DE1183253B

DE1183253B - Gyroscope with electrically driven rotor

Info

Publication number: DE1183253B
Application number: DE1959K0038440
Authority: DE
Inventors: Masataro Dr Kawarada
Original assignee: Ataka and Co Ltd
Current assignee: Ataka and Co Ltd
Priority date: 1958-08-14
Filing date: 1959-08-12
Publication date: 1964-12-10

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

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

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

Nummer: 1183 253Number: 1183 253

Aktenzeichen: K 38440IX b/42 cFile number: K 38440IX b / 42 c

Anmeldetag: 12. August 1959Filing date: August 12, 1959

Auslegetag: 10. Dezember 1964Opening day: December 10, 1964

Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät mit einem kardanisch gelagerten, durch einen Induktionsmotor angetriebenen Kreiselrotor.The invention relates to a gyroscope with a gimbal mounted by an induction motor driven gyro rotor.

Bei elektrisch angetriebenen Kreiseln war es seit jeher ein besonderes Problem, dem Antriebsmotor die benötigte Antriebsenergie zuzuführen. Ein Induktionsmotor, der wegen seiner einfachen kollektorlosen Bauart als Kreiselantriebsmotor bevorzugt wird, benötigt mindestens drei elektrische Zuleitungen. Die Führung der Zuleitungen über die äußere und die innere Kardanachse erfolgt durch Schleifringe oder flexible Drähte, die jedoch Reibungs- und Torsionskräfte verursachen, welche zu Störungen der Richtungshaltung des Kreisels Anlaß geben.With electrically driven gyroscopes, the drive motor has always been a particular problem to supply the required drive energy. An induction motor because of its simple Brushless design is preferred as a gyro drive motor, requires at least three electrical ones Supply lines. The feed lines are routed through the outer and inner cardan shafts Slip rings or flexible wires, which, however, cause frictional and torsional forces, which give rise to disturbances in the direction of the gyro.

Zur Verminderung der Anzahl der Zuleitungen ist es bereits bekannt, den Induktionsmotor aus einem unmittelbar auf dem Rotorträger angeordneten Transistorumformer zu speisen, der den benötigten Drehstrom im Zusammenwirken mit den Statorwicklungen des Motors aus einer Gleichspannungsquelle erzeugt. Hierdurch war eine Reduzierung auf nur zwei Zuleitungen möglich.To reduce the number of leads, it is already known to use the induction motor a transistor converter arranged directly on the rotor arm to feed the required Three-phase current generated from a DC voltage source in cooperation with the stator windings of the motor. This resulted in a reduction to only two supply lines possible.

Um auch diese zwei Zuleitungen zu vermeiden, ist der vorgenannte Kreisel erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle in Gestalt einer elektrischen Batterie ebenfalls auf dem Rotorträger angeordnet ist.In order to avoid these two feed lines as well, the aforementioned gyroscope is characterized according to the invention characterized in that the DC voltage source in the form of an electric battery is also on the Rotor arm is arranged.

Diese bei kardanisch gelagerten Kreiseln vorgeschlagene Maßnahme darf nicht verwechselt werden mit der bei tragbaren elektrischen Gebrauchs- und Meßgeräten seit langem bekannten Maßnahme, durch Mitführung einer elektrischen Batterie Unabhängigkeit von einer ortsgebundenen Versorgungsstation zu erzielen. Die letztgenannte Maßnahme, deren Anwendung auch bei Kreiselgeräten zweifellos ohne weiteres naheliegend wäre, würde in diesem Falle lediglich zu dem Ergebnis führen, daß man die Batterie an irgendeiner verfügbaren Stelle des Kreiselgehäuses unterbringt. Ein unmittelbarer Fortschritt hinsichtlich der Verbesserung der Stromzuführung zum Kreiselantriebsmotor würde hierbei nicht erreicht werden.This measure, which is suggested for gyro-mounted gyroscopes, must not be confused are known for a long time with portable electrical utility and measuring devices Measure, independence from a stationary one by carrying an electric battery To achieve supply station. The latter measure, its application also to gyroscopes would undoubtedly be immediately obvious, would only lead to the result in this case lead to the battery being placed anywhere on the gyro housing. An immediate one Progress in improving the power supply to the gyro drive motor would not be achieved here.

Aber auch sonst lag die vorgeschlagene Maßnahme offenbar nicht ohne weiteres auf der Hand. Denn es ist z.B. bei Vermessungskreiseln seit langem bekannt, daß auf dem Kreiselrotorträger oft beträchtliche Ballastgewichte anzuordnen sind; ebenso sind aber auch seit Jahren Batterien hoher Speicherkapazität verfügbar, die eine ausreichende Betriebszeit gewährleisten könnten. Es darf daher zu Recht vermutet werden, daß die Fachwelt z.B. mit Rück-But otherwise the proposed measure was evidently not immediately obvious. This is because it has long been known, for example in the case of surveying gyros, that there are often considerable Ballast weights are to be arranged; But batteries of high storage capacity have also been used for years available that could ensure sufficient uptime. It may therefore rightly it can be assumed that the professional world e.g.

Kreiselgerät mit elektrisch angetriebenem RotorGyroscope with electrically driven rotor

Anmelder:Applicant:

Ataka & Co., Ltd., Osaka (Japan)Ataka & Co., Ltd., Osaka (Japan)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Leinweber, patent attorney,

München 2, Rosental 7Munich 2, Rosental 7

Als Erfinder benannt:
Dr. Masataro Kawarada,
Bunkyo-ku, Tokio (Japan)Named as inventor:
Dr. Masataro Kawarada,
Bunkyo-ku, Tokyo (Japan)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Japan vom 14. August 1958 (22 971)Japan August 14, 1958 (22 971)

sieht auf die Aufrechterhaltung einer hohen Meß- und Anzeigegenauigkeit des Kreiselgerätes die erfindungsgemäße Maßnahme bislang überhaupt nicht für diskutierbar gehalten hat, obwohl heute insbesondere auch die Bedenken, die sich .angesichts der hierbei unvermeidlicherweise in Kauf zu nehmenden Begrenzung der Betriebszeit ergeben könnten, nicht mehr stichhaltig sind, z.B. bei modernen Vermessungskreiseln, bei denen eine Messung nur noch wenige Minuten dauert.seeks to maintain a high level of measurement and display accuracy of the gyroscope device, the measure according to the invention has not yet been implemented at all considered to be debatable, although today in particular the concerns that have arisen the inevitable limitation of the operating time could no longer be valid, e.g. in modern surveying gyros where a Measurement only takes a few minutes.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine zweckmäßige Ausbildung eines Kreisels mit auf dem Rotorträger angeordneter Transistorschaltung und elektrischerThe F i g. 1 and 2 show an expedient design of a gyro with arranged on the rotor arm Transistor circuit and electrical

Batterie, und zwar für den Fall, daß der Schwerpunkt der auf dem Rotorträger angeordneten Teile im Zentrum der kardanischen Aufhängung verbleiben muß. F i g. 2 zeigt dabei einen Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1.Battery, in the event that the center of gravity of the parts arranged on the rotor arm must remain in the center of the gimbal. F i g. 2 shows a section along the Line 2-2 of FIG. 1.

F i g. 3 zeigt eine an sich bekannte einphasige Schaltung des Transistofumformers, die im Bedarfsfalle ohne weiteres durch eine symmetrisch über den Umfang des Stators verteilte Mehrfachanordnung zu einer mehrphasigen Schaltung gemacht werden könnte.F i g. 3 shows a single-phase circuit of the transistor converter known per se, which can be used if necessary easily by a multiple arrangement symmetrically distributed over the circumference of the stator a multi-phase circuit could be made.

Der zylindrische Kreiselrotor 15 ist mittels der Wellenzapfen 17,18 im Rotorträger 11 gelagert. Letzterer ist um die in Richtung der Linie 2-2 verlaufende innere Kardanachse im Kardanring 10 gelagert, welcher seinerseits mit den die äußere Kardanachse definierenden Wellenzapfen 12,13 im nicht gezeigten Kreiselgehäuse gelagert ist.The cylindrical gyro rotor 15 is mounted in the rotor arm 11 by means of the shaft journals 17, 18. The latter is mounted about the inner cardan axis running in the direction of the line 2-2 in the cardan ring 10, which in turn is mounted with the shaft journals 12, 13 defining the outer cardan axis in the gyro housing, not shown.

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Koaxial zur Rotorwelle 17,18 ist das zylindrische Statorgehäuse 14 angeordnet, an dessen Stirnseiten sich Wellendurchführungen 19,19' befinden. Das Statorgehäuse 14 ist mit dem Rotorträger 11 über eine Traverse 16,16' starr verbunden, wobei die Traverse koaxial zu der durch die Linie 2-2 definierten Kardanachse verläuft. Im Innern des Statorgehäuses sind zwei mit Spulen 20, 21 versehene Polschuhe angeordnet. Ein Transistor 23 und eine elektrische Batterie 22 sind auf der Traverse 16,16' be- ίο festigt.The cylindrical stator housing 14 is arranged coaxially to the rotor shaft 17, 18, on its end faces there are shaft bushings 19, 19 '. The stator housing 14 is over with the rotor arm 11 a traverse 16, 16 'rigidly connected, the traverse being coaxial with the one defined by the line 2-2 Cardan axis runs. Inside the stator housing are two pole shoes provided with coils 20, 21 arranged. A transistor 23 and an electrical battery 22 are on the traverse 16, 16 ' solidifies.

Durch diese räumliche Anordnung der mit dem Rotorträger 11 verbundenen Teile kann eine befriedigende Auswuchtung bezüglich der durch die Linie 2-2 definierten Kardanachse erzielt werden.Due to this spatial arrangement of the parts connected to the rotor arm 11, a satisfactory Balancing can be achieved with respect to the gimbal axis defined by the line 2-2.

Die elektrische Schaltung gemäß F i g. 2 zeigt den Transistor 23 mit dem Transistorelement 24, dem Emitter 25, dem Kollektor 26 und der Basis 27.The electrical circuit according to FIG. 2 shows the transistor 23 with the transistor element 24, the Emitter 25, collector 26 and base 27.

Die Spule 20, die als Erregerspule für den Transistorumformer dient, ist durch Leitungen 28, 29 mit so dem Emitter 25 und der Basis 27 verbunden, während die Motorspule 21 durch Leitungen 30, 31 mit dem Kollektor 26, dem Emitter 25 und der Batterie 22 in Serie geschaltet ist.The coil 20, which serves as an excitation coil for the transistor converter, is connected by lines 28, 29 with so the emitter 25 and the base 27, while the motor coil 21 is connected by leads 30, 31 is connected in series with the collector 26, the emitter 25 and the battery 22.

Der Rotor 15 ist senkrecht zu seiner Welle 17,18 permanent magnetisiert. Wird er durch äußeren Anstoß in Drehung versetzt, dann wird in der Erregerspule 20 beim Vorbeigang der magnetischen Pole pro Umdrehung zweimal eine Spannung induziert. Bei richtiger Polung der Spulen 20, 21 und in Abhängigkeit von der Transistorbauart (PNP oder NPN) erzeugt eine der beiden in der Erregerspule 20 induzierten Spannungen einen Steuerstrom im Transistor, wodurch in der Mptorspule 21 ein verstärkter Strom auftritt, der im Zusammenwirken mit dem sich gerade an der Motorspule vorbeibewegenden Magnetpol eine elektromotorische Kraft erzeugt, die die Drehung des Rotors aufrechterhält.The rotor 15 is permanently magnetized perpendicular to its shaft 17, 18. He becomes by external impulse set in rotation, then in the excitation coil 20 when passing the magnetic poles A voltage is induced twice per revolution. With correct polarity of the coils 20, 21 and as a function of the transistor type (PNP or NPN) generates either of the two in the excitation coil 20 induced voltages a control current in the transistor, whereby in the Mptorspule 21 an amplified Current occurs which interacts with the current moving past the motor coil Magnetic pole creates an electromotive force that maintains the rotation of the rotor.

Claims

Claim:

Gyroscope with a cardanic bearing driven by an induction motor Rotor and one for supplying the induction motor, which is arranged on the rotor arm Transistor converter, which is connected to a DC voltage source, thereby characterized in that the DC voltage source in the form of an electric battery (22) is also arranged on the rotor arm (11).

Considered publications:
German Patent No. 113,397;
French Patent No. 1,145,201;
U.S. Patent Nos. 2,719,944, 2,810,843.

1 sheet of drawings

409 757/97 12.64 Q Bundesdruckerei Berlin409 757/97 12.64 Q Bundesdruckerei Berlin