[发明专利]具有无级变速的电齿轮箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种无级变速的电传动装置。

背景技术

对于传统的齿轮传动装置，速度可逐步变化，采用摩擦离合器或液压离合器使齿轮在齿轮传动装置中移动。虽然这样的传动装置具有较高的机械效率，但是在很多情况下它们是不利的，比如逐步变化的速度控制不允许使用内燃机的最佳的速度范围。因此，传动装置和内燃机的高能总效率一般都相当低。

进一步地，已知有利用皮带或推动节链的无级变速传动装置。这些传动装置的优点在于它们允许无级变速控制。然而，提供皮带有一个缺点是它们经受引起它们老化的重要影响以及这样的传动装置的总效率相当低。推动节链传动装置的缺点是与齿轮传动装置相比，其最大的可传动转矩相当有限。

而且，已知有用于诸如建筑机械和拖拉机的具有低车速的机动车的静液压传动。在这些传动中，内燃机的动力转变为驱动柴油机的油流量。虽然静液压传动的机械效率相当低，但是通过与高度成熟的传动装置/发动机管理结合可以获得较好的总效率。然而，除了可获得较低的车速外，这样的传动装置还有相当高的制作成本的缺点。

由于电动机较容易控制，因此进一步已知有利用内燃机驱动发电机产生电能以及通过频率，电压和/或电流的调制控制速度的技术。由于各单个部件-内燃机、发电机、控制器和电动机-的效率相乘，因此这样的机器具有相当低的总效率。

基本原理-电机的功能性：

旋转电机是转换电能和机械能的能量转换器。电机的性能一方面由电压U和电流I的量级决定，另一方面由转矩M和转速n决定。

发电机：

如果转子和定子之间存在差速，外部从动移动部分(转子)将电场感应到设置有线圈的固定部分(定子)中。在定子线圈中，该电场在短路发生或加载时引起电功率。通过定子中的电功率流动，产生(返回)转矩。

电动机：

相反地，定子中的电功率流动引起转子上的转矩。

发明内容

本发明的目的是提供具有高效率和宽速度范围或大传动比的无级变速电传动装置。

根据本发明的目的通过权利要求1所述的无级变速电传动装置实现。

本发明涉及一种具有高机械效率和可用于宽速度范围的无级变速电传动装置。依据本发明，消除了目前为止普遍的发电机和电动机的空间分离，并将这些部件组合成一个单元。

这里，定子不是固定地而是可旋转地被支撑。这里所描述的电传动装置，转子构造成可旋转的输入轴，定子设计成可旋转的输出轴(可以在输入侧提供转子，在输出侧提供定子，也可以在输入侧提供定子，在输出侧提供转子)。

依据本发明，输入轴与输出轴通过电力传输元件连接。这里，该电力传输元件通常设置有与输入轴连接的磁铁，该磁铁感应电功率进入与输出轴连接的线圈。如本发明所提供的，输入轴和输出轴不是彼此实际接合以将旋转运动从输入轴传输到输出轴。

或者，可以在输入轴和输出轴之间设置机械的和/或电传动装置，用于控制速度。

例如，通过打开使线圈短路的开关，转矩减小以使输出轴的速度减小。这样通过利用依赖于负载的转矩的产生而获得速度控制。这可能受到电功率变化的影响。例如，还可以分流电功率并将其用于其他用电负载，或将其分别提供给电池或蓄电池。

优选地，开关装置包括允许频率、电压和/或电流调制的调制装置。因此，连续改变输出轴的速度成为可能。本文中特别优选地，将调制装置集成到电子开关中。

连接到输入轴的磁铁至少有一部分可以形成为螺线管。通过磁铁的电激发，可以产生不同强度的磁场。这将引起感应进入线圈的电压变化，从而影响输出轴的速度。

本发明中的电传动装置具有显著的优点，即可以获得高于90％的高总效率。进一步地，该传动装置的重量比现有的传动装置要低很多。而且，总的热损耗非常低，例如，其热损耗总计仅为那些静液压传动装置的一半。由于除润滑剂以外，该传动装置是无油操作，因此其制作成本相对较低。进一步地，特别是由于没有机械的移动过程发生，因此该传动装置是低磨损传动装置。而且，该传动装置的结构是可变的，以使其能够可靠地适用于特殊领域应用的各个速度范围。

附图说明

从以下参考附图描述的两个实施例可以明显看出以上本发明的普通的方面。

图中：

图1为本发明第一优选实施例的示意截面图；

图2为本发明第二优选实施例的示意截面图。

具体实施方式

在第一优选实施例中，本发明的电传动装置(图1)包括可与驱动装置连接的输入轴80。例如，该驱动装置可以是内燃机。