DE102018203566B4 - Electromechanical energy converter with an inner and an outer energy converter - Google Patents

Electromechanical energy converter with an inner and an outer energy converter Download PDF

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Abstract

Elektromechanischer Energiewandler (1) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem inneren Energiewandler (2) mit einem inneren Rotor (4) und einem inneren Stator (5) und mit einer Antriebswelle (8), wobei der innere Stator (5), der innere Rotor (4) und die Antriebswelle (8) um eine gemeinsame Antriebsache (9) gegenüber einem stillstehenden Motorgehäuse (10) drehbar gelagert sind,der elektromechanische Energiewandler (1) einen äußeren Energiewandler (3) mit einem äußeren Stator (7) und einem äußeren Rotor (6) aufweist, wobei der äußere Rotor (6) drehfest mit dem inneren Stator (5) verbunden ist, dass, in Bezug auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem äußeren Rotor (5) und dem inneren Rotor (4) eine Getriebeeinrichtung (11) derart angeordnet ist,so dass sich der innere Rotor (4) bei einer Bewegung des äußeren Rotors (6) entgegengesetzt zu diesem um die gemeinsame Antriebsachse (9) bewegt und die die Getriebeeinrichtung (11) als Umlaufgetriebeeinrichtung ausgebildet ist, mit wenigstens einem Hohlrad (12), einem Sonnenrad (15), wenigstens einem Planetenrad (14) und einem Planetenradträger (13), welcher zur drehbaren Lagerung des wenigstens einen Planetenrads (14) eingerichtet ist,wobei das Hohlrad (12) mit dem äußeren Rotor (6) und das Sonnenrad (15) mit dem inneren Rotor (4) drehfest verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dassder Planetenradträger (13) drehfest mit dem stillstehenden Motorgehäuse (10) verbunden ist und diese demnach fest miteinander verbunden sind.Electromechanical energy converter (1) for driving a motor vehicle with an internal energy converter (2) with an internal rotor (4) and an internal stator (5) and with a drive shaft (8), the internal stator (5), the internal rotor ( 4) and the drive shaft (8) are rotatably mounted about a common drive axle (9) relative to a stationary motor housing (10), the electromechanical energy converter (1) has an external energy converter (3) with an external stator (7) and an external rotor ( 6), wherein the outer rotor (6) is non-rotatably connected to the inner stator (5), that, with regard to the torque transmission, between the outer rotor (5) and the inner rotor (4) a transmission device (11) such is arranged so that when the outer rotor (6) moves, the inner rotor (4) moves in the opposite direction to the latter about the common drive axis (9) and the gear device (11) is designed as an epicyclic gear device, with at least ns a ring gear (12), a sun gear (15), at least one planetary gear (14) and a planetary gear carrier (13), which is set up for the rotatable mounting of the at least one planetary gear (14), the ring gear (12) with the outer rotor (6) and the sun gear (15) is non-rotatably connected to the inner rotor (4), characterized in that the planet gear carrier (13) is non-rotatably connected to the stationary motor housing (10) and these are therefore firmly connected to one another.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Energiewandler zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs. Ein Gegenstand gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs ist aus der WO 01 / 56 138 A1 bekannt.The invention relates to an electromechanical energy converter for driving a motor vehicle. An object according to the preamble of the first claim is from WO 01/56138 A1 famous.

Nachfolgend ist die Erfindung in Zusammenhang mit einem Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine derartige Anwendung zu verstehen. In Kraftfahrzeugen werden elektrische Antriebsmotoren insbesondere zum Bereitstellen von Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen (Roll-, Luft-, Steigungs-, Beschleunigungswiederstand) eingesetzt. Ein Allgemeines Ziel ist es dabei, eine Antriebmaschine mit kompakten Abmessungen, hoher Leistungsdichte, gutem Wirkungsgrad und hoher Robustheit bereitzustellen. Die WO2001/56138A1 schlägt eine elektrische Antriebsmaschine für ein Fahrzeug vor, bei welcher ein Rotor und ein Stator mit einer Getriebeeinrichtung kinematisch miteinander gekoppelt sind.The invention is described below in connection with a drive motor for a motor vehicle; this is not to be understood as a limitation of the invention to such an application. In motor vehicles, electric drive motors are used in particular to provide drive power to overcome driving resistances (rolling, air, gradient, acceleration resistance). A general goal is to provide a drive machine with compact dimensions, high power density, good efficiency and high robustness. the WO2001/56138A1 proposes an electric drive machine for a vehicle, in which a rotor and a stator are kinematically coupled to one another with a transmission device.

Die gattungsbildende DE 20 2005 003 577 U1 befasst sich mit einem Hybridantrieb. Die DE 103 18 696 A1 befasst sich mit einem Antriebsstrang mit variabler Eingangs- und konstanter Ausgangsdrehzahl.The generic DE 20 2005 003 577 U1 deals with a hybrid drive. the DE 103 18 696 A1 deals with a drive train with variable input and constant output speed.

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen elektromechanischen Energiewandler mit verbesserter Leistungsdichte anzugeben, diese Aufgabe wird durch einen elektromechanischen Energiewandler gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Weiter ist in Patentanspruch 9 ein Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Energiewandlers gemäß einem der Patentansprüche 6 bis 8 angegeben.The object of the invention is to specify an electromechanical energy converter with improved power density. This object is achieved by an electromechanical energy converter according to the first patent claim. Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent patent claims. Furthermore, patent claim 9 specifies a method for operating an electromechanical energy converter according to one of patent claims 6 to 8 .

Im Sinne der Erfindung ist unter einem elektromechanischen Energiewandler eine Einrichtung zum Umwandeln von elektrischer Leistung (Spannung, Strom) in mechanische Antriebsleistung (Drehmoment, Drehzahl) zu verstehen, insbesondere ist unter einem elektromechanischen Energiewandler ein Elektromotor oder ein Elektromotor/-generator zu verstehen.For the purposes of the invention, an electromechanical energy converter means a device for converting electrical power (voltage, current) into mechanical drive power (torque, speed), in particular an electromechanical energy converter means an electric motor or an electric motor/generator.

Vorzugsweise kann ein derartiger elektromechanischer Energiewandler als Elektromotor und/oder als elektrischer Generator ausgebildet sein. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Bauformen derartiger Elektromotoren bekannt. Der elektromechanische Energiewandler weist einen inneren Energiewandler mit einem inneren Rotor und einem inneren Stator auf. Dabei ist es eine Besonderheit des vorgeschlagenen elektromechanischen Energiewandlers, dass der innere Stator bei Betrieb des Energiewandlers nicht stillsteht, sondern rotiert.Such an electromechanical energy converter can preferably be designed as an electric motor and/or as an electric generator. Different designs of such electric motors are known from the prior art. The electromechanical energy converter has an internal energy converter with an internal rotor and an internal stator. It is a special feature of the proposed electromechanical energy converter that the inner stator does not stand still when the energy converter is in operation, but rotates.

Dabei ist „innerer“ in diesem Sinn insbesondere als eine geometrische Angabe zu verstehen. Zum Abgeben einer mechanischen Antriebsleistung weist der elektromechanische Energiewandler eine Antriebswelle auf, welche um eine Antriebsachse rotierbar gelagert ist. Zum Abgeben dieser mechanischen Antriebsleistung rotiert der innere Rotor gegenüber dem inneren Stator um diese gemeinsame Antriebsachse, anders gewendet sind der innere Rotor und der innere Stator sowie die Antriebswelle konzentrisch zueinander angeordnet."Inner" in this sense is to be understood in particular as a geometric specification. In order to output mechanical drive power, the electromechanical energy converter has a drive shaft, which is mounted such that it can rotate about a drive axis. In order to deliver this mechanical drive power, the inner rotor rotates relative to the inner stator about this common drive axis; to put it another way, the inner rotor and the inner stator as well as the drive shaft are arranged concentrically with one another.

Der elektromechanische Energiewandler weist neben dem inneren Energiewandler einen äußeren Energiewandler auf. Der äußere Energiewandler ist wenigstens abschnittsweise radial außerhalb des inneren Energiewandlers angeordnet. Insbesondere weist der äußere Energiewandler einen äußeren Rotor und einen äußeren Stator auf. Vorzugsweise sind sowohl der äußere Stator wie auch der äußere Rotor konzentrisch zu der Antriebsachse angeordnet. Weiter vorzugsweise ist der äußere Rotor mit dem inneren Stator drehfest verbunden, bevorzugt sind der äußere Rotor und der innere Stator einstückig miteinander ausgebildet. Bildlich gesprochen ist der elektromechanische Energiewandler aus 2 radial ineinandergeschachtelten Energiewandlern (innere Energiewandler/äußere Energiewandler) aufgebaut, wobei der innere und der äußere Energiewandler wenigstens am äußeren Rotor und am inneren Stator drehfest miteinander verbunden sind.In addition to the internal energy converter, the electromechanical energy converter has an external energy converter. The outer energy converter is arranged at least in sections radially outside of the inner energy converter. In particular, the outer energy converter has an outer rotor and an outer stator. Preferably, both the outer stator and the outer rotor are arranged concentrically to the drive axle. More preferably, the outer rotor is non-rotatably connected to the inner stator, preferably the outer rotor and the inner stator are integrally formed with each other. Figuratively speaking, the electromechanical energy converter is made up of 2 radially nested energy converters (inner energy converter/outer energy converter), with the inner and outer energy converters being non-rotatably connected to one another at least on the outer rotor and on the inner stator.

Im Sinne der Erfindung ist unter drehfest zu verstehen, dass 2 drehfest miteinander verbundene Teile drehstarr miteinander verbunden sind, vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet sind, bzw. fest miteinander verbunden sind.For the purposes of the invention, non-rotatable means that two parts connected to one another in a non-rotatable manner are non-rotatably connected to one another, are preferably formed in one piece with one another, or are firmly connected to one another.

Insbesondere ist zwischen dem äußeren Rotor und dem inneren Rotor, bezogen auf die Drehzahl bzw. Drehmomentübertragung zwischen diesen, eine Getriebeeinrichtung angeordnet, welche den äußeren Rotor mit dem inneren Rotor kinematisch koppelt. Insbesondere ist die Getriebeeinrichtung derart zwischen dem äußeren Rotor und dem inneren Rotor angeordnet, dass sich der innere Rotor bei einer Bewegung des äußeren Rotors entgegengesetzt zu diesem und um die gemeinsame Antriebsachse bewegt. Vollführt also der äußere Rotor eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn um die gemeinsame Antriebsachse, so wird diese Drehbewegung mittels der Getriebeeinrichtung derart auf den inneren Rotor übertragen, dass dieser sich entgegen dem Uhrzeigersinn um die gemeinsame Antriebsachse dreht. Vorzugsweise rotieren der äußere Rotor und der innere Rotor mit gleich hoher Geschwindigkeit aber in entgegengesetzte Richtungen um die Antriebsachse.In particular, a transmission device is arranged between the outer rotor and the inner rotor, based on the speed or torque transmission between them, which kinematically couples the outer rotor to the inner rotor. In particular, the transmission device is arranged between the outer rotor and the inner rotor in such a way that the inner rotor moves in the opposite direction to the outer rotor and around the common drive axis when the outer rotor moves. Thus, if the outer rotor rotates clockwise about the common drive axis, this rotary motion is transmitted to the inner rotor by means of the transmission device in such a way that it rotates counterclockwise about the common drive axis. Preferably, the outer rotor and the inner rotor rotate at the same rate Speed but in opposite directions around the drive axis.

Insbesondere durch einen derartigen Aufbau des elektromechanischen Energiewandlers ist es ermöglicht, dass bei einem Antrieb des äußeren Rotors durch den äußeren Stator eine große Differenzgeschwindigkeit zwischen dem inneren Stator (dieser ist mit dem äußeren Rotor drehfest verbunden) und dem inneren Rotor aufgebaut wird und somit ist eine besonders hohe Leistungsdichte mit einem derartigen elektromechanischen Energiewandler erreichbar.In particular, such a structure of the electromechanical energy converter makes it possible that when the outer rotor is driven by the outer stator, a large differential speed is built up between the inner stator (this is non-rotatably connected to the outer rotor) and the inner rotor and thus a particularly high power density can be achieved with such an electromechanical energy converter.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Getriebeeinrichtung, welche zwischen dem äußeren Rotor und dem inneren Rotor angeordnet ist, als eine Umlaufgetriebeeinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise weist diese Umlaufgetriebeeinrichtung wenigstens ein Hohlrad, wenigstens ein Sonnenrad, und wenigstens ein Planetenrad, welches auf einem Planetenradträger drehbar gelagert ist, auf. Vorzugsweise ist das Umlaufgetriebe als sogenanntes Minusgetriebe ausgebildet und weiter vorzugsweise führt das Umlaufgetriebe bei stillstehendem Planetenradträger und Antrieb vom Hohlrad zum Sonnenrad zu einer Drehrichtungsumkehr. Derartige Umlaufgetriebeeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik allgemein als sogenannte Planetengetriebe bekannt.In a preferred embodiment of the invention, the gear device, which is arranged between the outer rotor and the inner rotor, is designed as an epicyclic gear device. This planetary gear device preferably has at least one ring gear, at least one sun gear, and at least one planetary gear, which is rotatably mounted on a planetary gear carrier. The planetary gear is preferably designed as a so-called minus gear and, more preferably, the planetary gear leads to a reversal of the direction of rotation when the planet carrier is stationary and the drive is from the ring gear to the sun gear. Such planetary gear devices are generally known from the prior art as so-called planetary gears.

Vorzugsweise ist der Planetenradträger mit dem stillstehenden Motorgehäuse drehfest verbunden oder ist mit diesem selektiv drehfest verbindbar. Vorzugsweise ist das Hohlrad mit dem äußeren Rotor beziehungsweise mit dem inneren Stator drehfest verbunden oder ist vorzugsweise selektiv drehfest mit diesem verbindbar. Weiter vorzugsweise ist das Sonnenrad mit dem inneren Rotor drehfest verbunden oder ist vorzugsweise selektiv drehfest mit diesem verbindbar. Insbesondere Umlaufgetriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt und ermöglichen eine hohe Leistungsübertragung auf kleinem Bauraum und weiter bilden diese eine einfache Möglichkeit zur Drehrichtungsumkehr zwischen dem äußeren Rotor und dem inneren Rotor.Preferably, the planetary gear carrier is non-rotatably connected to the stationary motor housing or can be selectively non-rotatably connected to it. Preferably, the ring gear is non-rotatably connected to the outer rotor or to the inner stator, or can preferably be selectively non-rotatably connected thereto. More preferably, the sun gear is non-rotatably connected to the inner rotor or can preferably be selectively non-rotatably connected to it. Epicyclic gears, in particular, are known from the prior art and enable high power transmission in a small space and they also provide a simple way of reversing the direction of rotation between the outer rotor and the inner rotor.

In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist der äußere Energiewandler als Asynchron-Drehfeldmaschine ausgebildet, derartige Energiewandler sind aus dem Stand der Technik, insbesondere bezüglich ihres Funktionsprinzips, bekannt. Weiter vorzugsweise weist der äußere Energiewandler den äußeren Rotor mit einer Wicklung mit wenigstens einem Polpaar auf, dabei ist diese Wicklung als sogenannte äußere Rotorwicklung und diese Polpaarzahl als äußere Rotor-Polpaarzahl zu verstehen. In dieser äußeren Rotorwicklung ist ein äußeres Drehfeld erzeugbar.In a preferred embodiment of the invention, the external energy converter is designed as an asynchronous rotary field machine. Such energy converters are known from the prior art, in particular with regard to their functional principle. More preferably, the outer energy converter has the outer rotor with a winding with at least one pair of poles, this winding is to be understood as the so-called outer rotor winding and this number of pole pairs as the number of outer rotor pole pairs. An external rotary field can be generated in this outer rotor winding.

Vorzugsweise ist der innere Energiewandler als eine Drehfeldmaschine ausgebildet. Als Drehfeldmaschinen sind aus dem Stand der Technik wenigstens sogenannte Synchronmaschinen oder Asynchronmaschinen bekannt. Vorzugsweise weist der innere Stator eine Wicklung mit wenigstens einem Polpaar auf. Dabei ist diese Wicklung als sogenannte innere Statorwicklung mit einer inneren Stator-Polpaarzahl zu verstehen. Vorzugsweise ist in dieser inneren Statorwicklung ein Drehfeld erzeugbar.The internal energy converter is preferably designed as an induction machine. At least so-called synchronous machines or asynchronous machines are known from the prior art as induction machines. The inner stator preferably has a winding with at least one pair of poles. This winding is to be understood as a so-called inner stator winding with an inner number of stator pole pairs. A rotary field can preferably be generated in this inner stator winding.

Vorzugsweise sind die äußere Rotorwicklung und die innere Statorwicklung elektrisch leitend miteinander verbunden oder wenigstens zeitweise miteinander verbindbar, derart dass ein elektrischer Strom, welcher beim Durchfließen der äußeren Rotorwicklung ein äußeres Drehfeld hervorruft, beim Durchfließen der inneren Rotorwicklung ein inneres Drehfeld hervorruft, welches, bezogen auf die Drehrichtung, gegenläufig zu diesem äußeren Drehfeld ist. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung kann eine hohe Differenzgeschwindigkeit zwischen diesen beiden Drehfeldern (inneres/äußeres) erreicht werden und damit ist eine kompakte Bauform des elektromechanischen Energiewandlers ermöglicht.The outer rotor winding and the inner stator winding are preferably connected to one another in an electrically conductive manner or can be connected to one another at least temporarily, such that an electric current which, when flowing through the outer rotor winding, causes an outer rotating field, when flowing through the inner rotor winding, causes an inner rotating field which, based on the direction of rotation is in the opposite direction to this external rotating field. In particular, a high speed difference between these two rotating fields (inner/outer) can be achieved by such a configuration, and a compact design of the electromechanical energy converter is thus made possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der innere Energiewandler, welcher als Drehfeldmaschine ausgebildet ist, als eine sogenannte Synchronmaschine ausgebildet. Vorzugsweise weist der innere Rotor zum Bereitstellen einer Antriebsleistung an der Antriebswelle wenigstens einen Permanentmagneten, vorzugsweise eine Vielzahl von Permanentmagneten auf. Insbesondere Synchronmaschinen sind aus dem Stand der Technik als elektromechanische Energiewandler mit besonders hohem Wirkungsgrad bekannt.In a preferred embodiment of the invention, the internal energy converter, which is designed as an induction machine, is designed as a so-called synchronous machine. The inner rotor preferably has at least one permanent magnet, preferably a large number of permanent magnets, for providing drive power to the drive shaft. Synchronous machines in particular are known from the prior art as electromechanical energy converters with a particularly high level of efficiency.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der innere Energiewandler, welcher als Drehfeldmaschine ausgebildet ist, als eine sogenannte Asynchronmaschine ausgebildet. Vorzugsweise ist der innere Rotor bei einer solchen Ausgestaltung als sogenannter Kurzschlussläufer ausgebildet. Insbesondere Asynchronmaschinen sind aus dem Stand der Technik als besonders betriebssichere elektromechanische Energiewandler bekannt.In a preferred embodiment of the invention, the internal energy converter, which is designed as an induction machine, is designed as a so-called asynchronous machine. In such a configuration, the inner rotor is preferably designed as a so-called squirrel-cage rotor. In particular, asynchronous machines are known from the prior art as particularly reliable electromechanical energy converters.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der äußere Stator eine Wicklung mit wenigstens einem Polpaar auf. Diese Wicklung ist insbesondere als sogenannte äußere Statorwicklung mit einer äußeren Stator-Polpaarzahl zu verstehen. Weiter vorzugsweise ist die äußere Stator-Polpaarzahl und die äußere Rotor-Polpaarzahl gleich groß. Insbesondere für eine solche Ausgestaltung sind eine einfache Steuerbarkeit des elektromechanischen Energiewandlers und ein kompakter Aufbau ermöglicht.In a preferred embodiment of the invention, the outer stator has a winding with at least one pair of poles. This winding is to be understood in particular as a so-called outer stator winding with an outer number of stator pole pairs. More preferably, the outer number of stator pole pairs and the outer number of rotor pole pairs are the same. In particular, for such a configuration are a simple controllability of the electromechanical cal energy converter and a compact structure allows.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die äußere Rotorwicklung, bzw. die innere Statorwicklung, elektrisch leitend mit einem elektrischen Leistungsabzweig verbindbar. Im Sinne der Erfindung ist unter einem elektrischen Leistungsabzweig eine elektrische Anschlussstelle zu verstehen, mittels welcher allgemein ein Verbraucher mit wenigstens einer der beiden zuvor genannten Wicklungen elektrisch leitend verbindbar ist und dadurch ist dieser Verbraucher von dieser oder diesen Wicklungen mit elektrischer Leistung versorgbar. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ist es ermöglicht, elektrische Leistung an der, während des Betriebs des elektromechanischen Energiewandlers rotierenden, äußeren Rotorwicklung/inneren Statorwicklung abzugreifen und so auf einfache Weise eine innere Funktion des elektromechanischen Energiewandlers, vorzugsweise einen Sensor, anzusteuern beziehungsweise mit elektrischer Energie zu versorgen.In a preferred embodiment of the invention, the outer rotor winding or the inner stator winding can be electrically connected to an electrical power branch. For the purposes of the invention, an electrical power branch is to be understood as an electrical connection point by means of which a consumer can generally be electrically connected to at least one of the two aforementioned windings and this consumer can thus be supplied with electrical power from this or these windings. In particular, such an embodiment of the invention makes it possible to tap electrical power from the outer rotor winding/inner stator winding rotating during operation of the electromechanical energy converter and thus to easily control an internal function of the electromechanical energy converter, preferably a sensor, or with an electric one to supply energy.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der elektromechanische Energiewandler wenigstens einen Sensor, zum Aufnehmen wenigstens eines Messwert auf. Vorzugsweise ist dieser Sensor auf dem äußeren Rotor bzw. dem inneren Stator angeordnet. Weiter vorzugsweise ist dieser Sensor mit dem Leistungsabzweig elektrisch leitend verbunden oder vorzugsweise ist dieser Sensor elektrisch leitend mit diesem Leistungsabzweig verbindbar. Insbesondere mittels eines Sensors ist es ermöglicht, Betriebsparameter des äußeren Rotors / inneren Stators zu erfassen und so ist die Betriebssicherheit des elektromechanischen Energiewandlers verbesserbar.In a preferred embodiment of the invention, the electromechanical energy converter has at least one sensor for recording at least one measured value. This sensor is preferably arranged on the outer rotor or the inner stator. More preferably, this sensor is electrically conductively connected to the power branch, or preferably this sensor is electrically conductively connectable to this power branch. In particular, a sensor makes it possible to detect operating parameters of the outer rotor/inner stator, and the operational reliability of the electromechanical energy converter can thus be improved.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der elektromechanische Energiewandler einen Rotor-Wechselrichter auf. Insbesondere ist dieser Rotor-Wechselrichter zum Versorgen der inneren Rotorwicklung mit elektrischer Leistung (Spannung/Strom) vorgesehen. Vorzugsweise ist der elektrischen Leistungsabzweig mit der äußeren Rotorwicklung elektrisch leitend verbunden, beziehungsweise ist dieser vorzugsweise selektiv mit dieser verbindbar. Weiter vorzugsweise ist der Rotor-Wechselrichter elektrisch leitend mit der inneren Statorwicklung verbunden, beziehungsweise ist dieser vorzugsweise wenigstens zeitweise selektiv mit dieser verbindbar. Weiter vorzugsweise ist der Rotor-Wechselrichter dazu eingerichtet, den inneren Energiewandler über die innere Statorwicklung, insbesondere bedarfsgerecht, mit der von der äußeren Rotorwicklung abgenommenen elektrischen Leistung anzusteuern. Insbesondere mit einer solchen Ausgestaltung der Erfindung ist es ermöglicht, den inneren Energiewandler flexibel anzusteuern und so ist ein verbessertes Betriebsverhalten des elektromechanischen Energiewandlers erreichbar.In a preferred embodiment of the invention, the electromechanical energy converter has a rotor inverter. In particular, this rotor type inverter is provided for supplying electric power (voltage/current) to the inner rotor winding. The electrical power branch is preferably electrically conductively connected to the outer rotor winding, or it can preferably be selectively connected to it. Further preferably, the rotor inverter is electrically conductively connected to the inner stator winding, or it can preferably be selectively connected to it at least at times. More preferably, the rotor inverter is set up to control the inner energy converter via the inner stator winding, in particular as required, with the electrical power taken from the outer rotor winding. In particular, with such an embodiment of the invention, it is possible to control the internal energy converter flexibly, and improved operating behavior of the electromechanical energy converter can thus be achieved.

Weiter ist ein Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Energiewandlers der zuvor beschriebenen Bauart, insbesondere eines elektromechanischen Energiewandlers mit einem Leistungsabzweig, vorgesehen. Dabei ist dieses Betriebsverfahren insbesondere in einem Stillstandszustand des elektromechanischen Energiewandlers bzw. in einem Zustand, in welchen eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem Drehfeld der äußeren Statorwicklung und einem Drehfeld der äußeren Rotorwicklung bzw. der äußeren Rotorwicklung, wenigstens im Wesentlichen 0 ist, vorgesehen.A method for operating an electromechanical energy converter of the type described above, in particular an electromechanical energy converter with a power branch, is also provided. This operating method is provided in particular when the electromechanical energy converter is at a standstill or in a state in which a speed difference between a rotary field of the outer stator winding and a rotary field of the outer rotor winding or the outer rotor winding is at least essentially 0.

In einem solchen Betriebszustand würde, insbesondere aufgrund der „fehlenden“ Differenzgeschwindigkeit zwischen der äußeren Rotorwicklung und dem durch die äußere Statorwicklung hervorgerufenen Drehfeld keine Spannung in der äußeren Rotorwicklung induziert. Weiter vorzugsweise ist dieses Betriebsverfahren in einem Betriebszustand vorgesehen, in welchem der äußere Rotor beziehungsweise der innere Stator gegenüber dem Motorgehäuse stillstehen. Um in einem solchen Betriebszustand eine elektrische Spannung an dem Leistungsabzweig zu erzeugen, ist es vorgesehen, den äußeren Stator mit einem, bezüglich einer Drehung um die Antriebsachse, stillstehenden Wechselfeld derart zu beaufschlagen, dass dadurch in der äußern Rotorwicklung eine elektrische Spannung induziert wird. Vorzugsweise ist ein von dem äußeren Stator hervorgerufenes Drehfeld mit einem stehenden Wechselfeld überlagert.In such an operating state, no voltage would be induced in the outer rotor winding, in particular due to the "missing" differential speed between the outer rotor winding and the rotating field caused by the outer stator winding. More preferably, this operating method is provided in an operating state in which the outer rotor or the inner stator are stationary relative to the motor housing. In order to generate an electrical voltage at the power branch in such an operating state, provision is made for the outer stator to be subjected to an alternating field that is stationary with respect to rotation about the drive axis in such a way that an electrical voltage is induced in the outer rotor winding. A rotating field caused by the outer stator is preferably superimposed with a standing alternating field.

In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass dieses Betriebsverfahren dann ausführbar ist, wenn der innere Rotor stillsteht und damit, wenigstens im Wesentlichen, keine Rotation um die Antriebsachse ausführt. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter wenigstens im Wesentlichen stillstehen eine Bewegung von weniger als 1 Umdrehung pro Sekunde des inneren Rotors, vorzugsweise von weniger als 0,5 Umdrehungen pro Sekunde und bevorzugt von weniger als 0,1 Umdrehungen pro Sekunde zu verstehen. Insbesondere mit einem solchen Betriebsverfahren ist in einem der zuvor beschriebenen Betriebszustände eine elektrische Leistungsübertragung an den Leistungsabzweig ermöglicht und damit ist ein besonders vorteilhafter Betrieb des elektromechanischen Energiewandlers ermöglicht.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that this operating method can be carried out when the inner rotor is stationary and thus, at least essentially, does not rotate about the drive axis. In the context of the invention, at least essentially standing still means a movement of less than 1 revolution per second of the inner rotor, preferably less than 0.5 revolutions per second and preferably less than 0.1 revolutions per second. In particular, with such an operating method, electrical power can be transmitted to the power branch in one of the operating states described above, and a particularly advantageous operation of the electromechanical energy converter is thus made possible.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der wenigstens teilweise schematisierten Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

  • 1: einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch einen elektromechanischen Energiewandler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2: ein elektrisches Schaltbild für einen solchen elektromechanischen Energiewandler.
The invention is explained in more detail below with reference to the at least partially schematic figures, showing:
  • 1 : a longitudinal section and a cross section through an electromechanical ener energy converter according to an embodiment of the invention,
  • 2 : an electrical circuit diagram for such an electromechanical energy converter.

Der elektromechanische Energiewandler 1 ist in 1 a) in einem Querschnitt und in 1b) in einem Längsschnitt dargestellt. Weiter weist der elektromechanische Energiewandler 1 einen inneren Energiewandler 2 und einen äußeren Energiewandler 3 auf. Diese beiden Energiewandler 2 und 3 können als radial ineinander geschachtelte Elektromotoren verstanden werden und sind über ein Planetengetriebe 11 kinematisch miteinander gekoppelt. Das Planetengetriebe 11 weist ein Hohlrad 12 auf, dieses ist drehfest mit dem äußeren Rotor 6, also dem Rotor des äußeren Energiewandlers 3 gekoppelt. Weiter weist das Planetengetriebe 11 ein Sonnenrad 15 auf, dieses ist drehfest mit der Antriebswelle 9 und damit mit dem inneren Rotor 4, also dem Rotor des inneren Energiewandlers 2 gekoppelt. Weiter weist das Planetengetriebe 11 einen Planetenradträger 13 auf, auf welchem mehrere Planetenräder 14 drehbar gelagert sind. Diese Planetenräder 14 stehen zur Bewegungsübertragung sowohl mit dem Hohlrad 12, wie auch mit dem Sonnenrad 15 in Eingriff. Durch das Planetengetriebe 11 ist der äußere Energiewandler 3 mit dem inneren Energiewandler 2 kinematisch gekoppelt.The electromechanical energy converter 1 is in 1 a) in a cross section and in 1b) shown in a longitudinal section. The electromechanical energy converter 1 also has an internal energy converter 2 and an external energy converter 3 . These two energy converters 2 and 3 can be understood as electric motors that are radially nested in one another and are kinematically coupled to one another via a planetary gear 11 . The planetary gear 11 has a ring gear 12 , which is coupled to the outer rotor 6 , ie the rotor of the outer energy converter 3 , in a torque-proof manner. The planetary gear 11 also has a sun wheel 15 which is coupled in a torque-proof manner to the drive shaft 9 and thus to the inner rotor 4 , ie the rotor of the inner energy converter 2 . Furthermore, the planetary gear 11 has a planetary gear carrier 13 on which a plurality of planetary gears 14 are rotatably mounted. These planet gears 14 are in engagement with both the ring gear 12 and the sun gear 15 for the transmission of motion. The outer energy converter 3 is kinematically coupled to the inner energy converter 2 by the planetary gear 11 .

Eine Drehbewegung des äußeren Rotors 6 mit der Drehfrequenz w2 führt damit zwangsläufig zu einer Drehbewegung des inneren Rotors 4 mit der Drehfrequenz w1 in entgegengesetzter Drehrichtung. Der innere Stator 5 ist drehfest mit dem äußeren Rotor 6 verbunden, die Wicklungen dieser beiden Bauteile (innerer Stator 5, äußerer Rotor 6) rotieren bei einer Drehbewegung mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit und sind drehstarr miteinander verbunden.A rotational movement of the outer rotor 6 with the rotational frequency w 2 thus inevitably leads to a rotational movement of the inner rotor 4 with the rotational frequency w 1 in the opposite direction of rotation. The inner stator 5 is non-rotatably connected to the outer rotor 6, the windings of these two components (inner stator 5, outer rotor 6) rotate at the same angular velocity during a rotational movement and are connected to one another in a torsionally rigid manner.

Zwischen dem inneren Rotor 4 und dem inneren Stator 5 liegt der innere Luftspalt 17. Zwischen dem äußeren Stator 7 und dem äußeren Rotor 6 liegt der äußere Luftspalt 16. Bei der Abgabe einer Antriebsleistung über die Antriebswelle 8, diese ist rotierbar um die Antriebsachse 9 gelagert, steht der äußere Stator 7 still, der äußere Rotor 6, der innere Stator 5 und der innere Rotor 4 werden in Rotation versetzt.The inner air gap 17 lies between the inner rotor 4 and the inner stator 5. The outer air gap 16 lies between the outer stator 7 and the outer rotor 6 , the outer stator 7 stands still, the outer rotor 6, the inner stator 5 and the inner rotor 4 are rotated.

In 2 a) ist eine Querschnittsansicht des elektromechanischen Energiewandlers gezeigt und in 2 b) sind symbolhaft die Wicklungen (u1-u4, v1-v4, w1-w4) sowie deren Verschaltung gezeigt.In 2 a) A cross-sectional view of the electromechanical energy converter is shown and in FIG 2 B) the windings (u 1 -u 4 , v 1 -v 4 , w 1 -w 4 ) and their interconnection are shown symbolically.

Die Drehrichtungen der mit den Wicklungen (u1-u4, v1-v4, w1-w4) erzeugbaren Drehfelder, jeweils gegenüber einem ruhenden Koordinatensystem, sind mit i1 - i4 dargestellt. Dabei ist mit dem äußeren Stator 7 und dessen Wicklungen u4, v4, w4 das Drehfeld mit der Geschwindigkeit / Drehrichtung i4 erzeugbar. Durch dieses vom äußeren Stator erzeugbare Drehfeld mit der Geschwindigkeit i4 wird in den Wicklungen u3, v3, w3 des äußeren Rotors ein Strom induziert mit der Folge, dass ein Drehfeld in diesem äußeren Rotor 6 entsteht mit der Geschwindigkeit / Drehrichtung i3 (gegenüber dem stehenden Koordinatensystem) und i'3 gegenüber dem äußeren Stator 7. Die Wicklungen u3, v3, w3 des äußeren Rotors 6 sind mit den Wicklungen u2, v2, w2 des inneren Stators 5 in der dargestellten Art und Weise verhalten (u3-u2, v3-v2, w3-w2). Durch diese Verschaltung, weist das Drehfeld des inneren Stators 5 die entgegengesetzte Richtung i2, i'2, in Bezug die Geschwindigkeit / Drehrichtung des Drehfelds des äußeren Rotors i3, i'3 auf. Weiter ruft das Drehfeld des inneren Stators 5 in den Wicklungen u1, v1, w1 des inneren Rotors ein Drehfeld mit der Geschwindigkeit / Drehrichtung i1, i'1.The directions of rotation of the rotating fields that can be generated with the windings (u 1 -u 4 , v 1 -v 4 , w 1 -w 4 ), in each case with respect to a stationary coordinate system, are represented by i 1 - i 4 . The rotating field with the speed/direction of rotation i 4 can be generated with the outer stator 7 and its windings u 4 , v 4 , w 4 . This rotating field with the speed i 4 that can be generated by the outer stator induces a current in the windings u 3 , v 3 , w 3 of the outer rotor, with the result that a rotating field is created in this outer rotor 6 with the speed/direction of rotation i 3 (opposite the standing coordinate system) and i' 3 opposite the outer stator 7. The windings u 3 , v 3 , w 3 of the outer rotor 6 are connected to the windings u 2 , v 2 , w 2 of the inner stator 5 in the manner shown and behave in a manner (u 3 -u 2 , v3 -v 2 , w 3 -w 2 ). As a result of this interconnection, the rotating field of the inner stator 5 has the opposite direction i 2 , i′ 2 in relation to the speed/direction of rotation of the rotating field of the outer rotor i 3 , i′ 3 . Furthermore, the rotary field of the inner stator 5 in the windings u 1 , v 1 , w 1 of the inner rotor causes a rotary field with the speed/direction of rotation i 1 , i' 1 .

Der innere Rotor 4 rotiert durch die dargelegten Zusammenhänge der Drehfelder und Wicklungen mit der Drehfrequenz w1, beziehungsweise mit der Drehzahl n1, wohingegen der äußere Rotor 6 / innere Stator 5 mit der Drehfrequenz w2, beziehungsweise der Drehzahl n2, rotiert.The inner rotor 4 rotates at the rotational frequency w 1 or the speed n 1 due to the relationships between the rotating fields and windings, whereas the outer rotor 6 / inner stator 5 rotates at the rotational frequency w 2 or the speed n 2 .

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen elektromechanischen Energiewandler mit jeweils drei Wicklungen (ux, vx, wx), wie dargelegt sind auch andere Anzahlen von Wicklungen und damit Polpaarzahlen möglich.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird ein elektromechanischer Energiewandler vorgeschlagen, welcher zwei ineinander liegenden Statoren aufweist, die die gleiche Drehachse aufweisen und sich zur Leistungsbereitstellung / -aufnahme gegenläufig zueinander drehen. Die Energieübertragung zum Antrieb des inneren Stators erfolgt induktiv über den Luftspalt vom äußeren Stator. dabei wird neben der Energie auch ein Drehmoment übertragen. Beide Statoren sind über ein Getriebe miteinander kinematisch gekoppelt und können die Gesamtleistung an eine Welle, die sogenannte Antriebswelle, abgeben.The exemplary embodiment shown shows an electromechanical energy converter with three windings each (u x , v x , w x ), as explained, other numbers of windings and thus pole pair numbers are also possible.
In other words, an electromechanical energy converter is proposed which has two nested stators which have the same axis of rotation and rotate in opposite directions to one another to provide/consume power. The energy transfer to drive the inner stator takes place inductively via the air gap from the outer stator. in addition to the energy, a torque is also transmitted. Both stators are kinematically coupled to each other via a gear and can deliver the total power to a shaft, the so-called drive shaft.

Die Verbindung aus innerem Stator und äußerem Rotor weist zweimal eine Mehrzahl von Wicklungen auf, eine äußere zum Luftspalt des äußeren Stators und eine innere zum Luftspalt des inneren Rotors. Die Wicklungen sind so gestaltet, dass sie jeweils ein Drehfeld erzeugen. Weiter können diese Wicklungen unterschiedliche bezüglich Polpaarzahl und Windungszahl ausgelegt sein und können so miteinander verbunden sein, dass sich die Drehfelder gegenläufig zueinander ausbilden.The connection of inner stator and outer rotor has twice a plurality of windings, one outer to the air gap of the outer stator and one inner to the air gap of the inner rotor. The windings are designed in such a way that they each generate a rotating field. Furthermore, these windings can be designed with different numbers of pole pairs and number of turns and can be connected to one another in such a way that the rotary fields are formed in opposite directions to one another.

Die Energieübertragung vom äußeren Stator auf den inneren Stator zum Antrieb des inneren Rotors erfolgt vorzugsweise mittels Asynchronmotorprinzip, indem durch geeignete Auslegung sich ein Schlupf so einstellt, dass ein Spannungs- und Stromwert in den Wicklungen des inneren Stators einerseits ein definiertes Drehmoment und anderseits eine ausreichende Spannung zum Antrieb des inneren Rotors über Wicklung des inneren Stators ermöglicht.The energy is preferably transmitted from the outer stator to the inner stator for driving the inner rotor by means of an asynchronous motor The principle is that, through suitable design, slip is set in such a way that a voltage and current value in the windings of the inner stator enables a defined torque on the one hand and sufficient voltage to drive the inner rotor via the inner stator winding on the other.

Vorzugsweise ist der innere Stator als sogenannter Kurzschlussläufer (Asynchronmotor-Prinzip) oder weiter vorzugsweise mit Permanentmagneten (permanenterregter Synchronmotor) ausgelegt.The inner stator is preferably designed as a so-called squirrel-cage rotor (asynchronous motor principle) or more preferably with permanent magnets (permanently excited synchronous motor).

Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung des elektromechanischen Energiewandlers, insbesondere des äußeren Stators, über einen Wechselrichter insbesondere über eine sogenannte Ansteuerelektronik. Die Auslegung der Wicklungen des äußeren Stators hat vorzugsweise eine zur Wicklung des äußeren Rotors identische Polpaarzahl und kann eine frei wählbare Windungszahl aufweisen, insbesondere ist somit eine Anpassung an die Ansteuerelektronik ermöglicht.The electromechanical energy converter, in particular the outer stator, is preferably controlled via an inverter, in particular via so-called control electronics. The design of the windings of the outer stator preferably has an identical number of pole pairs to the winding of the outer rotor and can have a freely selectable number of turns, which in particular allows adaptation to the control electronics.

Vorzugsweise ist an der Verbindung zwischen den beiden Wicklungen des äußeren Rotors und des inneren Stators eine elektrische Leistung abzweigbar, insbesondere ist dort ein Leistungsabzweig vorgesehen um Funktionen auf dem inneren Stator zu betreiben. Vorzugsweise sind unter diesen Funktionen Sensoren zu verstehen, deren Messwerte drahtlos, vorzugsweise mittels Near-Field-Communication (NFC), nach außen übermittelt werden, oder vorzugsweise ist ein eigener Wechselrichter vorgesehen, um eine Frequenzumformung zur Ansteuerung des inneren Rotors vorzunehmen.Electrical power can preferably be branched off at the connection between the two windings of the outer rotor and the inner stator; in particular, a power branch is provided there in order to operate functions on the inner stator. These functions are preferably to be understood as meaning sensors whose measured values are transmitted to the outside wirelessly, preferably by means of near field communication (NFC), or preferably a separate inverter is provided in order to carry out frequency conversion for controlling the inner rotor.

Vorzugsweise ist zur Energieversorgung von Funktionen auf dem inneren Stator oder des Wechselrichters bei Stillstand des elektromechanischen Energiewandlers (oder bei Schlupf = Null) ein Wechselfeld ohne Drehrichtung am äußeren Stator vorgebbar.Preferably, an alternating field without a direction of rotation can be specified at the outer stator to supply energy to functions on the inner stator or the inverter when the electromechanical energy converter is at a standstill (or when slip=zero).

Insbesondere durch eine geeignete Wahl der Polpaarzahl und der Wicklungen kann ein Eisenkern (üblicherweise im Zusammenhang mit Wicklungen vorgesehen) optimiert werden. Insbesondere dadurch wird der Fluss durch die Windungen und Eisenbleche verbessert und damit sind die Querschnitte minimierbar.
Durch einen elektromechanischen Energiewandler, welcher einzelne oder mehrere oder alle der zuvor genannten Merkmale aufweist, ist es ermöglicht, eine hohe an der Antriebswelle abgebbare Leistung zu erzeugen, wobei dafür verglichen mit herkömmlichen Elektromotoren eine kleine Motordrehzahl und ein kleiner Bauraumbedarf notwendig sind. Insbesondere durch die vorgeschlagene Bauform ist eine Reduktion von Gewicht und Materialaufwand erreichbar. Weiter sind dadurch insbesondere geringe Fliehkräfte in den rotierenden Bauteilen erreichbar, dies ist insbesondere der Fall, wenn im inneren Stator oder im inneren Rotor Permanentmagnete angeordnet sind, da diese mit geringeren Fliehkräften beaufschlagt sind, als bei einem Elektromotor mit einem einzelnen Stator.An iron core (usually provided in connection with windings) can be optimized in particular by a suitable choice of the number of pole pairs and the windings. In particular, this improves the flow through the windings and iron sheets, and the cross-sections can thus be minimized.
An electromechanical energy converter, which has one or more or all of the aforementioned features, makes it possible to generate a high level of power that can be output at the drive shaft, with a low engine speed and a small installation space requirement being required for this compared to conventional electric motors. A reduction in weight and outlay on materials can be achieved in particular by the proposed design. Furthermore, particularly low centrifugal forces can be achieved in the rotating components. This is particularly the case when permanent magnets are arranged in the inner stator or in the inner rotor, since they are subjected to lower centrifugal forces than in an electric motor with a single stator.

Weiter ist es ermöglicht, mit einer Ansteuerelektronik eine hohe Leistung mittels zweier Statoren zu erzeugen.It is also possible to generate a high level of power with control electronics using two stators.

Bei hochdrehenden elektromechanischen Energiewandler herkömmlicher Bauform wird in der Regel zum Reduzieren der hohen Drehzahl in einen nutzbaren Bereich eine Untersetzung benötigt. Bei dem vorgeschlagenen elektromechanischen Energiewandler mit äußerem Rotor und innerem Stator, erzeugt dieses System mit dem enthaltenen Getriebe eine reduzierte Antriebsdrehzahl, so dass regelmäßig kein weiteres Untersetzungsgetriebe notwendig ist.In the case of high-speed electromechanical energy converters of conventional design, a gear reduction is generally required to reduce the high speed to a usable range. In the proposed electromechanical energy converter with an outer rotor and an inner stator, this system generates a reduced drive speed with the included gear, so that no further reduction gear is usually necessary.

Weiter vorteilhaft ist, dass eine Stromversorgung für Funktionen auf den inneren Stator / äußeren Rotor vorhanden ist.Another advantage is that there is a power supply for functions on the inner stator / outer rotor.

BezugszeichenlisteReference List

11
Elektromechanischer EnergiewandlerElectromechanical energy converter
22
Innerer EnergiewandlerInternal energy converter
33
Äußerer EnergiewandlerExternal energy converter
44
Innerer Rotorinner rotor
55
Innerer Statorinner stator
66
Äußerer Rotorouter rotor
77
Äußerer StatorOuter Stator
88th
Antriebswelledrive shaft
99
Antriebsachsedrive axle
1010
Motorgehäusemotor housing
1111
Planetengetriebeplanetary gear
1212
Hohlradring gear
1313
Planetenradträgerplanet carrier
1414
Planetenradplanet wheel
1515
Sonnenradsun gear
1616
Luftspalt 6/7Air gap 6/7
1717
Luftspalt 4/5Air gap 4/5
i1, i2, i3, i4i1, i2, i3, i4
Drehzahl des Magnetfeldes (Drehfeld) gegenüber dem ruhenden KoordinatensystemRotational speed of the magnetic field (rotating field) compared to the stationary coordinate system
i'1, i'2, i'3i'1, i'2, i'3
Drehzahl des Magnetfeldes (Drehfeld), gegenüber dem zugehörigen StatorSpeed of the magnetic field (rotating field) compared to the associated stator
p2, p3, p4p2, p3, p4
Polpaarzahl der entsprechenden WicklungNumber of pole pairs of the corresponding winding
u1, v1, w1u1, v1, w1
(Kurzschluss-)Wicklungen des inneren Rotors(Short-circuit) windings of the inner rotor
u2, v2, w2u2, v2, w2
Phasen/Wicklungen des inneren StatorsInner stator phases/windings
u3, v3, w3u3, v3, w3
Phasen/Wicklungen des äußeren RotorsOuter rotor phases/windings
u4, v4, w4u4, v4, w4
Wicklungen des äußeren Statorsouter stator windings
w1w1
Drehfrequenz des inneren Rotors (Antriebswelle)Rotation frequency of the inner rotor (drive shaft)
w1w1
Drehfrequenz des äußeren RotorsRotational frequency of the outer rotor

Claims (10)

Elektromechanischer Energiewandler (1) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem inneren Energiewandler (2) mit einem inneren Rotor (4) und einem inneren Stator (5) und mit einer Antriebswelle (8), wobei der innere Stator (5), der innere Rotor (4) und die Antriebswelle (8) um eine gemeinsame Antriebsache (9) gegenüber einem stillstehenden Motorgehäuse (10) drehbar gelagert sind, der elektromechanische Energiewandler (1) einen äußeren Energiewandler (3) mit einem äußeren Stator (7) und einem äußeren Rotor (6) aufweist, wobei der äußere Rotor (6) drehfest mit dem inneren Stator (5) verbunden ist, dass, in Bezug auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem äußeren Rotor (5) und dem inneren Rotor (4) eine Getriebeeinrichtung (11) derart angeordnet ist, so dass sich der innere Rotor (4) bei einer Bewegung des äußeren Rotors (6) entgegengesetzt zu diesem um die gemeinsame Antriebsachse (9) bewegt und die die Getriebeeinrichtung (11) als Umlaufgetriebeeinrichtung ausgebildet ist, mit wenigstens einem Hohlrad (12), einem Sonnenrad (15), wenigstens einem Planetenrad (14) und einem Planetenradträger (13), welcher zur drehbaren Lagerung des wenigstens einen Planetenrads (14) eingerichtet ist, wobei das Hohlrad (12) mit dem äußeren Rotor (6) und das Sonnenrad (15) mit dem inneren Rotor (4) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (13) drehfest mit dem stillstehenden Motorgehäuse (10) verbunden ist und diese demnach fest miteinander verbunden sind.Electromechanical energy converter (1) for driving a motor vehicle with an internal energy converter (2) with an internal rotor (4) and an internal stator (5) and with a drive shaft (8), the internal stator (5), the internal rotor ( 4) and the drive shaft (8) are rotatably mounted about a common drive axle (9) relative to a stationary motor housing (10), the electromechanical energy converter (1) has an outer energy converter (3) with an outer stator (7) and an outer rotor ( 6), wherein the outer rotor (6) is non-rotatably connected to the inner stator (5), that, with regard to the torque transmission, between the outer rotor (5) and the inner rotor (4) a transmission device (11) such is arranged so that when the outer rotor (6) moves, the inner rotor (4) moves in the opposite direction to this about the common drive axis (9) and the gear device (11) is designed as an epicyclic gear device, with little at least one ring gear (12), a sun gear (15), at least one planetary gear (14) and a planetary gear carrier (13), which is set up for the rotatable mounting of the at least one planetary gear (14), the ring gear (12) being connected to the outer rotor (6) and the sun gear (15) is non-rotatably connected to the inner rotor (4), characterized in that the planet gear carrier (13) is non-rotatably connected to the stationary motor housing (10) and these are therefore firmly connected to one another. Elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Energiewandler (3) als Asynchron-Drehfeldmaschine ausgebildet ist und dass der äußere Rotor (6) eine Wicklung mit wenigstens einem Polpaar aufweist, sogenannte äußere Rotorwicklung mit äußerer Rotor-Polpaarzahl, in welcher ein äußeres Drehfeld erzeugbar ist und dass der innere Energiewandler (2) als eine Drehfeldmaschine ausgebildet ist, dass der innere Stator (5) eine Wicklung mit wenigstens einem Polpaar aufweist, sogenannte innere Statorwicklung mit innerer Stator-Polpaarzahl, in welcher ein Drehfeld erzeugbar ist, dass die äußere Rotorwicklung und die innere Statorwicklung derart elektrisch leitend miteinander verbunden sind, dass ein Strom, welcher im äußeren Rotor (6) ein äußeres Drehfeld hervorruft, im inneren Stator (5) ein zu diesem äußeren Drehfeld gegenläufiges inneres Drehfeld hervorruft.Electromechanical energy converter claim 1 characterized in that the outer energy converter (3) is designed as an asynchronous induction machine and in that the outer rotor (6) has a winding with at least one pair of poles, so-called outer rotor winding with an outer number of rotor pole pairs, in which an outer rotating field can be generated and that the inner energy converter (2) is designed as an induction machine, that the inner stator (5) has a winding with at least one pair of poles, a so-called inner stator winding with an inner number of pole pairs in the stator, in which a rotary field can be generated, that the outer rotor winding and the inner Stator winding are electrically conductively connected to one another in such a way that a current which causes an external rotating field in the outer rotor (6) causes an internal rotating field in the inner stator (5) which runs counter to this external rotating field. Elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Energiewandler (2) als eine Synchronmaschine ausgebildet ist und dass der innere Rotor (4) zum Bereitstellen einer Antriebsleistung an der Antriebswelle wenigstens einen Permanentmagneten aufweist.Electromechanical energy converter claim 2 , characterized in that the inner energy converter (2) is designed as a synchronous machine and that the inner rotor (4) for providing a drive power to the drive shaft has at least one permanent magnet. Elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Energiewandler (2) als eine Asynchronmaschine ausgebildet ist und dass der innere Rotor (4) als sogenannter Kurzschlussläufer ausgebildet ist.Electromechanical energy converter claim 2 , characterized in that the inner energy converter (2) is designed as an asynchronous machine and that the inner rotor (4) is designed as a so-called squirrel-cage rotor. Elektromechanischer Energiewandler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Stator (7) eine Wicklung mit wenigstens einem Polpaar aufweist, sogenannte äußere Statorwicklung mit äußerer Stator-Polpaarzahl, und dass die äußere Stator-Polpaarzahl und die äußere Rotor-Polpaarzahl gleichgroß sind.Electromechanical energy converter according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the outer stator (7) has a winding with at least one pair of poles, so-called outer stator winding with outer number of stator pole pairs, and that the outer number of stator pole pairs and the outer number of rotor pole pairs are equal. Elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Rotorwicklung beziehungsweise die innere Statorwicklung mit einem elektrischen Leistungsabzweig verbindbar ist, dass mittels diesem Leistungsabzweig eine elektrische Leistung von wenigstens einer dieser beiden Wicklungen abgreifbar ist.Electromechanical energy converter according to one of the preceding claims, characterized in that the outer rotor winding or the inner stator winding can be connected to an electrical power branch, so that electrical power can be tapped from at least one of these two windings by means of this power branch. Elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wenigstens einen Sensor zum Aufnehmen wenigstens eines Messerwerts aufweist und dass dieser Sensor mit elektrischer Leistung von diesem Leistungsabzweig versorgbar ist.Electromechanical energy converter claim 6 , characterized in that this has at least one sensor for recording at least one measured value and that this sensor can be supplied with electrical power from this power branch. Elektromechanischer Energiewandler nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor-Wechselrichter zum Versorgen der inneren Rotorwicklung mit einer Betriebsspannung vorgesehen ist, dass der elektrische Leistungsabzweig mit der äußeren Rotorwicklung elektrisch leitend verbunden ist, dass der Rotor-Wechselrichter elektrisch leitend mit der inneren Statorwicklung verbunden ist und dass der innere Energiewandler somit durch diesen Rotor-Wechselrichter ansteuerbar ist.Electromechanical energy converter according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that a rotor inverter is provided for supplying the inner rotor winding with an operating voltage, that the electrical power branch is electrically conductively connected to the outer rotor winding, that the rotor inverter is electrically conductively connected to the inner stator winding and that the inner Energy converter is thus controlled by this rotor inverter. Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Energiewandlers nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebszustand, in welchem eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem Drehfeld der äußeren Statorwicklung und einem Drehfeld der äußeren Rotorwicklung wenigstens im Wesentlichen Null ist, der äußere Stator mit einem, bezüglich einer Drehung um die Antriebsachse, stillstehenden Wechselfeld beaufschlagt wird, derart, dass dadurch in der äußeren Rotorwicklung eine Spannung induziert wird.Method for operating an electromechanical energy converter according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that in an operating state in which a speed difference between a rotating field of the outer stator winding and a rotating field of the outer rotor winding is at least essentially zero, the outer stator is subjected to an alternating field that is stationary with respect to a rotation about the drive axis, such , that a voltage is induced in the outer rotor winding. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Rotor während der Ausführung dieses Verfahrens wenigstens zeitweise stillsteht und keine Rotation um die Antriebsachse ausführt.procedure after claim 9 , characterized in that the outer rotor stands still at least temporarily during the execution of this method and does not rotate about the drive axis.
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