DE2811282A1

DE2811282A1 - Traegheitsrad

Info

Publication number: DE2811282A1
Application number: DE19782811282
Authority: DE
Inventors: Pierre Poubeau
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1978-09-21
Also published as: GB1598122A; JPS53114200A; FR2384174B1; CA1127233A; DE2811282C2; IT7848431A0; CH628472A5; US4211452A; IT1105200B; FR2384174A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägheitsrad und insbesondere die Verwendung eines solchen Trägheitsrades bei Weltraum-Flugkörpern.,

Es ist bekannt, daß Trägheitsräder im Zusammenhang mit Weltraum-Flugkörpern je nach dem gewünschten Ergebnis als Reaktionsrad (reaction wheel) oder als kinetisches Rad (momentum wheel) verwendet werden können.

Reaktionsräder werden entweder alleine oder zu zweit oder zu dritt in Lenksystemen mit einer, zwei oder drei Achsen verwendet und arbeiten in Feinabstimmung bei einer mittleren Geschwindigkeit Null in den beiden Drehrichtungen, wobei ihre maximale Drehgeschwindigkeit im allgemeinen nicht sehr hoch ist.

Bei einer speziellen Anwendung für die Speicherung der von Solarzellen abgegebenen Energie können zwei kinetische Räder mit entgegengesetztem Drehsinn um eine gemeinsame Achse betrieben werden und in diesem Fall ist die Rotationsgeschwindigkeit so groß wie irgendmöglich.

Trägheitsräder, die wie alle in Rotation befindlichen Körper denselben Beanspruchungen bzw. Belastungen unterworfen sind, besitzen alle unabhängig davon, ob sie als Reaktionsrad oder als kinetisches Rad ausgebildet sind, einen Antriebsmotor für den Rotor sowie Lager, die diesen Rotor tragen, und, bei der speziellen im vorliegenden Fall in Rede stehenden Anwendung muß das Verhältnis des Trägheitsmomentes zur Gesamtmasse so groß wie irgendmöglich sein.

Im Zusammenhang mit der Suche nach optimalen Lösungen für die verschiedenen, oben angesprochenen Probleme hat die Anmelderin bereits verschiedene Patentanmeldungen getätigt.

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Insbesondere die deutsche Patentanmeldung f 20 35 397.3 beschreibt einen Motor mit peripher angeordneten Permanentmagneten und einem Stator ohne ferromagnetisches Material, der die Beseitigung von Hysterese- und Wirbelstromverlusten sowie die Vermeidung der negativen parasitären axialen oder radialen Steilheit bzw« Steifheit sicherstellt, die immer dann auftritt, wenn im Stator des Motors ein ferromagnetisches Material vorhanden ist.

Die bei einem solchen Motor verwendeten Lager verursachen jedoch Reibungen und die von der Anmelderin am 3. Januar 1975 eingereichte deutsche Patentanmeldung P 25 QO 211„3 beschreibt eine Vorrichtung, deren Ziel es ist, die mit der Abnutzung verbundenen Schwierigkeiten dadurch zu beseitigen, sowie die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der verwendeten Materialien dadurch zu verbessern, daß der Rotor mit Magnetlagern zur passiven Zentrierung versehen ist_f zu denen eine Vorrichtung zur axialen Steuerung hinzutritt« Kurz gesagt,, besitzt ein solcher Motor einer Rotor, der mit abwechselnden in Sektoren aufgeteilten Magneten bestückt ist und einem Stator aus axialen Le it er windungen gegenübersteht,, so daß die Umkehrung der Stromrichtung in den aufeinanderfolgenden Windungen einen additiven Effekt elektromotorischer Kräfte hervorruft, der den Läufer nach dem Laplace^Esehen Gesetz veranlaßt, sich zu drehen.

Die die Umkehrung des Stromes in den Wicklungen hervorrufende Kommutation wird hierbei ausgehend von Keben-Spulen erzielt, die Signale abgeben, die das Vorhandensein eines Magneten mit einer gegebenen Polarität gegenüber einer Windung wiederspiegeln.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Nutzbarmachung einer solchen Kommutation schwierig wird, wenn man die Zahl der Win= düngen steigert und wenn man diese so anordnet, daß die einen

die anderen überdecken, um die Zahl der aktiven, eine elektromagnetische Kraft erzeugenden Zonen zu vergrößern. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter anderem, eine besser angepaßte bzw. geeignete elektrodynamische Maschine zu schaffen.

Im übrigen sei kurz darauf hingewiesen, daß bei den in der oben angegebenen Patentanmeldung beschriebenen magnetischen Lagern die radiale magnetische Zentrierung des Rotors passiv ist, während das axiale magnetische Zentriersystem eine aktive Steuerung verwendet, wobei das Signal eines Detektors für die axiale Geschwindigkeit das Eingangssignal dieser Steuerung bzw. Regelung bildet.

Aus verschiedenen, mit den Problemen der Redundanz zusammenhängenden Gründen soll mit der Erfindung auch ein Material angegeben werden, das sich besser für das dargelegte Problem eignet.

Im wesentlichen ist ein erfindungsgemäßes Trägheitsrad gekennzeichnet durch einen Motor mit am Rotor umfangsmäßig angeordneten Permanentmagneten sowie mit einer eisenlosen Statorwicklung, deren Strom elektronisch durch ein Amplitudenmodulationssystem kommutierbar ist, das einer Schaltung zur Veränderung der Selbstinduktionskoeffizienten zugeordnet ist, wobei eine Umkehrung der Drehrichtung des Motors durch eine Permutation der Steuerschaltungen bewirkbar ist, und durch Lager, die von Vorrichtungen zur passiven magnetischen Radialzentrierung sowie zur redundanten, aktiven, von einem Detektor für die Axialgeschwindigkeit gesteuerten magnetischen Axialzentrierung gebildet sind.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

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Fig. 1 einen axialen Halbschnitt eines erfindungsgemäj3en Reaktionsrades in einer bevorzugten Ausfuhrungsform,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Motorteils des in Fig. 1 wiedergegebenen Rades,

Fig. 3 ein Diagramm, das den Verlauf bzw. das Aussehen nach der Dekodierung der von den Detektoren der Kommutationsaugenbiicke der Spulengruppen des Motors der Fig. 1 und 2 abgegebenen Signale wiedergibt;.

Fig, 4 eine Detai!ansicht, die in sehematischer Weise perspektivisch die spezieile Anordnung eines Teils der Motorwicklung wiedergibt; wobei die Schraffierungen lediglich dazu dienen, die verschiedenen Spulen der Wicklung voneinander unterscheidbar zu machen,

Fig. 5 eine Teil-Schnittansicht des Wicklungsteils aus Fig. 4,

Fig. 6, 6A, 6B und 5C erläuternde Schemata, die jeweils das Vorüberlaufen der Rotormagneten an der Statorwicklung, das typische Aussehen der an den Spulengruppen erzeugten gegenelektromotorischen Kraft und die Art der Kommutation des Motors für die Erzielung einer Drehung entweder im direkten oder im hierzu entgegengesetzten Drehsinn zeigen, und

Fig. 7 ein Überblicksschema, das die Steuerschaitungen der Motorwicklung wiedergibt.

Es wird also im folgenden ein Trägheitsrad für einen Satelliten beschrieben, das sich in zwei Drehrichtungen drehen kann, d.h. also ein Trägheitsrad, das als Reaktionsrad ausgebildet ist.

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Das im axialen Halbschnitt in Fig. 1 wiedergegebene, erfindungsgemäße Trägheitsrad umfaßt im wesentlichen ein sich um die Achse xx' drehendes Schwungrad 1, einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneten Motor mit seinem Kommutationsring, der mit dem insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Rotor verbunden ist, sowie ein Basisteil 3 und ein Gehäuse 4. Das Schwungrad bzw. der Rotor 1 wird von oberen und unteren passiven magnetischen Radiallagern 5 und 6 sowie von einer in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 7 bezeich-

bzw·. Aktuator neten axialen Steuervorrxchtung/getragen, wahrend obere und untere mechanische Sicherheitslager 8 und 9 die Baueinheit des Rades zusammen mit dem elektronischen Gehäuse 11 vervollständigen. Diese Sicherheitslager werden vorteilhafterweise von Kugellagern gebildet, die vom Rotor getragen werden und mit geeigneten Elementen des Stators unter gewissen besonderen Bedingungen, beispielsweise beim Ein- oder Ausschalten der magnetischen Zentrieranordnungen in Anlage kommen können.

Jedes Reaktionsrad eines Satelliten ist grundsätzlich dadurch gekennzeichnet, daß es in zwei Drehrichtungen von der Geschwindigkeit Null bis zu einer mäßig hohen Maximalgeschwindigkeit in der Größenordnung von 3000 Umdrehungen pro Minute gesteuert werden kann, und daß das kinetische Moment (H) sich von 0,1 bis mehreren hundert Nms ändern kann, während die Masse, die in der Größenordnung von 2 kg für 1 Nms ist, in Abhängigkeit vom kinetischen Moment wächst. Darüberhinaus werdenpie Verluste im Bereich der Lager durch die Verwendung von Magnetlagern auf ein Minimum gesenkt.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird der eigentliche Motorteil 2 in seinem festen Teil von einer Wicklung

13 und in seinem beweglichen Teil von einem Ring bzw. Kranz

14 aus Magneten mit radial gerichteter, wechselnder Polarität und von ferromagnetischen Ringen 15 und 16 gebildet, die den magnetischen Fluß schließen, der durch den Luftspalt hindurch verläuft.

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Gemäß einem Merkmal der Erfindung besitzt das mit dem Rotor 1 des Motors verbundene Schwungrad vorteilhafterweise ein einstellbares Läuferjoch bzw. einen einstellbaren Polkranz

12 mit veränderbarer Masse. Dieser eigentliche, in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete Motorteil ist schematisch abgewickelt in Fig. 2 und in Teilansicht in den Fig. 4 und 5 dargestellt; er umfaßt ein wesentliches, durch die Wicklung

13 dargestelltes Element, das in spezieller, erfindungsgemäßer Weise angeschlossen ist.

Wie sich aus den Fig. 2, 4 und 5 ergibt, sind die einzelnen Wicklungsdrähte, deren aktive Teile "1" zugleich parallel und axial gerichtet auf einem Umfang mit dem Radius R angeordnet sind, in Form von Spulen ausgebildet, die von Paaren einer Gruppe von "ansteigenden" Einzeldrähten und einer Gruppe von "absteigenden" Einzeldrähten gebildet sind. Diese Spulen sind im übrigen untereinander in Spulengruppen in einer Weise verbunden, die von der Zahl der Magnetpole np (Paar) abhängt, wobei die Zahl der Spulen nb beispielsweise durch die Relation —2& gegeben sein kann, d.h. daß dreimal np/2 Spulen miteinander in Reihe geschaltet sind.

Die Magneten sind ihrerseits auf dem Ring bzw. Kranz 14 so angeordnet, daß ihre Verteilung und ihre Polarität 14N, 14S, 14N... so beschaffen ist, daß sie sich bei jedem Magnetschritt Pm umkehrt, daß im übrigen ihre Größe gleich einem Polschritt Pp ist und daß der sich ergebende Abstand gleich Pp/2 ist, was zu der Beziehung Pm = 3 Pp/2 führt.

Gleichzeitig haben die "ansteigenden" und "absteigenden" Einzeldrähte einer jeden Spule eine Größe Pp/2 und das Ineinandergreifen der Spulen ergibt ein elektrisches Schema, das in Fig. 2 wiedergegeben ist. Auf diese Weise kann die Folge von Spulengruppen in Fig. 2 von links nach rechts gemäß folgender

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11- ¹IOI 1 OSO

Reihenfolge gelesen werden: 1, 3¹, 2, 1 ' , 3, 2¹, 1, 3' ... oder von rechts nach links gemäß einer hierzu inversen Reihenfolge, wobei darauf hinzuweisen ist, daß die elektrischen Ausgänge der Spulen sternförmig angeordnet sind.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Magnete zueinander starr angeordnet gehalten werden müssen und fest am Ring 14 zu befestigen sind, was mit Hilfe von geeigneten Mitteln unter Verwendung nicht magnetischer Materialien 17 auf in der Praxis wohlbekannte Weise verwirklicht wird.

Die eigentliche Funktion des Motors wird auf die im folgenden zu beschreibene Weise erzielt; bei dieser Beschreibung wird auf die oben erwähnten Schemata bezuggenommen und werden als Basis die folgenden Werte verwendet, die für ein Reaktionsrad mit einem kinetischen Moment H = 2 Nms zu treffen, das von H = 1 Nms bis H = 5 Nms durch Einstellung des Läuferjoches mit variabler Masse anpaßbar ist.

Drehmoment ψ =+0,1 Nm Masse < 4 kg

R = 0,1085 m

1 = 85o10~⁴ m

B (Magnetfeld) = 0,3 T

(im Luftspalt e) H= + 330 rad/s (3160 U/min) U = 24 V

W = 50 Watt (33 W Motor + 17 W Hilfsgeräte) np = 12 (N-S abwechselnd) Pole nb = = 18 Spulen Pm = 360/12 = 30° Pp = Pm/3 = 30/3 = 10°

Für das gewünschte Drehmoment ψ von 0,1 Nm wird die erforderliche Kraft F gegeben durch

_Λ Wm
0,108 m ^!

Somit mas der durch die aktiven, im Magnetfeld angeordneten Einzeldrähte fließende Strom gegeben sein durch

0,1 N

0,108 m -85-1O-⁴ m 0,3 T = ⁴ ^M

und die entsprechende abgegebene Leistung ist?

W = 0,1 Nm · 330 rad/s =33 Watt

Da andererseits die sich bewegende aktive Länge der Einzeldrähte in jeder aus acht Spulen bestehenden Gruppe durch die Beziehung

= 0,8 m.

0,3 T · 4 Amp

gegeben ist, ergibt sich, daß die aktive Gesamtlänge gleich 0,8 ° 3 = 2,40 m, die aktive Länge pro Spule gleich 0,8/8 = 0,1 m,

drähte
die Zahl der Einsei/ gleich 0,1/0,0085 = 12 und schließlich die Zahl der Wicklungen pro Spule gleich 12/2 = 6 sein muß.

Die Kommutation des Stroms auf die Spulengruppen erfolgt (siehe Fig, 1 und 2) mit Hilfe von zwei Hauptdetektoren 18 und 19, die durch zwei redundante Detektoren 20 und 21 vervollständigt werden und die alle einem Ring 22 zugeordnet sind, der mit dem Rotor 1 verbunden und mit Aussparungen 22 A versehen ist, deren Wirkungsweise im folgenden beschrieben wird.

In erster Linie ist die räumliche Anordnung dieser Elemente, die in Fig. 2 dargestellt ist, so, daß jedes Fenster 22A der umschaltung eine Größe Pp/2 besitzt und daß diese Fenster voneinander um eine Größe Pp voneinander- beabstandet sind, während die Detektoren 18 und 19 einerseits sowie die Detektoren 20 und 21 andererseits voneinander um Pp/2 beabstandet

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sind und die Detektoren 19 und 20 zwischen sich den Abstand Pp aufweisen.

Auf diese Weise laufen, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, die Magneten 14N, 14S, ... an der Wicklung 13 vorbei, deren Spulengruppen B1, B2, B3 jeweils die Einzeldrähte 1 - 1¹, 2 - 2¹, 3- 3' tragen, während die an den Anschlüssen der Spulengruppen erscheinende gegenelektromotorische Kraft gemäß den Kcsmnatationsaugenblicke unterbrochen werden muß, deren Signale von den Detektoren 18 und 19 erzeugt werden.

Diese Detektoren 18 und 19 liefern tatsächlich zinnen- bzw. rechtecksimpulsförmige Signale, deren Verlauf nach der Dekodierung in Fig. 3 bei A für den Detektor 18 und bei B für den Detektor 19 dargestellt ist. Um dies zu erzielen, moduliert eine geeignete Elektronik (nicht dargestellt) die Rechtecksimpulse in der im folgenden beschriebenen Weise.

Generatoren 25 und 26 bzw. 27 und 28 (siehe auch Fig. 7) für eine Frequenz von 1 MHz, die in den Gehäusen 31 und 32 enthalten sind, versorgen die Detektoren 18 und 19 bzw. 20 und

21 deren Selbstinduktionsspule 22B (siehe Fig. 1 und 2) sich über den sich drehenden, mit Aussparungen versehenen Ring

22 in der Weise schließt, daß die sich beim Vorhandensein von Fenstern 22 A ergebende Änderung des Gütefaktors zu Signalen führt, deren Verlauf in den Fig. 6B und 6C wiedergegeben ist.

Diese Signale werden hierauf durch die Elemente 29 und 30 gleichgerichtet und gefiltert und hierauf in logische Steuerbefehle umgewandelt, die an die Halbleiter-Leistungskommutatoren 23 und 24 angelegt werden können, die die Spulengruppen B1, B2 und B3 steuern.

Hinsichtlich der Fig. 6 und 6A kann festgestellt werden, daß die in den Spulengruppen B1, B2, B3 erzeugte gegenelektromotorische Kraft ein typisches trapezförmiges Aussehen besitzt,

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das auf der speziellen relativen Anordnung der Spulen und der Magnete beruht.

Dementsprechend bewirkt ein Spannungsanlegen an die Spulen mit einer geeigneten !Commutation, daß sich die Magnete in Bewegung setzen, und die Richtung dieser Bewegung hängt von der Kommutationsordnung bzw. Kommutationsreihenfolge des in den Spulengruppen fließenden Stromes ab. Erfolgt also die Kommutation in der Weise, daß die Reihenfolge, in der die Schaltkreise geöffnet v/erden, zu einer Folge C,—» B. , C₀-*■ B , C —>B_ (Fig. 6B) führt, so erfolgt die Rotation im direkten Drehsinn SD (von rechts nach links).

Ist im Gegensatz hierzu die Reihenfolge des Öffnens der Schaltkreise gegeben durch C—? B₀, C -=—-> B , C₅—> B₁ (Fig. 6C), so erfolgt die Drehung im umgekehrten Drehsinn SI (von links nach rechts) aufgrund einer zyklischen Permutation der Steuerbefehle.

Die umkehrung des Drehsinns oder, gegebenenfalls, die Steuerung auf die Geschwindigkeit Null erfolgen ausgehend von einem Gehäuse 33, das mit den Eingängen al, a2, b1 und b2 verbunden ist und Lenkbefehle von einer nicht dargestellten Lenkzentrale erhält.

Bei einer Steuerung in nur einem Drehsinn, beispielsweise für ein kinetisches Rad können elektrische Brücken zwischen den Leitungen al, a2 und b1, b2 angebracht werden. Es sei im übrigen darauf hingewiesen, daß das Gehäuse 32 in Redundanz zum Gehäuse 31 vorgesehen ist.

Die Aufhängung des Rotors 1 ist in radialer Richtung gemäß Fig. 1 durch konzentrische Magnetringe sichergestellt, die die oberen und unteren Lager 5 und 6 bilden, während der zugehörige Aktuator und Detektor für die Geschwindigkeit 7

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zusammen die Erzeugungseinheit für die zur axialen Regelung erforderliche Kraft bilden.

Gemäß Pig= 1 umfaßt dieser Aktuator bzw. diese axiale Regelungs- bzw. Steuereinrichtung auf der Rotorseite einen ringförmigen Magneten 54 mit einem radialen Magnetfeld und auf der Statorseite eine erste Gruppe von zwei konzentrischen Spulen 50 und 52 und eine zweite Gruppe von zwei redundanten konzentrischen Spulen 51 und 53.

Die Magnetfelder der Magnete schließen sich, wie dies durch den Pfeil in Fig. 1 angegeben ist und die Spulen arbeiten in der Weise, daß sie ihr Magnetfeld in einem geeigneten Sinn dem Magnetfeld der Magnete überlagern, was aufgrund der vom Geschwindigkeitsdetektor 55 abgegebenen Signale geschieht, der im folgenden noch beschrieben werden soll.

Dieser Geschwindigkeitsdetektor 55 umfaßt im wesentlichen einen Kranz aus Magneten 56 mit radialem Magnetfeld, der mit dem Rotor fest verbunden ist. Dieses Magnetfeld schließt sich über ein Magnetjoch 57, wobei eine Doppelspule 58 mit der redundanten Spule 59, die fest mit dem Stator verbunden sind, in diesem Magnetfeld in der Weise angeordnet sind, daß jede axiale Verschiebung der Magneten 56 bezüglich der Spulenanordnung 58-59 Geschwindigkeitssignale erzeugt, die in einem geeigneten Richtungssinn einer Steuerelektronik 11 für den Aktuator zugeführt werden, der dann die festgestellten axialen Abweichungen korrigiert.

Obwohl der Teil für die axiale Regelung hier nicht im einzelnen beschrieben werden soll, sei darauf hingewiesen, daß die von dem Geschwindigkeitsdetektor erzeugten elektrischen Signale in der Größenordnung von 20 Volt/m/s liegen und daß die axiale Steifigkeit bzw. Steilheit des Aktuators bzw. der axialen Steuer- bzw. Regeleinrichtung in der Größenordnung von 300-10 Nm ist.

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Ein erfindungsgemäßes Trägheitsrad läßt sich nicht nur bei Weltraumanwendungen einsetzen, die sowohl in einer Ausbildung als Reaktionsrad als auch als kinetisches Rad bestehen kann.

Auch kann der Motor eine beliebige Zahl von Polpaaren mit einer geeigneten Anzahl von Spulengruppen oder Spulen aufweisen.

Im übigen wurde auch das beschriebene Umschaltverfahren, bei dem ein mit 1 MHz modulierter und in Signale zerhackter Strom Verwendung findet im vorliegenden Fall einer Verwendung im Weltraum deswegen beibehalten, weil es beispielsweise den Vorteil einer großen Unempfindlichkeit gegenüber kosmischer Strahlung besitzt; es könnte jedoch durch jedes andere äquivalente System insbesondere durch Photodioden oder dergleichen ersetzt werden.

Darüberhinaus kann der Motor auch als Generator arbeiten und es kann die auf diese Weise erzeugte elektromotorische Kraft als Spannungsquelle verwendet werden, um die axiale Regelung zu betreiben; die für einen solchen Betrieb erforderliche Energie wird also der kinetischen Energie des Rotors entnommen, was je nach dem kinetischen Moment und der Geschwindigkeit des Rotors etliche zehn Minuten oder sogar mehrere Stunden des Betriebs der axialen Steuerung ermöglicht, bis dann der Rotor auf seine Sicherheitslager zurückfällt. Eine solche Betriebsart ergibt eine zusätzliche Sicherheit gegen zeitweilige Ausfälle der Versorgung mit elektrischer Energie für die axiale Steuerung bzw. Regelung.

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Claims

Patentansprüche

1„; Trägheitsrad, gekennzeichnet durch ein Schwungrad (1) mit einer anpaßbaren Radfelge (12) mit veränderbarer Masse, durch einen Umfangs-Antriebsmotor (2) für das Schwungrad mit einem mit dem Schwungrad verbundenen Rotor, der von einem Ring (14) aus Permanentmagneten gebildet ist und np Paare mit radialer Magnetisierung und wechselnder Polarität umfaßt, wobei die umfangsmäßige Größe der Magneten Pp und die magnetische Schrittweite Pm miteinander

3Pd
durch die Beziehung Pm = —■=*- verbunden sind, sowie einem Stator, der von einer Wicklung (13) gebildet ist, die aus Spulen (B₁B₉B ) aus Paaren von aufsteigenden Einzeldrähten (1,2,3) und absteigenden Einzeldrähten (1',2',3') mit einer Größe —£ besteht, wobei die Spulen gemäß einer Anordnung

p£ miteinander zu Spulengruppen verbunden sind und wobei der Rotor bezüglich des Stators so angeordnet ist, daß das

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ORIGINAL INSPEtTfEO

radiale Magnetfeld des Rotors die aktiven Einzeldrähte (1) mit der Größe -^- der Wicklung des Stators kreuzt, durch eine Kommutierungseinrichtung für den Strom in den Spulengruppen der Wicklung des Stators für den Antrieb des Rotors, wobei diese Kommutierungsvorrichtung einem Steuerorgan zugeordnet ist, das die Winkelstellung des Rotors erfaßt, durch passive radiale Magnetlager (5,6) und durch aktive axiale Magnetlager mit einer Regelung bzw. Steuerung ausgehend von einem Signal für die axiale Geschwindigkeit, unter Verwendung eines Aktuators bzw. einer Betätigungsvorrichtung (7), die einem Detektor für die axiale Geschwindigkeit (55) zugeordnet ist, wobei der Aktuator und der Detektor für die axiale Geschwindigkeit, von dem er angesteuert wird, jeweils redundante Spulen (51,53,58,59) umfassen.
2. Trägheitsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Redundanz der axialen magnetischen Steuerung bzw. Regelung durch eine zweite Spulenanordnung erzielt ist, wobei die beiden normalen und redundanten Spulenanordnungen die Signale einer Schaltung empfangen, deren Eingangssignal von dem Detektor (55) für die axiale Geschwindigkeit geliefert wird, der ebenfalls dank einer zweiten Spulenanordnung (59) eine Redundanz aufweist.
3. Trägheitsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerung des Motors ausgehend von einer geeigneten Abtastung bzw. Erfassung durch Kommutation der Spulengruppen durch eine elektronische Anordnung mit Halbleitern (11) durchgeführt wird, während die Umkehrung des Drehsinns des Motors durch eine Permutation der Ansteuerungsreihenfolge der Spulengruppen erzielt wird.

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4. Trägheitsrad nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ic h, η e t ,daß die Erfassung bzw. Messung der Motordrehung vermittels eines Generators (25,26,27,28) für eine Frequenz yon 1 MHz durch die Modulation des von einer am Stator befindlichen Selbstinduktionsspule (22 ) abgegebenen Signals erzielt wird, wobei der Gütefaktor der Selbstinduktionsspule durch die Beschaffenheit des Luftspaltes veränderbar ist und wobei der Luftspalt so ausgebildet ist, daß er zu diesem Zweck einen ferromagnetischen Ring (22) mit Fenstern bzw. Aussparungen (22 ) aufnimmt, die am Rotor befestigt sind, und dessen Fenstergröße die Form der Signale bestimmt.
5, Trägheitsrad nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

ζ e i c h η e t , daß die Ströme an die Kommutatoren (23, 24) durch die Steuerung eines Systems angelegt werden, das Befehle der Lenkung (33) liefert.
6.; Trägheitsrad nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η : ζ e i c h η e t , daß die Kommutationsfenster (22 ) eine Weite gleich —^ besitzen, während ihr Abstand Pb ist und daß die Hauptdetektoren (18,19) und die redundanten Detektoren (20,21) einen Abst
Abstand von Pb besitzen.

toren (20,21) einen Abstand von —£ untereinander und einen
7. Trägheitsrad nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ze ich η et , daß der Rotor zwölf Magneten (14) umfaßt, und daß die Wicklung des Stators aus zweimal drei Spulen IB1 ,B2,B3) in 'drei sternförmig miteinander verbundenen Spulengruppeh, d.h.* also insgesamt aus achtzehn Spulen besteht.
8. Trägheitsrad nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ ei c h η e t , daß mechanische Sicherheitslager (8,9) vorgesehen sind, die von vom Rotor getragenen Kugellagern gebildet werden.

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9. Trägheitsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß, vjenn der Motor als Generator arbeitet,, die Versorgung der axialen Steuerung bzw. Regelung dadurch bewerkstelligt wird, daß die hierfür erforderliche Energie der kinetischen Energie des Rotors entnommen wird.

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