft Ac is inserted through the shaft insertion hole 74 of the variable speed rotor shaft 73.
  • An annular flange 73o is formed at the output side end of the variable speed rotor shaft 73 so as to expand outward in the radial direction.
  • the variable speed stator 86 is disposed on the radially outer side of the conductor 76 of the variable speed rotor 72.
  • the variable speed stator 86 is formed of a plurality of coils.
  • the variable speed motor casing 81 has a cylindrical shape centered on the axis Ar, a casing main body 82 in which a variable speed stator 86 is fixed on the inner peripheral side, and an output side that closes an output side end of the cylindrical casing main body 82. It has a lid 83o and an inlet side lid 83i that is arranged on the input side of the variable speed stator 86 and is fixed to the inner peripheral side of the cylindrical casing body 82.
  • Variable speed rotor bearings 85i and 85o for supporting the variable speed rotor shaft 73 so as to be capable of rotating about the axis Ar are attached to the respective lids 83i and 83o.
  • Each of the lids 83i, 83o is formed with a plurality of openings 84 penetrating in the axial direction at positions radially outside the variable speed rotor bearings 85i, 85o.
  • the space in 81 communicates with the space in the constant speed motor casing 61.
  • variable speed increaser 1 of the present embodiment the constant speed rotor 52, the variable speed rotor 72, and the sun gear shaft 12 are arranged on the same axis.
  • the constant speed motor 51 is set to rotate the constant speed rotor 52 (internal gear 17) in the second direction R ⁇ b> 2 in the circumferential direction of the axis Ar by supplying electric power to the constant speed motor 51.
  • the constant speed rotor 52 rotates in the second direction R2
  • the internal gear carrier shaft 37 and the internal gear carrier 31 rotate in the second direction R2.
  • the output shaft Ao of the transmission 10 is rotated in the first direction R1 opposite to the second direction R2 by the constant speed rotor 52 of the constant speed motor 51 rotating in the second direction R2 at the maximum rotation speed. Is set to That is, the forward rotation of the constant speed motor 51 is the second direction R2, and the forward rotation of the output shaft Ao of the transmission 10 is the first direction R1.
  • the compressor C operates normally when the output shaft Ao rotates forward.
  • the rotational direction of the first direction R1 is a positive (positive) rotational direction
  • the rotational direction of the second direction R2 is a negative (negative) rotational direction
  • the maximum rotation speed of the constant speed motor 51 is ⁇ 1800 rpm.
  • the variable speed motor 71 can rotationally drive the variable speed rotor 72 (planetary gear carrier 21) in the first direction R1 and the second direction R2 in the circumferential direction of the axis Ar. That is, the variable speed electric motor 71 can rotate forward and backward. By increasing the rotational speed of the variable speed rotor 72 in the first direction R1, the rotational speed of the output shaft Ao of the transmission 10 in the first direction R1 is increased.
  • variable speed motor 71 functions as a generator by rotating the variable speed rotor 72 with an external force.
  • a state in which the variable speed motor 71 functions as a generator is referred to as a generator mode.
  • the variable speed motor 71 functions as an electric motor when supplied with electric power.
  • a state in which the variable speed motor 71 functions as a motor is referred to as a motor mode.
  • the variable speed rotor 72 rotates in the first direction R1
  • the planetary gear carrier 21 rotates in the first direction R1.
  • the variable speed gearbox 1 of the present embodiment includes a rotation speed control device 100 that controls the rotation speed of the variable speed motor 71, a variable speed motor switch 111 that sets the variable speed motor 71 in a power supply state and a power cut-off state, and A constant-speed motor switch 112 that puts the constant-speed motor 51 into a power supply state and a power-off state, a control unit 120 that controls operations of the rotation speed control device 100, the variable-speed motor switch 111, and the constant-speed motor switch 112; It has.
  • the control unit 120 is composed of a computer.
  • the control unit 120 receives an instruction from the operator directly or receives an instruction from the host control device, an interface 122 that gives an instruction to the variable speed motor switch 111, the rotation speed control device 100, and the constant speed motor switch 112.
  • a calculation unit 123 that creates instructions for the variable speed motor switch 111, the constant speed motor switch 112, and the rotation speed control device 100 in accordance with the instructions received by the reception unit 121.
  • variable speed motor switch 111 is electrically connected to the power line 110 and the rotation speed control device 100.
  • the rotation speed control device 100 is electrically connected to the variable speed motor 71.
  • the constant speed motor switch 112 is electrically connected to the power line 110 and the constant speed motor 51.
  • the variable speed motor switch 111 is turned on by an on instruction from the control unit 120 and turned off by an off instruction from the control unit 120.
  • the variable speed motor switch 111 When the variable speed motor switch 111 is turned on, power from the power line 110 is supplied to the variable speed motor 71 via the rotation speed control device 100, and the variable speed motor 71 is in a power supply state.
  • the variable speed motor switch 111 When the variable speed motor switch 111 is turned off, the power supply from the power line 110 to the rotation speed control device 100 and the variable speed motor 71 is cut off, and the variable speed motor 71 enters a power cut-off state.
  • the constant speed motor switch 112 is turned on by an on instruction from the control unit 120 and turned off by an off instruction from the control unit 120.
  • the constant speed motor switch 112 When the constant speed motor switch 112 is turned on, the power from the power line 110 is supplied to the constant speed motor 51, and the constant speed motor 51 enters a power supply state.
  • the constant-speed motor switch 112 When the constant-speed motor switch 112 is turned off, the power supply from the power line 110 to the constant-speed motor 51 is cut off, and the constant-speed motor 51 enters a power cut-off state.
  • the rotation speed control device 100 includes a frequency conversion unit 101 that changes the frequency of electric power supplied from the power line 110 and a rotation direction change unit 102 that changes the rotation direction of the variable speed electric motor 71.
  • the frequency converter 101 supplies the variable speed electric motor 71 with the electric power of the frequency instructed from the controller 120.
  • the variable speed rotor 72 of the variable speed motor 71 rotates at a rotational speed corresponding to this frequency.
  • the rotation speed of the variable speed rotor 72 changes, the rotation speed of the planetary gear carrier 21 of the transmission 10 connected to the variable speed rotor 72 also changes.
  • the rotational speed of the sun gear shaft 12 that is the output shaft Ao of the transmission 10 also changes.
  • the rotation direction changing unit 102 is a device that changes the rotation direction of the variable speed motor 71 by using a circuit that replaces a plurality of (three in the present embodiment) power lines connected to the variable speed motor 71. . That is, the rotation direction changing unit 102 can rotate the variable speed rotor 72 forward and backward.
  • the variable speed gearbox 1 of this embodiment includes a clutch 2 (one-way clutch) that connects the constant speed rotor 52 and the variable speed rotor 72.
  • the clutch 2 is disposed between the inner peripheral surface of the input side end of the variable speed rotor 72 and the outer peripheral surface of the internal gear carrier shaft 37. That is, the clutch 2 connects the constant speed rotor 52 and the variable speed rotor 72 via the internal gear carrier shaft 37.
  • the position of the clutch 2 is not limited to the above position.
  • the clutch 2 may be disposed between the inner peripheral surface of the input side planetary gear carrier shaft 27 i and the outer peripheral surface of the internal gear carrier shaft 37.
  • the clutch 2 transmits the driving force of the variable speed rotor 72 to the constant speed rotor 52 when the rotation speed of the variable speed rotor 72 in the second direction R2 is larger than the rotation speed of the constant speed rotor 52 in the second direction R2. It is configured as follows. For example, when the variable speed rotor 72 is driven in the second direction R2 while the constant speed rotor 52 is stopped, the constant speed rotor 52 also rotates through the clutch 2. In this case, the variable speed motor 71 operates in the motor mode.
  • variable speed rotor 72 when the variable speed rotor 72 is rotated in the first direction R1 while the constant speed rotor 52 is rotating in the second direction R2, the constant speed rotor 52 and the variable speed rotor 72 are free.
  • the rotational speed of the sun gear shaft 12 as the output shaft Ao is ⁇ s
  • the rotational speed of the internal gear carrier shaft 37 (constant speed motor 51) as the constant speed input shaft Ac is ⁇ i
  • the input side planetary gear as the variable speed input shaft Av.
  • the rotation speed of the carrier shaft 27i (variable speed motor 71) is ⁇ h.
  • the number of teeth of the sun gear 11 is Zs
  • the number of teeth of the internal gear 17 is Zi.
  • U is the ratio ⁇ s / ⁇ i between the rotational speed ⁇ s of the output shaft Ao and the rotational speed ⁇ i of the constant speed motor 51.
  • the ratio U between the rotational speed ⁇ s of the output shaft Ao and the rotational speed ⁇ i of the constant speed motor 51 is the same as the ratio Zi / Zs of the number of teeth Zi of the internal gear 17 and the number of teeth Zs of the sun gear 11.
  • P be the ratio ⁇ c / ⁇ h between the rotational speed ⁇ c of the planetary gear carrier 21 and the rotational speed ⁇ h of the variable speed motor 71.
  • the rotational speed ⁇ i (rated rotational speed) of the constant speed rotor 52 is ⁇ 1800 rpm.
  • the maximum speed ⁇ h (rated speed) of the variable speed rotor 72 (variable speed input shaft Av) is 900 rpm.
  • the ratio U (the number of teeth Zs of the sun gear 11 and the number of teeth Zi of the internal gear 17 and the ratio Zi / Zs) of the rotational speed ⁇ s of the output shaft Ao and the rotational speed ⁇ i of the constant speed motor 51 is 4.
  • a ratio P between the rotational speed ⁇ c of the planetary gear carrier 21 and the rotational speed ⁇ h of the variable speed motor 71 is set to 0.3.
  • the rotation direction of the constant speed rotor 52 (internal gear 17) is the rotation in the second direction R2 ( ⁇ 1800 rpm)
  • the rotation direction of the variable speed rotor 72 (the planetary gear carrier 21) is the rotation of the constant speed rotor 52.
  • the maximum rotational speed (900 rpm) in the opposite direction (rotation in the first direction R1) the rotational speed ⁇ s of the sun gear shaft 12 that is the output shaft Ao is 8500 rpm. This rotational speed (8500 rpm) is the maximum rotational speed of the sun gear shaft 12.
  • the internal gear 17 corresponding to the constant speed input shaft Ac is rotated at ⁇ 1800 rpm, and the planetary gear carrier 21 corresponding to the variable speed input shaft Av is rotated at 900 rpm.
  • the rotational speed ⁇ s of the output shaft Ao is the maximum rotational speed.
  • variable speed range of the variable speed input shaft Av is ⁇ 900 rpm to +900 rpm
  • the rotational speed ⁇ s of the output shaft Ao decreases as the rotational speed of the variable speed input shaft Av approaches ⁇ 900 rpm.
  • the rotation speed of the constant speed rotor 52 (rated rotation speed) is -1800 rpm and the rotation speed of the variable speed rotor 72 is controlled in the range of -900 rpm to 900 rpm
  • the rotation speed of the sun gear shaft 12 that is the output shaft Ao. Can be controlled in the range of 5800 to 8500 rpm.
  • This range is the variable speed range of the sun gear shaft 12, which is the output shaft Ao of the variable speed gearbox 1.
  • the variable speed gearbox 1 normally rotates the output shaft Ao within this variable speed range.
  • the starting method of the variable speed step-up gear of this embodiment is to start only the variable speed motor 71 and increase the rotation speed of the constant speed rotor 52 of the constant speed motor 51 using the driving force of the variable speed motor 71. It is characterized by.
  • variable speed step-up gear is started by monitoring the variable speed motor starting step S11 in which only the variable speed motor 71 is started in the motor mode in the second direction R2, and the rotational speed of the variable speed motor.
  • Rotational speed monitoring step S12 and at the stage where the rotational speed of the constant speed rotor 52 reaches the rated rotational speed, the constant speed motor 51 is started, and the constant speed motor 71 is started to shift the variable speed motor 71 from the motor mode to the generator mode.
  • Step S13 and variable speed motor deceleration step S14 for returning the variable speed motor 71 to the rated rotational speed are included.
  • variable speed motor starting step S11 only the variable speed motor 71 is started in the motor mode in the second direction R2. Since the variable speed rotor 72 and the constant speed rotor 52 are connected by the clutch 2, the rotational speed of the constant speed rotor 52 also increases, and the output shaft Ao is driven via the transmission 10.
  • control unit 120 sets the rotation speed of the variable speed motor 71 to ⁇ 1800 rpm which exceeds the rated rotation speed. In the starting method of the variable speed step-up gear of this embodiment, it is necessary to rotate the variable speed motor 71 at 200% of the rated speed.
  • FIG. 6 is a graph for explaining the rotational speed-torque characteristics of the variable speed motor 71.
  • the horizontal axis represents the rotation speed (rpm) of the variable speed electric motor 71
  • the vertical axis represents the torque (Nm) of the variable speed electric motor 71.
  • the driving torque of the variable speed motor 71 controlled by the control unit 120 has a constant torque range B1 and a constant output range B2.
  • the drive torque of the variable speed motor 71 exhibits a constant torque characteristic by increasing the supply voltage from the rotation speed control device 100 in proportion to the increase in the speed of the variable speed motor 71 (constant torque range).
  • the driving torque is substantially constant in the constant torque range B1 (rated rotational speed) from ⁇ 900 rpm to +900 rpm.
  • a range beyond that of the driving torque of the variable speed motor 71 shows a constant output characteristic in which the torque decreases, and the torque decreases (constant output range B2).
  • the load torque at the start of the variable speed motor 71 increases as the rotational speed increases as shown by the broken line in FIG.
  • the load torque in the variable speed motor 71 of the present embodiment is a torque necessary for the variable speed motor 71 to drive the constant speed motor 51 and the compressor C via the clutch 2.
  • variable speed motor 71 can drive the constant speed motor 51 in a range where the drive torque exceeds the load torque even if it is outside the rated rotation speed range (outside the constant torque range). From FIG. 6, the drive torque of the variable speed electric motor 71 of this embodiment exceeds the load torque if the absolute value of the rotational speed is 1800 rpm or less even in the constant output range B1 that is outside the rated rotational speed range.
  • variable speed motor 71 of the present embodiment can increase the speed of the constant speed motor 51 to ⁇ 1800 rpm via the clutch 2 even at a speed exceeding the rated speed (constant torque range B1). I understand.
  • the control unit 120 determines whether or not the rotational speed of the variable speed electric motor 71 has reached the set ⁇ 1800 rpm. When the rotation speed of the variable speed motor 71 does not reach the set ⁇ 1800 rpm, the rotation speed of the variable speed motor 71 is further increased. When the rotation speed of the variable speed motor 71 reaches ⁇ 1800 rpm, the process proceeds to the constant speed motor starting step S13.
  • the rotation speed of the variable speed motor 71 becomes ⁇ 1800 rpm
  • the rotation speed of the constant speed motor also becomes ⁇ 1800 rpm (the rated rotation speed of the constant speed motor).
  • the operating speeds of the constant speed rotor 52, the variable speed rotor 72, and the output shaft Ao when the rotation speeds of the variable speed motor 71 and the constant speed motor 51 become ⁇ 1800 rpm. Is in a state represented by a straight line F1. According to the nomograph of FIG. 7, the rotational speed of the output shaft Ao is lower than the minimum rotational speed of the variable speed range c.
  • the control unit 120 starts the constant speed motor 51 and continues the operation of the constant speed motor 51.
  • the constant speed motor 51 continues to rotate at ⁇ 1800 rpm regardless of the rotational speed of the variable speed motor 71.
  • variable speed motor deceleration step S14 the control unit 120 returns the rotation speed of the variable speed motor 71 to the rated rotation speed.
  • the variable speed motor 71 shifts from the motor mode to the generator mode, and the driving force of the variable speed motor 71 is not transmitted to the constant speed rotor 52 via the clutch 2. That is, only the variable speed motor 71 decelerates.
  • the rotational speed of the output shaft Ao reaches the minimum rotational speed in the variable speed range c as the rotational speed of the variable speed rotor 72 is reduced. Since the rotation speed of the constant speed motor 51 is ⁇ 1800 rpm and the rotation speed of the variable speed motor 71 is ⁇ 900 rpm, the operating points of the constant speed rotor 52, the variable speed rotor 72, and the output shaft Ao are represented by a straight line F2. It becomes a state.
  • the output shaft Ao can be operated at a variable speed in the variable speed range c.
  • variable speed step-up gear 1 of the present embodiment has a function of preventing the variable speed motor 71 from over-rotating, for example, when the frequency conversion unit 101 (inverter) of the rotation speed control device 100 fails. .
  • variable speed motor 71 is operating at, for example, 100% rotation speed ( ⁇ 900 rpm) in the second direction R2. If it demonstrates using the alignment chart shown in FIG. 8, the operating point of the constant speed rotor 52, the variable speed rotor 72, and the output shaft Ao will be in the state represented by the straight line F3.
  • variable speed motor 71 When the frequency converter 101 fails during operation of the variable speed motor 71, the variable speed motor 71 free-runs in the second direction R2 and attempts to exceed the rated rotational speed.
  • the output shaft Ao and the constant speed rotor 52 decelerate. If it demonstrates using the alignment chart shown in FIG. 8, the operating point of the constant speed rotor 52, the variable speed rotor 72, and the output shaft Ao will be in the state represented by the straight line F4.
  • the constant speed rotor 52 and the variable speed rotor 72 are at the same speed, the constant speed rotor 52 and the variable speed rotor 72 are connected via the clutch 2.
  • the variable speed rotor 72 is in the acceleration direction and the constant speed rotor 52 is in the deceleration direction, the connected constant speed rotor 52 and the variable speed rotor 72 are decelerated at the same speed.
  • the variable speed rotor 72 is decelerated by the constant speed rotor 52. That is, the variable speed electric motor 71 does not over-rotate over 200%.
  • variable speed motor 71 having a smaller capacity than the constant speed motor 51 can be used to increase the rotation speed of the constant speed motor 51 to the rated rotation speed. Thereby, it is not necessary to design the starting current and the starting torque of the constant speed motor 51 in consideration of the load.
  • the constant speed motor 51 can be soft-started. Further, the soft starter and the bypass switchgear for starting the constant speed motor 51 are not required. Further, when a synchronous motor is used for the constant speed motor 51, damper coupling is not necessary.
  • variable speed rotor 72 Even when the rotational speed of the variable speed rotor 72 is increased when the variable speed motor 71 fails, the variable speed rotor 71 and the constant speed rotor 52 are connected via the clutch 2, so that the variable speed motor 71. Can be prevented from over-rotating.
  • the internal gear carrier shaft 37 that is a rod-shaped shaft is inserted into the variable speed rotor shaft 73 that is a cylindrical shaft in which the shaft insertion hole 74 is formed. That is, the constant speed input shaft Ac having a large output is inserted into the variable speed rotor shaft 73 of the variable speed motor 71 having a smaller output than the constant speed motor 51. Thereby, the thing with a bigger output (horsepower) can be employ
  • the constant speed motor 51, the variable speed motor 71, the transmission, and the compressor C are arranged in a straight line in this order, so that the entire apparatus can be made more compact.
  • a four-pole three-phase induction motor is exemplified as the constant-speed motor 51 suitable for rotating the compressor C at high speed, and the rotation speed of the compressor C is variable within a certain range. Therefore, as the variable speed motor 71 suitable for this purpose, an eight-pole three-phase induction motor is illustrated. However, when it is not necessary to rotate the drive target at a high speed, other types of electric motors may be used as the constant speed electric motor 51 and the variable speed electric motor 71.
  • variable speed step-up gear according to the second embodiment of the present invention will be described in detail.
  • differences from the first embodiment described above will be mainly described, and description of similar parts will be omitted.
  • the clutch 2 of the present embodiment is configured to transmit the driving force of the constant speed rotor 52 to the variable speed rotor 72. For example, when the constant speed rotor 52 is driven in the second direction R2 while the variable speed rotor 72 is stopped, the variable speed rotor 72 also rotates via the clutch 2.
  • the starting method of the variable speed step-up gear of this embodiment is to start only the constant speed motor 51 and increase the rotation speed of the variable speed rotor 72 of the variable speed motor 71 using the driving force of the constant speed motor 51. It is characterized by.
  • variable speed step-up gear is started by a constant-speed motor starting step S ⁇ b> 21 in which only the constant-speed motor 51 is started by connecting the clutch 2 and a rotation for monitoring the rotation speed of the constant-speed motor 51.
  • the control unit 120 determines whether or not the rotational speed of the constant speed motor 51 has reached ⁇ 1800 rpm. When the rotation speed of the constant speed motor 51 reaches ⁇ 1800 rpm, the process proceeds to the variable speed motor starting step S23. When the rotation speed of the constant speed motor 51 is ⁇ 1800 rpm, the rotation speed of the variable speed motor 71 is also ⁇ 1800 rpm.
  • variable speed motor starting step S ⁇ b> 23 the control unit 120 releases the clutch 2 and starts the variable speed motor 71.
  • the control unit 120 returns the rotation speed of the variable speed motor 71 to the rated rotation speed. That is, only the variable speed motor 71 decelerates.
  • the output shaft can be operated at a variable speed within a variable speed range.
  • the load on the variable speed electric motor 71 can be reduced.
  • the start-up of the variable speed gearbox 1 can be made smooth.
  • the gear that was the internal gear in the first embodiment is an external gear. Therefore, the gear carrier shaft that was the internal gear carrier shaft in the first embodiment is the external gear carrier shaft.
  • the transmission 10A of the third embodiment includes a sun gear 11, a sun gear shaft 12, a planetary gear 15A, an external gear (gear) 17A, and a planetary gear carrier 21A. And an external gear carrier (gear carrier) 31A and a speed change casing 41 covering them.
  • the planetary gear 15A of the third embodiment has a plurality of first planetary gears (primary gears) 151A and a plurality of second planetary gears (secondary gears) 152A.
  • the first planetary gear 151A meshes with the external gear 17A.
  • the first planetary gear 151A revolves around the axis Ar and rotates around its own center line Ap.
  • the second planetary gear 152A meshes with the sun gear 11.
  • the second planetary gear 152A revolves around the axis Ar and rotates around the same center line Ap as the first planetary gear 151A.
  • the second planetary gear 152A is arranged on the output side in the axial direction from the first planetary gear 151A.
  • One of the second planetary gears 152A can rotate integrally with one of the first planetary gears 151A. That is, one first planetary gear 151A is arranged in a pair with respect to one second planetary gear 152A.
  • the planetary gear carrier 21A of the third embodiment has a planetary gear shaft 22A, a planetary gear carrier body 23A, and a planetary gear carrier shaft 27A.
  • a planetary gear shaft 22A is provided for each planetary gear 15A.
  • the planetary gear shaft 22A can rotate the first planetary gear 151A and the second planetary gear 152A that are connected to each other around the center line Ap.
  • the planetary gear shaft 22A connects one second planetary gear 152A to one first planetary gear 151A.
  • the first planetary gear 151A is connected to the input side in the axial direction of the planetary gear shaft 22A
  • the second planetary gear 152A is connected to the output side in the axial direction of the planetary gear shaft 22A.
  • the planetary gear shaft 22A passes through the first planetary gear 151A and the second planetary gear 152A in the axial direction.
  • the end portion on the input side in the axial direction of the planetary gear shaft 22A is located on the input side in the axial direction with respect to the first planetary gear 151A. Further, the end on the output side in the axial direction of the planetary gear shaft 22A is located on the output side in the axial direction with respect to the second planetary gear 152A.
  • the planetary gear carrier body 23A fixes the positions of the plurality of planetary gear shafts 22A.
  • the planetary gear carrier main body 23A has a planetary gear output side arm portion 24A and a planetary gear input side arm portion 26A.
  • the planetary gear output side arm 24A rotatably supports the output side ends of the plurality of planetary gear shafts 22A.
  • the planetary gear input side arm portion 26A rotatably supports the input side ends of the plurality of planetary gear shafts 22A in the axial direction.
  • the planetary gear carrier 21A supports the first planetary gear 151A and the second planetary gear 152A coaxially.
  • the planetary gear carrier shaft 27A fixes the planetary gear carrier body 23A.
  • the planetary gear carrier shaft 27A extends in the axial direction about the axis Ar.
  • the planetary gear carrier shaft 27A includes an output side planetary gear carrier shaft 27Ao extending from the planetary gear output side arm portion 24A to the output side, and an input side planetary gear carrier shaft 27Ai extending from the planetary gear input side arm portion 26A to the input side.
  • Both the output-side planetary gear carrier shaft 27Ao and the input-side planetary gear carrier shaft 27Ai are formed in a cylinder centering on the axis Ar.
  • the output side planetary gear carrier shaft 27Ao is supported by the planetary gear carrier bearing 43 so as to be capable of rotating about the axis Ar with respect to the transmission casing 41.
  • the sun gear shaft 12 is inserted on the inner peripheral side of the output-side planetary gear carrier shaft 27Ao disposed on the output side of the planetary gear output-side arm portion 24A.
  • the input planetary gear carrier shaft 27Ai is supported by the planetary gear carrier bearing 44 so as to be capable of rotating about the axis Ar with respect to the transmission casing 41.
  • the planetary gear carrier bearing 44 is disposed on the input side with respect to the planetary gear input side arm portion 26A.
  • An outer gear carrier shaft 37A which will be described later, is inserted on the inner peripheral side of the input side planetary gear carrier shaft 27Ai.
  • the external gear carrier 31A supports the external gear 17A so that it can rotate about the axis Ar.
  • the external gear carrier 31A has an external gear carrier shaft 37A connected to the external gear 17A.
  • the external gear carrier shaft 37A is fixed to the external gear 17A around the axis Ar and extends in the axial direction.
  • the external gear carrier shaft 37A is formed in a cylindrical shape centered on the axis Ar.
  • the external gear carrier shaft 37A extends from the external gear 17A to the input side in the axial direction.
  • the input side portion of the external gear carrier shaft 37A is inserted into the inner peripheral side of the cylindrical input side planetary gear carrier shaft 27Ai.
  • variable speed gearbox 1 including the transmission 10A as described above, the constant speed rotor 52 is transmitted by transmitting the driving force of the variable speed rotor 72 to the constant speed rotor 52 as in the first embodiment. It is possible to reduce the load of the constant speed motor 51 having Thereby, the start-up of the variable speed gearbox 1 can be made smooth.
  • the gears meshed with the planetary gears 15 and 15A may be either the internal gear 17 as in the first embodiment or the external gear 17A as in the third embodiment, and the number of the gears in this embodiment. It is not limited to such a configuration. Therefore, for example, the gear that meshes with the planetary gear 15 may have a configuration in which two or more internal gears 17 are provided as in the first embodiment. Further, the gear meshing with the planetary gear 15A may have a configuration in which only one or three or more external gears 17A are provided as in the third embodiment.
  • variable speed input shaft Av of the transmission 10 and the variable speed rotor 72 of the electric device 50 are not limited to being connected coaxially as in the present embodiment.
  • the variable speed rotor 72 may be connected to the variable speed input shaft Av via a connection structure such as another gear. Therefore, the variable speed step-up gear 1 of the present embodiment is not limited to a structure in which one variable speed motor 71 is connected to one transmission 10.
  • a plurality of variable speed rotors 72 may be connected to one variable speed input shaft Av such that a plurality of variable speed motors 71 are connected to one transmission apparatus 10.

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Abstract

電動装置は、遊星歯車変速装置の定速入力軸を第二方向に回転させる定速ロータを有する定速電動機と、遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能し、可変速ロータを第一方向の最大回転数で回転させることで、出力軸を最大回転数で回転させる可変速電動機と、を有している。可変速ロータの第二方向の回転数が定速ロータの第二方向の回転数よりも大きい場合に、可変速ロータの駆動力を定速ロータに伝達するクラッチを備える可変速増速機。

Description

可変速増速機及び可変速増速機の始動方法
　本発明は、定速電動機と可変速電動機とからなる電動装置と、電動装置で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える遊星歯車変速装置とを備える可変速増速機、及び可変速増速機の始動方法に関する。
　圧縮機等の回転機械を駆動する装置としては、回転駆動力を発生する電動装置と、電動装置で発生した回転駆動力を変速させて回転機械に伝える変速装置と、を備えているものがある。
　特許文献１には、変速比を正確に制御するために、電動装置として定速電動機と変速用の可変速電動機とを用い、変速装置として遊星歯車変速装置を用いたものが記載されている。この装置では、可変速電動機の回転数を変えることで、回転機械に接続される変速装置の出力軸の回転数を変えることができる。
日本国特許第４４７２３５０号公報
　ところで、上記可変速増速機の始動の際、電動装置を構成する定速電動機及び可変速電動機の仕様によっては、始動時のトルク変動によって始動が滑らかに行われないという課題がある。
　本発明は、定速電動機と可変速電動機とからなる電動装置と、電動装置で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える遊星歯車変速装置とを備える可変速増速機において、可変速増速機の始動を滑らかにすることができる可変速増速機を提供する。
　本発明の第一の態様によれば、可変速増速機は、回転駆動力を発生する電動装置と、前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える遊星歯車変速装置と、を備え、前記電動装置は、前記遊星歯車変速装置の前記定速入力軸を第二方向に回転させる定速ロータを有する定速電動機と、前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能し、前記可変速ロータを第一方向の最大回転数で回転させることで、前記出力軸を最大回転数で回転させる可変速電動機と、を有し、前記可変速ロータの第二方向の回転数が前記定速ロータの第二方向の回転数よりも大きい場合に、前記可変速ロータの駆動力を前記定速ロータに伝達するクラッチを備える。
　このような構成によれば、可変速ロータの駆動力を定速ロータに伝達することによって、定速電動機の負荷を低減することができる。これにより、可変速増速機の始動を滑らかにすることができる。
　また、可変速電動機の故障時に可変速ロータの回転数が増速した場合においても、ワンウェイクラッチを介して可変速ロータと定速ロータとが接続されることによって、可変速電動機の過回転を防止することができる。
　本発明の第二の態様によれば、上記可変速増速機では、前記遊星歯車変速装置は、軸線を中心として自転する太陽歯車と、前記太陽歯車に固定され、前記軸線を中心として、軸方向に延びる太陽歯車軸と、前記太陽歯車と噛み合い、前記軸線を中心として公転すると共に自身の中心線を中心として自転する遊星歯車と、前記軸線を中心として環状に複数の歯が並び、前記遊星歯車と噛み合う歯車と、前記軸線を中心として軸方向に延びる遊星歯車キャリア軸を有し、前記遊星歯車を、前記軸線を中心として公転可能に且つ前記遊星歯車自身の中心線を中心として自転可能に支持する遊星歯車キャリアと、前記軸線を中心として軸方向に延びる歯車キャリア軸を有し、前記歯車を、前記軸線を中心として自転可能に支持する歯車キャリアと、を有し、前記太陽歯車軸が前記駆動対象に接続される出力軸を成し、前記歯車キャリア軸が定速入力軸を成し、前記遊星歯車キャリア軸が可変速入力軸を成し、前記可変速ロータは、前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている前記軸線を中心として円筒状をなし、軸方向に貫通した軸挿通孔に前記定速入力軸が挿通されていてもよい。
　本発明の第三の態様によれば、上記可変速増速機では、前記歯車は、内歯車であって、前記歯車キャリア軸は、内歯車キャリア軸であってもよい。
　本発明の第四の態様によれば、上記可変速増速機では、前記歯車は、外歯車であって、前記歯車キャリア軸は、外歯車キャリア軸であって、前記遊星歯車は、前記外歯車に噛み合う一次歯車と、前記太陽歯車に噛み合う二次歯車と、を含み、前記遊星歯車キャリアは、前記一次歯車と前記二次歯車とを同軸に支持していてもよい。
　本発明の第五の態様によれば、上記可変速増速機の始動方法は、前記可変速電動機のみを第二方向に電動機モードで起動する可変速電動機起動工程と、前記定速ロータの回転数が定格回転数に達した段階で、前記定速電動機を起動する定速電動機起動工程と、を含む。
　本発明の第六の態様によれば、可変速増速機の始動方法は、回転駆動力を発生する電動装置と、前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える遊星歯車変速装置と、を備え、前記電動装置は、前記遊星歯車変速装置の前記定速入力軸を第二方向に回転させる定速ロータを有する定速電動機と、前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能し、前記可変速ロータを第一方向の最大回転数で回転させることで、前記出力軸を最大回転数で回転させる可変速電動機と、前記定速ロータの駆動力を前記可変速ロータに伝達するクラッチと、を備える可変速増速機の制御方法であって、前記定速電動機のみを起動する定速電動機起動工程と、前記定速電動機が定格回転数に達した段階で、前記可変速電動機を起動する可変速電動機起動工程と、を含む。
　このような構成によれば、定速ロータの駆動力を可変速ロータに伝達することによって、可変速電動機の負荷を低減することができる。これにより、可変速増速機の始動を滑らかにすることができる。
　本発明の第七の態様によれば、上記可変速増速機の始動方法では、前記遊星歯車変速装置は、軸線を中心として自転する太陽歯車と、前記太陽歯車に固定され、前記軸線を中心として、軸方向に延びる太陽歯車軸と、前記太陽歯車と噛み合い、前記軸線を中心として公転すると共に自身の中心線を中心として自転する遊星歯車と、前記軸線を中心として環状に複数の歯が並び、前記遊星歯車と噛み合う歯車と、前記軸線を中心として軸方向に延びる遊星歯車キャリア軸を有し、前記遊星歯車を、前記軸線を中心として公転可能に且つ前記遊星歯車自身の中心線を中心として自転可能に支持する遊星歯車キャリアと、前記軸線を中心として軸方向に延びる歯車キャリア軸を有し、前記歯車を、前記軸線を中心として自転可能に支持する歯車キャリアと、を有し、前記太陽歯車軸が前記駆動対象に接続される出力軸を成し、前記歯車キャリア軸が定速入力軸を成し、前記遊星歯車キャリア軸が可変速入力軸を成し、前記可変速ロータは、前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている前記軸線を中心として円筒状をなし、軸方向に貫通した軸挿通孔に前記定速入力軸が挿通されていてもよい。
　本発明の第八の態様によれば、上記可変速増速機の始動方法では、前記歯車は、内歯車であって、前記歯車キャリア軸は、内歯車キャリア軸であってもよい。
　本発明の第九の態様によれば、蒸気可変速増速機の始動方法では、前記歯車は、外歯車であって、前記歯車キャリア軸は、外歯車キャリア軸であって、前記遊星歯車は、前記外歯車に噛み合う一次歯車と、前記太陽歯車に噛み合う二次歯車と、を含み、前記遊星歯車キャリアは、前記一次歯車と前記二次歯車とを同軸に支持していてもよい。
　本発明によれば、定速ロータと可変速ロータのうち一方のロータの駆動力を他方のロータに伝達することによって、他方のロータを有する電動機の負荷を低減することができる。これにより、可変速増速機の始動を滑らかにすることができる。
本発明の第一実施形態の可変速増速機の断面図である。 本発明の第一実施形態の変速装置の断面図である。 本発明の第一実施形態の電動装置の断面図である。 本発明の第一実施形態の変速装置の構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態の可変速増速機の始動方法を説明するフローチャートである。 可変速電動機の回転数－トルク特性を説明するグラフである。 本発明の第一実施形態の可変速増速機の始動方法を説明する共線図である。 本発明の第一実施形態の可変速増速機の過回転防止方法を説明する共線図である。 本発明の第二実施形態の可変速増速機の始動方法を説明するフローチャートである。 本発明の第三実施形態の変速装置の構成を示す模式図である。
〔第一実施形態〕
　以下、本発明の第一実施形態の可変速増速機について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１に示すように、本実施形態の可変速増速機１は、回転駆動力を発生する電動装置５０と、電動装置５０で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える変速装置１０と、を備えている。可変速増速機１は、例えば、圧縮機システム等の流体機械システムに適用することができる。
　本実施形態の可変速増速機１の駆動対象は圧縮機Ｃである。
　変速装置１０は、遊星歯車変速装置である。
　電動装置５０は、定速で回転する定速ロータ５２を有する定速電動機５１と、任意の回転数で回転する可変速ロータ７２を有する可変速電動機７１とを有している。定速ロータ５２と可変速ロータ７２は、それぞれ変速装置１０と接続されている。
　電動装置５０は、電動装置支持部５０Ｓによって架台９０に支持されている。変速装置１０は、変速装置支持部１０Ｓによって架台９０に支持されている。これら支持部により、重量物である電動装置５０及び変速装置１０の確実な固定が可能となる。
　変速装置１０は、図２に示すように、水平方向に延在する軸線Ａｒを中心として自転する太陽歯車１１と、太陽歯車１１に固定されている太陽歯車軸１２と、太陽歯車１１と噛み合い、軸線Ａｒを中心として公転すると共に自身の中心線Ａｐを中心として自転する複数の遊星歯車１５と、軸線Ａｒを中心として環状に複数の歯が並び、複数の遊星歯車１５と噛み合う内歯車（歯車）１７と、複数の遊星歯車１５を、軸線Ａｒを中心として公転可能に且つ遊星歯車１５自身の中心線Ａｐを中心として自転可能に支持する遊星歯車キャリア２１と、内歯車１７を軸線Ａｒを中心として自転可能に支持する内歯車キャリア（歯車キャリア）３１と、これらを覆う変速ケーシング４１と、を有する。
　以下、軸線Ａｒが延びている方向を軸方向とし、軸方向の一方側を出力側、出力側の反対側を入力側とする。また、軸線Ａｒを中心とする径方向を単に径方向という。本実施形態の可変速増速機１は、軸線方向の入力側に電動装置５０が配置され、電動装置５０の出力側に変速装置１０が配置されている。圧縮機Ｃは、可変速増速機１の出力側に配置されている。
　太陽歯車軸１２は、軸線Ａｒを中心として円柱状を成し、太陽歯車１１から軸方向の出力側に延びている。この太陽歯車軸１２の出力側端部には、フランジ１３が形成されている。このフランジ１３には、例えば、駆動対象としての圧縮機Ｃのロータが接続される。太陽歯車軸１２は、太陽歯車１１の出力側に配置されている太陽歯車軸受４２により、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。太陽歯車軸受４２は、変速ケーシング４１に取り付けられている。
　遊星歯車キャリア２１は、複数の遊星歯車１５毎に設けられている遊星歯車軸２２と、複数の遊星歯車軸２２相互の位置を固定する遊星歯車キャリア本体２３と、軸線Ａｒを中心として軸方向に延びる出力側遊星歯車キャリア軸２７ｏと、を有している。出力側遊星歯車キャリア軸２７ｏは、遊星歯車キャリア本体２３の径方向内側に固定されている。
　遊星歯車軸２２は、遊星歯車１５の中心線Ａｐを軸方向に貫通し、遊星歯車１５をその中心線を中心として自転可能に支持する。遊星歯車キャリア本体２３は、複数の遊星歯車軸２２から径方向外側に延在している。
　出力側遊星歯車キャリア軸２７ｏは、遊星歯車キャリア本体２３から出力側に延在している。出力側遊星歯車キャリア軸２７ｏは、軸線Ａｒを中心として円筒状を成している。
　出力側遊星歯車キャリア軸２７ｏは、遊星歯車キャリア軸受４３により、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。遊星歯車キャリア軸受４３は、変速ケーシング４１に取り付けられている。出力側遊星歯車キャリア軸２７ｏの内周側には、太陽歯車軸１２が挿通されている。
　変速装置１０は、可変速電動機７１の可変速ロータ７２に接続される入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉと、入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉの回転を遊星歯車キャリア２１に伝達する伝達軸２５とを、有している。
　入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉは、軸線Ａｒを中心として円筒状を成している。入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉは、変速装置１０の入力側に配置されており、遊星歯車キャリア軸受４４により、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。遊星歯車キャリア軸受４４は、変速ケーシング４１に取り付けられている。入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉの内周側には、変速装置１０の内歯車キャリア３１を駆動する内歯車キャリア軸（歯車キャリア軸）３７が挿通されている。
　入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉの入力側端には、径方向外側に向かって広がる環状のフランジ２８が形成されている。入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉの出力側端には、径方向外側に向かって延びる入力側アーム部２６が形成されている。
　伝達軸２５は、軸線Ａｔを中心として自転可能に支持されている。伝達軸２５は、軸受（図示せず）を介して変速ケーシング４１に取り付けられている。伝達軸２５の両端には、入力側伝達歯車２９ｉと出力側伝達歯車２９ｏが固定されている。
　入力側伝達歯車２９ｉは、入力側アーム部２６の外周に形成されている歯車と噛み合っている。出力側伝達歯車２９ｏは、遊星歯車キャリア本体２３の外周に形成されている歯車と噛み合っている。これにより、入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉの回転は、伝達軸２５を介して遊星歯車キャリア２１に伝達される。
　内歯車キャリア３１は、内歯車１７が固定されているキャリア本体３３と、キャリア本体３３に固定され軸線Ａｒを中心として軸方向に延びる内歯車キャリア軸３７と、を有する。
　キャリア本体３３は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、内周側に内歯車１７が固定されている円筒部３５と、円筒部３５の入力側端から径方向内側に延びる入力側アーム部３６と、を有する。
　軸線Ａｒを中心として円柱状を成す内歯車キャリア軸３７は、軸線Ａｒを中心として円柱状を成す太陽歯車軸１２の入力側に配置されている。キャリア本体３３の入力側アーム部３６は、内歯車キャリア軸３７に固定されている。内歯車キャリア軸３７は、円筒状の入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉの内周側に挿通されている。
　図３に示すように、定速電動機５１は、変速装置１０の内歯車キャリア軸３７を回転駆動させる。可変速電動機７１は、変速装置１０の入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉを回転駆動させる。電動装置５０は、定速電動機５１を冷却するための冷却ファン９１と、冷却ファン９１を覆うファンカバー９２と、を有する。
　内歯車キャリア軸３７は、定速電動機５１の駆動力によって定速で回転する定速入力軸Ａｃである。入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉは、可変速電動機７１の駆動力によって任意の回転数で回転する可変速入力軸Ａｖである。
　可変速増速機１は、可変速電動機７１の回転数を変えることによって、駆動対象に接続される変速装置１０の出力軸Ａｏの回転数を変えることができる。
　本実施形態において、定速電動機５１は、例えば、４極の三相誘導電動機である。また、可変速電動機７１は、極数が定速電動機５１よりも多い８極の三相誘導電動機である。なお、定速電動機５１及び可変速電動機７１の仕様はこれに限ることはなく、適宜仕様を変更することができる。
　定速電動機５１は、軸線Ａｒを中心として自転し、変速装置１０の定速入力軸Ａｃである内歯車キャリア軸３７に接続される定速ロータ５２と、定速ロータ５２の外周側に配置されている定速ステータ６６と、定速ステータ６６が内周側に固定されている定速電動機ケーシング６１と、を有している。
　定速ロータ５２は、軸線Ａｒを中心として円柱状を成す定速ロータ軸５３と、定速ロータ軸５３の外周に固定されている導体５６と、を有する。定速ロータ軸５３の入力側端には、冷却ファン９１が固定されている。
　定速ステータ６６は、定速ロータ５２の導体５６の径方向外側に配置されている。この定速ステータ６６は、複数のコイルで形成されている。
　定速電動機ケーシング６１は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、内周側に定速ステータ６６が固定されているケーシング本体６２と、円筒状のケーシング本体６２の軸方向の両端を塞ぐ蓋６３ｉ，６３ｏとを有している。各々の蓋６３ｉ，６３ｏには、定速ロータ軸５３を、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持する定速ロータ軸受６５ｉ，６５ｏが取り付けられている。各々の蓋６３ｉ，６３ｏには、定速ロータ軸受６５ｉよりも径方向外側の位置で、軸方向に貫通する複数の開口６４が形成されている。
　定速ロータ軸５３の入力側端は、定速電動機ケーシング６１の入力側の蓋６３ｉから、入力側に突出している。定速ロータ軸５３の入力側端に、冷却ファン９１が固定されている。
　定速ロータ５２が回転すると、冷却ファン９１も定速ロータ５２と一体的に回転する。ファンカバー９２は、冷却ファン９１の外周側に配置されている円筒状のカバー本体９３と、カバー本体９３の入口側の開口に取り付けられ、複数の空気孔が形成されている空気流通板９４と、を有する。ファンカバー９２は、定速電動機ケーシング６１の入力側の蓋６３ｉに固定されている。
　可変速電動機７１は、軸線Ａｒを中心として自転し、可変速入力軸Ａｖである入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉに接続される可変速ロータ７２と、可変速ロータ７２の外周側に配置されている可変速ステータ８６と、可変速ステータ８６が内周側に固定されている可変速電動機ケーシング８１と、を有している。
　可変速ロータ７２は、可変速ロータ軸７３と、可変速ロータ軸７３の外周に固定されている導体７６と、を有している。可変速ロータ軸７３は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、軸方向に貫通した軸挿通孔７４を有している。可変速ロータ軸７３の軸挿通孔７４には、定速入力軸Ａｃである内歯車キャリア軸３７が挿通されている。可変速ロータ軸７３の出力側端には、径方向外側に向かって広がる環状のフランジ７３ｏが形成されている。
　可変速ステータ８６は、可変速ロータ７２の導体７６の径方向外側に配置されている。可変速ステータ８６は、複数のコイルで形成されている。
　可変速電動機ケーシング８１は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成し、内周側に可変速ステータ８６が固定されているケーシング本体８２と、円筒状のケーシング本体８２の出力側端を塞ぐ出力側蓋８３ｏと、可変速ステータ８６よりも入力側に配置され円筒状のケーシング本体８２の内周側に固定されている入口側蓋８３ｉと、を有している。各々の蓋８３ｉ，８３ｏには、可変速ロータ軸７３を、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持する可変速ロータ軸受８５ｉ，８５ｏが取り付けられている。各々の蓋８３ｉ，８３ｏには、可変速ロータ軸受８５ｉ，８５ｏよりも径方向外側の位置で、軸方向に貫通する複数の開口８４が形成されている。
　可変速電動機ケーシング８１の各々の蓋８３ｉ，８３ｏに形成されている複数の開口８４、及び、定速電動機ケーシング６１の各蓋６３ｉ，６３ｏに形成されている複数の開口６４により、可変速電動機ケーシング８１内の空間と定速電動機ケーシング６１内の空間とが連通している。
　また、本実施形態の可変速増速機１において、定速ロータ５２と、可変速ロータ７２と、太陽歯車軸１２とは同一の軸線上に配置されている。
　図４に示すように、定速電動機５１は、定速電動機５１に電力を供給することによって定速ロータ５２（内歯車１７）を軸線Ａｒの周方向の第二方向Ｒ２に回転させるように設定されている。定速ロータ５２が第二方向Ｒ２に回転することによって、内歯車キャリア軸３７及び内歯車キャリア３１は、第二方向Ｒ２に回転する。
　変速装置１０の出力軸Ａｏは、定速電動機５１の定速ロータ５２が第二方向Ｒ２に最大回転数で回転することにより、第二方向Ｒ２とは逆方向の第一方向Ｒ１に回転するように設定されている。即ち、定速電動機５１の正回転は第二方向Ｒ２であり、変速装置１０の出力軸Ａｏの正回転は、第一方向Ｒ１である。圧縮機Ｃは、出力軸Ａｏが正回転することにより、正常に作動する。
　なお、以下の説明においては、第一方向Ｒ１の回転方向をプラス（正）の回転方向とし、第二方向Ｒ２の回転方向をマイナス（負）の回転方向とする。例えば、定速電動機５１の最大回転数は、－１８００ｒｐｍである。
　可変速電動機７１は、可変速ロータ７２（遊星歯車キャリア２１）を軸線Ａｒの周方向の第一方向Ｒ１及び第二方向Ｒ２に回転駆動させることができる。即ち、可変速電動機７１は、正回転及び逆回転が可能である。可変速ロータ７２の第一方向Ｒ１の回転数を上げることによって、変速装置１０の出力軸Ａｏの第一方向Ｒ１の回転数が上がる。
　可変速電動機７１は、可変速ロータ７２を外部の力で回転させることによって発電機として機能する。可変速電動機７１が発電機として機能する状態を発電機モードと呼ぶ。
　可変速電動機７１は、電力が供給されることによって電動機として機能する。可変速電動機７１が電動機として機能する状態を電動機モードと呼ぶ。
　可変速ロータ７２が第一方向Ｒ１に回転することによって、遊星歯車キャリア２１は、第一方向Ｒ１に回転する。
　本実施形態の可変速増速機１は、可変速電動機７１の回転数を制御する回転数制御装置１００と、可変速電動機７１を電力供給状態と電力断状態とにする可変速電動機スイッチ１１１と、定速電動機５１を電力供給状態と電力断状態とにする定速電動機スイッチ１１２と、回転数制御装置１００、可変速電動機スイッチ１１１及び定速電動機スイッチ１１２の動作を制御する制御部１２０と、を備えている。
　制御部１２０は、コンピュータで構成されている。制御部１２０は、オペレータからの指示を直接受け付ける又は上位制御装置からの指示を受け付ける受付部１２１と、可変速電動機スイッチ１１１及び回転数制御装置１００、定速電動機スイッチ１１２に指示を与えるインタフェース１２２と、受付部１２１で受け付けた指示等に応じて、可変速電動機スイッチ１１１、定速電動機スイッチ１１２及び回転数制御装置１００に対する指示を作成する演算部１２３と、を有している。
　可変速電動機スイッチ１１１は、電源線１１０と回転数制御装置１００とに電気的に接続されている。回転数制御装置１００は、可変速電動機７１と電気的に接続されている。定速電動機スイッチ１１２は、電源線１１０と定速電動機５１とに電気的に接続されている。
　可変速電動機スイッチ１１１は、制御部１２０からのオン指示でオンになり、制御部１２０からのオフ指示でオフになる。可変速電動機スイッチ１１１がオンになると、電源線１１０からの電力が回転数制御装置１００を介して可変速電動機７１に供給され、可変速電動機７１は電力供給状態になる。可変速電動機スイッチ１１１がオフになると、電源線１１０から回転数制御装置１００及び可変速電動機７１への電力供給が断たれ、可変速電動機７１は電力断状態になる。
　定速電動機スイッチ１１２は、制御部１２０からのオン指示でオンになり、制御部１２０からのオフ指示でオフになる。定速電動機スイッチ１１２がオンになると、電源線１１０からの電力が定速電動機５１に供給され、定速電動機５１は電力供給状態になる。定速電動機スイッチ１１２がオフになると、電源線１１０から定速電動機５１への電力供給が断たれ、定速電動機５１は電力断状態になる。
　回転数制御装置１００は、電源線１１０から供給される電力の周波数を変える周波数変換部１０１と、可変速電動機７１の回転方向を変更する回転方向変更部１０２と、を備えている。
　周波数変換部１０１は、制御部１２０から指示された周波数の電力を可変速電動機７１に供給する。可変速電動機７１の可変速ロータ７２は、この周波数に応じた回転数で回転する。このように、可変速ロータ７２の回転数が変化するため、可変速ロータ７２に接続されている変速装置１０の遊星歯車キャリア２１の回転数も変化する。この結果、変速装置１０の出力軸Ａｏである太陽歯車軸１２の回転数も変化する。
　回転方向変更部１０２は、可変速電動機７１に接続されている複数（本実施形態の場合３本）の電源線を入れ替える回路を用いることによって、可変速電動機７１の回転方向を変更する装置である。即ち、回転方向変更部１０２は、可変速ロータ７２を正回転、及び逆回転させることができる。
　本実施形態の可変速増速機１は、定速ロータ５２と可変速ロータ７２とを接続するクラッチ２（ワンウェイクラッチ）を備えている。クラッチ２は、可変速ロータ７２の入力側端部の内周面と内歯車キャリア軸３７の外周面との間に配置されている。即ち、クラッチ２は、内歯車キャリア軸３７を介して定速ロータ５２と可変速ロータ７２とを接続している。
　クラッチ２の位置は、上記した位置に限ることはない。例えば、クラッチ２を、入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉの内周面と内歯車キャリア軸３７の外周面との間に配置してもよい。
　クラッチ２は、可変速ロータ７２の第二方向Ｒ２の回転数が定速ロータ５２の第二方向Ｒ２の回転数よりも大きい場合に、可変速ロータ７２の駆動力を定速ロータ５２に伝達するように構成されている。例えば、定速ロータ５２が停止している状態で、可変速ロータ７２を第二方向Ｒ２に駆動すると、クラッチ２を介して定速ロータ５２も回転する。この場合、可変速電動機７１は、電動機モードで作動する。
　一方、定速ロータ５２が第二方向Ｒ２に回転している状態で、可変速ロータ７２を第一方向Ｒ１に回転させた場合は、定速ロータ５２と可変速ロータ７２とはフリーとなる。
　ここで、変速装置１０の各歯車の歯数と、変速装置１０の各軸の回転数との関係について、図４を用いて説明する。
　出力軸Ａｏとしての太陽歯車軸１２の回転数をωｓ、定速入力軸Ａｃとしての内歯車キャリア軸３７（定速電動機５１）の回転数をωｉ、可変速入力軸Ａｖとしての入力側遊星歯車キャリア軸２７ｉ（可変速電動機７１）の回転数をωｈとする。また、太陽歯車１１の歯数をＺｓ、内歯車１７の歯数をＺｉとする。
　また、出力軸Ａｏの回転数ωｓと定速電動機５１の回転数ωｉの比ωｓ／ωｉをＵとする。出力軸Ａｏの回転数ωｓと定速電動機５１の回転数ωｉの比Ｕは、内歯車１７の歯数Ｚｉと太陽歯車１１の歯数Ｚｓの比Ｚｉ／Ｚｓと同じである。
　遊星歯車キャリア２１の回転数ωｃと可変速電動機７１の回転数ωｈの比ωｃ／ωｈをＰとする。
　各歯車の歯数と、変速装置１０の各軸の回転数との関係は、以下の式（１）で表すことができる。
　ωｓ／ωｉ＝Ｐ×ωｈ／ωｉ－（１－Ｐ×ωｈ／ωｉ ）×Ｕ　・・・（１）
　仮に、定速電動機５１が４極の誘導電動機で、電源周波数が６０Ｈｚの場合、定速ロータ５２（定速入力軸Ａｃ）の回転数ωｉ（定格回転数）は－１８００ｒｐｍとなる。また、可変速電動機７１が８極の誘導電動機で、電源周波数が６０Ｈｚの場合、可変速ロータ７２（可変速入力軸Ａｖ）の最高回転数ωｈ（定格回転数）は９００ｒｐｍとなる。
　また、仮に、出力軸Ａｏの回転数ωｓと定速電動機５１の回転数ωｉの比Ｕ（太陽歯車１１の歯数Ｚｓと内歯車１７の歯数Ｚｉと比Ｚｉ／Ｚｓ）を４とする。
　また、遊星歯車キャリア２１の回転数ωｃと可変速電動機７１の回転数ωｈの比Ｐを０．３とする。
　この場合、定速ロータ５２（内歯車１７）の回転の向きを第二方向Ｒ２の回転（－１８００ｒｐｍ）とし、可変速ロータ７２（遊星歯車キャリア２１）の回転の向きが定速ロータ５２の回転と逆向き（第一方向Ｒ１の回転）の最高回転数（９００ｒｐｍ）であると、出力軸Ａｏである太陽歯車軸１２の回転数ωｓは、８５００ｒｐｍとなる。この回転数（８５００ｒｐｍ）は、太陽歯車軸１２の最高回転数である。
　即ち、本実施形態の変速装置１０においては、定速入力軸Ａｃに対応する内歯車１７を－１８００ｒｐｍで回転させ、可変速入力軸Ａｖに対応する遊星歯車キャリア２１を９００ｒｐｍで回転させることによって、出力軸Ａｏの回転数ωｓが最高回転数となる。
　可変速入力軸Ａｖの可変速範囲が－９００ｒｐｍから＋９００ｒｐｍであるとすると、可変速入力軸Ａｖの回転数が－９００ｒｐｍに近づくに従って、出力軸Ａｏの回転数ωｓは低くなる。
　仮に、定速ロータ５２の回転数（定格回転数）が－１８００ｒｐｍで、可変速ロータ７２の回転数を－９００ｒｐｍから９００ｒｐｍの範囲で制御する場合、出力軸Ａｏである太陽歯車軸１２の回転数を５８００～８５００ｒｐｍの範囲に制御することができる。この範囲は、可変速増速機１の出力軸Ａｏである太陽歯車軸１２の可変速範囲であり、可変速増速機１は、通常この可変速範囲で出力軸Ａｏを回転させる。
（始動方法）
　次に、本実施形態の可変速増速機の始動方法について説明する。
　本実施形態の可変速増速機の始動方法は、可変速電動機７１のみを起動して、可変速電動機７１の駆動力を用いて定速電動機５１の定速ロータ５２の回転数を上昇させることを特徴としている。
　図５に示すように、可変速増速機の始動方法は、可変速電動機７１のみを第二方向Ｒ２に電動機モードで起動する可変速電動機起動工程Ｓ１１と、可変速電動機の回転数を監視する回転数監視工程Ｓ１２と、定速ロータ５２の回転数が定格回転数に達した段階で、定速電動機５１を起動し、可変速電動機７１を電動機モードから発電機モードへ移行する定速電動機起動工程Ｓ１３と、可変速電動機７１を定格回転数に戻す可変速電動機減速工程Ｓ１４と、を有している。
　可変速電動機起動工程Ｓ１１においては、可変速電動機７１のみを第二方向Ｒ２に電動機モードで起動する。可変速ロータ７２と定速ロータ５２とはクラッチ２によって接続されているため、定速ロータ５２の回転数も上昇し、変速装置１０を介して出力軸Ａｏが駆動される。
　ここで、制御部１２０は、可変速電動機７１の回転数を定格回転数を超える－１８００ｒｐｍに設定する。本実施形態の可変速増速機の始動方法においては、可変速電動機７１を、定格回転数の２００％で回転させる必要がある。
　ここで、可変速電動機７１の回転数－トルク特性について説明する。図６は、可変速電動機７１の回転数－トルク特性を説明するグラフである。図６において、横軸は、可変速電動機７１の回転数（ｒｐｍ）であり、縦軸は、可変速電動機７１のトルク（Ｎｍ）である。
　図６の実線に示すように、制御部１２０によって制御される可変速電動機７１の駆動トルクは、定トルク範囲Ｂ１と、定出力範囲Ｂ２とを有している。可変速電動機７１の駆動トルクは、可変速電動機７１の速度の上昇に比例させて回転数制御装置１００からの供給電圧を高めることによって、定トルク特性を示す（定トルク範囲）。本実施形態の可変速電動機７１は、－９００ｒｐｍから＋９００ｒｐｍの定トルク範囲Ｂ１（定格回転数）においては、駆動トルクは略一定である。
　可変速電動機７１の駆動トルクのそれ以上の範囲は、トルクが低下する定出力特性を示し、トルクが低下する（定出力範囲Ｂ２）。
　可変速電動機７１の起動時における負荷トルクは、図６の破線に示すように回転数の上昇に伴い増加する。ここで、本実施形態の可変速電動機７１における負荷トルクとは、可変速電動機７１がクラッチ２を介して定速電動機５１、及び圧縮機Ｃを駆動するのに必要なトルクである。
　即ち、可変速電動機７１は、定格回転数範囲外（定トルク範囲外）であっても、駆動トルクが負荷トルクを上回っている範囲において定速電動機５１を駆動することができる。図６より、本実施形態の可変速電動機７１の駆動トルクは、定格回転数範囲外である定出力範囲Ｂ１においても、回転数の絶対値が１８００ｒｐｍ以下であれば、負荷トルクを上回っている。
　これにより、本実施形態の可変速電動機７１は、定格回転数（定トルク範囲Ｂ１）を超える回転数であっても、クラッチ２を介して定速電動機５１を－１８００ｒｐｍまで増速させることができることが分かる。
　回転数監視工程Ｓ１２では、制御部１２０は、可変速電動機７１の回転数が設定された－１８００ｒｐｍに達したか否かを判定する。可変速電動機７１の回転数が設定された－１８００ｒｐｍに達していない場合、可変速電動機７１の回転数を更に上昇させる。可変速電動機７１の回転数が－１８００ｒｐｍに達した場合、定速電動機起動工程Ｓ１３に移行する。
　可変速電動機７１の回転数が、－１８００ｒｐｍとなることによって、定速電動機の回転数も－１８００ｒｐｍ（定速電動機の定格回転数）となる。
　図７に示す共線図を用いて説明すると、可変速電動機７１及び定速電動機５１の回転数が、－１８００ｒｐｍとなることによって定速ロータ５２、可変速ロータ７２、及び出力軸Ａｏの動作点は、直線Ｆ１で表される状態となる。図７の共線図によれば、出力軸Ａｏの回転数は、可変速範囲ｃの最小回転数よりも低い。
　定速電動機起動工程Ｓ１３では、制御部１２０は、定速電動機５１を起動し、定速電動機５１の運転を継続させる。これにより、定速電動機５１は、可変速電動機７１の回転数に関わらず、－１８００ｒｐｍで回転駆動を継続する。
　可変速電動機減速工程Ｓ１４では、制御部１２０は、可変速電動機７１の回転数を定格回転数に戻す。これにより、可変速電動機７１は電動機モードから発電機モードへ移行し、可変速電動機７１の駆動力はクラッチ２を介して定速ロータ５２に伝達しなくなる。即ち、可変速電動機７１のみが減速する。
　出力軸Ａｏの回転数は、可変速ロータ７２の回転数が減速することにより、可変速範囲ｃの最小回転数に到達する。定速電動機５１の回転数が－１８００ｒｐｍ、可変速電動機７１の回転数が－９００ｒｐｍとなることによって、定速ロータ５２、可変速ロータ７２、及び出力軸Ａｏの動作点は、直線Ｆ２で表される状態となる。
　その後は、可変速電動機７１の回転数を－１００％（－９００ｒｐｍ）から＋１００％（９００ｒｐｍ）に変更することによって、出力軸Ａｏを可変速範囲ｃで可変速運転することができる。
（過回転防止方法）
　次に、本実施形態の可変速増速機の過回転防止方法について説明する。
　本実施形態の可変速増速機１は、例えば、回転数制御装置１００の周波数変換部１０１（インバータ）の故障時において、可変速電動機７１が過回転するのを防止する機能を有している。
　可変速電動機７１が、例えば、第二方向Ｒ２の１００％の回転数（－９００ｒｐｍ）で運転しているとする。図８に示す共線図を用いて説明すると、定速ロータ５２、可変速ロータ７２、及び出力軸Ａｏの動作点は、直線Ｆ３で表される状態となる。
　可変速電動機７１の運転中において、周波数変換部１０１が故障した場合、可変速電動機７１は、第二方向Ｒ２へフリーランし、定格回転数を超えようとする。
　一方、出力軸Ａｏ、及び定速ロータ５２は、減速する。図８に示す共線図を用いて説明すると、定速ロータ５２、可変速ロータ７２、及び出力軸Ａｏの動作点は、直線Ｆ４で表される状態となる。
　定速ロータ５２と可変速ロータ７２とが同一速度になった時点で、クラッチ２を介して定速ロータ５２と可変速ロータ７２とが接続される。この時、可変速ロータ７２は加速方向、定速ロータ５２は減速方向であるため、接続された定速ロータ５２と可変速ロータ７２は、同じ速度で減速する。ここで、慣性が定速ロータ５２の方が大きいため、可変速ロータ７２は、定速ロータ５２につられて減速する。即ち、可変速電動機７１は、２００％を超えて過回転になることはない。
　上記実施形態によれば、可変速ロータ７２の駆動力を定速ロータ５２に伝達することによって、定速ロータ５２を有する定速電動機５１の負荷を低減することができる。これにより、可変速増速機１の始動を滑らかにすることができる。
　また、定速電動機５１よりも小さな容量の可変速電動機７１を用いて、定速電動機５１の回転数を定格回転数まで上昇させることができる。これにより、定速電動機５１の起動電流及び起動トルクを、負荷を考慮して設計する必要がない。
　また、定速電動機５１をソフトスタートすることができる。
　また、定速電動機５１を起動するためのソフトスタータ及びバイパス用スイッチギアが不要になる。
　また、定速電動機５１に同期電動機を使用した場合、ダンパーカップリングが不要となる。
　また、可変速電動機７１の故障時に可変速ロータ７２の回転数が増速した場合においても、クラッチ２を介して可変速ロータ７２と定速ロータ５２とが接続されることによって、可変速電動機７１の過回転を防止することができる。
　また、本実施形態では、軸挿通孔７４が形成された円筒状の軸である可変速ロータ軸７３に棒状の軸である内歯車キャリア軸３７が挿通されている。即ち、出力の大きな定速入力軸Ａｃが定速電動機５１よりも出力の小さい可変速電動機７１の可変速ロータ軸７３に挿通されている。これにより、定速電動機５１としてより大きな出力（馬力）のあるものを採用することができる。
　また、本実施形態では、定速電動機５１、可変速電動機７１、変速装置、圧縮機Ｃの順に直線状に配置していることにより、装置全体をよりコンパクトにすることができる。
　なお、上記実施形態では、圧縮機Ｃを高速回転させるために好適な定速電動機５１として、４極の三相誘導電動機を例示し、圧縮機Ｃの回転数を一定の範囲内で可変速させるために好適な可変速電動機７１として、８極の三相誘導電動機を例示している。しかしながら、駆動対象を高速回転させる必要がない場合には、定速電動機５１や可変速電動機７１として他のタイプの電動機を用いてもよい。
〔第二実施形態〕
　以下、本発明の第二実施形態の可変速増速機について詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　本実施形態のクラッチ２は、定速ロータ５２の駆動力を可変速ロータ７２に伝達するように構成されている。例えば、可変速ロータ７２が停止している状態で、定速ロータ５２を第二方向Ｒ２に駆動すると、クラッチ２を介して可変速ロータ７２も回転する。
（始動方法）
　次に、本実施形態の可変速増速機の始動方法について説明する。
　本実施形態の可変速増速機の始動方法は、定速電動機５１のみを起動して、定速電動機５１の駆動力を用いて可変速電動機７１の可変速ロータ７２の回転数を上昇させることを特徴としている。
　図９に示すように、可変速増速機の始動方法は、クラッチ２を接続して定速電動機５１のみを起動する定速電動機起動工程Ｓ２１と、定速電動機５１の回転数を監視する回転数監視工程Ｓ２２と、定速電動機５１が定格回転数に達した段階で、クラッチ２を外して可変速電動機７１を起動する可変速電動機起動工程Ｓ２３と、可変速電動機７１を定格回転数に戻す可変速電動機減速工程Ｓ２４と、を有している。
　定速電動機起動工程Ｓ２１においては、クラッチ２を接続した状態で定速電動機５１のみを起動する。可変速ロータ７２と定速ロータ５２とはクラッチ２によって接続されているため、可変速ロータ７２の回転数も上昇し、変速装置１０を介して出力軸Ａｏが駆動される。
　回転数監視工程Ｓ２２では、制御部１２０は、定速電動機５１の回転数が－１８００ｒｐｍに達したか否かを判定する。定速電動機５１の回転数が－１８００ｒｐｍに達した場合、可変速電動機起動工程Ｓ２３に移行する。
　定速電動機５１の回転数が、－１８００ｒｐｍとなることによって、可変速電動機７１の回転数も－１８００ｒｐｍとなる。
　可変速電動機起動工程Ｓ２３では、制御部１２０は、クラッチ２を外すとともに、可変速電動機７１を起動する。
　可変速電動機減速工程Ｓ２４では、制御部１２０は、可変速電動機７１の回転数を定格回転数に戻す。即ち、可変速電動機７１のみが減速する。
　その後は、可変速電動機を－１００％（－９００ｒｐｍ）から＋１００％（９００ｒｐｍ）に変更することによって、出力軸を可変速範囲で可変速運転することができる。
　上記実施形態によれば、定速ロータ５２の駆動力を可変速ロータ７２に伝達することによって、可変速電動機７１の負荷を低減することができる。これにより、可変速増速機１の始動を滑らかにすることができる。
〔第三実施形態〕
　次に、図１０を参照して第三実施形態の変速装置１０Ａについて説明する。
　第三実施形態においては第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の変速装置１０Ａの内部構造が第一実施形態と相違する。
　第三実施形態の変速装置１０Ａでは、第一実施形態で内歯車であった歯車が、外歯車となっている。したがって、第一実施形態で内歯キャリア軸であった歯車キャリア軸が、外歯車キャリア軸となっている。
　具体的には、第三実施形態の変速装置１０Ａは、図１０に示すように、太陽歯車１１と、太陽歯車軸１２と、遊星歯車１５Ａと、外歯車（歯車）１７Ａと、遊星歯車キャリア２１Ａと、外歯車キャリア（歯車キャリア）３１Ａと、これらを覆う変速ケーシング４１と、を有している。
　第三実施形態の遊星歯車１５Ａは、複数の第一遊星歯車（一次歯車）１５１Ａと、複数の第二遊星歯車（二次歯車）１５２Ａとを有している。
　第一遊星歯車１５１Ａは、外歯車１７Ａと噛み合っている。第一遊星歯車１５１Ａは、軸線Ａｒを中心として公転すると共に自身の中心線Ａｐを中心として自転する。
　第二遊星歯車１５２Ａは、太陽歯車１１と噛み合っている。第二遊星歯車１５２Ａは、軸線Ａｒを中心として公転すると共に、第一遊星歯車１５１Ａと同じ自身の中心線Ａｐを中心として自転する。第二遊星歯車１５２Ａは、第一遊星歯車１５１Ａよりも軸方向の出力側に配置されている。第二遊星歯車１５２Ａは、その一つが第一遊星歯車１５１Ａの一つと一体に回転可能とされている。即ち、一つの第二遊星歯車１５２Ａに対して一つの第一遊星歯車１５１Ａが対になるように配置されている。
　第三実施形態の遊星歯車キャリア２１Ａは、遊星歯車軸２２Ａと、遊星歯車キャリア本体２３Ａと、遊星歯車キャリア軸２７Ａと、を有する。
　遊星歯車軸２２Ａは、遊星歯車１５Ａ毎に設けられている。遊星歯車軸２２Ａは、中心線Ａｐを中心として互いに接続された第一遊星歯車１５１Ａ及び第二遊星歯車１５２Ａを自転可能としている。遊星歯車軸２２Ａは、一つの第一遊星歯車１５１Ａに対して一つの第二遊星歯車１５２Ａを接続している。具体的には、遊星歯車軸２２Ａの軸方向の入力側に第一遊星歯車１５１Ａが接続され、遊星歯車軸２２Ａの軸方向の出力側に第二遊星歯車１５２Ａが接続されている。遊星歯車軸２２Ａは、第一遊星歯車１５１Ａ及び第二遊星歯車１５２Ａを軸方向に貫通している。したがって、遊星歯車軸２２Ａの軸方向の入力側の端部は、第一遊星歯車１５１Ａよりも軸方向の入力側に位置している。また、遊星歯車軸２２Ａの軸方向の出力側の端部は、第二遊星歯車１５２Ａよりも軸方向の出力側に位置している。
　遊星歯車キャリア本体２３Ａは、複数の遊星歯車軸２２Ａの相互の位置を固定している。遊星歯車キャリア本体２３Ａは、遊星歯車出力側アーム部２４Ａと、遊星歯車入力側アーム部２６Ａと、を有する。
　遊星歯車出力側アーム部２４Ａは、複数の遊星歯車軸２２Ａの軸方向の出力側の端部を回転可能に支持している。遊星歯車入力側アーム部２６Ａは、複数の遊星歯車軸２２Ａの軸方向の入力側の端部を回転可能に支持している。このように、遊星歯車キャリア本体２３Ａを介して遊星歯車軸２２Ａを支持することで、遊星歯車キャリア２１Ａは、第一遊星歯車１５１Ａと第二遊星歯車１５２Ａとを同軸に支持している。
　遊星歯車キャリア軸２７Ａは、遊星歯車キャリア本体２３Ａを固定している。遊星歯車キャリア軸２７Ａは、軸線Ａｒを中心として軸方向に延びている。遊星歯車キャリア軸２７Ａは、遊星歯車出力側アーム部２４Ａから出力側に延びる出力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｏと、遊星歯車入力側アーム部２６Ａから入力側に延びる入力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｉと、を有する。出力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｏと入力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｉとは、いずれも、軸線Ａｒを中心として円筒に形成されている。
　出力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｏは、遊星歯車キャリア軸受４３により、変速ケーシング４１に対して軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。遊星歯車キャリア軸受４３は、遊星歯車出力側アーム部２４Ａよりも出力側に配置されている出力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｏの内周側には、太陽歯車軸１２が挿通されている。
　入力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｉは、遊星歯車キャリア軸受４４により、変速ケーシング４１に対して軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。遊星歯車キャリア軸受４４は、遊星歯車入力側アーム部２６Ａよりも入力側に配置されている。入力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｉの内周側には、後述する外歯車キャリア軸３７Ａが挿通されている。
　外歯車キャリア３１Ａは、外歯車１７Ａを、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持している。外歯車キャリア３１Ａは、外歯車１７Ａに接続された外歯車キャリア軸３７Ａを有する。
　外歯車キャリア軸３７Ａは、軸線Ａｒを中心として外歯車１７Ａに固定されて軸方向に延びている。外歯車キャリア軸３７Ａは、軸線Ａｒを中心とする円柱状に形成されている。外歯車キャリア軸３７Ａは、外歯車１７Ａから軸方向の入力側に延びている。外歯車キャリア軸３７Ａの入力側の部分は、円筒状の入力側遊星歯車キャリア軸２７Ａｉの内周側に挿通されている。
　上記のような変速装置１０Ａを備える可変速増速機１であっても、第一実施形態と同様に、可変速ロータ７２の駆動力を定速ロータ５２に伝達することによって、定速ロータ５２を有する定速電動機５１の負荷を低減することができる。これにより、可変速増速機１の始動を滑らかにすることができる。
　なお、遊星歯車１５、１５Ａと噛み合う歯車は、第一実施形態のような内歯車１７や第三実施形態のような外歯車１７Ａのいずれであっても良いだけでなく、その個数も本実施形態のような構成に限定されるものではない。したがって、例えば、遊星歯車１５と噛み合う歯車は、第一実施形態のような内歯車１７が二つ以上設けられた構成であってもよい。また、遊星歯車１５Ａと噛み合う歯車は、第三実施形態のような外歯車１７Ａが一つのみ又は三つ以上設けられた構成であってもよい。
　また、変速装置１０の可変速入力軸Ａｖと電動装置５０の可変速ロータ７２とは、本実施形態のように同軸で接続されていることに限定されるものではない。例えば、可変速入力軸Ａｖに対して可変速ロータ７２が別の歯車等の接続構造を介して接続されていてもよい。したがって、本実施形態の可変速増速機１は、一つの変速装置１０に対して一つの可変速電動機７１が接続されている構造に限定されるものではない。例えば、一つの変速装置１０に対して複数の可変速電動機７１が接続されるように、一つの可変速入力軸Ａｖに対して複数の可変速ロータ７２が接続されていてもよい。
　以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
　１　可変速増速機
　２　クラッチ
　１０、１０Ａ　変速装置
　１１　太陽歯車
　１２　太陽歯車軸
　１５、１５Ａ　遊星歯車
　１７　内歯車（歯車）
　２１、２１Ａ　遊星歯車キャリア
　２２、２２Ａ　遊星歯車軸
　２３、２３Ａ　遊星歯車キャリア本体
　２７、２７Ａ　遊星歯車キャリア軸
　２７ｉ、２７Ａｉ　入力側遊星歯車キャリア軸
　２７ｏ、２７Ａｏ　出力側遊星歯車キャリア軸
　３１　内歯車キャリア（歯車キャリア）
　３７　内歯車キャリア軸（歯車キャリア軸）
　４１　変速ケーシング
　４２　太陽歯車軸受
　４３、４４　遊星歯車キャリア軸受
　５０　電動装置
　５１　定速電動機
　５２　定速ロータ
　５３　定速ロータ軸
　５６　導体
　６１　定速電動機ケーシング
　６６　定速ステータ
　７１　可変速電動機
　７２　可変速ロータ
　７３　可変速ロータ軸
　７４　軸挿通孔
　７６　導体
　８１　可変速電動機ケーシング
　８６　可変速ステータ
　１００　回転数制御装置
　１０１　周波数変換部
　１０２　回転方向変更部
　１１０　電源線
　１１１　可変速電動機スイッチ
　１１２　定速電動機スイッチ
　１２０　制御部
　１２１　受付部
　１２２　インタフェース
　１２３　演算部
　Ａｃ　定速入力軸
　Ａｏ　出力軸
　Ａｒ　軸線
　Ａｖ　可変速入力軸
　Ｃ　圧縮機
　Ｒ１　第一方向
　Ｒ２　第二方向
　１７Ａ　外歯車（歯車）
　３１Ａ　外歯車キャリア（歯車キャリア）
　３７Ａ　外歯車キャリア軸（歯車キャリア軸）
　２４Ａ　遊星歯車出力側アーム部
　２６Ａ　遊星歯車入力側アーム部
　１５１Ａ　第一遊星歯車（一次歯車）
　１５２Ａ　第二遊星歯車（二次歯車）
 

Claims (9)

  1. 　回転駆動力を発生する電動装置と、
    　前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える遊星歯車変速装置と、
    　を備え、
    　前記電動装置は、
    　前記遊星歯車変速装置の前記定速入力軸を第二方向に回転させる定速ロータを有する定速電動機と、
    　前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能し、前記可変速ロータを第一方向の最大回転数で回転させることで、前記出力軸を最大回転数で回転させる可変速電動機と、を有し、
    　前記可変速ロータの第二方向の回転数が前記定速ロータの第二方向の回転数よりも大きい場合に、前記可変速ロータの駆動力を前記定速ロータに伝達するクラッチを備える可変速増速機。
  2. 　前記遊星歯車変速装置は、
    　軸線を中心として自転する太陽歯車と、
    　前記太陽歯車に固定され、前記軸線を中心として、軸方向に延びる太陽歯車軸と、
    　前記太陽歯車と噛み合い、前記軸線を中心として公転すると共に自身の中心線を中心として自転する遊星歯車と、
    　前記軸線を中心として環状に複数の歯が並び、前記遊星歯車と噛み合う歯車と、
    　前記軸線を中心として軸方向に延びる遊星歯車キャリア軸を有し、前記遊星歯車を、前記軸線を中心として公転可能に且つ前記遊星歯車自身の中心線を中心として自転可能に支持する遊星歯車キャリアと、
    　前記軸線を中心として軸方向に延びる歯車キャリア軸を有し、前記歯車を、前記軸線を中心として自転可能に支持する歯車キャリアと、
    　を有し、
    　前記太陽歯車軸が前記駆動対象に接続される出力軸を成し、前記歯車キャリア軸が定速入力軸を成し、前記遊星歯車キャリア軸が可変速入力軸を成し、
    　前記可変速ロータは、前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている前記軸線を中心として円筒状をなし、軸方向に貫通した軸挿通孔に前記定速入力軸が挿通されている請求項１に記載の可変速増速機。
  3. 　前記歯車は、内歯車であって、
    　前記歯車キャリア軸は、内歯車キャリア軸である請求項２に記載の可変速増速機。
  4. 　前記歯車は、外歯車であって、
    　前記歯車キャリア軸は、外歯車キャリア軸であって、
    　前記遊星歯車は、前記外歯車に噛み合う一次歯車と、前記太陽歯車に噛み合う二次歯車と、を含み、
    　前記遊星歯車キャリアは、前記一次歯車と前記二次歯車とを同軸に支持している請求項２に記載の可変速増速機。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の可変速増速機の始動方法であって、
    　前記可変速電動機のみを第二方向に電動機モードで起動する可変速電動機起動工程と、
    　前記定速ロータの回転数が定格回転数に達した段階で、前記定速電動機を起動する定速電動機起動工程と、を含む可変速増速機の始動方法。
  6. 　回転駆動力を発生する電動装置と、
    　前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える遊星歯車変速装置と、
    　を備え、
    　前記電動装置は、
    　前記遊星歯車変速装置の前記定速入力軸を第二方向に回転させる定速ロータを有する定速電動機と、
    　前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている可変速ロータを有し、発電機モードにて発電機として機能するとともに、電動機モードにて電動機として機能し、前記可変速ロータを第一方向の最大回転数で回転させることで、前記出力軸を最大回転数で回転させる可変速電動機と、
    　前記定速ロータの駆動力を前記可変速ロータに伝達するクラッチと、を備える可変速増速機の制御方法であって、
    　前記定速電動機のみを起動する定速電動機起動工程と、
    　前記定速電動機が定格回転数に達した段階で、前記可変速電動機を起動する可変速電動機起動工程と、を含む可変速増速機の始動方法。
  7. 　前記遊星歯車変速装置は、
    　軸線を中心として自転する太陽歯車と、
    　前記太陽歯車に固定され、前記軸線を中心として、軸方向に延びる太陽歯車軸と、
    　前記太陽歯車と噛み合い、前記軸線を中心として公転すると共に自身の中心線を中心として自転する遊星歯車と、
    　前記軸線を中心として環状に複数の歯が並び、前記遊星歯車と噛み合う歯車と、
    　前記軸線を中心として軸方向に延びる遊星歯車キャリア軸を有し、前記遊星歯車を、前記軸線を中心として公転可能に且つ前記遊星歯車自身の中心線を中心として自転可能に支持する遊星歯車キャリアと、
    　前記軸線を中心として軸方向に延びる歯車キャリア軸を有し、前記歯車を、前記軸線を中心として自転可能に支持する歯車キャリアと、
    　を有し、
    　前記太陽歯車軸が前記駆動対象に接続される出力軸を成し、前記歯車キャリア軸が定速入力軸を成し、前記遊星歯車キャリア軸が可変速入力軸を成し、
    　前記可変速ロータは、前記遊星歯車変速装置の前記可変速入力軸に接続されている前記軸線を中心として円筒状をなし、軸方向に貫通した軸挿通孔に前記定速入力軸が挿通されている請求項６に記載の可変速増速機の始動方法。
  8. 　前記歯車は、内歯車であって、
    　前記歯車キャリア軸は、内歯車キャリア軸である請求項７に記載の可変速増速機の始動方法。
  9. 　前記歯車は、外歯車であって、
    　前記歯車キャリア軸は、外歯車キャリア軸であって、
    　前記遊星歯車は、前記外歯車に噛み合う一次歯車と、前記太陽歯車に噛み合う二次歯車と、を含み、
    　前記遊星歯車キャリアは、前記一次歯車と前記二次歯車とを同軸に支持している請求項７に記載の可変速増速機の始動方法。
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