DE1303886B - - Google Patents

Description

2. Kreisel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sehen ist, ist es bekannt, im Luftspalt zwischen dem zeichnet, daß die Statorgeberwicklungen (68, 70) Dauermagneten und dem Wirbelstromring eine topv- und die Dauermagnete (109, 111, 113, 115) 40 förmige Membran vorzusehen, welche den Flüssigaußerhalb des Flüssigkeitsraumes angeordnet keitsraum vom Dauermagneten trennt. Diese Kreiselsind, bauart mit Wirbelstromring und verdrehbarem Per-

3. Kreisel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch manentmagneten ist von der eingangs angegebenen gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu den verschieden (USA.-Patentschrift 2 986 944).
parallelgeschalteten Rotorwicklungen (64, 66, 45 Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kreisel der 110, 112) für den Winkelabgriff sowie für die eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei welchem Drehmomenteingabe über ein gemeinsames Paar sich die Magnetfelder der Anordnung zur Drehmoflexibler Leitungen (118, 120) erfolgt und den menteingabe einerseits und der Anordnung zum Wicklungen für den Winkelabgriff Kondensato- Winkelabgriff andererseits nicht überlagern, ferner ren (114,116) vorgeschaltet sind. 50 die elektrischen Leitungen und Anschlüsse für diese

4. Kreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Anordnungen sowie den Kreiselrotorantneb gegendadurch gekennzeichnet, daß die Statorgeber- über den Magnetfeldern abgeschirmt sind,
wicklungen (68, 70) für den Winkelabgriff in Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe gelöst durch Umfangsrichtung justierbar (82, 84, 86, 88) mit die Kombination folgender Merkmale:

dem Gehäuse (13) verbunden sind. 55

a) Der magnetische Rückleitungsring ist innerhalb

der Dauermagnete und der Statorgeberwicklungen angeordnet und topfförmig ausgebildet;

_._.... b) die Dauermagnete sind von einem äußeren Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreisel mit 60 Rückleitungsring umschlossen;

zwei Freiheitsgraden, bei dem der Rotorträger in

einem Gehäuse schwimmend gelagert ist und ein am ^c) ^die Statorgeberwicklungen bestehen jeweils aus Rotorträger seitlich befestigter, zur Präzessionsachse ^{zwei s}P^ulen> ^{die a}"^f den beiden, dem inneren

koaxialer Zylinder Rotorwicklungen für den Winkel- Rückleitungsnng zugewandten Schenkeln eines

abgriff und für die Drehmomenteingabe trägt, wobei 65 zweischenkhgen Spulenkernes angeordnet sind;

zwei Paare von diametral einander gegenüberliegen- d) die elektrischen Anschlüsse für die Rotorwickden Dauermagneten für die Drehmomenteingabe lungen und den Kreiselrotorantneb befinden

bzw. Statorgeberwicklungen für den Winkelabgriff sich innerhalb des inneren Rückleitungsringes.

"t

Vorteilhaftemeise sind dabei die Statorgeberwick- durch einen Antriebmt einem ^

lunoen und die Dauermagnete außerhalb des Flüssig- Feldwicklungen 39 in Umdrehung verse

käraumes angeordnet. Damit wird der Vorteil er- auf einer am Rotortrager 25 befestigten Acnse

zielt, daß insbesondere die Statorgeberwicklungen er- drehbar gelagert _{b iden}

fetzt und nachjustiert werden können, ohne daß die 5 Ehe E^^f^JeTRoSrSTe ^25 angeord-

Dämpfungs- und Lagerflüssigkeit abgelassen und der Stirnseiten 27 und 29 des ^^^ ₄₃%_ela-

Kreisel vollständig zerlegt werden müßte, net. In dem Lager 31 jonAJstamm _h£

Vorzugsweise erfolgt die Stromzuführung zu den gert, der fest mit dem Süm^sdmnt W Ge^

parallelgeschalteten Rotorwicklungen für den Win- 13 verbunden xst Das Lager^st m^ 5

kelabgr3f sowie für die Drehmomenteingabe über ein « nng 45 eingebaut, der m «nem

den Winkelabgriff in Umfangsrichtung justierbar mit 15 benachbarten

^SSiSSSSSK Kreisel ist insbesondere für *kr t***«*«**^^

die Verwendung auf dem Gebiet der kaumfahrt und weist eine ^^dns£^eJ^e*£^Lwand 52 ist in

der Steuerung von Geschossen geeignet. Trotz der ^kJ^^°S^_ti?™· Sicher den Abschnitt 21

fdlih ßerordntlich geringen Ab == einem Deckel 56 betesüU _{56 fet}

der Steuerung von Geschossen geeignet. Trotz J^^S^_ti? Sicher den Abschnitt 21

dazu erforderlichen außerordentlich geringen Ab- == einem Deckel 56 betesüU _{56 wefet}

mcssungen ist ein zuverlässiger Betneb bei verein- des Gehäuses 13 JschheW. _{nd 58 auf}.

fachtem Aufbau gewährleistet. Vor allem „,,d \\ech- eine dünne J ^1Rdnsche ^ _{den Kreisel}

«elwirkungen zwischen den einzelnen Magnetfeldern Die Dampfungs -und L^™ - 3 _{u Deckel 56}

und zwischen diesen Magnetfeldern einerseits und befindet sich mdanvom oena dlih lktrischen Leitungen bzw den

und zwischen diesen Magnetfeldern ei

den erforderlichen elektrischen Leitungen bzw. den ,5 »^'^"^S-er 25 ist ein Zylinder 60 mit darin fließenden Strömen ausgeschlossen. Weiterhin ^'^en Seitenwand 62 verbunden. Der Zylinist eine gute Zugänglichkeit gewährleistet, wöbe! die v™*™™**^^ Seitenwand 62 zwischen elektrischen Leitungen und Anschlüsse fur jeden der 6« ^reda sKh mi^lg _{deckels 56 und} der Kreisel an derselben Stelle angeordnet werden kon- der Seitenband 58i des^ _etischen Rückleinen so daß der Zusammenbau, die Reparatur und 30 Seitenwand « ^d" "^^ p^_re einander diame-T Nachstellung erfindungsgemäßer Kreisel erleich- J^"^,^^Verwicklungen 64 und 66

S ^ΑΑ

ist eine AusfUhrungsform der Erfin- ^^^

b d 2 D.e

Stehend ist eine AusfUhrug ^^^^^ΑΑ

dung an Hand der Zeichnung be.sp.elswc« be- temand 2 D.e ^™ ^_{samc Achse} rechtschrieben. 35 angeo ^ ^ ^^ _des R_Otortragers 25

en er^ungsgennäßen Kreisel im Längs- ^^-^Γζ5 KS SSckS den Querschnitt längs der Lin„-2 in ^^^^^ ÄSS^

^FFig.3 den Querschnitt längs der Linie3-3 in ^und..⁶ _n ⁶ _{paar von zwei dnan}der diametral gegenüber-^Fi|^.denSchnittl_ängsderLinie4-4inFi,3, Hegenden «Jjjg^ungn^ «jd ^

FiI₇ und 8 jeweils das Schaltbild einer von zwei ^„J^^i-icWungen 64 und 66 für den

elektrischen Schaltungen der Rotorw.cklungen. f S abgriff angeordnet, um also jede Verdrehung

Der Geschwindigkeitsintegrationskreisel weis. ^'ⁿ^3"_klun ⁸ _gen 64 und 66 gegenüber den Sta-

einen äußeren, zylindrischen Abschirmungsmantel 11 der^^^8 _{68 und 70}, _SOmit des Rotortra-

und ein dazu koaxiales, davon umschlossenes, zyl.n- ₅o ^torS^ebenVj^_nü ^g _{ber dem} Gehäuse 13, festzustellen.

j^_{nüber dem} G

schildernden elektrischen Anschlüsse und die Ee- schauet s _{wirken Jeder R ist}

mcnte zum Winkelabgriff und zur Drehmomentein- ^^e _m°"|^e^_{mmtcn Trägcr 8}0 angeordnet, deran ^ oabe angeordnet sind. . . . ,' Enden Schlitze 82 und 84 aufweist und mit Hilfe

^C im Gehäuse 13 befindet sich cmc zähflüssige 00 ¹^ ™_u^'_{86 und 88} verstellbar an einer radia-Dämpfungs- und Lagerflüssigke.t 23 in der ein zy- ^on^^a _e ^u _{des Deckcls} 56 befestigt ist. lindrischcT Rotorträger 25 mit kegelstump ormigcn leii^Flach ^ _{sind cin} äußerer RuCk₃

Stirnseiten 27 und 29 drehbar gelagert ist, und zwar ^^r . _{107 und} Dauermagnete 109, 111, H3

durch Edelsteinlager 31 und 33. Im ^"ξ" ²» _6ς ί_ηΓπ? vorgesehen, welche mit dem Ruck «umbist ein Kreiselrotor 35 angeordnet, dessen Drehachse 65 und u ^ _{und mit dicsem} außerhalb des rechtwinklig zur gemeinsamen Längsachse _des Ab- nng^ «⁷ " _{es angeordn}et sind, wie d,e Stetorge- %S^T^tä^^^"3« SUlungpn 68 und 70. Jew«., cn Nordpol- und

ein Südpolmagnet 111 und 109 bzw. 113 und 115 Schlüsse 100 und 104 in Reihe geschaltet, die zweitbilden zusammen mit dem verbindenden Abschnitt genannten Rotorwicklungen 64 und 66 in Reihe zwides Rückleitungsringes 107 eine Dauermagneteinheit. sehen die Anschlüsse 102 und 106. Wie aus Fig. 6 Gegenüber jeder Einheit 109, 111 bzw. 113, 115 ist und 7 ersichtlich, ist ein Kondensator 114 zwischen eine der beiden einander diametral gegenüberliegen- 5 die Anschlüsse 102 und 104 geschaltet, ein weiterer den Rotorwicklungen 110 und 112 für die Drehmo- Kondensator 116 zwischen die Anschlüsse 100 und menteingabe angeordnet, wobei die Pole jeder Ein- 106.

heit 109~, 111 bzw. 113, 115 den Kreisbogen über- Durch die Reihenschaltung der beiden Rotorwickspannen, entlang welchem sich die zugehörige Rotor- lungen 64 und 66 für den Winkelabgriff wird das wicklung 110 bzw. 112 erstreckt. Der jeweilige ma- ίο Ausgangssignal verstärkt. Eine weitere Verstärkung gnetische Kreis wird durch den benachbarten Ab- des Ausgangssignals der Geberanordnung für den schnitt der Seitenwand 52 des inneren Rückleitungs- Winkelabgriff wird erzielt, wenn mehr als zwei Sätze ringes 26 vervollständigt, wie aus F i g. 2 ersichtlich. von Wicklungen vorgesehen werden. Genügt ein

Der Kreisel weist ein Kabel 90 mit mehreren zum schwächeres Ausgangssignal, dann kann nur eine Gehäusedeckel 56 führenden elektrischen Leitern 15 Statorgeberwicklung 68 bzw. 70 mit einer zugehöriauf, das an seinem äußeren Ende mit einem Mehr- gen Rotorwicklung 64 bzw. 66 an Stelle der beiden fachstecker 92 versehen ist, dessen Stecksüfte 94 mit dargestellten Sätze von Wicklungen verwendet werden Leitern verbunden sind. den. Sind mehrere Wicklungssätze vorgesehen, dann

Die Spulen 76 und 78 der Statorgeberwicklungen können sie auch parallel geschaltet sein. Die Parallel-

68 und 70 sind mittels des Steckers 92 an eine ao schaltung ist bei geringerem Leistungsverbrauch mit

Wechselstromquelle anschließbar, so daß in den Ker- einem kleineren Skalenfaktor der Geberanordnung

nen ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, das verbunden.

mit der zugehörigen Rotorwicklung 64 bzw. 66 für Jeder Wicklungssatz der Geberanordnung für den

den Winkelabgriff zusammenwirkt, wobei der ma- Winkelabgriff stellt einen Differentialtransiorniaior

gnetische Rückleitungsring 26 den auf die Rotor- 25 dar. Jede Dauermagneteinheit mit zugehöriger Ro-

wicklungen 64 und 66 einwirkenden Magnetfluß ver- torwicklung 110 bzw. 112 wirkt nach dem Prinzip

stärkt. des D'Arsoval-Galvanometers. Die Geberanordnung

Wenn die Rotorwicklungen 64 und 66 gegenüber wird mit Wechselstrom gespeist, die Rotonvicklun-

den beiden Schenkeln des zugehörigen Kerns zen- gen 110 und 112 zur Drehmomenteingabe mit

triert sind, ist der Magnetfluß von jedem Schenkel 30 Gleichstrom.

des Kernes gleich demjenigen des anderen Schenkels, Bei der Schaltung nach Fig.6 und 7. wobei die so daß das Ausgangssignal der Rotorwicklungen 64 Rotorwicklungen 64 und 66 für den Winkelabgriff und 66 gleich Null ist, da der resultierende Magnet- und die Rotorwicklungen 110 und 112 für die Drehfluß gleich Null ist. Wenn jedoch die Rotorwicklun- momenteingabe jeweils in Reihe liegen und beide gen 64 und 66 verschwenkt werden, wenn der Rotor- 35 Paare von hintereinandergeschaltetenRotonvicklunträger 25 verschwenkt, dann bewirkt jede Rotorwick- gen zwischen zwei elektrischen Anschlüssen 100 und lung 64 bzw. 66, daß einer der benachbarten Kern- 104 parallel geschaltet sowie zwei Kondensatoren 114 schenkel 72 und 74 stärker angekoppelt wird als der und 116 vorgesehen sind, wird das Ausgangssignal andere Kernschenkel, so daß die Rotorwicklungen der Geberanordnung mit einer Trägerfrequenz von 64 und 66 ein Ausgangssignal abgeben, das dem 40 z.B. 400 oder 3S60 oder 6400 oder"20000Hz über Schwenkwinkel des Rotorträgers 25 proportional ist. die Kopplungskondensatoren den Anschlüssen 100

Jede Statorgeberwicklung 68 bzw. 70 kann unab- und 104 zugeführt, denen auch der Rückkoppluni>hängig mit Hilfe der Schrauben 86 und 88 verstellt gleichstrom für die Rotorwicklungen 100 und 112 werden, so daß sich leicht eine optimale Nullstellung zur Drehmomenteingabe zugeführt wird. Die Kopperreichen läßt. 45 lungskondcnsatoren 114 und 116 dienen da?u. den

Wie aus F i g. 4 und 5 besonders deutlich zu erse- Gleichstrom nicht zu den Wicklungen für den Winnen, weist der Zylinder 60 am Rotorträger 25 einen kelabgriff gelangen zu lassen, was zu Störungen fühscheibenförmigen Boden 96 auf. Auf der der Seiten- ren könnte.

wand 62 abgewandten Seite des Bodens 96 ist eine Es brauchen nur zwei flexible Leitungen 118 und Metallplatte 98 befestigt, welche nach F i g. 3 und 6 50 120 mit den Anschlüssen 100 und 104 verbunden zu vier elektrische Anschlüsse 100, 102, 104 und 106 werden (F i g. 7), durch welche Gleich- und Wechsel trägt, die mittels Buchsen 108 gegenüber der Metall- strom fließen. Bei erhöhter Zuverlässigkeit und Lei- platte 98 isoliert eingebaut sind. Aus F i g-4 und 6 ist stungsfähigkeit des Kreisels ist damit der Aufbau besonders deutlich zu ersehen, daß die Rotorwick- bzw. der Anschluß beim Einbau des Kreisels wesentlungen 110 und 112 zur Drehmomenteingabe und die 55 lieh vereinfacht

Rotorwicklungen 64 und 66 zum Winkelabgriff teil- Wie aus F i g. 8 ersichtlich, können die Kondensa-

weise in den Boden 96 und teilweise in die Seiten- toren 114 und 116 fehlen, wenn es nicht erforderlich

wand 62 des Zylinders 60 eingebettet sind, wobei die ist, für eine maximale Linearität des Drehmoment«

Rotorwicklungen 110 und 112 einander diametral zu sorgen. Dann wird der Rückkopplungsgleichstrorr

gegenüberliegen, ebenso wie die beiden anderen Ro- 60 auch der Geberanordnung zugeführt, wodurch sicr

torwicklungen 64 und 66, deren gemeinsame Achse eine geringe, in manchen Fällen zulässige Beein

zu derjenigen der erstgenannten Rotorwicklungen trächtigung der Drehmomentlinearität ergibt.

110 und 112 rechtwinklig verläuft Gemäß F i g. 2 verläuft jeder für die Drehmoment

Die Rotorwicklungen 110 und 112 sowie 64 und eingabe erzeugte magnetische Fluß durch den Nord

66 für die Drehmomenteingabe bzw. für den Winkel- 65 polmagneten 111 bzw. 113, durch den äußeren ma

abgriff können mit den gleichen Anschlüssen ver- gnetischen Rückleitungsring 107 zum bcnachbartei

bunden sein. Beispielsweise sind die erstgenannten Südpolmagneten 109 bzw. 115, und dadurch, un<

Rotorwicklungen 110 und 112 zwischen die An- dann durch den inneren Rückleitungsring 26 bzw

durch dessen Seitenwand 52 zum Nordpolmagneten 111 bzw. 113. Die flexiblen elektrischen Leitungen und die Anschlüsse sind innerhalb des inneren Rückleitungsringes 26 angeordnet und somit gegen die magnetischen Flüsse für die Drehmonienteingabe abgeschirmt. Auch die Statorgeberwicklungen 68, 70 und die zugehörigen Rotorwicklungen 64, 66 für den Winkelabgriff bleiben unbeeinflußt, da diese Wicklungen außerhalb der geschilderten Flußwege liegen.

Das Magnetfeld, welches durch den Kreiselrotorantrieb, d. h. den Motorständer 37 und die Feldwicklungen 39 erzeugt wird, ist durch einen nicht dargestellten Weicheisenring abgeschirmt, so daß die Felder des Motorständers 37 weder die Dauermagnetfelder noch die Felder der beiden Wicklungssätze für den Winkelabgriff beeinflussen.

Die Anordnung der Statorgeberwicklungen 68, 70 außerhalb des Flüssigkeitsraumes, d. h. des Gehäuses 13 mit Deckel 56 ermöglicht es insbesondere, auf die Vergußmasse zu verzichten, die normalerweise dazu dient, die Kernbleche gegen Verunreinigung durch die Flüssigkeit zu schützen. Wenn eine Statorgeberwicklung versagen oder nachzustellen sein sollte, kann sie ausgewechselt bzw. justiert werden, ohne daß der Kreisel zerlegt und die Dämpfungs- und Lagerflüssigkeit abgelassen zu werden braucht. Ferner kommt man mit einer geringen Menge an Flüssigkeit aus, so daß sich das Gewicht des Kreisels verringert und sich sein Temperaturbereich vergrößert.

Der Zylinder 60 ist aus Epoxyharz hergestellt, welches von magnetischen Verunreinigungen befreit ist. Alle diejenigen Kreiselbauteile werden unter Verwendung von Beryllium hergestellt, wo dies im Hinblick auf das niedrige spezifische Gewicht, die große Steifigkeit und die thermischen Eigenschaften dieses Materials erforderlich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

... gegenseitig um 90° versetzt angeordnet sind und

Patentansprüche: *£ ^ ^ _{Ο&1ιεπη3εη6}ί_εΐ1 ^ Statorgeberwicklun-

1. Kreisel mit zwei Freiheitsgraden, bei dem gen abgewandten Seite des Zylinders ein magneti-

der Rotorträger in einem Gehäuse schwimmend scher Rückleitungsring vorgesehen ist

gelagert ist und ein am Rotorträger seitlich befe- 3 Ein derartiger Kreisel ist bereits bekannt Dabei

stigter, zur Präzessionsachse koaxialer Zylinder sind die Dauermagnete für die Drehmomenteingabe

Rotorwicklungen für den Winkelabgriff und für und die Statorgeberwicklungen für den Winkelabgriff

die Drehmomenteingabe trägt, wobei zwei Paare innerhalb des Zylinders mit den Rotorwicklungen

von diametral einander gegenüberliegenden angeordnet, während der Rückleitungsring außerhalb

Dauermagneten für die Drehmomenteingabe bzw. xo liegt. Die Statorgeberwicklungen bestehen jeweils aus

Statorgeberwicklungen für den Winkelabgriff ge- einer auf einem Arm eim;s diametral im Zylinder an-

genseitig um 90^J versetzt angeordnet sind, und geordneten zweiarmigen Kernes vorgesehenen Spule,

auf der den Dauermagneten und Siatorgeber- Nachteiligerweise sind bei diesem Kreisel gegensei-

wicklungen abgewandten Seit: des Zylinders ein tige Überlagerungen der Magnetfelder der Anord-

magnetischer Rückleitungsring vorgesehen ist, 15 nung zur Drehmcmeiiteingabe einerseits und der An-

gekennzeichnet durch die Kombination Ordnung für den Winkelabgriff andererseits unver-

folgender Merkmale: meidlich, was insbesondere bei Kreiseln extrem klei-

\ T^, ■ u τ.-- 11 · ■ i-%,\ ■ ner Baueröße mit naturgemäß nur schwachen FeI-

a) Der magnetische Rückleitungsring (26),ist ^dKerlässigp Funktionsweise beeinträchtigt, innerhalb,der Dauermagnete (109. .11, 113. J™^^ ^i _solchen Miniaturkreiseln für 115) und der Stato.gebcr^cklungen (W. _Raumfah?_{t und die} Steuerung von Geschossen 70) angeordnet und topfform.g ausgebet; ^ ^_{norragender Bedeu}tung ist Weiterhin ist es

b) die Dauermagnete (109, 111, 113, 115) sind zumindest schwierig, auch die elektrischen Leitungen von einem äußeren Rückleitungsring (107) gegenüber den Magnetfeldern abzuschirmen. Hinzu umschlossen; _a5 kommt, daß die Dauermagnete und die Statorgeber-

c) die Statorgeberwicklungen (68, 70) beste- wicklungen ebenso wie die Rotorwicklungen im hen jeweils aus zwei Spulen (76, 78), die auf Flüssigkeitsraum angeordnet sind, so daß bei Repaden beiden, dem inneren Rückleitungsring nituren und Nachjustierungen insbesondere der Sta-(26) zugewandten Schenkeln (72, 74) eines torwicklungen die gesamte Dampfungs- und Lagerzwcischenkligen Spulenkernes angeordnet 30 flüssigkeit abgelassen und der Kreisel vollständig zersind; legt werden muß (USA.-Patentschrift 3 089 044).
„,.'., . .... .„„ „_ ._ΛΛ Bei einem Kreisel mit einem in einem Gehäuse

^d) ?£w^kln,^SCh™^{n Ans}e^^lusse t¹⁰.⁰' ^l02' ^lft4· schwimmend gelagerten Rotorträger mit einem seit-

106) fur die Rotorwicklungen (64, 66, 110, _{Uch daran be}f_estigten, zur Präzessionsachse koaxialen

112) und den Kreiselrotorantneb befinden wirbelstromring, welcher von einem magnetischen

sich innerhalb des inneren Rückleitungsnn- _Rückieitungsring umgeben ist, und in welchem ein

ges (26). _um ^j₆ p_razessi_onsachse verdrehbarer Magnet vorge-