DE1548477C

DE1548477C - Gyroscope with a freely pivotable rotor and with drive motor or torque transducer windings fixed to the housing

Info

Publication number: DE1548477C
Authority: DE
Inventors: Edgar Bernhard Whittier Cahf Romberg (V St A ) GOIs 3 78
Original assignee: North American Aviation Corp
Current assignee: North American Aviation Corp
Publication date: 1972-06-22

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf Kreisel mit einem auf sehr engen Toleranzen hält. Um diese nötigen frei schwenkbar gelagerten Rotor und mit gehäuse- Toleranzen für die in einem Präzisionskreisel geforfesten Antriebsmotor- bzw. Drehmomentgeberwick- derte Genauigkeit zu erhalten, steigen jedoch der Auflungen, welche bei Beschickung rriit'Erregerströmen wand und die Herstellungsschwierigkeiten für solch durch Einwirkung der hierbei entstehenden Magnet- 5 einen Kreisel erheblich.The invention relates to gyroscopes with very tight tolerances. To this necessary freely pivotable rotor and with housing tolerances for the fixed in a precision gyro Drive motor or torque transducer developed accuracy, however, increase in the number of which when fed rriit 'excitation currents and the manufacturing difficulties for such due to the action of the resulting magnet 5 a gyro considerably.

flüsse auf einen mit dem Rotor verbundenen Wirbel- Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten beiflows on a vortex connected to the rotor The invention avoids these difficulties

stromring Drehmomente um eine gehäusebezogene einem Kreisel der eingangs genannten Art dadurch,Stromring torques around a housing-related a gyroscope of the type mentioned above,

Antriebsachse bzw. um zwei senkrecht zueinander daß den Antriebsmotor- und/oder Drehmoment-Drive axis or by two perpendicular to each other that the drive motor and / or torque

und zur Antriebsachse verlaufende Meßachsen er- geberwicklungen für Justierzwecke Hilfswicklungenand measuring axes running to the drive axis, generator windings for adjustment purposes, auxiliary windings

zeugen. io zugeordnet sind, die mit einem nach Größe und Rich-witness. io are assigned, which are assigned a size and direction

Ein Kreisel mit einem frei schwenkbar gelagerten tung einstellbaren Teil des jeweiligen Haupterreger-Rotor kann als ein solcher erklärt werden, welcher stromes beschickt werden und so angeordnet sind, zusätzlich zu seiner Drehachse zwei Freiheitsgrade daß das mit ihnen erzeugte Drehmoment je nach der hat. Ein Drehmomentgeber und ein Motor für einen jeweiligen Justieraufgabe das durch Beschickung des solchen Kreisel sind in dem USA.-Patent 3 025 708 15 Antriebsmotors und/oder der jeweiligen Hauptwickbeschrieben. Bei diesem Kreisel sind ein Motor und lung entstehende erwünschte Drehmoment verstärkt ein Drehmomentgeber, die jeder einen ähnlichen leit- oder abschwächt und ein bei Beschickung des Anfähigen an dem Kreiselrotor angebrachten Wirbel- triebsmotors und/oder der jeweiligen Haiiptwickliing stromring benutzen, so gezeigt, daß sie in Verbindung entstehendes unerwünschtes Drehmoment kompenmit Mitteln zur Erzeugung elektromagnetischer FeI- 20 siert.A gyro with a freely pivotable device adjustable part of the respective main exciter rotor can be explained as such, which streams are fed and are arranged in such a way, in addition to its axis of rotation two degrees of freedom that the torque generated with them depending on the has. A torque transmitter and a motor for a respective adjustment task that is achieved by feeding the such gyroscopes are described in U.S. Patent 3,025,708 15 drive motor and / or the respective Hauptwick. In this gyro, a motor and the desired torque produced are amplified a torque transducer, each of which leads or weakens a similar one, and one when the incapable is charged eddy drive motor attached to the gyro rotor and / or the respective shark developing Use Stromring, shown in such a way that they compensate for undesired torque arising in connection Means for generating electromagnetic FeI- 20 siert.

der arbeiten. Elektromagnetische Felder werden ge- Zur Erzeugung des Ausgleichsstromes ist in zwecktrennt sowohl für den Drehmomentgeber als für den mäßiger Weise zwischen Erregerstromquelle und Motor durch mindestens zwei getrennte Paare von jedem Paar der Hauptwicklungen des Drehmomententgegengesetzt angeordneten Statorwicklungen für gebers ein gesondertes Potentiometer mit einem festjeden erzeugt. 25 stehenden und beweglichen Abgriff geschaltet, anwho work. Electromagnetic fields are used to generate the equalizing current is separate both for the torque transmitter and for the moderate way between excitation current source and Motor by at least two separate pairs of each pair of the main windings of the torque oppositely arranged stator windings for encoder a separate potentiometer with one fixed each generated. 25 stationary and movable tap connected to

Die elektromagnetischen Felder dieser Wicklungen dessen feststehende Abgriffe ein Paar der Hilfswick-The electromagnetic fields of these windings whose fixed taps are a pair of auxiliary windings

erzeugen in den leitfähigen an dem Rotor befestigten lungen in Serie angeschlossen ist.generate in the conductive lungs attached to the rotor is connected in series.

Ringen Wirbelströme und im Zusammenwirken mit Vorzugsweise können ein Umschalter vorgesehenRings eddy currents and in cooperation with preferably a changeover switch can be provided

diesen Drehmomente an dem Rotor. Das von dem werden, um das jeweilige Paar der Hauptwicklungenthese torques on the rotor. That of which will be in order to the respective pair of main windings

Motor erzeugte Drehmoment dient zum Antrieb des 30 wahlweise mit einem der beiden feststehenden Ab-Motor generated torque is used to drive the 30 either with one of the two fixed ab-

Kreiselrotors. griffe des zugeordneten Potentiometers zu verbindenGyro rotor. to connect handles of the assigned potentiometer

Die dem Drehmomentgeber zugeführten Drehkraft- und den Stromfluß durch die Hilfswicklungen ura-The torque supplied to the torque transmitter and the current flow through the auxiliary windings ura-

signale werden dazu benutzt, um auf den Rotor wir- kehren zu können.Signals are used to be able to affect the rotor.

kenden Drehkräften entgegenzuwirken, die eine un- Zur Kompensation der unerwünschten Dreherwünschte Präzession des Kreisels hervorrufen. 35 momente des Drehmomentgebers und zur gleich-Solche unerwünschten Drehkräfte entstehen z. B. zeitigen Einstellung eines Maßfaktors für die Drehdurch die Einwirkung der Erddrehung in Abhängig- momente von den Drehmomentgeberwicklungen sind keit von der geographischen Breite oder durch mecha- jedem der Hauptwicklungspaare des Drehmomentnische Asymmetrien in der Konstruktion des Motors. gebers zwei Hilfswicklungspaare und zwei Poten-Die Wirkungen solcher unerwünschten Drehmomente 40 tiometer mit Umschaltern zugeordnet,
können durch Anwendung gleich großer, entgegen- Ferner ist für einen zusätzlichen Ausgleich von gesetzter Drehmomente auf den Kreiselrotor mittels ungleichen Flußspalten im Drehmomentgeber jedem des Drehmomentgebers ausgeschaltet werden. der Hauptwicklungspaare des Drehmomentgebers je-to counteract kenden torsional forces, which cause an undesired precession of the gyro to compensate for the undesired rotation. 35 moments of the torque transducer and the same-Such undesirable rotational forces arise z. B. early setting of a dimension factor for the rotation due to the action of the earth's rotation as a function of the torques of the torque transducer windings are speed of the geographical latitude or due to mechanical asymmetries in the construction of the motor for each of the main winding pairs of the torque niche. encoder with two pairs of auxiliary windings and two potentials-The effects of such undesirable torques 40 tiometer assigned with changeover switches,
can also be switched off by using unequal flux gaps in the torque transducer, each of the torque transducers for an additional compensation of torques set on the gyro rotor by means of unequal flux gaps in the torque transducer. of the main winding pairs of the torque transmitter each

Jedoch ändern sich die unerwünschten Dreh- weils ein drittes Hilfswicklungspaar mit Potenmomente an dem Kreiselrotor mit der geographischen 45 tiometer und Umschalter zugeordnet und der beweg-Breite und der Bewegungsrichtung und Geschwindig- liehe Abgriff des Potentiometers mit dem Umschalter keit des Fahrzeuges, in dem sich der Kreisel befindet. eines der anderen Potentiometer verbunden.
Es muß daher ein Drehmomentstrom den Drehkraft- Die elektromagnetische Kompensation des mechaspulen zugeführt werden, der sich mit diesen Para- irischen Fluchtungsfehlers zwischen dem Wirbelmetern ändert. Dieser Drehmomentstrom für die 5° Strommotor und der Kreiselachse wird in zweck-Drehmomentspulen wird in einer Drehmomentstrom- mäßiger Weise dadurch erreicht, daß zwei Hilfswickquelle erzeugt, die einen Rechner enthält. lungen längs einer ersten zu der MotordrehachseHowever, the unwanted rotation because a third auxiliary winding pair with potential moments on the gyro rotor with the geographical 45 tiometer and switch assigned and the moving width and the direction of movement and speed borrowed from the potentiometer with the switch speed of the vehicle in which the Roundabout is located. connected to one of the other potentiometers.
A torque current must therefore be supplied to the torque current The electromagnetic compensation of the mecha coils, which changes with this parallel misalignment between the vortex meters. This torque current for the 5 ° current motor and the gyro axis is achieved in purpose-designed torque coils in a torque current-wise manner in that two auxiliary winding sources are generated which contain a computer. lungs along a first to the motor axis of rotation

Während der Drehmomentgeber unerwünschte; auf senkrechten Achse (X) und zwei weitere Hilfswick-While the torque transducer is undesirable; on the vertical axis (X) and two additional auxiliary winding

den Rotor wirkende Drehmomente kompensiert, kann lungen längs einer zweiten zur ersten Achse (X) undcompensates the rotor acting torques, can lungs along a second to the first axis (X) and

er jedoch auch selbst zusätzliche unerwünschte Dreh- 55 der Motordrehachse senkrechten Achse (Y) den Sta-However, he also himself additional undesired rotational axis (Y) perpendicular to the motor axis of rotation

momente an dem Kreiselrotor erzeugen. Solche un- torwicklungen des Wirbelstrommotors zugeordnetgenerate torques on the gyro rotor. Such sub-windings are assigned to the eddy current motor

erwünschten Drehmomente können z. B. durch . sind und daß zwei Lastimpedanzen mit jeweils einemdesired torques can, for. B. by. are and that two load impedances each with one

ungenaue Ausrichtung der Drehmomentgeberachsen Umschalter vorgesehen sind, über die jeweils eine derimprecise alignment of the torque transducer axes are provided, over each of which one of the

mit der Kreiselachse, Unsymmetrie der Drehmoment- Lastimpedanzen mit einer der Hilfswicklungen wahl-with the gyro axis, asymmetry of the torque load impedance with one of the auxiliary windings optional

geberflußspaltc oder ungleiche Wicklungen in den 60 weise verbunden werden kann,Transmitter flux gap or unequal windings can be connected in the 60 ways,

entgegengesetzt angeordneten Drehmomentspulen Die Erfindung schafft so eine einfache, jedochoppositely arranged torque coils The invention creates such a simple, however

verursacht sein. Ebenso können auch unerwünschte wirksame Einrichtung, um eine genaue elektromagne-be caused. Likewise, undesired effective means to ensure an accurate electromagnetic

Drehmomentc durch den Kreiselmotor erzeugt wer- tische Ausrichtung oder Fluchtung des Drehmoment-Torque generated by the centrifugal motor, alignment or alignment of the torque

den, wenn Fluchtungsfehler zwischen dem Kreisel- gebers und des Motors in einem zusammengebautenif there is a misalignment between the gyro encoder and the motor in an assembled

motor und der Rotorachse vorhanden sind. 65 Kreisel mit freiem Rotor zu ermöglichen. Dies ge-motor and the rotor axis are available. 65 gyroscopes with a free rotor. This

Es ist zu bemerken, daß die meisten dieser Fehler stattet größere mechanische Herstellungstoleranzen,It should be noted that most of these flaws give rise to greater mechanical manufacturing tolerances,

verringert werden können, wenn man die Konstruk- ohne die Anzeigegenauigkeit des Kreisels zu ver-can be reduced if one uses the construction without the display accuracy of the gyro

tion und den Zusammenbau des Drehmomentgebers ringem.ringem tion and assembly of the torque transducer.

3 43 4

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der 22 erzeugt werden. Ebenso kann gezeigt werden, daß Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen das auf den Rotor um die Y-Achse ausgeübte Drehzeigt moment proportional zu der Differenz zwischen denThe invention will be produced below with reference to FIG. It can also be shown that Drawings explained in more detail. In the drawings this shows the rotation exerted on the rotor about the Y-axis moment proportional to the difference between the

F i g. 1 eine Querschnittsansicht eines Kreisels mit Quadraten der magnetischen Felder ist, die durch dieF i g. 1 is a cross-sectional view of a gyro with squares of the magnetic fields generated by the

freiem Rotor, wobei der Drehmomentgeber und der 5 Ströme in den Feldwicklungen 23 und 24 erzeugtfree rotor, the torque transmitter and the 5 generating currents in the field windings 23 and 24

Motor dargestellt sind, werden.Motor are shown.

F i g. 2 eine Querschnittsansicht des Kreisels nach Jede der Feldwicklungen 21 bis 24 kann zweiF i g. 2 is a cross-sectional view of the gyro according to FIG. Each of the field windings 21-24 can have two

F i g. 1 in einer Ebene nach der Linie 2-2 in F i g. 1, Spulen einschließen, eine VormagnetisierungsspuleF i g. 1 in a plane after the line 2-2 in F i g. 1, coils include, a bias coil

F i g. 3 ein schematisches Diagramm eines Dreh- und eine Hauptdrehmomentspule. In solch einemF i g. 3 is a schematic diagram of a rotating and a main torque coil. In such a

momentkompensationsschemas für Achsenausrich- io Drehmomentgeber sind die VormagnetisierungsspulenTorque compensation schemes for axis alignment are the pre-magnetizing coils

tung, alle in Serie geschaltet und führen einen konstantention, all connected in series and run a constant

F i g. 4 ein schematisches Diagramm des Dreh- Vormagnetisierungsstrom. Die Hauptdrehmoment-F i g. 4 is a schematic diagram of the rotary bias current. The main torque

momentkompensationssystems für Achsenausrich- spulen sind so gewickelt, daß ein jedes Paar vontorque compensation systems for axis alignment coils are wound so that each pair of

tung, Maßfaktoreinstellung und Linearitätseinstel- Drehmomentspulen den magnetischen Fluß der zu-adjustment, scaling factor setting and linearity setting torque coils control the magnetic flux of the

lung, 15 geordneten Vormagnetisierungsspule verstärkt, wäh-ment, 15 ordered bias coil reinforced, while

F i g. 5 ein schematisches Diagramm eines Korn- rend die andere dieses Paares dem magnetischen FlußF i g. Figure 5 is a schematic diagram of one grain rend the other of this pair to the magnetic flux

pensationssystems für Motorausrichtung. der zugeordneten Vormagnetisierungsspule schwächt.compensation system for motor alignment. the associated bias coil weakens.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Kreisel mit freiem Diese Anordnung der Feldwicklungen erzeugt ein1 and 2 is a gyro with free This arrangement of the field windings produces a

Rotor gezeigt, in welchem die Vorrichtung nach der Drehmoment an dem Rotor, welches proportionalRotor shown in which the device according to the torque on the rotor, which is proportional

Erfindung dargestellt ist. Der Kreisel mit freiem Rotor 20 dem Quadrat des Drehmomentstromes durch dieInvention is shown. The gyro with free rotor 20 the square of the torque current through the

enthält einen Rotor 11, der auf einem Luftlager 12 Spulen hindurch ist.contains a rotor 11 which is on an air bearing 12 coils through it.

zwischen dem Rotor 11 und einem kugelförmigen . Jede der Feldwicklungen 21 bis 24 schließt Dreh-Tragteil 14 gelagert ist. Das Tragteil 14 ist fest an momentkompensationsspulen ein, die rund um den dem Kreiselgehäuse 15 abgestützt. Der Kreiselrotor jeweils zugeordneten magnetischen Kern 26, 27, 30 11 dreht sich um die Achse Z-Z und hat eine be- 25 oder 31 in der Nähe zu der jeweils zugeordneten Vorgrenzte Bewegungsfreiheit um die Achsen X-X und magnetisierungs- und Hauptdrehmomentspule ge- Y-Y, die senkrecht zueinander und zu der Rotordreh- wickelt sind,
achse sind. . Der Antriebsmotor ist ein Wirbelstrommotor undbetween the rotor 11 and a spherical. Each of the field windings 21 to 24 includes rotary support part 14 is mounted. The support part 14 is firmly attached to torque compensation coils which are supported around the gyro housing 15. The gyro rotor, respectively associated magnetic core 26, 27, 30 11 rotates about the axis ZZ and has a loading 25 or 31 in proximity to the respective associated Vorgrenzte freedom of movement about the axes XX and magnetization and main torque coil overall YY perpendicular to each other and to which the rotor is wound,
axis are. . The drive motor is an eddy current motor and

Der Kreiseldrehmomentgeber enthält einen elek- enthält einen zylindrischen Wirbelstromring 35, ähntrisch leitfähigen zylindrischen Wirbelstromring 18, 30 lieh dem zylindrischen Ring 18, sowie einen Stator der fest an dem Rotor 11 angebracht ist, sowie zwei 40, der herkömmliche, nicht gezeigte Mehrphasen-Paare elektromagnetische Feldwicklungen 21, 22 und motorwicklungen aufweist. Die Kompensationsspulen 23, 24. Die Feldwicklungen 21 und 22 sind rund um der Vorrichtung nach der Erfindung sind um den Magnetkerne 26 bzw. 27 gewickelt und sind an ent- Ring 35 herum längs zwei Achsen angeordnet, die gegengesetzten Seiten des zylindrischen Ringes 18 35 senkrecht zueinander und zu der Motordrehachse längs der Achse X-X angeordnet. Die Feldwicklun- sind. Die Schaltung und die Wirkung dieser Kompengen 23 und 24 sind rund um magnetische Kerne 30 sationsspulen wird nachfolgend erklärt,
bzw. 31 gewickelt und an entgegengesetzten Seiten In F i g. 3 ist ein schematisches Diagramm einer des zylindrischen Ringes 18 längs der Achse Y-Y an- Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung gegeordnet. Ein inneres magnetisches Polglied 33 ist fest 40 zeigt, um die ungenaue Ausrichtung der Drehan dem Gehäuse 15 angebracht. Dieses Polglied 33 momentgeberachsen zur Rotorachse . zu kompenhat vier aus einem Stück bestehende Pole, von denen sieren. Ein erster Ausgang aus einer Drehmomentjeder gegenüber einem der magnetischen Kerne 26, Stromquelle 40 ist von einer Klemme 43 an ein Poten-30, 27 und 31 eingestellt ist. tiometer 49 geführt. Über einen angeschlossenenThe gyro torque sensor contains an elec- contains a cylindrical eddy current ring 35, similarly conductive cylindrical eddy current ring 18, 30 borrowed from the cylindrical ring 18, and a stator which is fixedly attached to the rotor 11, as well as two 40, the conventional, not shown multi-phase electromagnetic pairs Has field windings 21, 22 and motor windings. The compensation coils 23, 24. The field windings 21 and 22 are around the device according to the invention are wound around the magnetic cores 26 and 27 and are arranged on ent ring 35 around two axes, the opposite sides of the cylindrical ring 18 35 perpendicular to each other and to the motor axis of rotation along the axis XX . The Feldwicklun- are. The circuit and the effect of these compensators 23 and 24 are sationsspulen around magnetic cores 30 is explained below,
and 31 wound and on opposite sides in F i g. 3 is a schematic diagram of one of the cylindrical rings 18 arranged along the YY axis of an embodiment of the device according to the invention. An inner magnetic pole member 33 is fixedly attached 40 to the housing 15 showing the inaccurate alignment of the rotation. This pole member 33 torque transducer axes to the rotor axis. to compensate has four one-piece poles, one of which is sier. A first output from a torque of each opposite one of the magnetic cores 26, current source 40 is set from a terminal 43 to a potential 30, 27 and 31. tiometer 49 led. Via a connected

Ein magnetischer Flußweg ist durch von jedem der 45 Schalter 51 in der gezeigten Stellung fließt ein elekmagnetischen Kerne durch den zylindrischen Ring 18 irischer Strom durch den oberen . Teil des Potenhindurch zu dem inneren Polglied 33 geschaffen. tiometers 49 und die seriengeschalteten Hauptdreh-Wenn der elektrisch leitfähige Ring 18 sich in dem momentspulen 52, 56 zur Klemme 44. Ferner fließt erzeugten Magnetfeld bewegt, werden in dem Mantel ein elektrischer Strom durch den unteren Teil des proportional zu dem magnetischen Feld und der 50 Potentiometers 49, durch seriengeschaltete Kompen-Drehgeschwindigkeit des Mantels Wirbelströme er- sationsspulen 54, 55, über den Schalter 51 und von zeugt werden. . da aus ebenfalls durch die Spulen 52 und 56 zu derA magnetic flux path is an electromagnetic one flowing through each of the 45 switches 51 in the position shown Cores through the cylindrical ring 18 Irish current through the upper. Part of the pot through to the inner pole member 33 is created. tiometers 49 and the series-connected main turning-If the electrically conductive ring 18 in the torque coils 52, 56 to the terminal 44. Further flows The generated magnetic field moves an electric current through the lower part of the jacket proportional to the magnetic field and the 50 potentiometer 49, through series-connected Kompen rotation speed of the jacket eddy currents are generated by the generator 54, 55 via the switch 51 and. . as from also through the coils 52 and 56 to the

Nach dem Lenzschen Gesetz wirken die in dem Klemme 44. Die Richtung des Stromflusses durch die Ring 18 erzeugten Wirbelströme mit dem magne- Kompensationsspulen 55 und 54 kann durch Umtischen Feldern zusammen und erzeugen tangentiale 55 legen des Schalters 51 umgekehrt werden, wie es Kräfte, die der Drehung des Rotors entgegengerichtet durch die gestrichelte Linie gezeigt ist.
sind. Wenn diese Kräfte an entgegeneesetzten Polen . Der Verhältnisanteil vom Gesamtdrehmomenteinander gleich sind, ist die einzige Wirkung auf den strom, der durch die Kompensationsspulen 54 und 55 Kreisel die Bremswirkung auf die Drehung, die durch fließt, kann durch Einstellung des beweglichen Abden Motor überwunden werden muß, der an dem 60 griffs des Potentiometers 49 eingestellt werden. Die entgegengesetzten Ende des Kreisels angeordnet ist. Kompensationsspulen 54 und 55 sind in bezug auf Wenn jedoch irgendwelche zwei entgegengesetzte die nicht gezeigten Vormagnetisierungsspulen und die Kräfte nicht gleich sind, wird ein Drehmoment auf Hauptdrehmomentspulen 60 bzw. 61 so gewickelt, den Rotor ausgeübt werden. Es kann gezeigt werden, daß die eine den von der zugeordneten Vormagnetidaß ein Drehmoment auf den Rotor um die X-Achse 65 sierungsspule längs der Y-Achse erzeugten magneherum ausgeübt wird, welches proportional zu der tischen Fluß erhöht und die andere den von der zuDifferenz zwischen den Quadraten der magnetischen geordneten Vormagnetisierungsspule erzeugten Fluß Felder ist, die durch die Ströme in den Feldspulen 21, schwächt. Daher erzeugen die Ströme in den ΚοπίτAccording to Lenz's law, the eddy currents generated in the terminal 44 act. The direction of the current flow through the ring 18 with the magnet compensation coils 55 and 54 can be reversed by switching fields and generating tangential 55 setting of the switch 51, as there are forces that the rotation of the rotor in the opposite direction is shown by the dashed line.
are. When these forces at opposite poles. The ratio of the total torque to each other is the only effect on the current which, through the compensation coils 54 and 55 gyroscopes, the braking effect on the rotation that flows through, can be overcome by adjusting the movable motor, which is attached to the 60 handle of the Potentiometer 49 can be adjusted. The opposite end of the gyro is arranged. Compensation coils 54 and 55 are with respect to FIG. However, if any two opposing bias coils, not shown, and the forces are not equal, torque is wound on main torque coils 60 and 61, respectively, so as to exert the rotor. It can be shown that one is exerted on the rotor by the associated bias magnet that a torque is generated on the rotor about the X-axis 65 magnification coil along the Y-axis which increases in proportion to the table flux and the other that of the difference between the squares of the magnetic ordered bias coil generated flux fields, which by the currents in the field coils 21, weakens. Hence, the currents generate in the Κοπίτ

5 65 6

pensationsspulen 54 und 55 einen Differentialfluß, den rechten Teil des Potentiometers fließt, wenn sichCompensation coils 54 and 55 have a differential flow, the right part of the potentiometer flows when

der ein Drehmoment an dem zylindrischen Ring 18 der Potentiometerabgriff mehr rechts befindet.which is a torque on the cylindrical ring 18 of the potentiometer tap more to the right.

(Fig. 1 und 3) um die Y-Achse herum bewirkt. Die Richtung des Stromflusses durch die Hilfs-(Fig. 1 and 3) caused around the Y-axis. The direction of the current flow through the auxiliary

An eine weitere Klemme 46 der Drehmoment- wicklungen 71 und 70 kann umgekehrt werden, indemA further terminal 46 of the torque windings 71 and 70 can be reversed by

stromquelle 40 ist ein Potentiometer 63 angeschlos- 5 man den Schalter 74 in die Stellung bringt, die durchpower source 40, a potentiometer 63 is connected- 5 one brings the switch 74 into the position that through

sen. Ein Stromzweig führt durch das Potentiometer die gestrichelte Linie angegeben ist. Auf diese Weisesen. A branch of current leads through the potentiometer, the dashed line is indicated. In this way

63, die Hauptdrehmomentspulen 61 und 60 der kann der Stromfluß durch die Wicklungen 70 und 7163, the main torque coils 61 and 60 of the can control the flow of current through the windings 70 and 71

Y-Achse und von da zurück zur Klemme 47. Ein sowohl nach Größe und Richtung eingestellt werden,Y-axis and from there back to terminal 47. A can be set according to both size and direction

zweiter Stromzweig enthält Kompensationsspulen 67 Da sich die Spulen 70 und 71 in Serie mit dem Strom-second branch contains compensation coils 67 Since the coils 70 and 71 are in series with the current

und 68, die längs der X-Achse angebracht und an io weg an die Hauptdrehmomentspulen 52 und 56 be-and 68 mounted along the X axis and attached to main torque coils 52 and 56

dem unteren Teil des Potentiometers 63 angeschlossen finden, wird der Stromfluß durch diese Spulen immerFind connected to the lower part of the potentiometer 63, the current flow through these coils will always

sind. In ähnlicher Weise wie für die Kompensations- ein vorherbestimmter Anteil des Gesamtstromes sein,are. In a similar way as for the compensation a predetermined part of the total current,

spulen 54 und 55 kann der Anteil des Kompensations- der durch die Hauptdrehmomentspulen 52 und 56coils 54 and 55 can be the portion of the compensation due to the main torque coils 52 and 56

stromes, der durch die Spulen 67 und 68 fließt, sowie fließt.current flowing through coils 67 and 68, as well as flowing.

die Richtung dieses Stromflusses mittels des Poten- 15 Hilfsspulen 80 und 81 für die Y-Achse sind inthe direction of this current flow by means of the auxiliary coils 80 and 81 for the Y-axis are shown in FIG

tiometers 63 bzw. Schalters 65 eingestellt werden. Die Serie mit den Y-Achsen-Drehmomentspulen 60 undtiometers 63 or switch 65 can be set. The series with the Y-axis torque coils 60 and

Spulen 67 und 68 sind ähnlich wie die Spulen 54 und 61 und eine Klemme 47 der DrehmomentstromquelleCoils 67 and 68 are similar to coils 54 and 61 and a terminal 47 of the torque power source

55 gewickelt, so daß der Fluß durch die jeweilige 40 geschaltet. Die Größe des Stromes durch die55 wrapped so that the flow is switched through the respective 40. The magnitude of the current through the

nichtgezeigte Vormagnetisierungsspule, die der Hilfsspulen 80 und 81 kann mittels eines Potentio-bias coil, not shown, that of auxiliary coils 80 and 81 can be controlled by means of a potentiometer

Hauptdrehmomentspule 52 oder 56 auf der X-Achse 20 meters 83 eingestellt werden, und die Richtung desMain torque coil 52 or 56 can be set on the X-axis 20 meters 83, and the direction of the

zugeordnet ist, geschwächt wird. Stromflusses durch diese Spulen kann durch Ein-is assigned, is weakened. The current flow through these coils can be

Die Kompensationsspulen 54, 55, 67 und 68 wer- stellung eines Schalters 84 umgekehrt werden,
den dazu benutzt, die Fluchtungsfehler der Dreh- Eine ungleiche Drehmomentwirkung für einen momentgeber mit der X- bzw. Y-Achse des Kreisels Drehmomentstrom durch die Hauptdrehmomentelektromagnetisch zu kompensieren. 25 spulen in einer Richtung vergleichen mit dem gleichenThe compensation coils 54, 55, 67 and 68 will be reversed position of a switch 84,
which is used to electromagnetically compensate for the misalignment of the torque current through the main torque. 25 coils in one direction compare with the same

Um diese Kompensation unter allen Betriebs- Strom in der entgegengesetzten Richtung tritt fernerThis compensation under all operating currents in the opposite direction also occurs

bedingungen zu gewährleisten, muß Kompensations- ein, wenn der Flußspalt zwischen dem magnetischenTo ensure conditions, must compensate a when the flux gap between the magnetic

drehmomentstrom ein feststehender Anteil des Ge- Kern 26 und dem inneren Polglied 33 (F i g. 2) nichttorque current a fixed portion of the Ge core 26 and the inner pole member 33 (Fig. 2) not

samtstromes sein, der jeweils in den Hauptdreh- gleich dem Flußspalt zwischen dem magnetischenbe the same as the flux gap between the magnetic

momentspulen 52 und 56 bzw. 60 und 61 fließt. 30 Kern 27 und diesem inneren Polglied ist. Es isttorque coils 52 and 56 or 60 and 61 flows. 30 core 27 and this inner pole member is. It is

In der Vorrichtung nach der Erfindung hat jede schwierig, diese Flußspalte bei dem ZusammenbauIn the device according to the invention each has difficult to find these flow gaps in the assembly

Kompensationsdrehmomentspule 54, 55, 67 und 68 des Kreisels genau gleich groß zu erhalten. Zur Kom-Compensation torque coil 54, 55, 67 and 68 of the gyro to get exactly the same size. To the com

etwa 5% soviel Windungen wie ihre zugeordnete pensation dieses Fehlers sind KompensationsspulenAbout 5% as many turns as their associated compensation for this error are compensation coils

Hauptdrehmomentspule. Die Verwendung der Korn- 87 und 88 vorgesehen, die in den X-Achsen-Dreh-Main torque coil. The use of the grain 87 and 88 provided in the X-axis rotary

pensationsspulen ermöglicht größere Toleranzen bei 35 momentstromkreis geschaltet sind,compensation coils allows greater tolerances when 35 torque circuits are connected,

dem Zusammenbau und der Fabrikation des Dreh- Die Größe und Richtung des Stromflusses durchthe assembly and manufacture of the rotary The magnitude and direction of the current flow through it

momentgebers durch Schaffung einer präzisen elek- diese Spulen wird mittels eines Potentiometers 76 undtorque sensor by creating a precise elec- these coils are controlled by means of a potentiometer 76 and

trischen Einstellung nach dem Zusammenbau, um eines Schalters 77 so eingestellt, daß die Dreh-trical setting after assembly to set a switch 77 so that the rotary

irgendwelche Drehmomentfehler infolge ungenauer momente in Abhängigkeit von den Strömen durchany torque errors due to inaccurate torques depending on the currents through

Ausrichtung zu kompensieren. 40 die Hauptdrehmomentspulen 52 und 56 in beidenCompensate for alignment. 40 the main torque coils 52 and 56 in both

Es ist ferner erwünscht, den Maßfaktor der Haupt- Richtungen gleich sind.It is also desirable that the dimension factor of the main directions are the same.

drehmomentspulen einzustellen, so daß eine gegebene Eine ähnliche Kompensation ist für die Y-Achsen-Menge Stromfluß durch diese Spulen ein gewünschtes Drehmomentspulen 60 und 61 mittels der Kompen-Drehmoment des Rotors erzeugt. Diese Einstellung sationsspulen 89 und 90 vorgesehen, wobei der Strom wird durch Hinzufügen eines Paares von Kompen- 45 durch diese Spalten mittels eines Potentiometers 93 sationsspulen für die beiden X- und Y-Achsen er- und eines Schalters 95 gesteuert wird,
möglicht. In F i g. 5 ist eine Einrichtung zur KompensationA similar compensation is for the Y-axis amount of current flowing through these coils to produce a desired torque coils 60 and 61 by means of the compensating torque of the rotor. This setting is provided for sation coils 89 and 90, the current being controlled by adding a pair of compensation 45 through these columns by means of a potentiometer 93 sation coils for the two X and Y axes and a switch 95,
possible. In Fig. 5 is a device for compensation

Wie in F i g. 4 gezeigt ist, sind die Hilfsspulen 70 des Fluchtungsfehlers der Motordrehmomentachse und 71 für die X-Achse zwischen die festen Abgriffe gezeigt. Mit normalen Herstellungstoleranzen ist es eines Maßfaktoreinstellungspotentiometers 72 ge- 5° sehr schwierig, die Motordrehmomentachse genau zuschaltet. Der Drehmomentstrom für die X-Achsen- sammenfallend oder parallel mit der Drehachse aus-Drehmomentspulen 52 und 56 ist von der Klemme 44 zurichten, so daß eine unerwünschte Motordrehan den beweglichen Abgriff des Potentiometers 72 momentkomponente um eine Ausgangsachse des geführt. Über einen Schalter 74 in der gezeigten Kreisels herum und dadurch eine Kreiselabdrift auf-Stellung fließt ein Teil dieses Stromes durch den rech- 55 tritt. Außerdem wechseln diese unerwünschten Drehten Teil des Potentiometers 72 zu dem beweglichen momente mit der Motorspannung und der Abgriff eines Potentiometers 76. Der Rest des Dreh- Temperatur.As in Fig. 4, the auxiliary coils 70 are the misalignment of the motor torque axis and 71 for the X-axis are shown between the fixed taps. With normal manufacturing tolerances it is a scaling factor setting potentiometer 72 ge 5 ° is very difficult to switch on the motor torque axis precisely. The torque current for the X axis - coincident with or parallel to the axis of rotation - torque coils 52 and 56 is to be adjusted by the terminal 44 so that an undesired motor rotation at the movable tap of the potentiometer 72 is torque component about an output axis of the guided. About a switch 74 in the gyro shown and thereby a gyro drift on position Part of this current flows through the right-hand side. In addition, these unwanted turns change Part of the potentiometer 72 to the moving moments with the motor voltage and the Tapping a potentiometer 76. The rest of the turning temperature.

momentstromes fließt von dem beweglichen Abgriff In F i g. 5 ist ein Zweiphasen-Vierpolmotor dardes Potentiometers 72 durch den linken Teil dieses gestellt, bei dem eine erste Stromphase zwischen den Potentiometers, durch die Hilfsspulen 70 und 71, den 60 Klemmen 115 und 116 und eine zweite Stromphase Schalter 74 und von da zu dem beweglichen Abgriff zwischen den Klemmen 117 und 118 zugeführt ist. des Potentiometers 76. Das Verhältnis der Ströme, Wicklungen 96 a, 96 b und 97 a, 97 b bilden vier Pole welche durch diese beiden Wege fließen, ist durch der ersten Phase, während Wicklungen 93 a, 93 b und die Stellung des Armes des Potentiometers 72 be- 94 a, 94 b vier Pole der zweiten Phase bilden. Komstimmt, wobei mehr Strom durch den Weg fließt, der 65 pensationsspulen 99 und 100 sind rund um entgegendie Hilfswicklung^ 70 und 71 einschließt, wenn der gesetzte Teile des Stators auf einer ersten Achse senkbewegliche Abgriff weiter nach links steht, und wobei recht zu der Motordrehachse gewickelt, während mehr Strom direkt zu dem beweglichen Abgriff durch Kompensationsspulen 102 und 103 angrenzend an dietorque current flows from the movable tap In F i g. 5 a two-phase four-pole motor of the potentiometer 72 is placed through the left part of this, in which a first current phase between the potentiometer, through the auxiliary coils 70 and 71, the 60 terminals 115 and 116 and a second current phase switch 74 and from there to the movable one Tap between terminals 117 and 118 is supplied. of the potentiometer 76. The ratio of the currents, windings 96 a, 96 b and 97 a, 97 b form four poles which flow through these two paths, is through the first phase, while windings 93 a, 93 b and the position of the arm of the Potentiometers 72- 94 a, 94 b form four poles of the second phase. Comes true, with more current flowing through the path, which includes 65 compensation coils 99 and 100 around the opposite side of the auxiliary winding ^ 70 and 71 when the set part of the stator on a first axis vertically movable tap is further to the left, and right to the motor axis of rotation wound while more current is sent directly to the movable tap through compensation coils 102 and 103 adjacent to the

Statorwicklungen an entgegengesetzten Seiten des Stators auf eine Achse, wechselseitig senkrecht zu dieser ersten Achse und der Motordrehachse gewickelt sind. Im normalen Betrieb des Motors wird eine Spannung in jeder der vier Kompensationsspulen induziert. Diese Spannungen würden keine Wirkung auf den Motor ohne eine Belastung haben, die an die Kompensationsspulen geschaltet ist, um Stromfluß darin zu ermöglichen. Als Belastung ist ein variabler Widerstand 106 und ein variabler Kondensator 107 für die Spulen 99 und 100 vorgesehen sowie ein variabler Widerstand 109 und ein variabler Kondensator 110 für die Spulen 102 und 103.Stator windings on opposite sides of the stator on an axis, mutually perpendicular to this first axis and the motor axis of rotation are wound. In normal operation the engine will induces a voltage in each of the four compensation coils. These tensions would have no effect on the motor without a load that is connected to the compensation coils to allow current to flow to enable in it. A variable resistor 106 and a variable capacitor 107 are used as a load provided for the coils 99 and 100 as well as a variable resistor 109 and a variable capacitor 110 for coils 102 and 103.

Die Belastung, die den variablen Widerstand 106 und den variablen Kondensator 107 enthält, kann »5 entweder über die Kompensationsspule 99 oder die Kompensationsspule 100 mittels eines Schalters 112 geschaltet sein, während die Belastung, die den variablen Widerstand 109 und den variablen Kondensator 110 enthält, alternativ an die Kompensations- so spule 102 oder Kompensationsspule 103 mittels eines Schalters 114 geschaltet sein kann. Die Größe der Belastung und ihre effektive Reaktanz kann mittels der variablen Widerstände 106 und 109 und variable Kondensatoren 107 und 110 variiert werden. Anstatt variable Kondensatoren und Widerstände zu benutzen, können die notwendigen Widerstands- und Kapazitanzwerte, um jeden besonderen Kreiselmotor zu kompensieren, durch Versuche bestimmt und die nötigen feststehenden Widerstände und Kondensatoren fest eingebaut werden.The load including the variable resistor 106 and the variable capacitor 107 can be »5 either via the compensation coil 99 or the compensation coil 100 by means of a switch 112 be switched while the load, the variable resistor 109 and the variable capacitor 110 contains, alternatively to the compensation coil 102 or compensation coil 103 by means of a Switch 114 can be switched. The size of the load and its effective reactance can be means of of the variable resistors 106 and 109 and variable capacitors 107 and 110 can be varied. Instead of Using variable capacitors and resistors can have the necessary resistance and Capacitance values to compensate for any particular centrifugal motor, determined by tests and the The necessary fixed resistors and capacitors are permanently installed.

Der zusätzliche an einen Sektor des Motors durch die Kompensationsspulen zugeführte Strom verlagert das normalerweise sich gleichförmig drehende magnetische Feld, wodurch bewirkt wird, daß die effektive elektrische Mitte des Motors nach der einen oder nach der anderen Seite verschoben wird. Das Ausmaß dieser Verschiebung kann gleich und entgegengesetzt zu der ursprünglichen mechanischen Orientierungsfehler gemacht werden, und zwar durch die richtige Belastungswahl für die Kompensationsspule oder -spulen. Die Ausführung nach F i g. 5 sieht so einen einfachen, jedoch wirksamen Weg zur Kompensierung für die ungenaue Ausrichtung des Motors vor.The additional current supplied to a sector of the motor by the compensation coils is shifted the normally uniformly rotating magnetic field, which causes the effective electrical center of the motor is shifted to one side or the other. The extent this shift can be equal to and opposite to the original mechanical orientation error by choosing the correct load for the compensation coil or reels. The embodiment according to FIG. 5 sees such a simple yet effective way to compensate for the imprecise alignment of the motor.

Claims

Patent claims:

1. Gyro with a freely swiveling mounted rotor and with drive motor resp. Torque transducer windings, which when supplied with excitation currents by the action the resulting magnetic fluxes on an eddy current ring connected to the rotor Torques around a housing-related drive axis or around two perpendicular to each other and generate measuring axes extending to the drive axis, characterized in that the drive motor and / or torque transducer windings for adjustment purposes auxiliary windings are assigned, with a part of the respective adjustable according to size and direction Main excitation current are charged and are arranged so that the torque generated with them depending on the respective adjustment task, this is done by charging the drive motor and / or the desired torque arising in the respective main winding increases or decreases and one when charging the drive motor and / or the respective main winding any undesired torque produced is compensated.

2. Gyro according to claim 1, characterized in that between the excitation current source (40) and a separate one for each pair of the main windings (52, 56, 60, 61) of the torque transducer Potentiometer (49, 63, 72, 76, 83, 93) and a fixed and movable tap is, at whose fixed taps a pair of auxiliary windings (54, 55, 67, 68; 70, 71, 80, 81, 87, 88, 89, 90) is connected in series.

3. Gyro according to claim 2, characterized by switch (51, 65, 74, 77, 84, 95) to the respective pair of main windings (52, 56; 60, 61) optionally with one of the two fixed Connect the taps of the associated potentiometer (49, 63, 72, 76, 83, 93) and the To be able to reverse the flow of current through the auxiliary windings (54 ... 90).

4. Gyro according to Claims 2 and 3, characterized in that each of the main winding pairs (52, 56, 60, 61) of the torque transmitter two pairs of auxiliary windings (54, 55, 80, 81; 67, 68, 70, 71) and two potentiometers (49, 63; 72, 83) with changeover switches (51, 65; 74, 84) are.

5. Gyro according to claim 4, characterized in that each of the main winding pairs (52, 56, 60, 61) of the torque transducer each have a third pair of auxiliary windings (87, 88, 89, 90) Potentiometer (76, 93) and changeover switch (77, 95) is assigned and the movable tap of the Potentiometers (76, 93) connected to the changeover switch (65, 74) of one of the other potentiometers (63, 72) is.

6. Gyro according to claim 1, characterized in that two auxiliary windings (99,100) along a first axis (X) perpendicular to the motor axis of rotation and two further auxiliary windings (102,103) along a second axis (Y ) perpendicular to the first axis (X) and the motor axis of rotation ) the stator windings (93 a, 93 b, 94 a, 94 b, 96 a, 96 b, 91a, 9Tb) of the eddy current motor are assigned and that two load impedances (106, 107; 109, 110) each with a switch (112, 114) are provided, via which one of the load impedances can be optionally connected to one of the auxiliary windings.

For this purpose 2 sheets of drawings 109 548/35