DE1946176A1

DE1946176A1 - Magnetic gyro bearing

Info

Publication number: DE1946176A1
Application number: DE19691946176
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr-Ing Beyerle
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1969-09-12
Filing date: 1969-09-12
Publication date: 1971-03-18
Also published as: GB1264285A; NL7013474A

Description

Magnetische KreisellagerungMagnetic gyro bearing

Die Erfindung betrifft eine magnetische Kreisellagerung, die in einer horizontalen Ebene auf einen Kreisel wirkt, weleher um eine im wesentlichen vertikale Achse rotiert und in axialer Richtung abgestützt ist, bei weleher zwei Magnetpolflächen an dem Kreisel und an einem feststehenden Lagerkö'rper zur Erzeugung von horizontalen Fesselungskräften einander gegenüber liegen.The invention relates to a magnetic gyro bearing that acts in a horizontal plane on a gyro, which is is rotated about a substantially vertical axis and supported in the axial direction, in which two magnetic pole faces on the top and on a fixed bearing body to generate horizontal restraint forces are opposite each other.

Eine solche magnetische Kreisellagerung hat den Zweck, reibungs- und verschleißarm einen mit sehr hoher Geschwindigkeit rotierenden Maschinenläufer (Kreisel) mit seiner Figurenachse in einer bestimmten Lage im Maschinengehäuse zu halten. Dabei gilt es insbesondere, die Poinsot-Bewegung und die Präzeesion des Kreisels zu dämpfen, d.h. der Kreiselbewegung Drehimpulse zu entnehmen, die den öffnungswinkel des Poinsot- bzw. Präzessionskegels kleiner machen. Dazu ist eine nur elastisch federnde lagerung nicht zu gebrauchen, weil ihre ein» deutig wegabhängigen elastischen Kräfte keine Sohwingungsenergie absorbieren können. Es müssen vielmehr Kräfte erzeugt werden, die der Relativgeschwindigkeit der beteiligten Maschinenteile entgegengerichtet sind. The purpose of such a magnetic gyro bearing is to hold a machine rotor (gyro) rotating at very high speed with its figure axis in a certain position in the machine housing with little friction and wear. It is particularly important to dampen the Poinsot movement and the precession of the top, ie to extract angular impulses from the top movement which make the opening angle of the Poinsot or precession cone smaller. A suspension that is only elastic and resilient is not necessary for this, because its elastic forces, which are clearly path-dependent, cannot absorb any vibrational energy. Rather, forces must be generated which are directed against the relative speed of the machine parts involved.

-2--2-

109812/0922109812/0922

Bei einer vorbekannten Einrichtung ist ein um eine vertikale Ach.se rotierender Kreisel über eine elastische Maschinenwelle auf einem vertikal mnd horizontal belastbaren Kugelpfannenlager am unteren Ende der elastischen Welle abgestützt. Zur Unterdrückung von Vertikalschwingungen des Kreisels ist das Kugelpfannenlager vertikal verschiebbar in einem rohrförmigen Teil geführt, welches unten durch einen zylindrischen Dauermagneten abgeschlossen ist. Dieser Dauermagnet liegt mit seiner unteren Polfläche einem zweiten Dauermagneten gegenüber, der gehäuse --"fest angeordnet ist· Der rohrförmige Teil weist einen Plansch auf, der über eine Kugellagerung im Gehäuse abgestützt ist. Der untere Teil des Gehäuses, der diese Iiagerungsanordnung enthält, ist mit öl gefüllt· Am oberen Ende des-Kreisele sitzt ebenfalls ein vertikaler zylindrischer Dauermagnet, der einem gehäusefesten zylindrischen Dauermagneten mit seiner Polfläche gegenüberliegt. Der letztere Dauermagnet ist über eine elastische Welle am Gehäuse befestigt·In a previously known device, one is around a vertical Axis rotating gyroscope via an elastic machine shaft on a vertically and horizontally loadable ball socket bearing supported at the lower end of the elastic shaft. To suppress vertical vibrations of the gyro, the ball socket bearing is vertically displaceable in a tubular shape Part led, which is down by a cylindrical permanent magnet is completed. This permanent magnet is opposite a second permanent magnet with its lower pole face, the housing - "is firmly arranged · The tubular part has a splash, which is supported by a ball bearing in the housing. The lower part of the housing that holds this storage assembly contains, is filled with oil · At the top of the gyroscope Also sits a vertical cylindrical permanent magnet, which is attached to a cylindrical permanent magnet fixed to the housing with its Opposite pole face. The latter permanent magnet is attached to the housing via an elastic shaft

Bei der vorbekannten Anordnung dient zur Sicherung der horizontalen Lage des Kreisels im Maschinengehäuse eine Reihenschaltung, bestehend aus der Masse des Kreisels, der magnetischen radialen Fesselung durch die Dauermagnete, der Masse des gehäusefesten Dauermagnets, der mechanischen Feder, die durch die elastische Welle gegeben ist, mit welcher der letztere Dauermagnet im Gehäuse gehaltert ist und der erdfesten Masse des Maschinellgehäuses. Am unteren Ende des Kreisels ist dieser in radialer Sichtung gesichert durch eine !Reihenschaltung be- ..! stehend aus der Masse des Kreisels* der seitlichen Elastizität der Welle, dem vertikal und horisontal belastbaren Kugelpfannen·« lager am unteren Ende der elastischen Welle, des an den seitliohen Bewegungen der Kugelpfanne teilnehmenden Ibissen unter Zurechnung eines Massenaateils der Ölfüllung, damit in Heike geschaltet eine Parallelschaltung einer von der ölfüllung auf die Seile ausgeübten Dämpfungskraft und einer durch die ein«·In the previously known arrangement is used to secure the horizontal Position of the gyro in the machine housing a series circuit, consisting of the mass of the gyro, the magnetic radial restraint by the permanent magnets, the mass of the permanent magnet fixed to the housing, the mechanical spring, the is given by the elastic wave with which the latter Permanent magnet is held in the housing and the earth fixed mass of the machine housing. This is at the bottom of the roundabout secured in radial sighting by a! series connection ..! standing out of the mass of the top * of the lateral elasticity the shaft, the vertically and horizontally loadable ball sockets · « bearing at the lower end of the elastic shaft, the one at the side Movements of the spherical socket of participating ibises with the attribution of a mass part of the oil filling, thus in Heike connected a parallel connection of one of the oil filling damping force exerted by the ropes and one by the a «·

ander gegenüberliegenden Dauermagnete an dem Kreisellager und dem GeMuse ausgeübten radialen magnetischen Fesselungskraft. on the other opposite permanent magnets on the gyro bearing and radial magnetic restraint force exerted on the GeMuse.

Diese Art der horizontalen Lagerung des Kreisels hat gewisse Nachteile: Trotz des Einsatzes zweier magnetischer Fesselungen am oberen und am unteren Ende des Kreisels ist immer noch ein verschleißgefährdetes mechanisches Kugelpfannenlager vorhanden. Zwischen dem Kreisel und den dämpfenden Konstruktionselementen liegen elastische Glieder und träge Massen. Dadurch werden die vom Kreisel ausgeführten Bewegungen nur teilweise und zeitlich verzögert an die dämpfenden Konstruktionselemente weitergeleitet. Man könnte versuchen, die magnetische Fesselung durch die einander gegenüberliegenden Magnetpolflächen durch Wahl stärkerer Magnete steifer zu machen. Stärkere Magnete bedeuten aber auch größere Massen, wodurch der angestrebte Effekt zum großen Teil wieder aufgehoben wird.This type of horizontal mounting of the top has certain disadvantages: Despite the use of two magnetic restraints At the top and bottom of the top there is still a mechanical ball socket bearing that is prone to wear. Elastic links and inertial masses lie between the top and the damping construction elements. Through this the movements carried out by the gyro are only partially transmitted to the damping construction elements with a time delay forwarded. One could try the magnetic restraint through the opposing magnetic pole faces Choosing stronger magnets to make them stiffer. But stronger magnets also mean larger masses, which leads to the desired effect to a large extent is canceled again.

Der-Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Kreisellagerung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß unter Vermeidung mechanischer lagerteile, wie Kugelpfannenlager, die Dämpfung für die Poinsot- und Präzessions-Kreiselbewegung unmittelbar ohne Zwischenschaltung von Massen und Federn am Kreisel wirksam wird·The invention is based on the object of a magnetic To design gyro bearings of the type mentioned in such a way that avoiding mechanical bearing parts, such as ball socket bearings, the damping for the poinsot and precession gyroscopic motion directly without the interposition of masses and springs on the Gyro takes effect

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß wenigstens eineAccording to the invention this is achieved in that at least one

Τθϋθ IL Oel Θ Ι**Τθϋθ IL oil Θ Ι **

der .Polflächen mit elektrisch gut leitenden Strompfaden versehen ist, die durch Wirbelstrombildung eine gedämpfte Fesselung des Kreisels bewirken.the .Pole surfaces provided with good electrically conductive current paths which cause eddy currents to dampen the gyro.

Die Strompfade können ein von einem Kreis umschlossenes Kreuz bilden.The current paths can be a cross enclosed in a circle form.

Zur axialen Abstützung des Kreisels kann ein durch den unteren lagerkörper axial auf eine horizontale Stirnfläche des Kreisels gerichteter Druckmittelstrom dienen.For axial support of the gyroscope, a through the lower bearing body serve axially directed pressure medium flow on a horizontal end face of the gyro.

109812/Π922109812 / Π922

-4-JAMKMMKHM6L. INSPECTED-4-JAMKMMKHM6L. INSPECTED

Vorteilhafterweise sind elektrisch gut gleitende Strompfade an beiden einander gegenüberliegenden Polflächen der Magnete vorgesehen.Advantageously, electrically well sliding current paths are on both opposite pole faces of the magnets intended.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: The invention is based on an exemplary embodiment below explained in more detail with reference to the accompanying drawings:

Pig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kreiselanordnung mit einer magnetischen lagerung nach der Erfindung.Pig. 1 shows a section through a gyro arrangement with a magnetic bearing after the invention.

Pig. 2 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der gehäusefesten Polfläche bei einer magnetischen Lagerung gemäß Fig. 1. "Pig. 2 shows an enlarged plan view of the housing-fixed Pole face with a magnetic bearing according to Fig. 1. "

Figo 3 zeigt schematisch in Seitenansicht undFigo 3 shows schematically in side view and

Fig· 4 in Draufsicht eine Anordnung nach der Erfindung zur Veranschaulichung der Dämpfung der Poinsot-Bewegung, während4 shows a plan view of an arrangement according to the invention to illustrate the damping of the Poinsot movement while

Fig. 5Fig. 5

und 6 Darstellungen ähnlich Fig, 3 bzw. Fig. 4 zurand 6 representations similar to FIGS. 3 and 4, respectively

Yeranschaulichungder Kreiselpräzession sind·. ;Illustrations of the top precession are ·. ;

In einem Gehäuse 10 ist ein umlaufender Kreisel 12 mittels zweier magnetischer Lageranordnungen oben und unten gelagert, die generell mit 14 bzw. 16 bezeichnet sind. Diese magnetischen Lagerungen bewirken eine radiale magnetische Fesselungekraft, welche den Kreisel 12 mit seiner Figurenachse 18 in der in-fig· 1 gezeichneten Lage zu halten trachtet. Außerdem bewirkt die Lagerung, wie noch beschrieben werden wird, eine von der Relatir-Bewegung zwischen der Figurenaohse 18 und den Lageranordnungen H bzw. 16 abhängige Dämpfung einer solchen Eelativ-Bewegung.In a housing 10 is a rotating gyro 12 by means of two magnetic bearing assemblies mounted above and below, which are generally designated 14 and 16, respectively. These magnetic bearings cause a radial magnetic restraint, which the top 12 with its figure axis 18 in FIG. 1 strives to keep the marked location. In addition, as will be described, the bearing causes one of the relative motion between the figure axis 18 and the bearing arrangements H or 16 dependent damping of such relative movement.

."■■■ ' .-..V- '■. ■■■■-■" . ,' .-■"■' '. . -5-. "■■■ '.- .. V-' ■. ■■■■ - ■". , '.- ■ "■' '.. -5-

1 0 9 8 1 2 / 0 9 2 2 ?,.1 0 9 8 1 2/0 9 2 2?, .

Bei diesen Relativ-Bewegungen kann es sich um Poinsot-Bewegungen, also Bewegungen der Umlaufachse des Kreisels um die davon verschiedene raumfeste Orallachse, oder aber um Präzessionsbewegungen handeln, also Bewegung des Kreisels unter dem Einfluß äußerer Momente. Die untere Lagerung 16 bewirkt außerdem, wie noch beschrieben werden wird, eine hydraulische Abstützung des Kreisels in axialer Sichtung, durch welche das Gewichstes Kreisels in vertikaler Richtung aufgenommen wird·These relative movements can be Poinsot movements, thus movements of the axis of rotation of the top the different spatially fixed oral axis, or else precession movements, i.e. movement of the top under the influence of external moments. The lower bearing 16 also causes, as will be described, a hydraulic support of the gyro in axial sighting, through which the weighted gyro is recorded in the vertical direction

Der Kreisel weist zwei Wellenenden 20 bzw· 22 am oberen und am unteren Ende auf. Die Wellenenden bilden PoIflachen .24 bzw. 26 an ihren Stirnflächen, welche Polflächen 28 bzw· an gehäusefeeten Magnetpolen gegenüberliegen. Durch stromdurchflossene Wicklungen 32 bzw. 34 wird ein magnetischer Kreis erzeugt. Die Magnetkräfte suchen z.B. die Polfläaae zentrisch zu der Polfläche 30 zu halten. Zentral in der PoI-fläohe 30 ist eine Ölauatrittsöffnung 36 vorgesehen, welcher über eine Leitung 38 Drucköl zugeführt wird. Es wird auf diese Weise ein Ölfilm gebildet, welcher den Kreisel 12 trägt und das Gewicht des Kreisels in vertikaler !Richtung aufnimmt.The top has two shaft ends 20 and 22 at the upper and lower ends. The shaft ends form pole faces 24 and 26 on their end faces which are opposite pole faces 28 or on magnetic poles fixed to the housing. A magnetic circuit is generated by current-carrying windings 32 and 34, respectively. The magnetic forces seek, for example, to keep the pole face centered on the pole face 30. An oil inlet opening 36 is provided in the center of the pole surface 30 and is supplied with pressurized oil via a line 38. In this way, an oil film is formed which supports the top 12 and takes up the weight of the top in the vertical direction.

Eine Fesselung des Kreisels in radialer Richtung.. durch magnetische Kräfte wäre, wie gesagt, nicht in der Lage, eine Prä-· Mieionsbewegung dee Kreisele zu verhindern. Aus diesem Grunde ■ind in der! PoIflache 30 (ebenso wie in der Polfläche 28) elektrisch jgut leitende Strompfade vorgesehen, und zwar in (Jeetalt «in·· Krtuzts 40, umgeben von einem kreisförmigen •trompfad 42. Zu ditatn Zweok können in der Polfläohe 30 krtu*för«if As already mentioned, if the gyroscope was tied in a radial direction ... by magnetic forces, it would not be able to prevent the gyroscope from moving in advance. For this reason ■ ind in the! Pole area 30 (as well as in pole area 28) electrically conductive current paths are provided, namely in (Jeetalt "in ·· Krtuzts 40, surrounded by a circular • trompfad 42. For this purpose, in the pole area 30 krtu * for" if

triioh gut itm PdItriioh good itm PdI

angeordnet· Nuten vorgesehen «ein, in denen elek- arranged · Grooves provided «in which elec-

Lelteade Stab· liegen, Di· Stab· können mit einen Hetallring csur Bildung dee kreisförmigenLelteade rod · lie, Di · rod · can with one Hetallring csur formation dee circular

verbundentied together

1 n.Qfl 1 *i ι η ai <v1 n.Qfl 1 * i ι η ai <v

8AD QRK3INAL8AD QRK3INAL

Wenn der in kleinem Abstand über dem Pol um die Figurenachse S rotierende und bei Kreiselbewegungen gleichzeitig um die Lageraohse L kreisende Pol 26 des Kreisels 12 exzentrisch liegt und beispielsweise die durch den Pfeil Vge ⁸^¹" gegebene momentane Geschwindigkeit hat, dann ändern sich die magnetischen Flüsse in den vier Sektoren a be d, die zwischen den Strompfaden 40 und 42 gebildet werden. Dadurch werden in diesen Strompfaden WirbeistrSme I_w induziert. Diese verzerren die Magnetfelder zwischen den Polen so, daß horizontale Kräfte von den gehäusefesten auf die kreiselfesten Pole übertragen werden. Die Bewegung der Polfläche 24 gegenüber der feststehenden Polfläche 28 kann dabei beispielsweise durch den Geschwindigkeitssektor T 24 (Pig· 2) dargestellt werden. Es wirken durch die Wirbelströme zwischen den Polflächen Kräfte in horizontaler Richtung, die in der Draufsicht durch die Pfeile P (26,30) und P (24,28) dargestellt werden. Diese Kräfte bilden einen im Schwerpunkt des Kreisels angreifend zu denkendes horizontales Moment Pp. Dieser Effekt kann auch dadurch verstärkt werden, daß auch die rotierenden Pole mit Wirbelstrompfaden der beschriebenen Art versehen sind·If the pole 26 of the gyro 12 rotating at a small distance above the pole around the figure axis S and simultaneously revolving around the bearing axis L during gyratory movements is eccentric and has, for example, the ^{instantaneous speed given by the arrow Vge 8} ^ ¹ ", then the magnetic change Fluxes in the four sectors a be d, which are formed between the current paths 40 and 42. This _{induces eddy currents I w} in these current paths, which distort the magnetic fields between the poles so that horizontal forces are transferred from the poles fixed to the housing to the poles fixed to the gyroscope The movement of the pole face 24 with respect to the stationary pole face 28 can be represented, for example, by the speed sector T 24 (Pig 2). The eddy currents between the pole faces act in the horizontal direction, which are indicated by the arrows P (26 , 30) and P (24,28) These forces form one in the center of gravity of the circle Horizontal moment Pp, which is to be thought of as attacking. This effect can also be intensified in that the rotating poles are also provided with eddy current paths of the type described.

Daß der von den Wirbelströmen herrührende Momentenvektor T* die Kreiselbewegungen dämpft, soll nachstehend unter Bezugnahme auf die schematischen Figuren 3 bis 6 erläutert WerdensThat the moment vector T * resulting from the eddy currents dampens the gyroscopic movements will be explained below with reference to the schematic FIGS. 3 to 6

Fig. 3 und 4 veranschaulichen die Unterdrückung des Poineotkegels bei einer erfindungegeinäSen Anordnung. Bekanntlich braucht die Figurenachse Ϊ dee freien Kreisels nicht mit ■einem raumfesten Drallvektor H zusammenfallen. Sie kann - und wird im allgemeinen - üb E gemäß Fig· 3 und 4 einen Kreiekegel, den Poineot-Kegel, von beliebigem Öffnungswinkel ·β~ i schreiben· In Fig* 3 denke man «loh den Kreisel im 8chnitt- ■ j punkt J unter·ttltit. Se soll einmal von den zentripetalen3 and 4 illustrate the suppression of the Poineot cone in an arrangement according to the invention. As is well known, the figure axis Ϊ of the free top need not coincide with a swirl vector H fixed in space. You can - and generally - üb E of Fig · 3 and 4 a Kreiekegel, the Poineot cones, write arbitrary angle · β ~ i · In Fig * 3 think you 'loh the roundabout in 8chnitt- ■ j point J under · ttltit. Se should once from the centripetal

109812/0922109812/0922

magnetischen Federkräften, die zwischen den Polflächen 28 und 24 bzw. 30 und 26 wirken, abgesehen werden. Bei einem gestreckten Kreisel, wie er hier vorausgesetzt sei, dreht sich P um L im gleichen Sinne, wie sich der Kreisel 12 um die Figurenaehse F dreht. Daher ist der Momentenvektor magnetic spring forces between the pole faces 28 and 24 or 30 and 26 act, should be disregarded. at an elongated top, as assumed here, P rotates around L in the same sense as the top 12 rotates around the figure axis F. Hence the moment vector

¹D =* V ¹ D = * V

der durch die von den Wirbelströmen hervorgerufenen Dämpfungakräfte B₀ hervorgerufen wird, in dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Augenblick nach links gerichtet. Er läuft mit dem Kreiselkörper um und fügt also zu dem schon vorhandenen Drall H je ein Dralldifferentialwhich is caused by the damping forces B ₀ caused by the eddy currents, directed to the left at the instant shown in FIGS. 3 and 4. It revolves with the gyroscope body and thus adds a twist differential to the already existing twist H.

dH = Tp . dt
hinzu, derart, daß der Winkel zwischen H und F kleiner wird.dH = Tp. German
added in such a way that the angle between H and F becomes smaller.

Fig. 5 und 6 veranschaulichen die Unterdrückung des Präzessionskegels bei einer Anordnung nach der Erfindung. Unter Präeeseion sei hier die in Pig· 5 gezeigte, zur KreiseldrehungFigures 5 and 6 illustrate the suppression of the precession cone in an arrangement according to the invention. Under pre-seion be here the one shown in Pig · 5, for the rotation of the gyroscope

(·) um die Pigurenachse P beim gestreckten Kreisel gegensinnige Drehung jß ^der Pigurenachse P und des sie eng begleitenden Dralls H verstanden, die von dem Fesselungsmoment(·) Reverse rotation about the Piguren axis P in the extended top jß ^the Piguren axis P and the twist H accompanying it, understood that of the bondage moment

Tp = a . P_p Tp = a. P _p

der magnetischen Peseelungskräfte Pp aufrechterhalten wird· Die Drehgeschwindigkeit Ω. der Pigurenachse P um die lagerachse L ist, je nach Feeselungamoment, einbis zwei Größenordnungen kleiner ale die Drehgeschwindigkeit Δ) des Kreisels um seine Figurenachs· P. Das Kreisen der Pole 24 bzw·the magnetic peeling forces Pp is maintained The speed of rotation Ω. the Piguren axis P around the bearing axis L is one to two orders of magnitude, depending on the Feeselunga moment less than the speed of rotation Δ) of the gyroscope around his figure axis P. The circling of the poles 24 or

109812/0922 GAS OftlßlNAL INSPßCTEÖ109812/0922 GAS OftlßlNAL INSPßCTEÖ

um die Lagerachse L hat dieser Bewegung entgegengerichtete, vom gestellfesten Pol 28 bzw. 30 übertragene Wirbelstromkräfte Eg zur Folge. Ihr Momentenvektor T^ dreht den Drall H in die Lagerachse L hinein.around the bearing axis L this movement has opposite, Eddy current forces Eg transmitted by the pole 28 or 30 fixed to the frame result. Your moment vector T ^ rotates the twist H into the bearing axis L.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird somit durch eine Wirbelstromdämpfung sowohl der Poinsot-Kegel beseitigt, also die Drallachse in die Figurenachse gebracht, als auch,der Präzessionskegel, d.h. die Drallachse in die Iagerachse zurückgeführt. Das geschieht durch geschwindigkeitsabhängige Kräfte bzw* Momente und wäre durch magnetische "Federkräfte¹¹ allein nicht zu erreichen. Die Dämpfung wirkt dabei unmittelbar auf den Kreisel, ohne daß zwischen "Dämpfungsglied" und Kreisel noch irgendwelche Massen und Federn angeordnet wären« Auch in axialer Richtung ergibt sich durch die, hydraulische Abstützung eine außerordentlich einfache und wirkungsvolle Anordnung. Mechanisch belastete Lager kommen vollständig in Fortfall.In the arrangement according to the invention, eddy current damping eliminates both the Poinsot cone, that is, the twist axis is brought into the figure axis, and the precession cone, that is, the twist axis is returned to the bearing axis. This happens through speed-dependent forces or moments and ^{could not be achieved by magnetic "spring forces 11} alone. The damping acts directly on the gyro without any masses and springs being arranged between the" damping element "and the gyro" Also in the axial direction The hydraulic support provides an extraordinarily simple and effective arrangement, mechanically loaded bearings are completely eliminated.

Probleme könnten auftreten, wenn sich der Kreisel beim Hochlaufen oder Abbremsen der kritischen Drehzahl nähert. Dann können Schwingungsamplituden auftreten, die über den Bereich hinausgehen, in welchem die magnetische lagerung noch eine elastische Fesselung des Kreisels bewirkt. Diese Amplituden können auch durch die Wirbelstromdämpfung unter Umständen nicht gedämpft werden. Es kann zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die gegenüberliegenden Magnetpolflächen 24,28 bzw. 26,30 in einem elektromagnetisch, nämlich durch die Wicklungen 32 bzw, 34, erregten magnetischen Kreis angeordnet sind und der Kraftfluß dieses Kreises bei Annäherung an die kritische Drehzahl des Kreisels' 12 von unten oder von oben her auf einen geringeren bzw, auf einen höheren Wert umschaltbar ist. Sobald somit der Kreisel im unterkritischen Bereich sich der kritischenProblems could arise if the gyro approaches critical speed when accelerating or braking. then Vibration amplitudes can occur that go beyond the range in which the magnetic bearing still has a causes elastic restraint of the top. Under certain circumstances, these amplitudes cannot be achieved even by the eddy current damping be dampened. It can help avoid these difficulties be provided in a further embodiment of the invention that the opposing magnetic pole surfaces 24,28 and 26,30 in one electromagnetically, namely through the windings 32 or 34, excited magnetic circuit are arranged and the power flow of this circuit when approaching the critical speed of the gyro 12 can be switched from below or from above to a lower or higher value. As soon as thus the gyro in the subcritical area is the critical

109812/09-22 ÄfeKO ÖftlGJNAt109812 / 09-22 ÄfeKO ÖftlGJNAt

Drehzahl nähert, erfolgt eine Umschaltung auf einen geringeren Wert des Kraftflusses in dem magnetischen Kreis. Das kann dadurch geschehen, daß der Strom durch die Wicklungen 32 und 34 auf einen geringeren Wert umgeschaltet wird. Damit wird die magnetische Pesselungskraft, also die Steifheit der Lagerung, verkleinert und die kritische Drehzahl des Systems unter die schon erreichte augenblickliche Drehzahl verlegt. Der Kreisel braucht also nicht durch den kritischen Bereich hindurchzulaufen, sondern läuft nach dieser Maßnahme sofort überkritisch und kann gefahrlos weiter beschleunigt werden. Danach könnte - etwa zur Verbesserung der Dämpfung - wieder die ursprüngliche Erregung hergestellt werden«. Beim Abbremsen des Kreisels wird umgekehrt verfahren« Nähert sieh der Kreisel von höheren Drehzahlen kommend der kritischen Drehzahl, so wird die kritische Drehzahl durch eine plötzliche Vergrößerung des Erregerstromes der Wicklungen 32 und 34 übersprungen.Speed is approaching, there is a switch to a lower one Value of the flux of force in the magnetic circuit. This can be done by letting the current flow through the windings 32 and 34 is switched to a lower value. This is the magnetic Pesselungskraft, so the Stiffness of the bearing, reduced and the critical speed of the system below the instantaneous one already reached Relocated speed. The gyro does not need to run through the critical area, but rather immediately runs overcritical after this measure and can be accelerated further without danger. After that - about to improve damping - restore the original excitation «. When braking the gyro the procedure is reversed «The gyro is approaching from At higher speeds, when the critical speed is reached, the critical speed is increased by a sudden increase in the excitation current of the windings 32 and 34 skipped.

Es ist bisher angenommen, daß der Kreisel in vollkommener Weise ausgewuohtet ist. Wenn eine dynamische Unwucht vorhanden ist, dann hat diese einen kleinen Winkel <&* zwischen der Längshauptachse A und der !Figurenachse 7 des Kreisels zur Folge. Im hochüberkritischen Betrieb fällt die Längshauptache· A mit der Lagerachse L zusammen. Die Figurenachs· beschreibt um A bzw· L einen Kreiskegel, den Unwuchtkegel, vom halben öffnungswinkel <χ₀ ₀ Ihn zu verkleinern ist nicht Aufgabe der magnetischen Lagerung, denn das würd· Kräfte erfordern, die nioht einmal mit stark dimensionierten Gleitlagern übertragen werden können.It has hitherto been assumed that the gyro is perfectly selected. If there is a dynamic imbalance, this results in a small angle <& * between the main longitudinal axis A and the figure axis 7 of the top. In highly supercritical operation, the main longitudinal axis A coincides with the bearing axis L. The axis of the figure describes around A or L a circular cone, the unbalance cone, from half the opening angle <χ ₀ _0. It is not the task of the magnetic bearing to reduce it, because that would require forces that cannot even be transmitted with heavily dimensioned plain bearings.

Λ rt A Λ * *-v <μ.-*% *Λ rt A Λ * * -v <μ .- *% *

ÄJatötaO ORIGINAL INSPBCTEOÄJatötaO ORIGINAL INSPBCTEO

-to --to -

Es kann auch anstelle der Strompfade 40, 42 eine sich über die Polflächen erstreckende massive Kupferscheibe vorgesehen werdeno In diesem Falle sind allerdings die Magnetpole durch die Dicke der Kupferscheibe weiter voneinander entfernt als dies bei der dargestellten Ausführungsform der Pail ist. Da~ durch wird bei sonst gleichen .Verhältnissen das erreichbare magnetische Feld kleiner·Instead of the current paths 40, 42, one can also use one Solid copper washer extending across the pole faces can be provided o In this case, however, the magnetic poles are through the thickness of the copper washer is further apart than in the illustrated embodiment of the Pail. There ~ through what is achievable with otherwise the same magnetic field smaller

ORIGINALORIGINAL

Claims

A), Magnetic gyro bearing, which acts in a horizontal plane on a gyro, which rotates around an essentially vertical axis and is supported in the axial direction, in which two magnetic pole surfaces on the gyro and on a stationary bearing body are opposite one another to generate horizontal restraint forces , characterized in that at least one of the pole faces (28,24 or 36,30) is provided with good electrically conductive current paths (40, -42) which cause the top (12) to be dampened by the formation of eddy currents.

2. Magnetic gyro bearing according to claim 1, characterized in that the S current paths (40) form a cross enclosed by a circle (42).

3 · Magnetic gyro bearing according to claim 1 or 2, characterized characterized in that for the axial support of the gyroscope (12) a through the lower bearing body (26) Pressure medium flow (36) directed axially onto a horizontal end face of the gyro (12) is used.

4 «Magnetic gyro bearing according to one of the claims 1 to 3 »characterized in that electrically good conductive current paths (40, 42) on both opposite one another, lying pole faces (24,28 and 26,30) of the magnets are provided.

5 · Magnetic gyro bearing according to one of the claims 1 to 4 »characterized in that the opposite Magnetic pole surfaces (24,28, 26,30) are arranged in an electromagnetically excited magnetic circuit and the power flow of this circle when approaching the critical speed of the gyro (12) from below or from above to a lower or higher value is switchable. 10 9 8 12/0922

Blank it e