DE1166489B

DE1166489B - Device for generating measured values on gyroscopes

Info

Publication number: DE1166489B
Application number: DEB62605A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hermann
Original assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Current assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Priority date: 1961-05-24
Filing date: 1961-05-24
Publication date: 1964-03-26

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. KI.: G Ol cBoarding school KI .: G Ol c

Deutsche Kl.: 42 c - 25/51 German class: 42 c - 25/51

Nummer: 1166 489Number: 1166 489

Aktenzeichen: B 62605 IXb / 42 cFile number: B 62605 IXb / 42 c

Anmeldetag: 24. Mai 1961Filing date: May 24, 1961

Auslegetag: 26. März 1964Opening day: March 26, 1964

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Meßwertbildung an Kreiselgeräten nach Patentanmeldung B 61186 IX/42 c, die einen gehäusefest angeordneten Hallgenerator aufweisen, der von einem der Auslenkung des beweglichen Kreiselteiles proportionalen Anteil eines konstanten magnetischen Kraftflusses durchdrungen wird, wobei der magnetische Kraftfluß gehäusefeste Kreiselteile sowie das bewegliche Kreiselteil umfaßt.The invention relates to a device for generating measured values on gyroscopes according to a patent application B 61186 IX / 42 c, which have a Hall generator fixed to the housing, which is triggered by one of the deflection of the moving part of the gyroscope, the proportion of a constant magnetic flux is proportional is penetrated, with the magnetic flux of gyroscopic parts fixed to the housing and the movable ones Includes part of the gyro.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, eine solche Einrichtung derart auszubilden, daß die erzeugten Hallspannungen einer fest vorgegebenen Funktion folgen, wobei die den Verlauf der Funktion bestimmenden Teile des magnetischen Kreises leicht bearbeitbar und austauschbar sein müssen und die Forderung gestellt wird, daß die Einrichtung entsprechend den in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen frei von Kräften ist, welche die Präzessionsauslenkungen des Kreisels stören.The present invention is based on the object to train such a device in such a way that the Hall voltages generated are a fixed predetermined Follow function, with the parts of the magnetic circuit that determine the course of the function must be easily editable and interchangeable and the requirement is that the device is accordingly the embodiments described in the main patent application is free of forces which disturb the precession deflections of the top.

Erfindungsgemäß ist ein am beweglichen Kreiselteil oder an einem ihm gegenüberstehenden gehäusefesten Kreiselteil angebrachter, einen Teil des Magnetkreises bildender und den Flußverlauf bestimmender Weicheisenkörper derart geformt, daß der den Hallgenerator durchdringende, der Auslenkung des beweglichen Kreiselteiles proportionale Anteil des magnetischen Kraftflusses nach einer vorgegebenen Funktion verläuft.According to the invention, one is fixed to the housing on the movable gyro part or on one opposite it Gyro part attached, forming part of the magnetic circuit and determining the course of the flux Soft iron body shaped in such a way that the deflection penetrating the Hall generator of the movable gyro part proportional portion of the magnetic flux according to a predetermined Function proceeds.

Bei Anbringung eines Weicheisenkörpers an der Drehachse des beweglichen Kreiselteiles ist nach einer Weiterbildung der Erfindung der Weicheisenkörper als Kreisscheibe ausgebildet, mit Ausnehmungen versehen und mit einem Permanentmagneten besetzt, wobei das gegenüberstehende gehäusefeste Teil entweder als Jochring mit einem oder mehreren an seiner Innenfläche angeordneten Hallgeneratoren oder als Jochscheibe mit zentrischer Ausnehmung und mit einem oder mehreren auf seiner Oberfläche angeordneten Hallgeneratoren ausgebildet ist.When attaching a soft iron body to the axis of rotation of the movable gyro part is after According to a further development of the invention, the soft iron body is designed as a circular disk with recesses provided and occupied with a permanent magnet, the opposite of which is fixed to the housing Part either as a yoke ring with one or more Hall generators arranged on its inner surface or as a yoke disk with a central recess and with one or more on its surface arranged Hall generators is formed.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit einem Weicheisenkörper an einem dem beweglichen Kreiselteil gegenüberstehenden Kreiselteil ist nach einer Weiterbildung der Erfindung der Weicheisenkörper aus zwei mit einem sich axial erstreckenden Rand und mit Ausnehmungen versehenen Halbkreisscheiben gebildet, die zwischen sich einen zentralen mit einem Hallgenerator versehenen Luftspalt bilden, wobei das gegenüberstehende bewegliche Teil als zwei- oder mehrpolige, durch den Rand umfaßte Permanentmagnetscheibe ausgebildet ist.In another embodiment of the invention with a soft iron body on one of the movable ones According to a further development of the invention, the gyro part opposite the gyro part is the soft iron body of two semicircular disks provided with an axially extending edge and recesses formed, the between them a central air gap provided with a Hall generator form, with the opposite movable part as two-pole or multi-pole, encompassed by the edge Permanent magnet disc is formed.

Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are described with reference to the drawing. It shows

Einrichtung zur Meßwertbildung anDevice for the formation of measured values

KreiselgerätenGyroscopes

Zusatz zur Anmeldung: B 61186 IX b / 42 c —Addition to registration: B 61186 IX b / 42 c -

Auslegeschrift 1 160199Interpretation document 1 160199

Anmelder:Applicant:

Bölkow-Entwicklungen Kommanditgesellschaft,
Ottobrunn bei MünchenBölkow developments limited partnership,
Ottobrunn near Munich

Als Erfinder benannt:
Joachim Hermann, MünchenNamed as inventor:
Joachim Hermann, Munich

Fig. 1 einen kardanisch gelagerten Kreisel mit einer Einrichtung zur Meßwertbildung nach der Hauptpatentanmeldung in schräger Parallelprojektion, Fig. 1 is a gimbal mounted gyro with a device for measuring values according to the Main patent application in oblique parallel projection,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Meßwertbildung nach einer vorgegebenen Funktion in schräger Parallelprojektion, vereinfacht und auseinandergezogen dargestellt,2 shows an exemplary embodiment of a device for generating measured values according to a predetermined function shown in oblique parallel projection, simplified and expanded,

F i g. 3 eine andere Bauform für den feststehenden Teil der Einrichtung,F i g. 3 another design for the fixed part of the facility,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel einer anderen Einrichtung zur Meßwertbildung nach einer vorgegebenen Funktion, in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung.F i g. 4 shows an exemplary embodiment of another device for generating measured values according to a predetermined one Function, in a representation corresponding to FIG. 2.

Die F i g. 1 zeigt einen kardanisch gelagerten Kreisel mit einer Einrichtung zur Meßwertbildung, die nach der Hauptpatentanmeldung ausgebildet ist. Der Kreisel 1 wird beispielsweise durch das Abziehen einer Schnur angetrieben, die in seiner Ringnut 2 aufgewickelt ist. Er ist mit seiner Achse 3 in dem Rotorträger 4 gelagert, dessen Achse 5 senkrecht auf der Kreiselachse 3 steht und in einem Kardanrahmen 6 drehbar gelagert ist. Mit der Achse 7, die senkrecht auf den beiden Achsen 3 und 5 steht, ist der Kardanrahmen drehbar im Geräterahmen 8 gelagert. Von den Präzessionsauslenkungen des Kreisels 1 herrührende Auslenkungen des Kardanrahmens 6 werden auch den beiden Magneten 11 und 12 mitgeteilt, die mit den Armen 13 und 14 an der Achse 7 befestigt sind. Die Magneten 11 und 12 bewegen sich reibungsfrei zwischen den Schenkeln 9 und 10 eines Jochringes 15, der U-förmiges Profil aufweist und am Geräterahmen 8 befestigt ist. Von den Magneten 13 und 14 tritt ein konstanter magnetischer Fluß auf das Joch 15 über, wobei ein veränderlicher Anteil die an der Innenseite des Schenkels 9 befestigten Hallgene-The F i g. 1 shows a gimbal mounted gyro with a device for generating measured values, which is designed according to the main patent application. The gyro 1 is driven, for example, by pulling off a cord that is wound in its annular groove 2. Its axis 3 is mounted in the rotor arm 4, the axis 5 of which is perpendicular to the gyro axis 3 and is rotatably mounted in a cardan frame 6. With the axis 7, which is perpendicular to the two axes 3 and 5, the cardan frame is rotatably mounted in the device frame 8. Deflections of the cardan frame 6 resulting from the precession deflections of the gyro 1 are also communicated to the two magnets 11 and 12 , which are attached to the axle 7 by the arms 13 and 14. The magnets 11 and 12 move without friction between the legs 9 and 10 of a yoke ring 15, which has a U-shaped profile and is attached to the device frame 8. From the magnets 13 and 14, a constant magnetic flux passes over to the yoke 15 , with a variable proportion of the Hall genes attached to the inside of the leg 9.

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ratoren 16 und 17 durchflutet. Bei einem konstanten Erregerstrom, der den Hallgeneratoren 16 und 17 über die Leitungen 22 bis 25 zugeführt wird, sind die Hallspannungen an den Leitungen 18, 19 und 20, 21 proportional den Auslenkungen des Kardanrahmens 6. Die beschriebene Einrichtung ist schwer abgleichbar, wenn für die Hall spannungen ein vorbestimmter Funktionsverlauf gefordert wird, der linear oder nichtlinear sein kann. Abhilfe schafft eine Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die an Stelle der Teile 9 bis 25 in das Kreiselgerät einbaubar ist.rators 16 and 17 flooded. With a constant excitation current, which the Hall generators 16 and 17 is supplied via lines 22 to 25, the Hall voltages are on lines 18, 19 and 20, 21 proportional to the deflections of the cardan frame 6. The device described is difficult Can be adjusted if a predetermined function curve is required for the Hall voltages, the linear one or can be nonlinear. A device according to the present invention provides a remedy Place of parts 9 to 25 can be installed in the gyroscope.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung, die in ein Kreiselgerät mit kardanisch gelagertem Kreisel analog der Darstellung in Fig. 1 einbaubar ist. Die Leitungen der Hallgeneratoren sowie die Erfindung nicht betreffende Einzelheiten wurden zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.Fig. 2 shows an embodiment of a device designed according to the invention, which is shown in a gyro device with a gimbal mounted gyro can be installed in a manner analogous to the illustration in FIG. 1. the Lines of the Hall generators as well as details not relating to the invention have been made for simplification omitted from illustration.

Ein beweglicher Teil 30 des magnetischen Kreises besteht aus einer Kreisscheibe 36 aus Weicheisen mit Ausnehmungen 32 und 33 und einen eingepreßten Permanentmagneten 38. Sie ist mit einer Achse 31 verbunden und in einem Jochring 40 drehbar, der an seiner Innenfläche 39 Hallgeneratoren 34 und 35 aufweist. Zwischen der Kreisscheibe 36 und der Innenfläche 39 des Jochringes 40 ist ein Luftspalt 37 gebildet, den ein konstanter magnetischer Kraftfluß durchflutet, wobei durch die Ausnehmungen 32 und 33 der Kreisscheibe 36 die Flußdichte ungleichförmig über die durchflutete Fläche im Luftspalt verteilt ist. Veränderliche Anteile des konstanten magnetischen Kraftflusses erzeugen in den Hallgeneratoren 34 und 35 bei Auslenkungen des beweglichen Teiles 30 Hallspannungen, deren funktioneller Verlauf durch die Ausnehmungen 32 und 33 vorgegeben ist.A movable part 30 of the magnetic circuit consists of a circular disk 36 made of soft iron with Recesses 32 and 33 and a pressed-in permanent magnet 38. It has an axis 31 connected and rotatable in a yoke ring 40, which has 39 Hall generators 34 and 35 on its inner surface. An air gap 37 is formed between the circular disk 36 and the inner surface 39 of the yoke ring 40, a constant magnetic flux flows through it, through the recesses 32 and 33 of the Circular disk 36, the flux density is distributed unevenly over the flooded area in the air gap. Changeable Components of the constant magnetic flux generated in the Hall generators 34 and 35 with deflections of the movable part 30 Hall voltages, the functional course of which by the Recesses 32 and 33 is given.

Die F i g. 3 zeigt eine andere Bauform für den feststehenden Teil der Einrichtung. Der Jochring 40 ist durch eine Jochscheibe 40 a ersetzt, die eine zentrische Ausnehmung 41 aufweist, welche zur Erzeugung des vorbestimmten Fluß verlauf es beiträgt. Auf der Oberfläche 39 a der Weicheisenscheibe 40 a sind Hallgeneratoren 34a und 35 a angebracht. Der Arbeitsluftspalt wird durch die Oberfläche 39 a der Jochscheibe 40 α und der ihr zugekehrten Fläche des Weicheisenkörpers 30 gebildet.The F i g. 3 shows another design for the fixed one Part of the facility. The yoke ring 40 is replaced by a yoke disk 40 a, which is a central Has recess 41, which contributes to the generation of the predetermined flow course. On the Surface 39 a of the soft iron disk 40 a are Hall generators 34 a and 35 a attached. The working air gap is α through the surface 39 a of the yoke disk 40 and the surface of the facing it Soft iron body 30 is formed.

Die Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, das analog der F i g. 2 vereinfacht dargestellt ist. Ein feststehender Teil 50 des magnetischen Kreises ist aus den Halbkreisscheiben 55 und 56 gebildet, die mit Ausnehmungen 52 und 53 versehen sind und durch einen Luftspalt 57 voneinander getrennt sind. Der Querschnitt dieses Luftspaltes ist entsprechend der Forderung nach Rückwirkungsfreiheit (Momentenfreiheit) der Anordnung so bemessen^ daß der magnetische Widerstand des Kreises hinreichend unabhängig von der Stellung der Magnetpole der Permanentmagnetscheibe 58 bleibt. Diese Forderung ist durch die Wahl eines geeigneten Abstandes zwischen dem feststehenden Teil 50 und der Permanentmagnetscheibe 58 erfüllt oder durch eine hinreichende Größe des Luftspaltes 62, der zwischen der Mantelfläche 59 der Permanentmagnetscheibe und dem Rand 60 des feststehenden Teiles 50 gebildet ist. Im Luftspalt 57 befindet sich ein Hallgene- 6g rator 54. Über dem feststehenden Teil 50 ist die mehrpolige Permanentmagnetscheibe 58 drehbar angeordnet, deren Mantelfläche 59 von dem sich in axialer Richtung erstreckenden Rand 60 des feststehenden Teiles umgeben ist. Die mehrpolige Ausführung der Permanentmagnetscheibe 58 ist dann von Vorteil, wenn größere Winkelbereiche mit hoher relativer Genauigkeit gemessen werden sollen und der Meßanordnung eine an sich bekannte elektronische Einrichtung zur Zählung und Auswertung der Nulldurchgänge nachgeschaltet ist. Die Permanentmagnetscheibe 58 bewirkt bei ihren Auslenkungen einen Magnetenfluß durch den Hallgenerator 54. dessen Dichte nach einer vorgegebenen Funktion verläuft, welche durch die Ausnehmungen 52 und 53 bestimmt ist. Die beiden Halbkreisscheiben 55 und 56 werden von einem Ring 61 aus magnetisch nicht leitfähigem Material zusammengehalten. Die Ausnehmungen 52 und 53 können mit magnetisch nichtleitenden Stoffen ausgefüllt sein.FIG. 4 shows another exemplary embodiment of a device which, analogously to FIG. 2 simplified is shown. A fixed part 50 of the magnetic circuit is made up of semicircular disks 55 and 56 formed, which are provided with recesses 52 and 53 and by an air gap 57 from one another are separated. The cross-section of this air gap is in accordance with the requirement for freedom from interaction (Freedom from moments) of the arrangement so dimensioned that the magnetic resistance of the circuit is sufficient remains independent of the position of the magnetic poles of the permanent magnet disk 58. These Requirement is through the choice of a suitable distance between the fixed part 50 and the Permanent magnet disc 58 met or by a sufficient size of the air gap 62 between the outer surface 59 of the permanent magnet disc and the edge 60 of the fixed part 50 are formed is. In the air gap 57 there is a Hall generator 54. Above the fixed part 50 is the multi-pole permanent magnet disk 58 rotatably arranged, the outer surface 59 of which is in axial direction extending edge 60 of the fixed part is surrounded. The multi-pole version the permanent magnet disk 58 is advantageous when larger angular ranges with higher relative Accuracy to be measured and the measuring arrangement an electronic one known per se Device for counting and evaluating the zero crossings is connected downstream. The permanent magnet disc 58 causes a magnetic flux through the Hall generator 54. its deflections The density runs according to a predetermined function which is determined by the recesses 52 and 53 is. The two semicircular disks 55 and 56 are made of a ring 61 made of magnetically non-conductive Material held together. The recesses 52 and 53 can with magnetically non-conductive substances be filled out.

Claims

Patent claims:

1. Device for the formation of measured values on gyroscopes with a Hall generator fixed to the housing, which is controlled by one of the deflection of the movable Gyro part proportional part of a constant magnetic flux penetrated is, with the magnetic flux of gyro parts fixed to the housing and the movable Gyro part comprises, according to patent application B 61186 IXb / 42c, characterized in that one attached to the movable part of the gyro or to a fixed part of the gyro mounted opposite it, a part of the magnetic circuit forming a soft iron body which determines the course of the flux is shaped such that the Hall generator penetrating, the deflection of the movable gyro part proportional portion of the magnetic flux according to a predetermined Function proceeds.

2. Device according to claim 1 when attaching the soft iron body to the axis of rotation of the movable Gyro part, characterized in that the soft iron body is a circular disk (36) formed and provided with recesses (32, 33) and with a permanent magnet (38) is occupied, the opposite part fixed to the housing either as a yoke ring (40) with a or several Hall generators (34, 35) arranged on its inner surface (39) or as a yoke disk (40 a) with a central recess (41) and with one or more on its surface (39 a) arranged Hall generators (34 a, 35a) is formed (Fig. 2 and 3).

3. Device according to claim 1 when attaching the soft iron body to one of the movable Gyro part opposite housing-fixed gyro part, characterized in that the soft iron body consists of two with an axially extending edge (60) and with recesses (52, 53) provided semicircular disks (55, 56) is formed, which between them a central, with a Hall generator (54) occupied air gap (57), the opposite Movable part as a two-pole or multi-pole permanent magnet disc enclosed by the edge (60) (58) is formed (Fig. 4).

1 sheet of drawings