DE3427089A1

DE3427089A1 - Magnetisch aufgehaengtes kinetikradgetriebe mit rotorblockierung

Info

Publication number: DE3427089A1
Application number: DE19843427089
Authority: DE
Inventors: Jean François St-Ouen-L'Aumone Beau; Michel Verneuil-Sur-Seine Gauthier
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1985-01-31
Also published as: US4566740A; FR2549598A1; FR2549598B1

Description

-H-

Die .Erfindung betrifft ein kinetisches Radgetriebe mit magnetischer Aufhängung.

Es ist bekannt, daß kinetische Radgetriebe dieser Art einen Stator und einen Rotor sowie zumindest ein Magnetlager aufweisen, das aus Jeweils mit dem Stator und dem Rotor zusammenarbeitende Teile bildet, um den Motor gegenüber dem Stator magnetisch aufgehängt zu halten, wobei die Drehachse vom Stator bestimmt wird. Getriebe mit Magnetaufhängung sind dafür vorgesehen, daß der Rotor sich bei Normalbetrieb in der Schwebe ohne Kontakt zum Stator dreht. Darüber hinaus ist zumindest ein mechanisches Hilfslager vorgesehen, so daß der Stator für den Rotor dann eine Rotationsverbindung gewährleisten kann, wenn der Ro-"tor nicht magnetisch aufgehängt ist.

Somit ist bei Getrieben eines kinetischen Rades mit Magnetlager der Rotor nicht starr mit dem Stator verbunden. Er ist vielmehr frei, sich bis zu einem gewissen Maße sowohl parallel als auch orthogonal zur Drehachse zu verschieben. Dieser Freiheit der Verschiebung des Rotors arbeiten die magnetischen Kräfte, die von der Aufhängung erzeugt werden, nur dann, entgegen, wenn die magnetische Aufhängung aktiviert wird.

Es ergeben sich somit dann Schwierigkeiten, wenn ein Getriebe eines kinetischen Rades als ganzes bedeutsamen mechanischen Belastungen, wie denjenigen ausgesetzt wird, wie das beispielshalber bei einem kinetischen Radgetriebe der Fall ist, das an Bord eines

JO künstlichen Satelliten eingesetzt ist und das unbe-

schädigt die Auswirkungen während der Raketenstartphase auftretenden Vibrationen überstehen muß.

Es ist somit ein Gegenstand der Erfindung, diesen Nachteil auszuräumen und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die ein mechanisches Blockieren erreicht werden kann, um den Rotor gegenüber dem Stator in der Zeit zu immobilisieren, wenn die Positionierung des Rotors gegenüber seiner Drehachse durch die Magnetaufhängung nicht gewährleistet ist. Hierbei muß die Blockiervorrichtung so einfach wie möglich und dabei auch zuverlässig und sicher sein. Darüber hinaus darf sie nicht sperrig sein und muß doch so leicht wie möglich sein, denn während der gesamten Betriebszeit des Satelliten auf seiner Umlaufbahn hat die Vorrichtung überhaupt keine Funktion mehr. Des weiteren muß ihr Aufbau

- eine Betätigung von Hand ermöglichen, wobei diese Betätigung mehrmals am Boden vorgenommen werden kann und dabei reversibel ist, und

- eine Betätigung ermöglichen, die selbsttätig ferngesteuert erfolgen kann, und zwar ein einziges Mal in der Orbitalphase, ohne daß der Mensch eingreifen kann, um den Vorgang zu neutralisieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das kinetische Radgetriebe nach der Erfindung einen Stator, einen &otor und eine magnetische Aufhängung auf, die aus jeweils mit dem Stator und Rotor verbundenen Teilen gebildet ist, die miteinander zusammenarbeiten, so daß der Rotor gebenüber dem Stator magnetisch aufgehängt gehalten werden kann, wobei die Rotationsachse des Rotors

vom Stator bestimmt wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Rotor um seine Rotationsachse eine Ausnehmung aufweist, daß in der zentral zum Rotor liegenden Ausnehmung ein Drucksystem angeln ordnet ist, das eine Schraube aufweist, die mit dem Stator verbunden ist und deren Achse mit der Drehachse des Rotors zusammenfällt, wobei das Drucksystem eine erste Stellung in der der Rotor.frei ist, sich um seine Drehachse drehen zu können, da er durch die magnetische Aufhängung in der Schwebe gehalten wird, und eine zweite Stellung einnehmen kann, in der es den Rotor gegen den Stator drückt, um ihn unbeweglich zu machen, und daß Mittel der Fernsteuerung vorgesehen sind, um die Schraube zwischen dem Stator und dem Rotor zu durchtrennen.

Somit zeigt sich, daß die Kraft eines Schraubendrucksystems die Blockiervorrichtung nach Belieben oft zurückstellbar getätigt werden kann. Darüber hinaus kann kraft der ferngesteuerten Mittel zum Durchtrennen der Schraube der Rotor definitiv freigegeben werden, wenn sich die Vorrichtung auf der Umlaufbahn befindet.

Vorzugsweise bestehen die ferngesteuerten Mittel zum Durchtrennen der Schraube des Drucksystems aus einem pyrotechnischen Schneide- oder Abscherapparat, der elektrisch ausgelöst wird, d.h. er weist ein Schneidgerät auf, das durch eine Explosionsladung getätigt wird, die durch ein elektrisches Signal gezündet wird. Das Drucksystem kann eine Vielzahl von verschiedenen Ausbildungsformen aufweisen. Dennoch ist in einem be-

vorzugten Ausführungsbeispiel die Schraube im Stator verankert und arbeitet mit einer Mutter zusammen, die die Verschiebung eines Spannteils längs der Schraube steuert. Um parallel verschoben geführt zu werden, ist das Spannteil mit einem geringen Spiel in einer mittig vom Stator liegenden Ausnehmung eingesetzt. Eine Druckfeder kann zwischen dem Spannteil und dem Stator angeordnet sein, um das Spannteil vom Stator getrennt zu halten, wenn die Mutter gelöst wird.

In dem Falle, in dem der Rotor ein peripheres Joch aufweist, ist es von Vorteil, daß der Rand in der Blockierstellung des Rotors sich gegen einen entsprechenden peripheren Anschlag des Stators legt.

Es können am Stator und Rotor in der Nähe von der Rotationsachse auch Anschläge vorgesehen sein, um in Blockierstellung des Rotors beispielshalber im Augenblick eines auftretenden nominellen Schließmoments zusammenzuarbeiten das größer ist als das Schließmoment, so daß das Zusammenarbeiten der peripheren Anschläge erreicht wird.

Das Drucksystem kann sich an den Rotor an jeden Punkt in der Nähe der mittig vom Rotor liegenden Ausnehmung anlegen. Für den Fall, daß der Rotor ein mechanisches Hilfslager in dieser mittigen Ausnehmung aufweist, ist es von Vorteil, daß das Trucksystem sich an einen Innenring eines solchen Lagers legt.

Die Erfindung wird anhand der nächstfolgenden Beschreibung von zwei in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Hierbei zeigen:

Figur 1 eine Teilansicht im Axialschnitt eines

kinetischen Radgetriebes nach der Erfindung und

Figur 2 eine abgeänderte Ausführungsform des Getriebes der Fig. 1.

In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile.

Das Getriebe, das schematisch und teilweise in der Fig· 1 dargestellt ist weist einen Stator ST und einen Rotor Ro auf, der sich um eine"Achse Z-Z drehen kann, Der Rotor Ro kann gegenüber dem Stator ST magnetisch aufgehängt sein und ist zu diesem Zwecke mit zumindest.einem Magnetlager 3 versehen. In dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Magnetlager 3 (das auch von jeder anderen bekannten Ausführungsform sein kann) einen magnetisierten Kranz 4 auf, der fest mit dem Rotor Ro verbunden und zwischen einem ferromagnetischen Kranz 5 und den vom Stator ST getragenen Polringteilen. 6 angeordnet ist. Die Polteile 6 sind mit Spulen 7 bestückt. Ein Magnetlager 3 beschreibt die französische Patentschrift 82 05I 90, die im Namen der Anmelderin am 26. März 1982 angemeldet wurde.

Der Rotor Ro ist in einem Gehäuse 8 eingeschlossen, das am Stator ST anliegt. Der Rotor hat die Gestalt einer Scheibe 9 mit der Achse Z-Z und ist an seinem

Umfang mit einem Joch 10 und in der Nähe seiner Mitte mit einer Hülse 11 formschlüssig verbunden, die die Achse Z-Z umgibt und durch die mittels eines Spanngliedes 12 ein mechanisches Hilfslager 13 gehalten wird. Das Hilfslager 13 ist an der Muffe 11 durch einen Aussenring befestigt. Der magnetisiert e Kranz 4 des Magnetlagers 3 wird von der Scheibe 9 getragen.

Der Stator ST weist eine Seite 14 auf, die die Teile 5» 6 und 7 des Magnetlagers 3 orthogonal zur Achse Z-Z trägt und der Scheibe 9 des Rotors Ro gegenüberliegt.

Der Stator ST weist darüber hinaus eine periphere Wand 15, die innerhalb zum Joch 10 längs der Z-Z Achse verläuft.

Der zentrale Kern 16 besitzt eine Buchse 17» die ebenfalls längs der Achse Z-Z verläuft und mit Spiel vom mechanischen Lager 13 umgeben ist. Im Bedarfsfalle kann der Innenring des mechanischen Lagers 13 mit der Buchse 17 in Kontakt kommen, um eine mechanische Drehverbindung zwischen dem Rotor Ro und dem Stator ST herzustellen.

Der Stator ST weist eine mittige (in Richtung der Achse Z-Z verlaufende) Ausnehmung 18 sowie einen mit ■ Gewinde versehenen Stift 19 auf, der in die Ausnehmung mittig eingesetzt und an einem seiner Enden mit dem Stator formschlüssig verbunden ist. Auf dem Gewindestift 19 kann eine zylinderförmige Mutter 20 aufgeschraubt werden, die durch ein (nicht dargestelltes) Werkzeug von außen·aufgrund des Loches 21 zugänglich ist, das im Gehäuse 8 ausgebildet ist.

Zwischen der Innenwand der mittigen Ausnehmung 8 und der Mutter 20 ist eine Buchse 22 angeordnet, die mit einem zum Gehäuse 8 weisenden Bügel 25 versehen ist, der durch einen peripheren Rand 24-außerhalb der Buchse 17 und in der dem Gehäuse entgegen verlaufenden Richtung verlängert ist. Eine Druckfeder 25 liegt zwischen den Buchsen 17 und 22 und liegt auf der einen Seite am Mittelkern 16 und auf der anderen Seite am Bügel 23 an,

Die Buchse 22 kann mit geringem Spiel in der Ausnehmung 18 gleiten, während die Mutter sich mit geringem Spiel in der Buchse 22 drehen kann.

In normaler Betriebsstellung des erfindungsgemäßen Getriebes liegt der Bügel 23 der Buchse 22 an der Innenseite des Gehäuses 8 an, die Feder 25 ist entspannt und die'Drehung des Rotors Ro ist frei.. Wenn nun der- Rotor Ro gegenüber dem Stator ST blochiert werden soll, wird ein geeignetes Werkzeug durch das Loch 21 des Gehäuses 8 eingeführt und die Mutter 20 festgezogen. Diese zieht dann die Einheit aus 22, 23» 24 in die dichtung des Stators gegen die Wirkung der Feder 25» die zusammengedrückt wird. An einer Stelle beim Festziehen der Mutter 20 trifft der freie Rand 24a der Umrandung 25 auf den Innenring des mechanisehen Lagers 13 und, von diesem Punkt an, wird der Rotor Ro durch die Wirung auf die Mutter 20 selbst in Richtung vom Stator ST verschoben. Nach beendigtem Festziehen legt sich der freie Rand 10a des Jochs 10 an einen Anschlag 26 an, der von der peripheren Wand 15 des Stators ST getragen wird. Wird das Anziehen der Mutter 20 bis zur Erreichung eines nominellen

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Kraftmoments durchgeführt, legt sich der freie Rand 11a der Muffe 11 an die Auflagefläche 27, die zu diesem Zwecke am Kern 16 vorgesehen ist.

Falls man ausgehend von der auf diese Weise herbeigeführten Blockierstellung des Rotors die Mutter lockert, nimmt die Einheit aus 22, 23, 24- ihre in der Figur 1 dargestellte Ausgangsstellung unter der Wirkung der Feder 25 wieder ein. Der Rotor nimmt seinerseits unter der wirksam werdenen axialen Rückstellkraft des Magnetlagers 3 die Gleichgewichtsstellung wieder, ein.

Somit zeigt sich daß es kraft der Vorrichtung· nach der Erfindung möglich ist, den Rotor gegenüber dem Stator so oft wie erforderlich zu sperren und zu entsperren.

Um den Rotor Ro ferngesteuert definitiv freizugeben ist darüber hinaus ein .pyrotechnischer Schneidapparat 27 vorgesehen, der von den Leitern 28 betrieben wird.

Wenn der Rotor Ro sich in der Sperrstellung gegen den Stator ST befindet, betätigt der Apparat 27 die Schneide 29 vom Apparat (unterer Teil der Figuren), durch die der Stift 19 zwischen seiner Verankerung am Stator ■ ST und der Einheit aus 20, 22, 23, 24- durchtrennt wird. Nach dem Abtrennen kehrt die Einheit mit dem abgetrennten freien Stift 19 unter der Wirkung der Feder 25 in ihre Ausgangslage zurück. Somit ist die Entsperrung unumkehrbar geworden.

Eine veränderte Ausführungsform zeigt die Fig. 2. Sie ist im wesentlichen baugleich' mit der Vorrichtung der Fig. 1.
Der einzige Unterschied besteht darin, daß das Spannglied 12, das das mechanische Lager 13 gegen die Muffe 11 hält, einen Anschlag 12a aufweist, mit dem der freie Rand 24a der Umrandung 24- zusammenarbeitet, um den Rotor in seine Sperrstellung zu drängen. In diesem Falle legt sich der Rand 24a nicht gegen den Innenring von Lager 1J sondern gegen diesen Anschlag 12a.

- Leerseite -

Claims

Patenansprüche

Kinetisches Radgetriebe mit einem Stator (ST), einem Rotor (Ro) und einer Magnetaufhängung (3), die aus jeweils mit dem Stator und dem Rotor.verbundenen Teilen gebildet ist, die miteinander zusammenarbeiten, so daß der Rotor gegenüber dem Stator magnetisch aufgehängt gehalten werden kann, wobei die Rotationsachse (Z-Z) des Rotors vom S/tator bestimmt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (Ro) um seine Rotationsachse (Z-Z) eine mittige Ausnehmung (11) aufweist, daß in der mittig zum Rotor liegenden Ausnehmung (11) ein

TELEX: TELEGRAMM: TELERDN: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: 1 -86844 INVENTION TELEFAX BERLINER BANK AG. P. MEISSNER BLN-W invand BERLIN 030/8916037 BERUN 31 404737-103 030/89130 26 3695716000

Drucksystem (19, 20, 22, 23, 24, 25) angeordnet ist, das eine Schraube (19) aufweist, die mit dem Stator verbunden ist und deren Achse mit der Drehachse (Z-Z) des Rotors zusammenfällt, wobei das Drucksystem eine erste Stellung, in der der Rotor frei ist, sich um seine Drehachse drehen zu können, da er durch die Magnetaufhängung in der Schwebe gehalten wird, und eine zweite Stellung einnehmen kann, in der es den Rotor gegen den Stator drückt, um ihn unbeweglich zu machen, und dadurch das Mittel (27, 28) zum Fernsteuern vorgesehen sind, um die Schraube (19) zwischen dem Stator und den Rotor zu dur.chtrennen.
2. Getriebe nach Anspruch 1,dadurch g e kennzeichnet, daß die Fernsteuerungsmittel zum Durchtrennen der Schraube aus einem pyrotechnischen Schneidapparat bestehen, der elektrisch gesteuert wird (27).
3. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (19) im Stator (ST) verankert ist und mit einer Mutter (20) zusammenarbeitet, die die Verschiebung eines Spannteils (22, 23, 24) längs der Schraube steuert.
· 4. Getriebe nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß das Spannteil (22, 23, 24) mit einem geringen Spiel in einer mittigen Ausnehmung (18) vom Stator (ST) sitzt.
5· Getriebe nach einem der Ansprüche 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (25) zwischen dem -Uruckteil (22, 23, 24) und dem Stator (SO?) liegt.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5> in dem der Rotor ein peripheres Joch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (10) in der Sperrstellung des Rotors (Ro) sich gegen einen peripheren Anschlag (26) des Stators legt.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es Anschläge (11a, 27) aufweist, die am Rotor und am Stator in der Nähe der Drehachse (Z-Z) vorgesehen sind, um in der Sperrstellung des Rotors (Ro) zusammenzuwirken.
8. Getriebe-nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem sich in der Nähe der mittigen Ausnehmung (11) des Rotors an diesen anlegt.
9. Getriebe nach Anspruch 8, in dem der Rotor ein mechanisches Hilfslager (13) in der mittigen Ausnehmung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem sich ' gegen den Innenring des Lagers (13) legt.
10. Getriebe nach Anspruch 8, in dem der Rotor ein mechanisches Hilfslager (13) aufweist, das in der Ausnehmung (11)· sitzt und durch ein Spannglied (12) mit dem Rotor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem sich an das Spannglied (12) anlegt.