专利名称：多铁芯电机的制作方法
技术领域：
本项发明涉及电机及其应用，尤其是涉及配有无级变速器的电机。
背景技术：
电动机和发电机均具有某些特征，使其适合应用于许多行业和装置，以将电能转化为机械能、或将机械能转化为电能。尽管具有简单可靠的特点，但是电机也具有一些缺陷。一个缺陷是当电机负荷低于其全负荷的50 70%时，电机效率大幅下降。这个缺陷有时可以忽略，因为一般而言电机的效率远远高于内燃机和其它许多类型发动机的效率。另一个众所周知的缺陷是电动机在加速时的功耗比在稳定状态下更高。目前已开发出了多种电机结构，以便解决这些局限性。以美国第4，525，655号专利为例,该专利描述了一种电动机传动系统,其包含:一个第一直流电动机；一个与第一电动机连接的第一传动轴；一个额定功率比第一电动机更高的第二直流电动机；一个与第二电动机连接的第二传动轴，所述第二传动轴含有一个空心轴套，所述第一传动轴延伸通过该空心轴套；一个行星齿轮系统，该行星齿轮系统包含一个与所述第一传动轴连接的太阳齿轮、一个与所述第二传动轴连接的环形齿轮和多个与所述太阳齿轮和所述环形齿轮啮合的行星齿轮；以及一个单向旋转抑制装置，该旋转抑制装置与所述环形齿轮连接，以便允许所述环形齿轮朝一个方向旋转，避免所述环形齿轮朝另一个方向旋转。本系统稍微有些局限，因为所述第一电机和第二电机通过行星齿轮系统始终连接在一起，并且在低负荷条件下，额定功率较高的电机同时也与低功率电机连接，在低效率点工作，从而降低整个系统的效率。即使可以完全停止其中的一个电机，而另一个电机保持工作状态(抑制行星齿轮组中一个构件的旋转)，上述条件也会改变所述行星齿轮组的传动比，迫使所述第二电机以较低的效率带宽工作。但该专利没有披露每个电机对装置整体性能的独立和可控作用。多电机结构的另一个应用领域是混合动力传动系，其将多个电机与一个内燃机(ICE)结合在一起。由于通常情况下内燃机的效率远远低于电机的效率，因此内燃机和电机的组合可以提高整个系统的效率。混合动力传动系通常由互联在一起的多个电机、一个内燃机(ICE)、存储并提供电能的电池组以及控制器组成。在这种结构中，电机可以充当电动机，为输出轴提供动力，也可以充当发电机，将ICE动能转化为电能，以便为电池组充电。美国第6，131，680号专利描述了该系统。在本发明中，ICE机轴以机械方式连接到行星齿轮架，所述第一电动机和所述太阳齿轮连接，所述第二电动机与所述环形齿轮连接。基于所述太阳齿轮与所述行星齿轮组环形齿轮的齿轮比，一个控制器用所述第一电动机再生的电力驱动所述第二电动机、或用所述第二电动机再生的电力驱动所述第一电动机，从而使从发动机输出的电力转化为一种所需动力，并输出到以机械方式与所述环形齿轮连接的一个动力传动装置。这种结构可让发动机在具有最大可能效率的所需驱动点处受到驱动，从而提高整个装置的效率。即使可以将所述第一电动机和所述第二电动机只按电动机或只按发电机操作，所述电机也会通过行星齿轮组以机械方式连接在一起，并且所述两个电机始终连接，从而在低负荷或间歇负荷条件下限制该系统的效率。但该专利没有披露每个电机对装置整体性能的独立和可控作用。美国第6，962，545号专利披露了另一种混合动力传动系。并联式混合传动装置具有一个或多个电动机/发电机组。电动机/发电机通过行星齿轮组与传动输入轴和输出轴按同轴或同心方式排列。通过一种复杂的行星齿轮结构，比如拉维奈尔赫齿轮组，相关离合器闭合装置连接前往和来自所述齿轮组太阳齿轮和行星齿轮架的电力，以便在几种操作模式之间转换。离合器和制动器操作可选择性地实现多个传动比操作，包括在电力驱动下发动机启动、从停止状态开始高扭矩加速、再生减速(制动)、多个传动比操作、负载共享、与转速匹配的无速换挡、联合或独立连续可变内燃机和电动机和/或发电机模式。本发明受几个因素的限制。本发明采用复杂的离合器系统以便在不同的操作模式之间进行切换。此外，由于采用了一种离合器系统，本发明不允许在所述两个电机之间进行平稳、高效和无缝的动力组合或分配。此外，本发明也不允许在电机之间进行独立和可控的动力组合或分配。本发明的另一个局限性是把复杂的拉维奈尔赫齿轮组当做一个齿轮组，从而增加电机的复杂程度，降低整体效率。美国第7，053，566号专利也披露了另一种混合动力传动系。混合动力电动汽车传动系具有一个引擎、第一和第二电动机/发电机、第三电动机、以及一个与所述引擎、电动机/发电机和第三电动机相连的传动装置。该传动装置配有行星齿轮组，以便在多种运行模式(包括大驱动力运行模式)之间进行切换。当产生多余动力时，控制器控制所述第一和第二电动机/发电机之间动力平衡所产生的剩余动力，以提供给所述第三发动机。汽车在传动装置位于大驱动力运行模式下启动。因为所述第一和第二电动机/发电机连接在一起、或者其中一个电动机/发电机通过离合器和/或制动器接地，所以本发明不允许实现电动机/发电机之间的平稳无缝组合。而且，多个离合器和制动器的使用增加了系统的复杂度。此外，本发明也不允许在电机之间进行独立和可控的动力组合或分配。美国第7，371，201号专利披露了一系列由三个电动机/发电机组成的传动装置。三个电动机/发电机以协调的方式加以操作，以便在输入轴与输出轴之间产生连续可变的前进和后退速度比，从而最大程度地降低电动发电机的转速，优化系统的整体效率。本发明受以下因素的限制:所有行星齿轮组都是互联的，因此所有电动机/发电机的连接方式使得不能在电机之间以给定的传动系统输入-输出速度比完全独立地组合或分配动力。在给定的输入-输出传动比条件下，任何电动机/发电机运行速度的变化都会影响剩余电动机/发电机的运行速度。出版物“对CVT串联双电动机驱动混合动力系统油耗的计算”(Koji SAKOTA,Kazuya 0KUB0,Toru FUJII，国际工程师和计算机科学家多边会议记录，2010年3月)描述了一种系统，其包含两个发动机:一个主电动机和一个副电动机，通过一个单独的无级变速器(CVT)和一个机械离合器进行串联。ICE也通过一个离合器与所述副电动机串联。所述副电动机保持恒定的逆电动势(EMF)，而所述主电动机与汽车车轮相连接，并在驱动器需要时提供动力。CVT的作用是使所述副电动机的速度与所述主电动机的速度相匹配，因为所述畐Ij电动机以预定的恒定电动势(EMF)工作。研究发现，在城市标准行驶工况条件下，这种设置使整个传动系的效率提高了近6%，而在其它条件下，效率没有任何提高。该研究的一个目标是找到最有利于副电动机的预定和恒定操作点以及在整体系统效率方面最有利于主电动机和副电动机的额定输出功率。这种拟议解决方案的一个缺陷就是缺乏灵活性。由于所述主电动机和副电动机是串联的，因此它们连接在一起，以便主电动机随时可以工作，即便它的工作点在非常无效率的带宽范围内。尽管所述副电动机恒定地在预定工作点工作，其效率相对较高，但是它对整个系统的动力贡献很有限，因为所述主电动机始终联结至车轮并随时工作，从而降低了整个系统的效率。美国第6，637，283号专利披露了一种扩展无级变速器(CVT)传动比和通用性的装置，该装置包含一个壳体，罩住穿过壳体前后壁的并联输入轴和输出轴。输入轴直接接收来自一个或多个CVT装置的回转力。在所述输入轴上配有低速齿轮、驱动齿轮和倒档齿轮。在所述输出轴上配有相应的从动低速齿轮、驱动齿轮和倒档齿轮。相应的齿轮由正传动皮带连接。对应变速杆在输入轴的花键上进行轴向滑动的联结装置实现装置的低速、驱动、倒档和停机模式。本发明不能与电动机或发电机一起使用，因为它含有数量较多的齿轮和传动皮带，大大降低了系统的效率。由上可知，需要一种可以解决上述缺陷的电机。
图1显示的是一种双铁芯电机系统结构。图2显示的是双铁芯电机及其剖面图。图3和图4显不的是双铁芯电机的部件分解图(壳体未予显不)。图5显示的是电动执行机构与行星齿轮组之间的连接。图6显示的是典型低功率和高功率电机的效率比较。图7显示的是一个单独的模块化双铁芯电机模块。图8显示的是连接在一起、从而构成双铁芯电机的两个模块。图9利用双铁芯电机显示的是混合电力传动系结构的第一种结构。图10利用双铁芯电机显示的是混合电力传动系结构的第二种结构。图11显示了一种实施例，其包含两个电动机/发电机和连接在一起的两个推带式无级变速器(CVT)。图12是推带无级变速器(CVT)的操作和连接原理图。图13显示的是电动机/发电机在一个壳体内的结构。图14显示两个电动机/发电机与一个公用单输出轴的连接方式，包含行星齿轮组，同时机械式无级变速器与行星齿轮连接。图15显示两个电动机/发电机与一个公用单输出轴的连接方式，包含行星齿轮组，同时机械式无级变速器与环形齿轮连接。图16显示两个电动机/发电机与一个公用单输出轴的连接方式，包含行星齿轮组，同时机械式无级变速器与太阳齿轮连接。图17显示两个电动机/发电机与一个公用单输出轴的连接方式，包含行星齿轮组，同时机械式无级变速器与相对的电机交叉连接。
具体实施例方式本发明描述了一种将多个电机组合成一个单输出装置的方法，从而当与相同功率之单台电动机效率相比时，可以提高不同负荷条件下的整体效率。这样的一种多电机组合在整个操作范围内允许在电机之间进行稳定、独立和可控的动力组合或分配，所以在每个给定时间点，要么只有一个电机、要么几个电机、要么所有电机都在工作，而在所述装置总输出功率O 100%范围内，动力可以分配给或组合自任一特定电机。基于同样的原理，本发明披露了一种多铁芯电机，其中每个铁芯都包含一个定子-转子对、一个将定子连接至一个公用单输出轴的装置和一个执行机构，控制上述连接，可独立于其他铁芯工作，允许对自每个铁芯(就电动机而言)至公用单输出轴之输出功率进行稳定可控的混合。如果是发电机的情况下，它允许在所有铁芯之间实现平稳可控的功率分配。此外还披露了一种模块化多铁芯电机，其中每个铁芯都含有自己的机械接口和电气接口，以便多个铁芯可以轻易地组合在一起。这特别适用于需要对多铁芯电机进行快速廉价升级或降级情况下的各种应用。披露了一种混合电力传动系，其中每个电机都可以相互独立工作，以便最大程度地提高整个系统的效率。本发明的一个实施例没有使用任何机械离合器或制动器，以便降低该系统的复杂度和成本。本发明包括一种可以充当发电机或充当发动机的多铁芯电机。所述电动机的第一个铁芯由一个壳体、第一行星齿轮组、第一转子(与所述第一行星齿轮组的第一构件连接)、第一定子(刚性连接至壳体，并位于所述第一转子附近，以便所述定子与所述转子之间的气隙宽度尽可能小)、以及第一执行机构(与所述第一行星齿轮组的第二构件连接)组成。所述行星齿轮组包含:一个可旋转太阳齿轮，其与由齿轮架承载的多个可旋转行星齿轮啮合；以及一个可旋转环形齿轮(也称为内齿环)，其与前述每个行星齿轮啮合。每个太阳齿轮、环形齿轮和行星齿轮在本发明中称为行星齿轮组的构件。在铁芯运转期间，所述定子在所述转子附近产生一个激励磁场，以便将电动势施加给所述转子，从而导致旋转。周转齿轮和行星齿轮系在本发明申请中同义。另外，本发明的多铁芯电机还由以下两部分组成:第二铁芯，其包括一个定子(刚性连接至所述壳体)；以及第二转子，其位于所述第二定子附近，以便所述第二定子与所述第二转子之间的气隙宽度尽可能小。就所述第一铁芯而言，在运转期间，所述第二定子在所述第二转子附近产生一个激励磁场，以便将电动势施加给所述第二转子。所述第二定子-转子的额定功率可以高于所述第一定子-转子的功率。所述第二行星齿轮组的第一构件可连接至所述第二转子，而所述第二行星齿轮组的第二构件可连接至所述第二执行机构。所述第一和第二行星齿轮组件的第三构件可以刚性连接至一个公用输出轴，以便所述第三构件一对一地随所述输出轴旋转。所述执行机构可以是交流式或直流式电动执行机构，其额定功率比相应铁芯的额定功率小。行星齿轮组可以与执行机构连接，充当电控无级变速器(CVT)。电力控制器可以通过改变所述执行机构和转子的转速独立同时地控制每个铁芯，所以每个铁芯和整个系统可以向所述公用输出轴提供输出扭矩和速度(如用户所要求)，每个铁芯尽可能高效工作。下文披露的一种控制功能执行方式基于以下原理:读取每个铁芯的预加载性能图，并基于性能图数据的简单检索和比较，计算出每个铁芯的最佳工作点。根据所述电机中所使用铁芯和执行机构的特性，本发明结构可让所述电机的效率提高30%，甚至更多，尤其是在低负荷和间歇负荷条件下。而且，本项发明允许摒弃主传动齿轮，因为所述电机已嵌入了一个无级变速器。由于每个铁芯可以独立于其他铁芯工作，因此操作本发明电机所需要的动力电子设备可以显著比同等功率之常规电机便宜得多，因为可以使用几个较低功率的电子元器件代替通常在常规电机中使用的较高功率元器件。本发明描述了将多个电机组合成一个单输出装置的一种方式。多个独立电机可以通过机械式无级变速器连接在一起。这种机械式无级变速器也称为CVT，由一个机械输入端、一个机械输出端、以及改变对应于所述机械输入端的机械输出端转速的装置组成。所述机械输入端和输出端可以是轴杆。在前述无级变速器(CVT)中有许多改变相对转速的不同方法。例如，可以使用由Falltoook科技有限公司生产、且称之为“NuVinci”的机械式无级变速器(CVT)。由于机械式执行机构通常可以反转(输入端可充当输出端，反之亦然)，因此术语“输入端”和“输出端”是相对的，每个术语在本发明申请中通过另外术语表示，比如“可旋转部件”。所述第一电机的输出轴可连接至所述第一机械无级变速器(CVT)的第一可旋转部件，而所述第一 CVT的第二可旋转部件可以连接至一个公用单输出轴。所述第二电机的输出轴可连接至所述第二机械无级变速器(CVT)的第一可旋转部件，而所述第二 CVT的第二可旋转部件可以连接至前述公用单输出轴。在某些情况下，如果希望通过CVT增加可传递扭矩，那么行星齿轮可以与CVT合并。在该实施例中，机械式无级变速器(CVT)的第一可旋转部件(前述机械式CVT有时也指“机械式执行机构”)可连接至所述输出轴，并且由于所述输出轴可刚性连接至每个铁芯之行星齿轮组的第三构件，所述机械式执行机构的输入端也可以连接至所述第三构件。所述机械式执行机构的输出轴可刚性连接至第一和第二行星齿轮组的第二构件，所以所述输出轴的旋转转速可通过所述机械式执行机构加以调节。所述输出轴的旋转转速经过这种调节后，可传递到所述行星齿轮组的第二构件。所述第一和第二电机的输出轴可连接至所述第一和第二行星齿轮组的第三构件。所述各个电机和所述机械式执行机构可置于一个单独的公用壳体内。下面披露的是一种多铁芯电机。该电机包含几个转子-定子对，通过行星齿轮组可连接至一个单输出轴，而其中行星齿轮组的一个构件可通过电动或机械式执行机构加以调节，以便独立控制每个铁芯对整个系统性能的作用。这种结构允许叠加每个铁芯的性能特性。图1显示的是一种实施例“轴向磁通永磁电机”的系统结构。在该结构中，行星齿轮组齿轮架40和42通过两个电动执行机构52和54转动。所述控制器12控制所述执行机构52和54以及所述电动机/发电机10和34的转速和输出扭矩。储能装置14通过所述控制器12连接至该系统。为此，依据应用需求可选择任意类型电动机的执行机构。例如，在成本比系统性能更为重要的情况下，可选择便宜的直流执行机构。所述行星齿轮组40和42可连接至所述执行机构52和54，在这种情况下可充当电动无级变速器(CVT)。该系统的电动无级变速器(CVT)不局限于一个，如图1所示。所述执行机构52和54可连接至所述各行星齿轮组40和42的任意构件，而所述CVT输入端10和输出端34应该连接至所述各行星齿轮组40和42、且不通过执行机构52和54所连接的其它任意构件。所述公用输出轴24可连接至所述行星齿轮组40和42的剩余构件。例如，所述执行机构52可连接至所述行星齿轮组40之太阳齿轮S1、环形齿轮Al或齿轮架Pl中的任意一个，在这种情况下，所述第一电动机/发电机10应连接至所述行星齿轮组40、且不通过所述执行机构52连接至剩余两个部件(S1、A1、P1)中的任意一个，而所述输出轴24应连接至所述行星齿轮组40、且不通过所述执行机构52和所述第一电动机/发电机10连接的剩余部件(S1、Al、P1)。同样，所述执行机构54可连接至所述行星齿轮组42之太阳齿轮S1、环形齿轮Al或齿轮架Pl中的任意一个，在这种情况下，所述第二电动机/发电机34应连接至所述行星齿轮组42、且不通过所述执行机构54连接至剩余两个部件(S1、Al、Pl)中的任意一个，而所述输出轴24应连接至所述行星齿轮组42、且不通过所述执行机构54和所述第二电动机/发电机34连接的剩余部件(S1、A1、P1)。此外，根据特定的应用情况，该系统的两个分支结构之间可附加齿轮传动装置。拟议实施例的一个详细设计如图2 5所示。该实施例是一种紧凑型多铁芯、轴向通量电机，其只包含两个铁芯(铁芯也称为“级”)。每个铁芯都包含一个转子、一个定子、一个行星齿轮组和一个执行机构，可调节所述行星齿轮组中一个构件的转速，如下文所述。铁芯的数量可根据特定应用情况增加。在该实施例中，一个铁芯的功率比另一个大，但是也可以根据特定应用情况组合两种不同类型的电机(不仅仅是输出功率不同)。上述设计和操作原理不局限于轴向通量永磁电机(AFPM)，而是可根据电机类型应用于其它类型电机，并做某些设计变更。图2是电动机/发电机及其横截面的等距视图。横截面显示的是电动机的主要部件:公用输出轴24刚性连接至第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42的太阳齿轮。第一电动执行机构52和第二电动执行机构54由第一转子82、第一定子72、第二转子84和第二定子74组成。电动执行机构52和54的转子82和84连接至行星齿轮组40和42的齿轮架，而执行机构/定子72和74通过定子66和70以机械方式连接至壳体60。电机的第一铁芯包括第一定子62、第一转子64、部分定子66以及行星齿轮组40和执行机构52。所述定子66是一种双面定子，所以它的激振力和电磁力驱动第一铁芯的转子64和第二铁芯的转子68。电机的第二铁芯由定子66、转子68、行星齿轮组42和执行机构54组成。为了简单起见，图中未显示电动机的冷却系统以及轴承和润滑系统。转子64和68分别刚性连接至行星齿轮组40和42的环形齿轮。第一铁芯的转子-定子对62、64和66的额定功率小于转子-定子对66、68和70的额定功率。图3和图4是电机的部件分解图。图5显示行星齿轮组40或42与第一执行机构52或第二执行机构54各自转子和定子的连接情况。
所述执行机构的转子82和84直接与行星齿轮组架相连，但它可与行星齿轮组架的其他任何构件相连。在本实施例中，当执行机构改变行星齿轮的速度时，转子64和转子68之间会出现传动变化。双面定子66随着非对称励磁工作，各边都具有不同的励磁。上述情况必须由电子控制器件加以周密管理，以避免不良副作用，如:定子侧的不必要发电等。若需要，所述双面定子可由以机械方式连接在一起的两个单面定子替换。其作用是隔离定子的磁场，避免产生不良副作用。执行机构52或54是简易的单面AFPM交流电电动机，具有较小的功率输出。它们的主要功能是转换行星齿轮组40或42的齿数比。执行机构必须具有足够的动力，以支持这样一种情况:即任何铁芯的转子每分钟几乎空转零圈，但行星齿轮组的太阳齿轮由其他铁芯促使转动。然而，如果执行机构不具有足够的动力支持铁芯转子64或68完全空转，那么铁芯可通过以所需速度转动铁芯电机的方式增加动力。在这种情况下，为了最大限度地减少总损耗，控制算法应选择从所述执行机构和铁芯输出适量的动力。AFPM机的设计不局限于所述电机。其它许多电机变体可以引入，包括行星齿轮组执行机构52或54的设计变体，其中所述执行机构可连接至行星齿轮组的任何齿轮(包括太阳齿轮和环形齿轮)。执行机构52或54可来自任何一种具有可控输出速度的电机。需要为所述行星齿轮组提供动力的执行机构之输出扭矩应远远小于该执行机构铁芯的输出扭矩。但转速应较大，且执行机构应能改变旋转方向，以支持其铁芯的整个运行范围。电动行星齿轮组可充当无级变速器，电动控制。无论设计是否变更，铁芯转子64或68连接至行星齿轮组的内齿环，以便所述转子能连接至所述行星齿轮组的其他任何构件。图6显示的是高低功率铁芯的常见效率水平。本图中的Plmax表示低输出功率铁芯的最大输出功率，而P2_则表示高输出功率铁芯的最大输出功率。总体而言，上述曲线是高低功率电机中的常见情况。所披露的电机可具有三种运行模式。第一种模式是低输出功率模式。在这种模式中，主要涉及低输出功率铁芯(例如，包含定子62、转子64和部分定子66)，以便执行机构52能以预定速度调制行星齿轮组40，此时低功率铁芯以输出轴24所需的给定扭矩和速度进行最高效率的运转。同时，执行机构54可以上述速度调制行星齿轮组42，以便较大输出功率铁芯的转子68不发生转动，由此不影响电机的性能。第二种模式是间歇输出功率模式。在这种模式中，两种铁芯都运行，而执行机构52和54则以预定速度调制行星齿轮组40和42，以便各铁芯能以输出轴24所需的给定扭矩和速度进行最高效率的运转。第三种模式类似于第一种模式，但仅发生在高功率铁芯运行时。在这种情况下，执行机构52以上述速度调制行星齿轮组40，以便转子64不发生转动。图2-4中未显示实施控制策略的控制器。下面给出控制器运转的控制方程式和一种可能算法。分别设Zk和Zs为环形齿轮和行星齿轮上的齿数。
Sk = ZE/ZS为环形齿轮和太阳齿轮上齿轮数量之间的比率，则速度方程式为:(k+1) coc = kcoR+cos (I)而C、R和S分别表示齿轮架、环形齿轮和太阳齿轮。功率方程式为:PM+PA = P0 (2)其中，M表示各铁芯的主电机。主电机由定子62、66和转子64或定子66、70和转子68组成。A表不执行机构，O代表输出轴。该方程式表明输入行星齿轮组的功率总和等于输出该行星齿轮组的功率总和(假定行星齿轮组中的损失可忽略不计)。由于功率是扭矩与速度的乘积，P = Τ* ω方程式(2)可重新写为:ΤΜωΜ+ΤΑωΑ = Τ0ω0 ⑶输出轴上的扭矩为各铁芯扭矩的总和，则:T0 = TC1+TC2 (4)Cl和C2分别代表铁芯I和铁芯2。值得注意的是，定义“铁芯”包括主定子和转子以及执行机构。如前所述，电机的一种运行模式便是其中一个铁芯以极小速度或零速度运行，它基本上与输出轴分离。从方程式(I)可知，假定特定铁芯的转子与环形齿轮相连接，控制执行机构与齿轮架相连，那么执行机构的速度必须满足如下条件:
权利要求
1.一种配有储能装置的电机，其包含:一个壳体；一个第一转子和一个可与壳体承载的第一转子以电气方式相互作用的第一定子；一个第二转子和一个可与壳体承载的第二转子进行电相互作用的一个第二定子、壳体承载的从壳体延伸出来的一个可旋转轴；第一无级变速器，包括一个第一旋转部件、一个第二旋转部件和一台用于控制第二部件与第一部件的旋转比的机械装置，第一无级变速器的第一部件与第一转子相连，以便第一转子与第一部件一对一旋转，而第一无级变速器的第二部件与电机的旋转轴相连，以便旋转轴与第二部件一对一旋转；第二无级变速器，包括一个第一旋转部件、一个第二旋转部件和一台用于控制该第二部件与第一部件的旋转比的机械装置，第二无级变速器的第一部件与第二转子相连，以便第二转子与该第一部件一对一旋转，同时第二无级变速器的第二部件与电机的旋转轴相连，以便旋转轴与该第二部件一对一旋转；同时，控制器电耦合至第一转子、第一定子和第一台机械装置以及第二转子、第二个定子和第二台机械装置，以便调制第二部件相对于各第一和第二无级变速器的第一部件的旋转，以便控制第一转子和第二转子对旋转轴的作用，从而提高电机的效率。
2.如权利I所述的电机，其中第一无级变速器包括一个第一行星齿轮组、该齿轮组具有一个可旋转的第一行星齿轮；一个可旋转的第一环形齿轮；以及由第一齿轮架承载的多个第一行星齿轮，齿轮架位于所述第一太阳齿轮、所述第一环形齿轮之间，且与第一太阳齿轮和第一环形齿轮旋转啮合，第一无级变速器的第一部件可以是所述第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架中的其中一个，第一无级变速器的第二部件可以是第一太阳齿轮、第一环形齿轮以及第一齿轮架中的第二选件，同时，第一无级变速器的机械装置包括第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架中的第三选件，第一执行机构由壳体承载并耦合至第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架中的第三选件，以便在第一个连续运行期间调节第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架其中一个的旋转，其旋转相对于第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架中第二选件的旋转；其中第二无级变速器包括第二行星齿轮组，齿轮组具有一个可旋转的第二太阳齿轮、一个可旋转的第二环形齿轮以及由第二齿轮架承载的多个第二行星齿轮，齿轮架位于第二太阳齿轮与第二环形齿轮之间，并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮旋转啮合，第二无级变速器的第一部件为第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二齿轮架中的其中一个；第二无级变速器的第二部件为第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二齿轮架中的第二选件，同时，第二无级变速器的机械装置包括第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二 齿轮架中的第三选件，第二执行机构由壳体承载并耦合至第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二齿轮架中的第三选件，以便在连续运行期间调节第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二齿轮架其中一个的旋转，其旋转相对于第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二齿轮架中第二选件的旋转。
3.如权利要求2所述的电机，其中第一执行机构是电动执行机构或机械执行机构，且第二执行机构是一种电动执行机构或机械执行机构。
4.如权利要求2所述的电机，其中第一执行机构可以是一个第三无级变速器，包括第一旋转部件、第二旋转部件和一台机械装置，其用于控制第二部件与第一部件的旋转比；第三无级变速器的第一部件与第一行星齿轮组中的第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架的其中一个耦合；第三无级变速器的第二部件与第一行星齿轮组的第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架中的第三选件耦合。
5.如权利要求2所述的电机，其中第二执行机构可以是一个第四无级变速器，包括第一旋转部件、第二旋转部件和一台机械装置，其用于控制第二部件与第一部件的旋转比；第四无级变速器的第一部件与第二行星齿轮组的第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架的其中一个耦合；第四无级变速器的第二部件与第二行星齿轮组的第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一齿轮架的第三选件耦合。
6.如权利要求1所述的电机，其中第二转子比第一转子大，第二定子比第一定子大。
7.如权利要求6所述的电机，其中第二转子比第一转子大一定比例，第二定子比第一定子大一定比例。
8.如权利要求1所述的电机，其中第一转子和第一定子以及第二转子和第二定子同轴。
9.如权利要求8所述的电机，还包括一个与第一转子和第二转子同轴的第三定子，并且该定子设置在第一转子和第二转子之间，第三定子与第一转子和第二转子进行相互电气作用，并电耦合到控制器，第一定子设置在第一转子外侧，第二定子设置在第二转子外侧。
10.如权利要求1所述的电机，其中第一转子和第一定子可配置成具有交流和直流电气相互作用，第二转子和第二定子可配置成具有交流和直流电气相互作用。
11.如权利要求10所述的电机，其中第一转子和第一定子可配置成具有交流电气相互作用，第二转子和第二定子可配置成具有直流电气相互作用。
12.如权利要求1所述的电机，其中所述电机选自由发动机和发电机所组成的组别。
13.一种混合发动机，由具有输出轴的内燃机、具有第三旋转太阳齿轮的第三行星齿轮组、第三旋转环形齿轮以及由第三齿轮架承载的多个第三行星齿轮组成，齿轮架位于第三太阳齿轮和第三环形齿轮之间，并与第三太阳齿轮、第三环形齿轮旋转啮合，第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的其中一个与内燃机的输出轴相连，以便第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的其中一个与内燃机的输出轴一对一旋转；权利要求1所述电机的旋转轴与第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的第二选件相连，以便第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的第二选件与权利要求1所述电机的旋转轴一对一地旋转，第三执行机构与第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的第三选件耦合，以便在第三个持续运行期间调制第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架其中一个的旋转，该选装相对于第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中第二选件的旋转。
14.如权利要求13所述的混合发动机，其中可将控制器电耦合至内燃机和第三执行机构，从而提高混合发动机的效率。
15.—种混合发动机，由具有输出轴的内燃机、具有第三旋转太阳齿轮的第三行星齿轮组、第三旋转环形齿轮以及由第三齿轮架承载的多个第三行星齿轮组成，齿轮架位于第三太阳齿轮和第三环形齿轮之间，并与第三太阳齿轮、第三环形齿轮旋转啮合，第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的其中一个与内燃机的输出轴相连，以便第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的其中一个与内燃机的输出轴一对一旋转；权利要求1所述电机的第一和第二转子的其中一个与第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的第二选件相连，以便第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的第二选件与权利要求1所述电机的第一和第二转子的其中一个一对一旋转，第三执行机构与第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中的第三选件耦合，以便在第三个持续运行周期调制第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中其中一个的旋转，其旋转相对于第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三齿轮架中第二选件的旋转。
16.一种配有储能装置的电机，其包含:一个壳体；一个转子和一个可与所述壳体内所承载之转子进行电气互动的定子；一个由所述壳体承载且伸出壳体的可旋转轴；一个行星齿轮组，其具有一个可旋转太阳齿轮、一个可旋转环形齿轮和由齿轮架承载的多个行星齿轮，齿轮架位于所述太阳齿轮和所述环形齿轮之间、并与所述太阳齿轮和环形齿轮旋转啮合，所述太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架中的其中一个连接至所述可旋转轴，以便太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架中的其中一个随该旋转轴一对一地转动，所述太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架中的第二选件连接至所述转子，以便一对一地随所述转子转动；一个由所述壳体承载、且连接至所述太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架中的第三选件的执行机构，以便在连续运行周期调节所述太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架其中一个的旋转，其旋转相对于前述太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架中的第二选件的旋转。
17.如权利要求16所述的电机，进一步包括一个附加壳体；一个附加转子和一个可与所述附加壳体所承载之附加转子进行电气互动的附加定子；一个由所述附加壳体承载、且伸出所述附加壳体的附加可旋转轴；一个附加行星齿轮组，其具有一个可旋转的附加太阳齿轮、一个可旋转的附加环形齿轮和多个由一个附加环形齿轮架承载的多个附加行星齿轮，齿轮架位于所述附加太阳齿轮和附加环形齿轮之间，并与所述附加太阳齿轮和附加环形齿轮旋转啮合，附加太阳齿轮、附加环形齿轮和附加齿轮架中的其中一个连接至所述附加可旋转轴，以便附加太阳齿轮、附加环形齿轮和附加齿轮架的其中一个一对一地随附加可旋转轴旋转，附加太阳齿轮、附加环形齿轮和附加齿轮架中的第二选件连接至所述转子，以便附加太阳齿轮、附加环形齿轮和附加齿轮架的第二选件一对一地随所述转子旋转，一个所述执行机构由附加壳体承载，并连接到附加太阳齿轮、附加环形齿轮和附加齿轮架中的第三选件，以便在连续运行期间调节所述附加太阳齿轮、附加环形齿轮和附加齿轮架其中一个的旋转，其旋转相对于所述附加太阳齿轮、附加环形齿轮和附加齿轮架中第二选件的旋转；所述可旋转附加轴连接至前述可旋转轴，以便一对一地随前述可旋转轴旋转。
18.如权利要求17 所述的电机，进一步包含一个电气连接至首次命名的转子、定子和执行机构以及所述附加转子、附加定子和附件执行机构，以便控制首次命名的转子和所述附加转子对所述可旋转轴的贡献，从而提高该电机的效率。
19.如权利要求17所述的电机，其中前述转子和定子具有一种性能，而所述附加转子和定子具有一种与前述转子和定子性能不同的性能。
20.如权利要求17所述的电机，其中前述转子和定子以及所述附加转子和定子具有不同于以下各项组成之组别的性能:前述转子，其磁力大于所述附加转子的磁力；前述定子，其电感系数大于所述附加定子的电感系数；前述转子，其尺寸大于所述附加转子的尺寸；前述定子，其尺寸大于所述附加定子的尺寸；前述转子的数量大于所述附加转子的数量，前述定子的数量大于所述附加定子的数量。
全文摘要
一种电机，其包含一个壳体、所述壳体承载的第一转子和定子、以及一个由所述壳体承载且伸出该壳体的可旋转轴。该电机可配置一个第一无级变速器。该无级变速器包括一个第一可旋转部件、一个第二可旋转部件和一个用来控制所述第二部件与所述第一部件转速比的机构。所述第一部件可连接至所述第一转子，所述第二部件可连接至所述可旋转轴。所述第二转子和定子可安装在所述壳体内，同时可配备一个第二无级变速器。本专利可提供配有内燃机、且可利用所述电机的混合发动机。
文档编号F16H3/72GK103210241SQ201180054127
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月4日 优先权日2010年11月9日
发明者A·诺维科夫 申请人:A·诺维科夫