BRPI0917814B1

BRPI0917814B1 - Aparelho, sistema e método para ajustar as razões de entrada e saída de rotação com um sistema de engrenagem planetária

Info

Publication number: BRPI0917814B1
Application number: BRPI0917814-7A
Authority: BR
Inventors: Denis L. Palmer; Robert A. Palmer
Original assignee: Millennial Research Corporation
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2019-08-20
Also published as: EP2324268A1; WO2010019812A1; WO2010019812A8; CN102187124B; BRPI0917814A2; US8142318B2; US20100041504A1; EP2324268A4; CN102187124A

Abstract

aparelho, sistema e método para ajustar as razões de entrada e saída de rotação com um sistema de engrenagem planetária a presente invenção refere-se a um aparelho, a um sistema, e a um método para ajustar as razões de entrada e saída com um sistema de engrenagem planetária. o aparelho compreende uma engrenagem sol que recebe a força de rotação a partir de uma primeira entrada. uma pluralidade de engrenagens planetárias envolve a engrenagem sol e conecta-se operacionalmente com a engrenagem sol. um transportador de engrenagem planetária conecta-se às engrenagens planetárias e transfere energia de rotação para uma saída. uma engrenagem de anel envolve as engrenagens planetárias. a engrenagem de anel é um estator de um motor elétrico e o movimento de rotação do estator é uma segunda entrada. a engrenagem de anel contém ímãs permanentes que se alinham com as bobinas do estator. a interação dos ímãs permanentes e as bobinas fornecem a segunda entrada que ajusta as razões de torque de rotação de entrada para torque de rotação de saída e de velocidade.

Description

Campo da Invenção [001] Esta invenção refere-se a transmissões e, mais particularmente, refere-se a uma transmissão de relação variável que incorpora duas entradas, onde uma entrada é um motor elétrico.

Antecedentes

Descrição da Técnica Relacionada [002] Veículos elétricos oferecem esperança por redução de dependência de combustíveis fósseis. Contudo, veículos elétricos têm sido até agora impopulares devido ao alcance limitado e tempo requerido para recarregar baterias. Um dos principais obstáculos para aumentar o desempenho do veículo elétrico é o rendimento de motores elétricos utilizados para acionar veículos elétricos. Embora um motor elétrico possa ser menor do que um motor a gás ou a diesel, baterias maiores são requeridas o que, no mínimo em parte, substitui o peso de um motor. Também transmissões pesadas e ineficientes perdem alguma da potência produzida por motores elétricos.

[003] A transmissão é tipicamente o componente mecânico o mais complicado em um veículo. As diversas partes móveis complicadas desgastam com o tempo. Como resultado, transmissões requerem manutenção constante e são muito caras para substituir quando quebradas. Elas também são uma das peças mais pesadas e maiores de um veículo típico. O que é necessário é uma transmissão para um veículo, que seja muito menor e mais leve do que transmissões atualmente disponíveis, que permita relações variáveis através da utilização de motores elétricos muito eficientes.

Sumário

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2/35 [004] Das discussões precedentes deveria ser evidente que existe uma necessidade por um aparelho, sistema e método que ajuste entrada de rotação a relações de saída, com um sistema de engrenagem planetário. De maneira benéfica, tal aparelho, sistema e método deveriam incorporar uma transmissão com um motor elétrico. A presente invenção foi desenvolvida em resposta ao estado presente da técnica e, em particular, em resposta a problemas e necessidades na técnica que não foram ainda completamente solucionados por transmissões atualmente disponíveis, ou motores elétricos. Consequentemente, a presente invenção foi desenvolvida para fornecer um aparelho, sistema e método para ajustar entrada de rotação a relações de saída, com um sistema de engrenagem planetário que supera diversas ou todas as desvantagens discutidas acima.

[005] O aparelho para ajustar entrada de rotação a relações de saída com um sistema de engrenagem planetário é dotado de uma pluralidade de componentes configurados para executar funcionalmente as etapas necessárias de ajustar entrada de rotação a relações de saída. Estes componentes, na modalidade descrita, incluem uma engrenagem sol que recebe força de rotação a partir de uma primeira entrada. Uma pluralidade de engrenagens planetárias circunda a engrenagem sol e conecta operacionalmente com a engrenagem sol. A engrenagem sol transfere força de rotação para as engrenagens planetárias. Cada uma das engrenagens planetárias conecta com um portador de engrenagem planetária. As engrenagens planetárias transferem energia de rotação para o portador de engrenagem planetária e o portador de engrenagem planetária transfere força de rotação para uma saída.

[006] O aparelho inclui uma engrenagem de anel que circunda as engrenagens planetárias e conecta operacionalmente a cada uma das engrenagens planetárias. A engrenagem de anel inclui ou é conectada

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3/35 a um rotor de um motor elétrico. O movimento de rotação da engrenagem de anel é uma segunda entrada. A segunda entrada controla relações de velocidade e torque entre a primeira entrada e a saída. A engrenagem de anel contém uma pluralidade de ímãs permanentes. Um estator do motor elétrico inclui bobinas alinhadas com os ímãs permanentes da engrenagem de anel. Cada bobina é posicionada entre pares de ímãs permanentes da engrenagem de anel. O estator é fixado em posição em relação à engrenagem de anel. A segunda entrada inclui controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel utilizando o estator.

[007] O aparelho, em uma modalidade, é configurado de tal modo que o estator compreende um material não magnético, não condutor, e as bobinas do estator são embutidas no material não magnético, não condutor. Em uma modalidade, no mínimo uma porção da engrenagem de anel que circunda os ímãs permanentes também compreende um material não metálico, não condutor.

[008] O aparelho é ainda configurado em uma modalidade, de tal modo que as bobinas de uma fileira de bobinas são, cada uma, posicionadas no mesmo raio a partir do centro da engrenagem sol. Os ímãs permanentes de uma fileira correspondente de ímãs permanentes são, cada um, posicionados em um raio substancialmente similar a partir do centro da engrenagem sol. Desta maneira, o centro dos ímãs permanentes se alinha substancialmente com o centro das bobinas correspondentes. Em uma outra modalidade, o aparelho pode ser configurado de tal modo que os ímãs permanentes são posicionados de tal modo que quando uma bobina alinha com um ímã permanente uma próxima bobina alinha entre dois ímãs. Em uma modalidade, cada bobina é de uma dimensão uniforme, com um núcleo não condutor, não magnético, e uma blindagem condutora fina que circunda o núcleo. Um condutor é também enrolado ao redor de uma blindagem da bobina. O

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4/35 raio do núcleo das bobinas é substancialmente o mesmo que o raio dos ímãs permanentes.

[009] Em outra modalidade, o aparelho pode ser configurado de tal modo que cada bobina é enrolada, de modo que um condutor penetra na bobina no exterior de enrolamentos da bobina e existe no exterior da bobina sem que o condutor passe os enrolamentos da bobina perpendicular aos enrolamentos. Cada bobina é construída de duas metades onde cada metade é enrolada de tal modo que o condutor começa em um interior da bobinha e é enrolado com raio crescente de tal modo que a extremidade do condutor sai no perímetro da bobina. Cada metade da bobinha é unida de tal modo que o início de cada condutor localizado no interior do enrolamento é conectado junto eletricamente.

[0010] Em outra modalidade, os ímãs permanentes são conformados como cilindros com uma extremidade do ímã permanente cilíndrico posicionada no sentido do estator. Em outra modalidade, o torque e velocidade do portador de engrenagem planetária são proporcionalmente relacionados um ao outro, de tal modo que uma diminuição em velocidade corresponde a um aumento em torque. Em uma modalidade o estator compreende uma pluralidade de grupos de bobinas coplanares. Na modalidade, um grupo de bobinas coplanares inclui uma pluralidade de bobinas em um plano bidimensional, e cada grupo de bobinas coplanares é paralelo a um ou mais grupos adicionais de bobinas coplanares. Cada grupo de bobinas coplanares é posicionado entre um par de grupos de ímãs permanentes coplanares. Um grupo de ímãs permanentes coplanares inclui uma pluralidade de ímãs permanentes em um plano bidimensional. Os grupos de ímãs permanentes coplanares são paralelos unas aos outros e aos planos das bobinas coplanares.

[0011] Em outra modalidade, os dentes das engrenagens sol, plaPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 8/53

5/35 netária, portador da planetária e engrenagem de anel e o motor elétrico permanecem constantemente engatados. Em uma modalidade o estator consiste em uma posição fixa em relação à engrenagem de anel e circunda o perímetro exterior da engrenagem de anel. Em outra modalidade, o aparelho pode ser configurado para conter uma embreagem de um sentido, conectada operacionalmente com a engrenagem de anel. A embreagem de um sentido permite à engrenagem de anel girar em uma direção. O aparelho também pode conter dois anéis de derivação e um controle de sequência. Os dois anéis de derivação são tipicamente feitos de um material magneticamente condutor e conectam a uma aresta exterior de cada ímã permanente que não está voltado para um estator. O controle de sequência conecta cada bobina de tal modo que corrente escoa em uma bobina em uma direção e o controle de sequência desconecta a bobina e reconecta a bobina com corrente que escoa na direção oposta em resposta a um conjunto de ímãs permanentes que alinham diretamente com a bobina.

[0012] Em outra modalidade, um ou mais sistemas de engrenagens planetários podem ser conectados em série e em uma sequência. O primeiro sistema de engrenagem planetário inclui dita engrenagem sol, dita pluralidade de engrenagens planetárias, dito portador de engrenagem planetária, dita engrenagem de anel e dito estator. Cada sistema de engrenagem planetário adicional inclui uma engrenagem sol engrenagens planetárias, um portador de engrenagem planetária, uma engrenagem de anel e um estator. Em cada sistema de engrenagem planetário adicional controlar eletricamente a velocidade de cada engrenagem de anel utilizando cada estatura associada, constitui uma segunda entrada para cada sistema de engrenagem planetário adicional. A engrenagem sol do primeiro sistema de engrenagem planetário recebe uma primeira entrada e transfere energia de rotação para a saída. Cada portador de engrenagem planetária de cada sistema de enPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 9/53

6/35 grenagem planetário do sistema de engrenagem planetário final transfere energia de rotação para a engrenagem sol do próximo sistema de engrenagem planetário.

[0013] Um sistema da presente invenção também está apresentado para ajustar entrada de rotação a relações de saída com um sistema de engrenagem planetário. O sistema pode ser configurado como uma engrenagem sol que recebe uma força de rotação a partir de uma primeira entrada. A engrenagem sol conecta operacionalmente com uma pluralidade de engrenagens planetárias que circundam a engrenagem sol. A engrenagem sol transfere força de rotação para a pluralidade de engrenagens planetárias. As engrenagens planetárias conectam a um portador de engrenagem planetária. As engrenagens planetárias transferem energia de rotação para o portador de engrenagem planetária que transfere força de rotação para uma saída. As engrenagens planetárias são conectadas operacionalmente a uma engrenagem de anel que circunda as engrenagens planetárias. A engrenagem de anel inclui um rotor de um motor elétrico. O movimento de rotação da engrenagem de anel constitui uma segunda entrada. A segunda entrada controla relações de velocidade e torque entre a primeira entrada e a saída. A engrenagem de anel inclui uma pluralidade de ímãs permanentes.

[0014] Um estator interage com a engrenagem de anel e inclui uma pluralidade de bobinas alinhadas com ímãs permanentes da engrenagem de anel. Cada bobina é posicionada entre pares de ímãs permanentes da engrenagem de anel. O estator é fixado em posição com relação à engrenagem de anel. Controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel utilizando o estator constitui a segunda entrada.

[0015] O sistema pode ainda incluir força de rotação a partir de um motor de combustível fóssil como a primeira entrada. A engrenagem

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7/35 sol é mecanicamente articulada ao motor de combustível fóssil e a engrenagem sol recebe força de rotação a partir do motor de combustível fóssil. Em outra modalidade, o sistema inclui força de rotação a partir de um segundo motor elétrico como a primeira entrada. Na modalidade, a engrenagem sol é articulada mecanicamente a uma saída do segundo motor elétrico e a engrenagem sol recebe força de rotação a partir da saída do segundo motor elétrico. Em uma modalidade, o segundo motor elétrico é energizado por uma bateria. A bateria pode ser carregada por um motor de combustível fóssil. A saída do segundo motor elétrico pode ser diretamente ou indiretamente conectada com a engrenagem sol. O sistema pode ainda incluir um sistema de engrenagens ao qual a primeira entrada é conectada antes de ser conectada com a engrenagem sol. Em uma modalidade a saída inclui um sistema de propulsão para um veículo.

[0016] Um método da presente invenção é também apresentado para ajustar entrada de rotação a relações de saída com um sistema de engrenagem planetário. O método nas modalidades divulgadas inclui substancialmente as etapas necessárias para realizar as funções apresentadas acima em relação à operação do aparelho e sistema descritos. Em uma modalidade o método inclui receber força adicional a partir de uma primeira entrada para uma engrenagem sol. Força de rotação é então transferida da engrenagem sol para uma pluralidade de engrenagens planetárias. A pluralidade de engrenagens planetárias circunda a engrenagem sol e conecta operacionalmente com a engrenagem sol.

[0017] O método inclui transferir energia de rotação a partir da pluralidade de engrenagens planetárias para um portador de engrenagem planetária. O portador de engrenagem planetária conecta a pluralidade de engrenagens planetárias. O portador de engrenagem planetária transfere energia de rotação para uma saída. O método inclui transferir

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8/35 energia de rotação a partir de cada uma das engrenagens planetárias para uma engrenagem de anel. A engrenagem de anel circunda as engrenagens planetárias e conecta operacionalmente a cada uma das engrenagens planetárias. A engrenagem de anel inclui um rotor de um motor elétrico. O movimento de rotação da engrenagem de anel constitui uma segunda entrada. A segunda entrada controla relações de velocidade e torque entre a primeira entrada e a saída. A engrenagem de anel inclui uma pluralidade de ímãs permanentes.

[0018] O método inclui fornecer uma entrada elétrica para um estator do motor elétrico. O estator inclui uma pluralidade de bobinas alinhadas com os ímãs permanentes da engrenagem de anel. Cada bobina é posicionada entre pares de ímãs permanentes da engrenagem de anel. O estator é fixado em posição em relação à engrenagem de anel. Controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel utilizando a entrada elétrica para o estator constitui a segunda entrada.

[0019] Referência através de toda esta especificação a aspectos, vantagens ou linguagem similar, não implica que todos os aspectos e vantagens possam ser realizados com a presente invenção caso sejam ou estejam em uma única modalidade da invenção. Ao invés disto, linguagem que se refere aos aspectos e vantagens é entendida significar que um aspecto, vantagem ou característica específica descrita em conexão com uma modalidade está incluída em, no mínimo, uma modalidade da presente invenção. Assim, discussão dos aspectos e vantagens, e linguagem similar através de todo este relatório pode, mas não necessariamente, se referir à mesma modalidade.

[0020] Além disso, os aspectos, vantagens e características descritas da invenção podem ser combinados em qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. Alguém versado na técnica relevante irá reconhecer que a invenção pode ser tornada prática sem um ou mais dos aspectos ou vantagens específicos de uma modalidade

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9/35 particular. Em outros casos, aspectos e vantagens adicionais podem ser reconhecidos em certas modalidades que podem não estar presentes em todas as modalidades da invenção. Estes aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais completamente evidentes a partir da descrição a seguir das reivindicações anexas, ou podem ser aprendidos pela prática da invenção como descrito daqui em diante.

Breve Descrição dos Desenhos [0021] Para que as vantagens da invenção sejam facilmente entendidas, uma descrição mais particular da invenção descrita brevemente acima, será oferecida por meio de referência a modalidades específicas que estão ilustradas nos desenhos anexos. Entendendo que estes desenhos delineiam somente modalidades típicas da invenção e não devem, portanto, ser considerados como limitativos de seu escopo, a invenção será descrita e explicada com especificidade e detalhe adicional através da utilização dos desenhos que acompanham, nos quais:

[0022] a figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade de um veículo de acordo com a técnica precedente;

[0023] figura 2 é uma vista lateral de um lado de uma engrenagem sol, quatro engrenagens planetárias, uma engrenagem de anel, e um estator que ilustra uma modalidade de uma transmissão de relação variável de acordo com a presente invenção;

[0024] figura 3 é uma vista frontal cortada e removida que ainda ilustra a transmissão de relação variável da figura 2 de acordo com a presente invenção;

[0025] figura 4 é uma vista frontal invisível cortada e removida da transmissão de relação variável da figura 2 de acordo com a presente invenção;

[0026] figura 5 é uma vista cortada e removida de uma bobina de

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10/35 acordo com a presente invenção;

[0027] figura 6 é uma vista frontal em seção transversal da transmissão de relação variável que mostra uma modalidade que contém três grupos de ímãs permanentes e dois grupos de bobinas, de acordo com a presente invenção;

[0028] figura 7 é uma vista lateral de uma engrenagem de anel que contém uma embreagem de um sentido, de acordo com a presente invenção;

[0029] figura 8 é um delineamento de uma modalidade de um circuito de recuperação de energia de acordo com a presente invenção;

[0030] figura 9 é uma vista frontal de diversos sistemas de engrenagem planetários conectados em sequência de acordo com a presente invenção;

[0031] figura 10 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade de um sistema onde um motor a gás fornece a primeira entrada para o aparelho de transmissão de relação variável de acordo com a presente invenção;

[0032] figura 11 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade de um sistema onde o segundo motor elétrico fornece a primeira entrada para a transmissão de relação variável de acordo com a presente invenção;

[0033] figura 12 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade de um sistema com um motor que aciona duas transmissões de relação variável de acordo com a presente invenção; e [0034] figura 13 é um fluxograma esquemático que ilustra uma modalidade de um método para ajustar entrada de rotação a relações de saída com um sistema de engrenagem planetário.

Descrição detalhada [0035] Referência através de todo este relatório uma modalidade, modalidade, ou linguagem similar significa que um aspecto parPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 14/53

11/35 ticular, estrutura ou característica descrita em conexão com a modalidade está incluída em no mínimo uma modalidade da presente invenção. Assim, aparecimentos das frases em uma modalidade, em modalidade e linguagem similar através de toda esta especificação podem, porém não necessariamente, se referirem todas à mesma modalidade.

[0036] Além disso, os aspectos, estruturas ou características descritas da invenção podem ser combinadas em qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. Na descrição que segue inúmeros, detalhes específicos são fornecidos, tal como exemplos de tipos de motor, configurações de conexão, configurações de engrenagem, seleções de usuário, hardware de computador, circuitos de hardware, etc., para fornecer um entendimento compreensivo das modalidades da invenção. Alguém versado na técnica relevante irá reconhecer, contudo, que a invenção pode ser tornada prática sem um ou mais dos detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais, e assim por diante. Em outros casos, estruturas, materiais, ou operações bem conhecidas não estão mostradas ou descritas em detalhe, para evitar obscurecer aspectos da invenção.

[0037] Os diagramas fluxogramas esquemáticos incluídos aqui são geralmente estabelecidos como diagramas de fluxo lógico. Desta maneira, a ordem delineada e as etapas rotuladas são indicativas de uma modalidade do presente método. Outras etapas e métodos podem ser concebidos, que sejam equivalentes em função, lógica, ou efetuem uma ou mais etapas ou porções delas do método ilustrado. Adicionalmente, o formato e símbolos empregados são fornecidos para explicar as etapas lógicas do método e são entendidos não para limitar o escopo do método. Embora diversos tipos de seta e de linhas tenham sido empregados nos diagramas fluxogramas, eles são entendidos não para limitar o escopo do método correspondente. Aliás, algumas setas e

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12/35 outros conectores podem ser utilizados para indicar somente o fluxo lógico do método. Por exemplo, uma seta pode indicar um período de espera ou de monitoramento de duração não especificada entre etapas enumeradas do método delineado. Adicionalmente, a ordem na qual o método particular ocorre pode, ou não, aderir estritamente à ordem das etapas correspondentes mostradas.

[0038] A figura 1 é um diagrama de blocos esquemático, que ilustra uma modalidade de um veículo de acordo com a técnica precedente. O sistema compreende um veículo 100. O veículo 100 pode ser um automóvel, caminhão ou ônibus, ou outro tipo de veículo energizado por combustão interna. O veículo 100 pode compreender um motor de combustão interna 102 acoplado a uma transmissão 104. O motor de combustão interna 102, daqui em diante motor 102, pode ser do tipo energizado por diesel, de quatro ciclos, com Ignição por Compressão (CI). Alternativamente, o motor 102 pode ser um tipo diferente de motor tal como, porém não limitado a, tipos energizados por diesel de dois tempos, um tipo de motor de vela de ignição, ou um tipo energiza do com gás ou com gasolina. O motor 102 juntamente com a transmissão 104 são comumente referidos como um trem de acionamento.

[0039] Em uma modalidade o trem de acionamento ainda compreende um par de elementos de propulsão rotativos, na forma de rodas que engatam o terreno 108. Um eixo de saída 110 do motor 102 acopla o motor 102 a um conversor de torque 112 da transmissão 104. A transmissão 104 pode compreender uma transmissão manual ou automática. Um eixo impelidor 114 é acoplado de maneira rotativo a um eixo de acionamento 116 da transmissão 104 e transfere torque do motor 102 para as rodas 108 para impedir o veículo 100. A presente descrição do trem de acionamento é orientada para os componentes primários do trem de acionamento com componentes padrão não esPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 16/53

13/35 tando especificamente descritos uma vez que os componentes padrão deveriam ser conhecidos daquele versado na técnica.

[0040] Um condutor utiliza um estrangulador (acelerador) 128, um módulo de a seleção de engrenagem 130 e uma pluralidade de dispositivos de entrada (não mostrado) tal como uma roda de direção, enquanto conduzindo o veículo 100. Em uma modalidade, um módulo de controle de motor (ECM) 132 é configurado para receber dados de controle a partir da pluralidade de dispositivos de entrada, estrangulador 128 e módulo de seleção de engrenagem 130. O ECM 132 pode também ser configurado para interpretar os dados e enviar sinais de comando para o motor 102. Alguém versado na técnica irá reconhecer que o ECM 132 também é capaz de comandar uma pluralidade de sistemas, tal como um sistema de fornecimento de combustível.

[0041] Em uma modalidade, o ECM 132 é configurado para comunicar sobre uma rede de dados 134 com um módulo de controle de transmissão (TCM) 136. A rede de dados 134 pode ser um trajeto de dados comum, sobre o qual o estrangulador 128 e o módulo de seleção de engrenagem 130 transmitem comandos. Adicionalmente, a rede de dados 134 pode compreender conexões com fio, ou sem fio, entre a pluralidade de dispositivos 128, 130, 132 e 136. Alternativamente, cada dispositivo 128,130,132, e 136 pode incluir uma conexão separada para cada um dos outros dispositivos.

[0042] O veículo 100 da figura 1 é dado como um exemplo de um veículo que utiliza uma transmissão 104 para impelir um veículo. A transmissão 104 é tipicamente um sistema de engrenagens que transmite energia mecânica a partir do motor 102 para as rodas 108. Uma transmissão típica é muito complexa e requer manutenção para assegurar que as partes intrincadas funcionam de maneira adequada. Em adição aos custos associados com a preservação e manutenção, uma transmissão típica é muito grande e pesada, o que diminui a eficiPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 17/53

14/35 ência (rendimento) global do veículo 100.

[0043] A figura 2 é uma vista lateral de um lado de uma modalidade de um aparelho de transmissão de relação variável 200 de acordo com a presente invenção. O aparelho de transmissão de relação variável 200 inclui uma engrenagem sol 202, quatro engrenagens planetárias 204, uma engrenagem de anel 206 e um estator 208. A engrenagem sol 202 recebe uma força de rotação a partir de uma primeira entrada 210. A força de rotação da primeira entrada 210 pode ser gerada a partir de um motor a gás, um motor elétrico, um motor a hidrogênio, um motor hidroelétrico, ou um motor a jato, ou qualquer dispositivo que possa produzir uma força de rotação.

[0044] Uma pluralidade de engrenagens planetárias 204 circunda a engrenagem sol 202 e conecta operacionalmente com uma engrenagem sol 202. A pluralidade de engrenagens planetárias 204 conecta operacionalmente com a engrenagem sol 202 em que os dentes das engrenagens planetárias 204 interagem com os dentes da engrenagem sol 202 engatando dentes de maneira sucessiva. Força de rotação é transferida da engrenagem sol 202 para as engrenagens planetárias 204 quando força transferida dos dentes de engrenagem individuais da engrenagem sol 220 para os dentes de engrenagem individuais das engrenagens planetárias 204.

[0045] Em uma modalidade, os dentes da engrenagem sol 202 permanecem constantemente engatados com os dentes das engrenagens planetárias 204. Nesta modalidade o mecanismo do tipo embreagem não é utilizado para desengatar os dentes das engrenagens. Os dentes das engrenagens planetárias 204 também permanecem engatados constantemente com os dentes da engrenagem de anel 206.

[0046] O portador de engrenagem planetária 212 é conectado à pluralidade de engrenagens planetárias 204. O portador de engrenagem planetária 212 é conectado de maneira móvel com o centro de

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15/35 cada uma das engrenagens planetárias 204, de tal modo que as engrenagens planetárias 204 podem girar ao redor de seus centros enquanto ligadas a um portador de engrenagem planetária 212. Quando o aparelho de transmissão de relação variável 200 está em utilização, as engrenagens planetárias 204 giram ao redor de seus centros e em um desenho circular definido pelo portador de engrenagem planetária 212. O portador de engrenagem planetária 212 gira ao redor de seu centro e recebe energia de rotação das engrenagens planetárias 204. O portador de engrenagem planetária 212 também transfere energia de rotação para uma saída 214. A saída 214 do portador de engrenagem planetária 212 pode ser conectada com um sistema de propulsão de um veículo, um gerador, ou qualquer outro mecanismo que recebe força de rotação.

[0047] Uma engrenagem de anel 206 circunda as engrenagens planetárias 204. Os dentes da engrenagem de anel 206 interagem com os dentes de cada uma das engrenagens planetárias 204. A engrenagem de anel 206 também atua como a engrenagem de anel 206 de um motor elétrico. O motor elétrico fornece força de rotação para as engrenagens planetárias 204 através do movimento da engrenagem de anel 206. O movimento de rotação da engrenagem de anel 206 compreende uma segunda entrada 216.

[0048] A engrenagem de anel 206 inclui ímãs permanentes 218 localizados ao redor do perímetro da engrenagem de anel 206. Em uma modalidade os ímãs permanentes 218 são cilíndricos e são alinhados de modo que o eixo do cilindro é paralelo ao eixo de rotação da engrenagem de anel 206. Em uma modalidade, no mínimo uma porção da engrenagem de anel 206 que circunda os ímãs permanentes 218 é feita de material não metálico, não condutor. Em uma modalidade toda a engrenagem de anel 206 é feita de um material não metálico, não condutor.

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16/35 [0049] Um estator 208 é posicionado de tal modo que bobinas 220 posicionadas no estator 208 alinham com ímãs permanentes 218 da engrenagem de anel 206. O estator 208 é conectado a uma fixação de tal modo que o estator 208 não move em relação à engrenagem de anel 206. O estator 208 pode ser fixado ao corpo de um veículo, ao piso de um edifício, ou a qualquer outra fixação que fixe o estator 208 em relação à engrenagem de anel 206.

[0050] O estator 208 inclui bobinas 220 situadas ao redor do perímetro do estator 208, de tal modo que quando o estator 208 e a engrenagem de anel 206 estão alinhados, o centro das bobinas 220 coincide com os ímãs permanentes 218. Embora outras configurações sejam possíveis, alinhar os ímãs permanentes 218 e bobinas 220 desta maneira aumenta o rendimento da transmissão de relação variável. Como mostra nas figuras 2 e 3, cada bobina 220 é posicionada entre pares de ímãs permanentes 218 da engrenagem de anel 206.

[0051] Em uma modalidade o estator 208 é feito de material não magnético, não condutor, no qual as bobinas 220 são embutidas dentro de material não magnético, não condutor. Como mostra na figura 2, as bobinas 220 de uma fileira de bobinas 220 são, cada uma, posicionadas em um mesmo raio a partir do centro da engrenagem sol 202. Os ímãs permanentes 218 de uma fileira correspondente de ímãs permanentes 218 são, cada um, posicionados em um raio substancialmente similar a partir do centro da engrenagem sol 202, de tal modo que o centro dos ímãs permanentes 218 alinha substancialmente com o centro das bobinas correspondentes 220.

[0052] Em outras modalidades, uma pluralidade de fileiras de ímãs permanentes 218 está incluída na engrenagem de anel 206 e uma pluralidade correspondente de fileiras de bobinas 220 está incluída no estator 208.

[0053] Em uma modalidade, o torque e velocidade do portador de

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17/35 engrenagem planetária 212 são proporcionalmente relacionados um ao outro, de tal modo que uma diminuição em velocidade corresponde a um aumento em torque. Altemativamente, um aumento em velocidade corresponde a uma diminuição em torque.

[0054] A figura 3 é uma vista frontal cortada e removida que ilustra uma modalidade do aparelho de transmissão de relação variável 200 da figura 2, de acordo com a presente invenção. A bobina 220 do estator 208 está intercalada entre dois grupos de ímãs permanentes 218 da engrenagem de anel 206. Na modalidade da figura 3, o estator 208 envolve a engrenagem de anel 206. Em outras modalidades, o estator 208 circunda o perímetro exterior da engrenagem de anel 206, porém não encerra completamente a engrenagem de anel 206.

[0055] A primeira entrada 210 engata a engrenagem sol 202 através de um lado do aparelho de transmissão de relação variável 200, e o portador de engrenagem planetária 212 conecta com a saída 214 do lado oposto do aparelho de transmissão de relação variável 200. A engrenagem de anel 206 gira no plano x-y,. como fazem a primeira entrada 210 e saída 214. A posição fixa do estator 208 permite a ele receber entrada elétrica através de fios de entrada 330. Em uma modalidade os fios de entrada 330 recebem energia de uma bateria 328 através de um controlador 326. Um sinal de entrada é recebido de um controlador 326. Energia elétrica é recebida a partir de uma bateria 328.

[0056] Em uma modalidade, o aparelho de transmissão de relação variável 200 pesa muito menos do que uma transmissão tradicional e é muito menor do que uma transmissão tradicional. Uma vez que os dentes de cada engrenagem permanecem constantemente engatados, não há necessidade por um mecanismo de embreagem para desengatar os dentes de engrenagem. Diversas outras partes de uma transmissão tradicional também não são necessárias, o que permite ao aparelho de transmissão de relação variável 200 ser muito mais leve e

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18/35 menor do que transmissões tradicionais.

[0057] A figura 4 delineia uma vista frontal invisível cortada e removida do aparelho de transmissão de relação variável 200 da figura 2 de acordo com a presente invenção. A figura 4 delineia dois grupos de ímãs permanentes 409 com um estator 208 ensanduichado entre os grupos de ímãs permanentes 409. Observar que o estator 208 está delineado em duas partes. Em uma modalidade de preferida, dividir o estator 208 em duas partes permite às bobinas 220 serem construídas em duas partes. Uma metade de uma bobina 220 é enrolada de modo que um fio comece em um centro e seja então enrolado como uma bobina com o fio que existe no perímetro exterior da bobina 220. A outra metade da bobinha é enrolada de uma maneira similar, de tal modo que dois fios no centro podem ser conectados quando as duas metades do estator 208 são colocadas juntas. Os fios centrais podem ser construídos por soldagem, utilizando um conector, ou qualquer outro meio para fazer contato elétrico entre os filhos. Em outra modalidade uma bobina 220 é construída como um conjunto de uma peça com um fio colocado no centro, e então ambas as metades da bobina são enroladas simultaneamente.

[0058] Construindo uma bobina 220 desta maneira, o fio central não precisa sair ao longo da bobina. Ter uma bobina 220 onde o fio central sai ao longo da bobina 220 provoca um vazamento de fluxo e reduz eficiência (rendimento). Testes mostraram que uma bobina 220 como delineada construída de modo que não haja um fio que corre a partir do centro ao longo dos fios da bobina 220, resulta em cerca de um de aumento de 10% no torque do motor a partir da mesma quantidade de entrada de energia. Alguém de talento na técnica irá reconhecer outras maneiras de enrolar uma bobina 220 de modo que os fios 330 para conectar a bobina 220 saiam da bobina 220 no perímetro exterior da bobina 220.

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19/35 [0059] As figuras 2 e 4 delineiam mais ímãs permanentes 218 do que bobinas 220. As bobinas 220 são intencionalmente espaçadas de modo que quando uma bobina 220 é alinhada com um par de ímãs permanentes 218 a próxima bobina 220 está entre dois outros conjuntos de ímãs permanentes 218. Este arranjo é vantajoso porque quando uma bobina 220 está alinhada com um conjunto de ímãs permanentes 218 tal que pouco ou nenhum torque de rotação é desenvolvido, a próxima bobina 220 está posicionada para gerar torque de rotação.

[0060] Este conceito pode ser visto observando as bobinas 220 de ímãs permanentes 218 na figura 2. Um conjunto de ímãs permanentes 218, para conveniência ou referência, inclui 2 ímãs permanentes 218 opostos um ao outro. Na modalidade delineada existem seis conjuntos de ímãs permanentes 218 mostrados correndo do topo da página até o fundo. Existem também quatro bobinas 220 que correm do topo até o fundo. Naturalmente, as outras bobinas 220 e ímãs do estator 208 e engrenagem de anel 206 estão incluídas, porém estão fora da vista mostrada na figura 4. A primeira entrada 210 está mostrada entrando em uma extremidade do aparelho de transmissão de relação variável 200, e a saída 214 está mostrada saindo da extremidade oposta do aparelho de transmissão de relação variável 200.

[0061] No exemplo delineado cada conjunto de ímãs permanentes 218 e emparelhado com outro conjunto de ímãs permanentes adjacente 218 e conectados com uma porção do anel de derivação 430. O anel de derivação 430 conecta com arestas exteriores do ímã permanente 218 que não está faceando o estator 208. O anel de derivação 430 é tipicamente construído de um material magneticamente condutor. Os ímãs permanentes 218 são arranjados por polaridade, de modo que um conjunto de ímãs permanentes tem um campo norte-sul através do estator 208, enquanto o próximo conjunto tem um campo oposto sul-norte através do estator 208. Dois conjuntos de ímãs permanenPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 23/53

20/35 tes 218 conectam com uma porção do anel de derivação 430 a partir de uma alça magnética onde fluxo é contido de maneira apertada no ímã permanentes 218, anel de derivação 430, e através do espaço entre a engrenagem de anel 206 e o estator 208. Qualquer dois conjuntos de ímãs permanentes adjacentes 218 formam uma alça magnética. [0062] O espaçamento 232 dos ímãs 218 com relação ao diâmetro 213 dos ímãs permanentes 218 é crítico em termos de direcionar o fluxo magnético de maneira eficiente e criar uma matriz de ímãs 218 e fluxo resultante que seja equilibrado. Na modalidade delineada, o espaçamento 232 entre ímãs 218 é igual ao diâmetro 213 de um ímã 218. Isto cria uma matriz que é do tipo escada para uma configuração de duas engrenagens anel 206 e um estator 208. Se o espaçamento 232 entre ímãs 218 é menor, corrente limitante na bobina 220 é reduzida. Se o espaçamento 232 entre ímãs 218 é aumentado, torque do motor é reduzido. Experiências mostraram que um espaçamento 232 de aproximadamente um diâmetro 213 de um ímã 218 é ótimo.

[0063] Em adição, o comprimento 434 de ímãs 218 é tipicamente mais longo do que o espaçamento 232 entre ímãs 218. Encurtar o comprimento 434 de ímãs 218 além de um ponto onde o comprimento 434 é igual ou diâmetro 213 permite fluxo de um ímã 218 ir de uma extremidade do ímã 218 até a outra extremidade do ímã 218 ao invés de viajar através do anel de derivação 430 e formar uma alça magnética. Utilizar um material não magnético na engrenagem de anel 206 entre ímãs 218 também ajuda a direcionar fluxo ao redor da alça magnética, ao invés de ir de uma extremidade de um ímã 218 até a outra.

[0064] Como corrente, fluxo magnético viaja por um trajeto de mínima resistência. Na modalidade delineada, fluxo magnético criado por este desenho de ímãs 218 forma uma matriz distribuída de maneira muito equilibrada, com fluxo substancialmente contido pelo ímã 218 e através do estator 208 entre os ímãs 218. Construindo o estator 208 e

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21/35 a engrenagem de anel 206 de material não magnético, não condutor, para porções na área de interesse, a não ser bobinas 220, ímãs 218 e anéis de derivação 430, o aparelho de transmissão de relação variável 200 pode ser feito ser eficiente uma vez que os campos magnéticos não estão provocando perdas significativas através de correntes parasita na carcaça do motor. O aparelho de transmissão de relação variável 200 é eficiente e não gera uma quantidade significativa de calor, de modo que carcaças condutoras não são requeridas para transferência de calor.

[0065] Espaçamento 232 entre ímãs 218 é também escolhido para eficiência. Se os ímãs 218 estão muito espaçados, o trajeto de resistência mínima para os ímãs 218 é de um ímã 218 para um ímã 218 adjacente, ao invés de através do espaço entre ímãs permanentes 218. Experiências mostraram que uma distância eficiente entre ímãs 218 de cada lado do estator 208 é cerca de 1,5 vezes o comprimento do ímãs 218. Para ímãs de 2,54cm (1 polegada) de comprimento 218, um espaçamento preferível 232 é 3,81cm (1,5 polegada). Um espaçamento 232 de mais do que cerca de duas vezes o comprimento do ímã 218 começa a degradar a eficiência muito rapidamente. Se os ímãs 218 são espaçados muito separados, uma quantidade significativa de fluxo irá de um ímã 218 para o ímã adjacente 218 ao invés de para o ímã oposto 218. Se o espaçamento 232 é muito menor, as bobinas 220 devem se tornar muito estreitas e a interação entre as bobinas 220 e ímãs 218 será menos eficiente.

[0066] Na situação delineada na figura 2, a primeira bobina 220 (superior) tem corrente que escoa de tal modo que um campo magnético é estabelecido através do núcleo 236 quando o norte está à esquerda e o sul está à direita. O primeiro conjunto de ímãs 218 (superior) é estabelecido de modo que o norte do ímã 218 no lado esquerdo está próximo à bobina 220. O ímã oposto 218 na esquerda da bobina

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220 tem um polo sul que está voltado para a bobina 220. A polaridade do próximo conjunto de ímãs 218 (os dois ímãs logo abaixo do conjunto de superior) é oposta ao conjunto (superior) de ímãs 218. A primeira bobina 220 será repelida do primeiro conjunto de ímãs 218 e atraída para o segundo conjunto de ímãs 218.

[0067] A segunda bobina 220 a partir do topo tem corrente que escoa em uma direção oposta, de modo que o campo magnético criado tem um norte para a direita e o sul para a esquerda. Isto irá fazer com que o segundo conjunto de ímãs 218 seja repelido e o terceiro conjunto seja atraído. Este desenho continua para as bobinas restantes 220 e ímãs 218. As forças magnéticas criadas fazem com que a engrenagem de anel 206 gire como mostrado.

[0068] Quando a engrenagem de anel 206 gira de modo que a primeira bobina 220 é centralizada entre o segundo conjunto de ímãs 218, ela não irá mais gerar torque de rotação uma vez que mover a engrenagem de anel 206 em qualquer direção faz com que forças magnéticas movam os ímãs 218 de volta para o centro. Para o exemplo delineado, o espaçamento das bobinas 220 e ímãs 218 é tal que cada outra bobina 220 irá alcançar um centro de um conjunto de ímãs 218 ao mesmo tempo e as bobinas intervenientes 220 estarão diretamente entre dois conjuntos de ímãs 218. Neste ponto, para operação eficiente do motor, corrente é invertida nas bobinas 220 que estão centralizadas entre ímãs 218. Isto inverte os polos norte e sul do campo magnético gerado, de tal modo que as bobinas 220 centralizadas entre ímãs repelem aqueles ímãs 218 e são atraídas para o próximo conjunto de ímãs 218 na rotação. Esta sequência continua e as bobinas 221 que estavam entre ímãs 218 anteriormente eventualmente alcançam uma posição onde elas estão centralizadas entre um conjunto de ímãs e a corrente nestas bobinas 220 é invertida.

[0069] O espaço de ar 438 entre o estator 208 e a engrenagem de

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23/35 anel 206 é também escolhido para eficiência. O espaço de ar 438 é preferivelmente cerca de um décimo de polegada, ou menos. Espaços de ar 438 maiores reduzem a eficiência, e espaços de ar 438 menores são mais difíceis de manter, porém, se conseguidos, podem aumentar a eficiência.

[0070] A figura 5 ilustra uma modalidade de uma bobina 220. Cada bobina 220 inclui um núcleo 238. Em uma modalidade preferida o centro de cada núcleo 236 é um núcleo de ar circundado por um trajeto condutor ao redor da circunferência do núcleo 236. Em uma modalidade, o núcleo 236 é um tubo oco, preferivelmente de um material não condutor, circundado por condutores 548 que correm a largura da bobina 220. Na modalidade delineada, os condutores 542 são espaçados ao redor do tubo oco e não estão tocando um ao outro. Em outra modalidade os condutores 542 são revestidos com um material isolante e podem tocar. Em outra modalidade, os condutores 542 tocam um ao outro e não são revestidos com um isolante. Em outra modalidade, os condutores 548 são feitos de corda de piano. Tendo condutores paralelos 542 um campo magnético formado no núcleo 236 irá provocar linhas de fluxo para encher o centro do núcleo 236 e será contido pelos condutores 542, terá pequena perda de corrente parasita ou outra perda.

[0071] O núcleo 236 pode ser formado usando um tubo de material condutor. Nesta modalidade os condutores 542 não estão tipicamente presentes. O tubo é tipicamente fino para reduzir perdas de correntes parasita. Utilizar um tubo é tipicamente mais dissipador do que um tubo circundado por condutores 542, porém pode ser menos intensivo em mão-de-obra ou menos caro do que um tubo oco circundado por condutores 542.

[0072] Em uma modalidade o diâmetro dos condutores 542 ou tubo é escolhido para corresponder ao diâmetro 213 dos ímãs permaPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 27/53

24/35 nentes 218. Isto cria um trajeto de fluxo entre os ímãs permanentes 218, onde o fluxo viaja mais ou menos reto entre os ímãs 218. Ao invés de saturar um núcleo de ferro, como em um motor tradicional, e utilizando o núcleo como um ímã permanente para atrair algum material magnético, o núcleo não magnético 236 das bobinas 220 da presente invenção são utilizado para focalizar campos magnéticos. A pequena quantidade de material condutor ao redor do núcleo 236, um tubo, condutores 542, ou similares, tipicamente saturam facilmente. Este material condutor que circunda o núcleo 236 atua como uma blindagem magnética que não irá permitir facilmente que linhas de fluxo magnético cruzem através da blindagem. As linhas de fluxo magnético então viajam através do núcleo 236.

[0073] Ímãs fortes 218 criam um campo magnético saturado, ou quase saturado, através de um núcleo 236 quando uma bobina 220 coincide com um conjunto de ímãs 218. Isto provoca um efeito limitativo de corrente que mantém a corrente nas bobinas 220 em um mínimo. Quando a engrenagem de anel 206 gira, o campo magnético criado pela bobina 220 é alterado pelo fluxo magnético entre ímãs 218. Quando uma bobina 220 não está diretamente alinhada com um conjunto de ímãs 218, corrente na bobina 220 pode aumentar. Quanto mais rápido as engrenagens anel 206 giram, mais corrente é permitida. Quanto mais lento as engrenagens anel 206 giram, mais o campo magnético saturado afeta corrente nas bobinas 220 de modo a abaixar a corrente.

[0074] Em uma modalidade, cada bobina 220 é de uma dimensão uniforme com um núcleo não condutor, não magnético 236, e uma blindagem condutora fina que circunda o núcleo 236 e no qual um condutor 542 é enrolado ao redor da blindagem. Em outra modalidade, as bobinas 220 são pré-formadas, de modo que se uma bobina 220 falha por qualquer razão, uma bobina de substituição 220 pode ser raPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 28/53

25/35 pidamente produzida com as mesmas dimensões. As bobinas 220 não são enroladas sob medida no estator 208, mas, ao invés disso, são enroladas separadamente e são uniformes. Isto é desejável porque cada bobina 220 pode ser enrolada por máquina ao invés de enrolada por um operário semiqualificado. Isto reduz custo enormemente. Em adição, uma vez que as bobinas 220 são de um tamanho padrão, elas são modulares e uma bobina 220 pode se ajustar em qualquer abertura de estator 208 para uma bobina 220.

[0075] O aparelho de transmissão de relação variável 200 tem um aspecto desejável de uma corrente de motor travado muito baixa enquanto mantendo uma quantidade elevada de torque devido a este efeito de limitação de corrente. Este aspecto aumenta de maneira significativa o rendimento do motor em baixas velocidades. Quando o aparelho de transmissão de relação variável 200 gira, cada vez que uma bobina 220 passa por um conjunto de ímãs 218 e a corrente é invertida, o campo magnético sofre colapso. Energia armazenada no campo em um motor típico é perdida como calor. Na presente invenção um circuito de recuperação de energia é utilizado para capturar energia a partir de um campo magnético em colapso.

[0076] Em outra modalidade, nem todas as bobinas 220 são requeridas para operação. Por exemplo, se uma bobina começa a falhar ela pode ser desligada e marcada para substituição. O aparelho de transmissão de relação variável 200 irá continuar a operar com uma saída de energia ligeiramente mais baixa. Em outro exemplo certas bobinas 220 podem ser desligadas para conservar energia, ou ligadas para aumentar energia (potência). Se um torque elevado é requerido, tal como em um veículo quando acelerando a partir de uma parada, todas as bobinas 220 podem ser ligadas para fornecer potência máxima. Uma vez que o veículo atingiu a velocidade e menos energia (potência) é requerida, algumas das bobinas 220 podem ser desligadas

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26/35 para conservar energia.

[0077] A figura 6 é uma vista frontal de uma seção transversal do aparelho de transmissão de relação variável 200, que mostra uma modalidade que contém três grupos de ímãs permanentes 409 e dois grupos de bobinas 220 de acordo com a presente invenção. Na modalidade, o estator 208 contém dois grupos de bobinas coplanares 220. Um grupo de bobinas coplanares 220 compreende uma pluralidade de bobinas 220 em um plano bidimensional. Na modalidade, os grupos de bobinas coplanares são bobinas coplanares 220 em um plano que é paralelo ao plano x-y. Um grupo de bobinas coplanares 220 está mostrado na figura 2. Cada grupo de bobinas coplanares 220 é paralelo a um outro grupo adicional de bobinas coplanares 220.

[0078] Cada grupo de bobinas coplanares 220 é posicionado entre um par de grupos de ímãs permanentes coplanares 218. Na modalidade, os grupos de ímãs permanentes coplanares 218 estão mostrados. Um grupo de ímãs permanentes coplanares 218 é um grupo de diversos ímãs permanentes 218 em um plano bidimensional. Na figura 6 um grupo de ímãs permanentes coplanares 218 está situado ao longo do plano x-y. Um grupo de ímãs permanentes coplanares 218 está mostrado na figura 2. Os grupos de ímãs permanentes coplanares 218 são paralelos um ao outro e aos planos das bobinas coplanares 220.

[0079] A figura 7 mostra uma modalidade na qual a engrenagem de anel 206 é ligada a uma embreagem de um sentido 746. A embreagem de um sentido 746 permite à engrenagem de anel 206 girar em uma direção, porém não permite que ela gire na direção oposta. A embreagem de um sentido impede a embreagem anel 206 de rotação inversa durante operação. A engrenagem de anel 206 pode girar em vazio em uma direção, porém trava no lugar se a engrenagem de anel 206 começa a girar na direção oposta. A embreagem de um sentido pode ser qualquer embreagem de um sentido de resistência suficiente

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27/35 para impedir rotação inversa da engrenagem de anel 206. Em outras modalidades a embreagem 746 pode ser uma embreagem selecionável de um sentido ou uma embreagem de um sentido selecionável em dois sentidos conectada operacionalmente à engrenagem de anel 206. A embreagem selecionável de um sentido pode ser engatada e desengatada. A embreagem de um sentido selecionável em dois sentidos pode ser utilizada como embreagem direta ou inversa. Alguém de talento na técnica irá reconhecer outras embreagens de um sentido 746 que podem ser utilizadas em conjunto com a presente invenção.

[0080] A figura 8 é um delineamento de uma modalidade de um circuito de recuperação de energia 800 de acordo com a presente invenção. A numeração de componentes é mantida entre o circuito de recuperação de energia detalhado e a figura 4, onde possível. O controle de sequência 848 aciona comutadores Q5, Q7, Q12 e Q19. Quando uma bobina 220 está em uma posição de modo que ela está pronta para ser conectada, comutadores Q5 e Q19 fecham. Isto permite que corrente da fonte de corrente contínua (CC) escoe através de Q5 até a bobina 220 e retorne da bobina 220 através de Q19 para a terra. Quando a engrenagem de anel 206 gira até o ponto onde a bobina 220 deve ser desconectada, comutadores Q5 e Q19 abrem. Embora o campo magnético gerado na bobina 220 sofra colapso, corrente continua a escoar através da bobina 220. A corrente escoa através de diodos D14 e D9 e carrega o capacitor C7. O capacitor C7 é carregado até uma voltagem mais elevada do que a fonte CC.

[0081] Quando a bobina 220 é novamente conectada, polaridade é invertida de modo que Q7 e Q12 estão fechados. Isto permite ao capacitor C7 descarregar através de Q7 e Q12 para iniciar corrente que escoa em uma direção oposta à corrente que escoa quando Q5 e Q19 estavam fechados. Quando o capacitor C7 descarrega para a fonte de voltagem CC a fonte CC começa a fornecer corrente. Quando a bobina

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28/35 alcança o próximo conjunto de ímãs 218, Q7 e Q12 abrem. Corrente continua novamente a escoar através da bobina, o que carrega o capacitor C6.

[0082] Este circuito 400 permite que energia a partir de um campo magnético em colapso, que deveria normalmente ser perdida como calor, ser recuperada em capacitores C6 e C7 e então retornada quando a corrente é invertida na bobina 220. Testes mostraram que quando o aparelho de transmissão de relação variável 200 está movendo lentamente e corrente a partir da fonte CC é cerca de 0,2 aspires (A), corrente que escoa através da bobina 220 pode ser aproximadamente 6 A. O circuito de recuperação de energia 800 tipicamente aumenta de maneira significativa o rendimento do motor.

[0083] O controle de sequência 848 também pode ser utilizado de maneira benéfica para aumentar a eficiência do aparelho de transmissão de relação variável 200 ajustando a temporização de quando cada bobina 220 é conectada como uma função da velocidade da engrenagem de anel 206. Quando a velocidade da engrenagem de anel 206 aumenta, geração de campos magnéticos nas bobinas 220 é afetada. Alterando a temporização de quando as bobinas 220 são conectadas como uma função de velocidade, a eficiência da transmissão de relação variável 200 é aumentada. Tipicamente, quando a velocidade da engrenagem de anel 206 aumenta, a temporização é avançada de modo que corrente de uma bobina 220 é invertida mais cedo do que se a engrenagem de anel 206 estiver girando lentamente. Este avanço de temporização é muito similar à mudança de temporização de um motor a gasolina ou a diesel.

[0084] Em uma modalidade, temporização é ajustada em duas ou mais etapas. Por exemplo, até uma certa velocidade a temporização é tal que a inversão de corrente em uma bobina 220 ocorre em um centro morto superior (isto é, quando uma bobina 220 alinha com um conPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 32/53

29/35 junto de ímãs 218) ou em algum ângulo antes ou depois do centro morto superior. Quando a velocidade da engrenagem de anel alcança um certo nível a temporização é avançada de modo que a corrente de uma bobina 220 invertida antes de alcançar o centro morto superior.

[0085] Em outra modalidade, a temporização é ajustada de maneira contínua, ou substancialmente contínua, quando a velocidade da engrenagem de anel 206 aumenta. A temporização variável pode ser vantajosa de uma perspectiva de eficiência. Alguém de talento na técnica irá reconhecer outras maneiras em que a temporização pode ser avançada para aumentar eficiência do motor.

[0086] Na modalidade da figura 9 quatro aparelhos de transmissão de relação variável 200 estão conectados em série. Em outras modalidades, qualquer número de aparelhos de transmissão de relação variável 200 podem ser conectados em série. O primeiro aparelho de transmissão de relação variável 200 inclui dita engrenagem sol 202, ditas engrenagens planetárias 209, dito portador de engrenagem planetária 212, dita engrenagem de anel 206, e dito estator 208. Cada aparelho de transmissão de relação variável 200 inclui uma engrenagem sol 202, engrenagens planetárias 204, um portador de engrenagem planetária 212, uma engrenagem de anel 206 e um estator 208. A segunda entrada 216 para cada aparelho de transmissão de relação variável adicional 200 é feita controlando eletricamente a velocidade de cada engrenagem de anel 206, utilizando o estator associado 208. Desta maneira, cada aparelho de transmissão de relação variável adicional 200 pode ainda ajustar a velocidade e torque de uma saída final 902.

[0087] A engrenagem sol 202 do primeiro aparelho de transmissão de relação variável 200 está mecanicamente conectada à e recebe energia de rotação de uma primeira entrada 210. A engrenagem sol

202 transfere energia de rotação para as engrenagens planetárias

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204. A engrenagem de anel 206 também transfere energia de rotação para as engrenagens planetárias 204. As engrenagens planetárias 204 então transferem energia de rotação para o portador de engrenagem planetária 212. O portador de engrenagem planetária 212 transfere a energia de rotação para a saída 214. Cada portador de engrenagem planetária 212 de cada aparelho de transmissão de relação variável 200 adiante do aparelho de transmissão de relação variável final 200 transfere energia de rotação para a engrenagem sol 202 do próximo aparelho de transmissão de relação variável 200. Cada aparelho de transmissão de relação variável 200 é controlado separadamente por um controlador 326. Adicionando aparelhos de transmissão de relação variável adicionais 200, as relações de torque e velocidade entre a primeira entrada 210 e a saída final 902 podem ser ainda ajustadas.

[0088] A figura 10 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade de um sistema 1000 onde um motor a gás 1054 fornece a primeira entrada 210 para o aparelho de transmissão de relação variável 200 de acordo com a presente invenção. O sistema 1000 inclui um aparelho de transmissão de relação variável 200 que contém uma engrenagem sol 202 que recebe força de rotação a partir de uma primeira entrada 210. A primeira entrada 210 é suprida por um motor a gás 1054. O motor a gás 1054 é mecanicamente articulado à engrenagem sol 202 e a engrenagem sol 202 recebe força de rotação do motor a gás 1054. O motor a gás 1054 fornece energia de rotação para um gerador 1056 que carrega uma bateria 328. A bateria 328 fornece energia elétrica para o estator 208. Em uma modalidade, o motor a gás 1054 é diretamente articulado à engrenagem sol 202. Em outra modalidade o motor a gás 1054 é articulado indiretamente à engrenagem sol 202 através de um sistema de engrenamento.

[0089] Na modalidade da figura 10, a saída 214 do aparelho de transmissão de relação variável 200 é conectada com o sistema de

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31/35 propulsão 1058 de um veículo ou outro dispositivo mecânico. Em uma modalidade a força de rotação transferida do portador de engrenagem planetária 212 é transferida diretamente para o sistema de propulsão 1058 sem a utilização de quaisquer outras engrenagens. Em uma modalidade a força de rotação transferida do portador de engrenagem planetária 212 é transferida através de um sistema de engrenagem separado antes de ser transferida para o sistema de propulsão 1058. O portador de engrenagem planetária 212 pode energizar uma linha de fabricação, uma embarcação, um sistema de bombeamento, ou qualquer outro mecanismo que recebe força de rotação.

[0090] A figura 11 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade de um sistema 1100 onde um segundo motor elétrico 1160 fornece a primeira entrada 210 para o aparelho de transmissão de relação variável 200 de acordo com a presente invenção. O segundo motor elétrico 1160 é energizado por uma bateria 328. A bateria 328 é carregada por um gerador/carregador 1056. Um motor a gás 1054 é utilizado para energizar um gerador 1056. A engrenagem sol 202 do aparelho de transmissão de relação variável 200 é articulado mecanicamente a uma saída do segundo motor elétrico 1160. A engrenagem sol 202 recebe força de rotação a partir da saída do segundo motor elétrico 1160. Em uma modalidade, a saída do segundo motor elétrico 1160 é diretamente conectada com a engrenagem sol 202. Em outra modalidade o segundo motor elétrico 1160 é conectado com a engrenagem sol 202 através de um sistema de engrenagem.

[0091] O segundo motor elétrico 1160 também energiza um controlador 326 para controlar eletricamente o movimento da engrenagem de anel 206 através do estator 208. A bateria 328 energiza o estator 208. A saída 214 do aparelho de transmissão de relação variável 200 energiza um sistema de propulsão 1058 de um veículo, por exemplo. Em outras modalidades a saída 214 do aparelho de transmissão de

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32/35 relação variável 200 pode energizar um gerador, uma roda, diversas rodas, um impelidor, uma máquina ferramenta, ou qualquer outro mecanismo que utiliza uma força de rotação como uma entrada.

[0092] A figura 12 é um diagrama de blocos que ilustra uma modalidade de um sistema 1200 com um motor acionando dois aparelhos de transmissão de relação variável 200 de acordo com a presente invenção. O sistema 1200 inclui dois aparelhos de transmissão de relação variável 200, um motor elétrico 1160, dois sistemas de propulsão 1058, um controlador 326 e uma bateria 328 que são substancialmente similares àqueles descritos acima. Na modalidade, o motor elétrico 1160 inclui um eixo 1202 em ambas as extremidades, cada uma das quais é conectada a uma engrenagem sol 202 de um dos aparelhos de transmissão de relação variável 200. Um portador de engrenagem planetária 212 de cada um dos aparelhos de transmissão de relação variável 200 aciona um sistema de propulsão 1058. Em um exemplo um sistema de propulsão 1058 é um eixo de acionamento conectado a uma roda de um veículo. Neste exemplo o aparelho de transmissão de relação variável 200 do sistema 1200 pode ser utilizado em um veículo de acionamento da roda frontal e, tipicamente, irá pesar muito menos do que o trem de acionamento de um veículo de acionamento de roda frontal. Alguém de talento na técnica irá reconhecer outras aplicações de um motor 1160 com os dois eixos acionando dois aparelhos de transmissão de relação variável 200.

[0093] O sistema 1200 inclui um controlador 326 que controla potência para um motor elétrico 1160 e para os estatores 208 dos aparelhos de transmissão de relação variável 200. Em uma modalidade, potência é fornecida para os estatores 208 e motor elétrico a partir de uma bateria 328. A bateria 328 pode ser carregada por um motor a gás 1054 e gerador/carregador 1056 como descrito acima, diretamente a partir de um gerador 1056, a partir de uma fonte pública de energia,

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33/35 ou algum outro suprimento elétrico. Alguém de talento na técnica irá reconhecer outras maneiras de fornecer e controlar potência para o motor elétrico 1160 e estatores 208. Em uma modalidade, os estatores 208 são acionados de tal maneira que os sistemas de propulsão 1058 giram na mesma velocidade. Em outra modalidade, os estatores 208 são acionados de tal maneira que cada sistema de propulsão 1058 gira em uma velocidade diferente. Em outra modalidade, os estatores 208 são acionados para manter um certo torque nos sistemas de propulsão 1058. Alguém de talento na técnica irá reconhecer outras maneiras para controlar um ou mais estatores 208 em cada aparelho de transmissão de relação variável 200.

[0094] Em outra modalidade, um motor a combustível fóssil tal como o motor a gás 1054 é utilizado em lugar dos aparelhos de transmissão de relação variável 200. Nesta modalidade, o controlador 326 pode controlar somente estatores 208 nos aparelhos de transmissão de relação variável 200 ou podem também controlar para o motor a combustível fóssil. Em uma outra modalidade, o motor a combustível fóssil é conectado diretamente aos aparelhos de transmissão de relação variável 200. Em uma modalidade alternativa o motor a combustível fóssil é conectado aos aparelhos de transmissão de relação variável 200 indiretamente através de engrenamento ou outros dispositivos. Alguém de talento na técnica irá reconhecer outras maneiras de acionar simultaneamente dois aparelhos de transmissão de relação variável 200 como delineado na figura 12.

[0095] A figura 13 é um diagrama fluxograma esquemático que ilustra uma modalidade de um método 1300 para ajustar entrada de rotação a relações de saída com um sistema de engrenagem planetário. O método 1300 começa 1302 e a engrenagem sol 202 recebe 1304 força de rotação a partir de uma primeira entrada 210. A primeira entrada 210 pode ser fornecida por um motor elétrico, motor a comPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 37/53

34/35 bustível fóssil, ou qualquer outro dispositivo que possa fornecer uma força de rotação. A engrenagem sol 202 então transferem 1306 força de rotação a partir da engrenagem sol 202 para a pluralidade de engrenagens planetárias 204. A pluralidade de engrenagens planetárias 204 circunda a engrenagem sol 202 e conecta operacionalmente com a engrenagem sol 202.

[0096] A pluralidade de engrenagens planetárias 204 transfere 1308 energia de rotação para um portador de engrenagem planetária 212. As engrenagens planetárias 204 são conectadas com o portador de engrenagem planetária 212. O portador de engrenagem planetária 212 transfere 1310 energia de rotação para uma saída 214. As engrenagens planetárias 204 transferem 1312 energia de rotação para a engrenagem de anel 206. A engrenagem de anel 206 circunda as engrenagens planetárias 204 e é conectada operacionalmente a cada uma das engrenagens planetárias 204. O movimento de rotação da engrenagem de anel 206 compreende uma segunda entrada 216. A segunda entrada 216 controla relações de velocidade e torque entre a primeira entrada 210 e a saída 214. A engrenagem de anel 206 contém uma pluralidade de ímãs permanentes 218.

[0097] O método 1300 fornece entrada elétrica 1314 para um estator 208 do motor elétrico, que compreende a engrenagem de anel 206 e o estator 208 e o método 1300 termina. O estator 208 contém uma pluralidade de bobinas 220 alinhadas com os ímãs permanentes 218 da engrenagem de anel 206. Cada bobina 220 é posicionada entre pares de ímãs permanentes 218 da engrenagem de anel 206. O estator 208 é fixado em relação à engrenagem de anel 206. Controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel 206 utilizando a entrada elétrica para o estator 208 compreende a segunda entrada 216.

[0098] A presente invenção pode ser configurada em outras formas específicas sem se afastar de seu espírito ou características esPetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 38/53

35/35 senciais. As modalidades descritas devem ser consideradas em todos os aspectos somente como ilustrativas e não restritivas. O escopo da invenção é, portanto, indicado pelas reivindicações anexas, ao invés de pela descrição precedente. Todas as mudanças que venham dentro do significado e alcance de equivalência das reivindicações devem ser abrangidas em seu escopo.

Claims

reivindicações

1. Aparelho para ajustar as razões de entrada e saída de rotação com um sistema de engrenagem planetária, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende:

uma engrenagem sol (202) que recebe uma força de rotação a partir de uma primeira entrada (210);

uma pluralidade de engrenagens planetárias (204) que envolvem a engrenagem sol (204) e conectam operacionalmente com a engrenagem sol (202), em que a engrenagem sol (202) transfere força de rotação à pluralidade das engrenagens planetárias (204);

um transportador de engrenagem planetária (212) conectado à pluralidade das engrenagens planetárias (204), em que a pluralidade das engrenagens planetárias (204) transfere energia de rotação ao transportador da engrenagem planetária (212) e em que o transportador de engrenagem planetária (212) transfere força de rotação a uma saída (214);

uma engrenagem de anel (206) que envolve as engrenagens planetárias (204) e conectada operacionalmente a cada uma das engrenagens planetárias (204), a engrenagem de anel (206) compreendendo um rotor de um motor elétrico, o movimento de rotação da engrenagem de anel (206) compreendendo uma segunda entrada (216), a segunda entrada (216) controlando velocidade e razões de torque entre a primeira entrada (210) e a saída (214), a engrenagem de anel (206) compreendendo uma pluralidade de ímãs permanentes (218);

um estator (208) do motor elétrico compreendendo uma pluralidade das bobinas (202) alinhadas com os ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206) e em que cada bobina (220) é de um tamanho uniforme com um núcleo não condutivo e não magnético e um escudo condutivo estreito cercando o núcleo, em que o condutor

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2/10 é enrolado entorno do escudo, e em que cada bobina está posicionada entre pares de ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206), as bobinas de uma fileira de bobinas cada uma posicionada a um mesmo raio a partir do centro da engrenagem sol (202), e os ímãs permanentes de uma fileira correspondente do ímãs permanentes cada um posicionado com substancialmente um raio similar a partir do centro da engrenagem sol de modo que o centro do ímã permanente substancialmente se alinha com o centro das bobinas correspondentes, em que o estator (208) compreende uma posição fixa em relação à engrenagem de anel (206), em que controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel (206) usando o estator (208) compreende a segunda entrada (216).

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estator (208) compreende um material não magnético, não condutor em que as bobinas (220) são encaixadas dentro do material não magnético, não condutor.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte da engrenagem de anel (206) que envolve os ímãs permanentes (218) compreende um material não metálico, não condutor.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ímãs permanentes (218) estão posicionados tal que quando uma bobina (220) alinha com um ímã permanente (218) uma bobina seguinte alinha entre dois ímãs.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o raio do núcleo das bobinas (220) é substancialmente o mesmo que o raio dos ímãs permanentes.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada bobina (220) é enrolada tal que um condutor entre na bobina (220) no exterior dos enrolamentos da bobina e saia no

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3/10 exterior da bobina sem que o condutor passe os enrolamentos da bobina perpendicular aos enrolamentos da bobina.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada bobina (220) é construída de duas metades em que cada metade é enrolada tal que o condutor começa em um interior da bobina e é enrolado com raio crescente tal que a extremidade do condutor saia no perímetro da bobina e em que cada metade da bobina é juntada tal que os inícios de cada condutor situado no interior do enrolamento são conectados eletricamente juntos.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ímãs permanentes (218) são conformados como cilindros com uma extremidade do ímã permanente cilíndrico posicionada voltada para o estator.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o torque e a velocidade do transportador da engrenagem planetária (212) são proporcionalmente relacionados entre si tal que uma diminuição na velocidade corresponde a um aumento no torque.
10. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estator (208) compreende uma pluralidade de grupos de bobinas coplanares (220), um grupo de bobinas coplanares compreende uma pluralidade de bobinas (220) em um plano bidimensional e cada grupo de bobinas coplanares é paralelo a um ou mais grupos adicionais de bobinas coplanares, cada grupo de bobinas coplanares é posicionado entre um par de grupos de ímãs permanentes coplanares (218), um grupo de ímãs permanentes coplanares compreende uma pluralidade de ímãs permanentes (218) em um plano bidimensional e os grupos de ímãs permanentes coplanares são paralelos entre si e aos planos das bobinas da coplanares.
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracteriza-

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4/10 do pelo fato de que os dentes do sol (202), do planeta (204), do transportador do planeta (212) e das engrenagens anel (206) e o motor elétrico permanecem acoplados constantemente.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estator (208) é fixo e cerca o perímetro exterior da engrenagem de anel (206).
13. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma embreagem unidirecional (746) conectada de modo operável com a engrenagem de anel (206), em que a embreagem unidirecional (746) permite que a engrenagem de anel (206) gire em um sentido.
14. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende dois anéis de derivação (430), cada anel de derivação compreende um material condutor magnético e que conecta uma borda exterior de cada ímã permanente que não está faceando um estator.
15. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um controle de sequência (848) que conecta cada bobina (220) de modo que a corrente que flui em uma bobina em um sentido e o controle de sequência (848) desconecta a bobina (220) e reconecta a bobina com a corrente que flui no sentido oposto em resposta a um conjunto de ímãs permanentes (218) que se alinham diretamente com a bobina.
16. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um ou mais sistemas adicionais de engrenagem planetária (200) conectados em série em uma sequência, o primeiro sistema de engrenagem planetária compreende a engrenagem sol (202), pluralidade de engrenagens planetárias (204) transportador da engrenagem planetária (212), engrenagem de anel (204) e estator (208), cada sistema adicional da engrenagem planetá-

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5/10 ria compreendendo uma engrenagem sol (202), engrenagem planetária (204), um transportador da engrenagem planetária (212), uma engrenagem de anel (204) e um estator (208), em que controlar eletricamente a velocidade de cada engrenagem de anel (204) que usa cada estator associado (208) compreende uma segunda entrada (216) a cada sistema adicional da engrenagem planetária, a engrenagem sol (202) do primeiro sistema da engrenagem planetária que recebe uma primeira entrada (210), o transportador da engrenagem planetária (212) transferindo a energia de rotação para a saída (214), cada transportador da engrenagem planetária (212) de cada sistema de engrenagem planetária antes do sistema final da engrenagem planetária que transfere a energia de rotação para a engrenagem sol (202) do sistema de engrenagem planetária seguinte.
17. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o escudo condutor estreito compreende uma pluralidade de condutores, em que cada condutor da pluralidade de condutores é isolado de outro condutor da dita pluralidade de condutores e os condutores enrolados em torno do escudo.
18. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que cada condutor da dita pluralidade de condutores compreende um condutor fino que corre o comprimento da bobina, cada condutor da dita pluralidade de condutores substancialmente paralelos a um eixo da bobina.
19. Sistema para ajustar as razões de entrada e saída de rotação com um sistema de engrenagem planetária, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende:

uma engrenagem sol (202) que recebe uma força de rotação de uma primeira entrada (210);

uma pluralidade de engrenagens planetárias (204) que envolvem a engrenagem sol (202) e a conectam de modo operável com

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6/10 a engrenagem sol (202), em que a engrenagem sol (202) transfere força de rotação à pluralidade das engrenagens planetária (204);

um transportador da engrenagem planetária (212) conectado à pluralidade de engrenagens planetária (204), em que a pluralidade de engrenagens planetária (204) transfere energia de rotação para o transportador de engrenagem planetária (212) e em que o transportador de engrenagem planetária (212) transfere força de rotação para uma saída (214);

uma engrenagem de anel (206) que envolve as engrenagens planetárias (204) e conectada de modo operável a cada uma das engrenagens planetária (204), a engrenagem de anel (206) que compreende um rotor de um motor elétrico, movimento de rotação da engrenagem de anel (206) compreende uma segunda entrada (216), a segunda entrada controlando as razões de torque e velocidade entre a primeira entrada (210) e a saída (214), a engrenagem de anel (206) compreendendo uma pluralidade de ímãs permanentes (218);

um estator (208) do motor elétrico que compreende uma pluralidade de bobinas (220) alinhado com os ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206) e em que cada bobina (220) é de um tamanho uniforme com um núcleo não condutivo e não magnético e um escudo condutivo estreito cercando o núcleo, em que o condutor é enrolado entorno do escudo, e em que cada bobina está posicionada entre pares de ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206), as bobinas de uma fileira de bobinas cada uma posicionada a um mesmo raio a partir do centro da engrenagem sol (202), e os ímãs permanentes de uma fileira correspondente de ímãs permanentes cada um posicionado com substancialmente um raio similar a partir do centro da engrenagem sol de modo que o centro do ímã permanente substancialmente se alinha com o centro das bobinas correspondentes, em que o estator (208) compreende uma posição fixa em relação

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7/10 à engrenagem de anel (206), em que controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel (206) que usa o estator (208) compreende a segunda entrada (216).
20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a primeira entrada (210) compreende a força de rotação de um motor a combustível fóssil, a engrenagem sol (202) sendo ligada mecanicamente ao motor a combustível fóssil, a engrenagem sol (202) recebendo a força de rotação do motor a combustível fóssil.
21. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a primeira entrada (210) compreende uma força de rotação de um segundo motor elétrico, a engrenagem sol (202) sendo ligada mecanicamente a uma saída (214) do segundo motor elétrico, a engrenagem sol (202) recebendo a força de rotação da saída (214) do segundo motor elétrico.
22. Sistema de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o segundo motor elétrico é alimentado por uma bateria, e em que a bateria é carregada por um motor a combustível fóssil.
23. Sistema de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a saída (214) do segundo motor elétrico é conectada diretamente com a engrenagem sol (202).
24. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a primeira entrada (210) é conectada a um sistema de engrenagens antes de ser mecanicamente conectada à engrenagem sol (202).
25. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a saída (214) compreende um sistema de propulsão para um veículo.
26. Método para ajustar as razões de entrada e saída de ro-

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8/10 tação com um sistema de engrenagem planetária, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas:

receber a força de rotação de uma primeira entrada (210) para uma engrenagem sol (202);

transferir a força de rotação da engrenagem sol (202) para uma pluralidade de engrenagens planetárias (204), a pluralidade de engrenagens planetárias (204) envolvendo a engrenagem sol (202) e que conecta de modo operável com a engrenagem sol (202);

transferir energia de rotação da pluralidade de engrenagens planetárias (204) para um transportador de engrenagem planetária (212), o transportador da engrenagem planetária (212) sendo conectado à pluralidade de engrenagens planetárias (204), transferir a energia de rotação do transportador de engrenagem planetária (212) para uma saída (214);

transferir a energia de rotação de cada uma das engrenagens planetárias (204) para uma engrenagem de anel (206), a engrenagem de anel (206) envolvendo as engrenagens planetárias (204) e conectando de modo operável a cada uma das engrenagens planetárias (204), a engrenagem de anel (206) compreendendo um rotor de um motor elétrico, movimento de rotação da engrenagem de anel (206) compreendendo uma segunda entrada (216), a segunda entrada (216) controlando a velocidade e razões de torque entre a primeira entrada (210) e a saída (214), a engrenagem de anel (206) compreendendo uma pluralidade de ímãs permanentes (218);

fornecer uma entrada elétrica a um estator (208) do motor elétrico, o estator (208) compreendendo uma pluralidade de bobinas (220) alinhadas com os ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206) e em que cada bobina (220) é de um tamanho uniforme com um núcleo não condutivo e não magnético e um escudo condutivo estreito cercando o núcleo, em que o condutor é enrolado entorno do

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9/10 escudo, e em que cada bobina está posicionada entre pares de ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206), as bobinas de uma fileira de bobinas cada uma posicionada a um mesmo raio a partir do centro da engrenagem sol (202), e os ímãs permanentes de uma fileira correspondente de ímãs permanentes cada um posicionado com substancialmente um raio similar a partir do centro da engrenagem sol de modo que o centro do ímã permanente substancialmente se alinha com o centro das bobinas correspondentes, em que o estator compreende (208) compreende uma posição fixa em relação à engrenagem de anel (206), em que controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel (206) usando a entrada elétrica ao estator (208) compreende a segunda entrada (216).
27. Aparelho para ajustar as razões de entrada e saída de rotação com um sistema de engrenagem planetária, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende:

uma engrenagem sol (202) que recebe uma força de rotação de uma primeira entrada (210);

uma pluralidade de engrenagens planetárias (204) que envolvem a engrenagem sol (202) e a conectam de modo operável com a engrenagem sol (202), em que a engrenagem sol (202) transfere a força de rotação para a pluralidade das engrenagens planetárias (204);

um transportador de engrenagem planetária (212) conectado à pluralidade de engrenagens planetárias (204), em que a pluralidade de engrenagens planetárias (204) transfere a energia de rotação para o transportador de engrenagem planetária (212) e em que o transportador de engrenagem planetária (212) transfere a força de rotação para uma saída (214);

uma engrenagem de anel (206) que envolve as engrenagens planetárias (204) e conectada de modo operável a cada uma das engrenagens planetárias (204), a engrenagem de anel (206) comprePetição 870180148800, de 07/11/2018, pág. 48/53

10/10 endendo um rotor de um motor elétrico, movimento de rotação da engrenagem de anel (206) compreendendo uma segunda entrada (216), a segunda entrada (216) controlando as razões de velocidade e torque entre a primeira entrada (210) e a saída (214), a engrenagem de anel (206) que compreende uma pluralidade de ímãs permanentes (218) em que pelo menos uma parte da engrenagem de anel (206) que envolve os ímãs permanentes (218) compreende um material não metálico, não condutor;

um estator (208) do motor elétrico que compreende uma pluralidade de bobinas (208) alinhadas com os ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206) e em que cada bobina (220) é de um tamanho uniforme com um núcleo não condutivo e não magnético e um escudo condutivo estreito cercando o núcleo, em que o condutor é enrolado entorno do escudo, e em que cada bobina é posicionada entre pares de ímãs permanentes (218) da engrenagem de anel (206), em que o estator (208) compreende um material não magnético, não condutor, as bobinas (220) encaixadas dentro do material não magnético, não condutor, as bobinas (220) de uma fileira de bobinas cada uma posicionada em um mesmo raio a partir do centro da engrenagem sol (202), e os ímãs permanentes (218) de uma fileira correspondente de ímãs permanentes cada um posicionado em um raio substancialmente similar a partir do centro da engrenagem sol (202) de modo que o centro dos ímãs permanentes (218) alinha substancialmente com o centro das bobinas correspondentes (220), o estator (208) compreendendo uma posição fixa em relação à engrenagem de anel (204), em que controlar eletricamente a velocidade da engrenagem de anel (204) usando o estator compreende a segunda entrada (216).