DE69001684T2 - Mechanisches Stabilisierungssystem mit Gegendrehung und einzigem Motor. - Google Patents

Mechanisches Stabilisierungssystem mit Gegendrehung und einzigem Motor.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung hat ein mechanisches Stabilisierungssystem mit Gegendrehung und einzigem Motor zum Gegenstand, mit einem zu stabilisierenden Träger, einem Nutz- oder nützlichen Rotor, der auf dem Träger mit Hilfe von Lagern angebracht ist, und mit einem Nutz- oder nützlichen Organ verbunden ist, von dem wenigstens ein Parameter, der der Drehung des Nutzrotors zugeordnet ist, in Abhängigkeit der Zeit veränderlich ist, einem Elektromotor, um den Drehantrieb des nützlichen Rotors sicherzustellen, einem Detektor, der zwischen dem nützlichen Rotor und dem Träger angeordnet ist, um den der Drehung des nützlichen Rotors zugeordneten Parameter zu messen, auf den ein vorbestimmtes Bewegungsgesetz in Abhängigkeit von der Zeit aufgebracht wird, und einem Regelungsschaltkreis, der die von dem Detektor ausgegebenen Signale empfängt, um die Betriebseigenschaften des Motors zu modifizieren, derart, daß das vorbestimmte Bewegungsgesetz durch den nützlichen Rotor befolgt wird.
  • Die drehenden Systeme, von denen wenigstens ein Parameter, wie die Position, die Geschwindigkeit, das Moment, die Beschleunigung in Abhängigkeit der Zeit gesteuert wird, tendieren dazu, durch einen Reaktionseffekt, den Träger auf dem sie angebracht sind zu stören. Derartige Störungen können allgemein als vernachlässigbar angesehen werden, wenn der Träger eine große Masse aufweist, wie dies der Fall ist beispielsweise für ein großes Schiff. Demgegenüber werden die Störungen spürbar und müssen kompensiert werden, wenn der Träger oder das Lager eine relativ verringerte Masse aufweist oder wenn er eine sehr genaue Position beibehalten soll. Dies ist insbesondere der Fall bei Satelliten, die im Weltraum eine sehr definierte oder gegenüber Mikroschwerkrafts-Einflüssen gesicherte Haltung beibehalten müssen: die auf einem Satelliten angebrachten Systeme, wie beispielsweise die Antennenantriebssysteme oder Sonnensegelsysteme mit nicht konstanter Geschwindigkeit, tendieren dazu, auf nicht zulässige Weise die Stabilität des Satelliten zu zerstören bei Nichtvorhandensein von Stabilisationssystemen.
  • Es wurde bereits in einem Konferenz-Vortragsprotokoll von Peter Wiktor, betitelt "A Reactionless Precision Pointing Actuator" vorgeschlagen, der beim "Aerospace Mechanismus Symposium", abgehalten im Mai 1987 in Houston, vorgestellt wurde, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Kreiselplattform zu verwirklichen, die gleichzeitig eine Stabilisation sicherstellt, um das Auftauchen eines Reaktionsmoments auf den Träger der Plattform zu verhindern, das durch ein Raumfahrzeug oder einen Satelliten gebildet wird. Um ein Entkoppeln zwischen den Bewegungen der Kreiselplattform und der Steuerung der Haltung des Raumschiffs sicherzustellen, wird eine Gegendrehbewegung auf ein Reaktionsrad aufgebracht, das in der Kreiselplattform eingebaut ist, und mit einer Welle versehen ist, die koaxial zur Welle der Kreiselplattform verläuft, und in Drehung in umgekehrte Richtung bzgl. letzterer mit Hilfe eines Elektromotors mit Reaktionsrad versetzt wird, dessen Stator auf der Kreiselplattform angebracht ist und der Rotor mit der koaxialen Welle verbunden ist. Ein zweiter direkter Antriebsmotor, dessen Stator mit dem Träger verbunden ist und der Rotor mit der Achse der Kreiselplattform verbunden ist, dient gleichzeitig zum Antrieb der Kreiselplattform, um dieser eine Winkelposition oder eine Drehgeschwindigkeit zu verleihen, in Abhängigkeit eines vorbestimmten Gesetzes und um die Scheinmomente oder zusätzlichen Momente zu kompensieren, die von den Reibungen der Lager oder dem Vorhandensein von elektrischen Zuführkabeln herrühren, die Winkeldrehungen größer als 2 π Bogenmaß verhindern. Der Steuerschaltkreis, der dem Elektromotor mit Reaktionsrad zugeordnet ist, weist ein durchgehendes Band auf, das in einem Frequenzbereich angeordnet ist, der größer ist als das Band, das durch die Steuerschaltkreise hindurchgeht, die mit dem Direktantriebsmotor verbunden sind.
  • Die in dem vorgenannten Artikel beschriebene Ausführungsform führt zu einer Verwirklichung von zwei Elektromotoren von nicht vernachlässigbarer Stärke, was die Masse und den Energieverbrauch erhöht, und darüber hinaus nicht an Anwendungen angepaßt ist, bei denen das nützliche drehende Organ Drehungen von mehreren Umdrehungen ausführen muß.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und die Verwirklichung einer mechanischen Stabilisierungsvorrichtung zu ermöglichen, die bequemer bei der Anwendung, präziser, weniger raumgreifend ist und die eine Verbreiterung der möglichen Anwendungen ermöglicht.
  • Diese Ziele werden dank eines mechanischen Stabilisierungssystems mit Gegendrehung und einzigem Motor erreicht, mit einem zu stabilisierenden Träger, einem Nutz- oder nützlichen Rotor, der auf dem Träger mit Hilfe von Lagern angebracht ist und mit einem Nutz- oder nützlichen Organ, von dem wenigstens ein Parameter, der mit der Drehung des nützlichen Rotors verbunden ist, veränderlich ist, in Abhängigkeit von der Zeit, einem Elektromotor, um den Drehantrieb des nützlichen Rotors sicherzustellen, einem Detektor, der zwischen dem nützlichen Rotor und dem Träger angeordnet ist, um den der Drehung des nützlichen Rotors zugeordneten Parameter zu messen, auf den ein vorbestimmtes Bewegungsgesetz in Abhängigkeit von der Zeit aufgebracht wird, und einem Regelungsschaltkreis, der die von dem Detektor ausgegebenen Signale empfängt, um die Betriebseigenschaften des Motors zu modifizieren, derart, daß das vorbestimmte Bewegungsgesetz durch den nützlichen Rotor befolgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager des Trägers des nützlichen Rotors Lager ohne Reibung, wie beispielsweise magnetische Lager oder Gaslager sind, daß das System weiterhin einen gekapselten gegenwirkenden Rotor aufweist, der auf konzentrische Weise auf dem nützlichen Rotor mit Hilfe von reibungslosen Lagern, wie beispielsweise magnetischen Lagern oder Gaslagern angebracht ist, und der ein gegenwirkendes Trägheitsorgan stützt, und daß der Motor zwischengesetzt ist zwischen dem nützlichen Rotor und dem gegenwirkenden Rotor, um in Gegenrichtung den nützlichen Rotor und den gegenwirkenden Rotor anzutreiben, derart, daß die Störungen durch die verbleibenden Momente, erzeugt auf dem Träger durch die Bewegung des nützlichen Rotors annulliert werden, durch die gegenwirkende und gleichzeitige Bewegung des gegenwirkenden Rotors, wobei das Verhältnis der Geschwindigkeiten des nützlichen Rotors und des gegenwirkenden Rotors derart ist, daß das gesamte kinetische Moment des nützlichen Rotors und des gegenwirkenden Rotors gleich Null gehalten wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, das globale kinetische Moment des Systems auf Null zu halten und nur einen Elektromotor zu verwenden, was ermöglicht, die Gesamtmasse des Systems zu begrenzen.
  • Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Motor Polmassen ohne Wicklungen auf, die mit dem nützlichen Rotor verbunden sind, und weist aufgewickelte Polmassen auf, die mit dem gegenwirkenden Rotor verbunden sind. Das mit dem gegenwirkenden Rotor verbundene gegenwirkende Trägheitsorgan ist vorzugsweise aus nützlichen oder Nutz-Elementen gebildet, die technische Funktionen sicherstellen, wie die Versorgungskreise und Regelungskreise der Wicklungen der aufgewickelten Polmassen des Motors.
  • Vorteilhafterweise sind die Lager des Trägers des nützlichen Rotors durch aktive magnetische Lager gebildet, deren Elektromagneten und die zugehörigen Detektoren auf dem Träger gegenüber einer Außenseite des nützlichen Rotors angebracht sind, und die Lager des Trägers des gegenwirkenden Rotors bzgl. des nützlichen Rotors werden aus aktiven magnetischen Lagern gebildet, deren Elektromagneten und die zugehörigen Detektoren auf dem gegenwirkenden Rotor gegenüber einer Innenseite des nützlichen Rotors angebracht sind.
  • Die Steuerungs- oder Regelungsschaltkreise der aktiven Magnetlager des Trägers des gegenwirkenden Trägheitsorgans können in dem mit dem gegenwirkenden Rotor verbundenen Organ angeordnet werden, um wenigstens einen Bereich des gegenwirkenden Trägheitsmoments zu bilden, das die Annullierung des kinetischen Gesamtmoments des nützlichen Rotors und des gegenwirkenden Rotors erlaubt.
  • Die Erfindung kann auf verschiedene sich drehende Anordnungen angewendet werden, die an Trägerstrukturen auf der Erde, auf dem Meer, in der Luft, im Meer, im Raum mit oder ohne dem Vorhandensein von Schwerkräften angebracht sind.
  • Gemäß einer besonders interessanten Anwendung ist der Träger aus einem Satelliten oder einer Raumstation gebildet und das nützliche Organ, das auf dem nützlichen Rotor angeordnet ist, wird aus einem drehenden Organ, wie einer Antenne oder einer Sonnenplatte bzw. einem Sonnensegel gebildet.
  • Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibungen von besonderen Ausführungsformen der Erfindung, die nur beispielhaft angegeben sind unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
  • - Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines mechanischen Stabilisierungssystems mit Gegendrehung mit eingebauten Rotoren mit einem einzigen Elektromotor ist, der auf die Rotoren und die reibungslosen Lager einwirkt, wobei der Motor zwischen den Lagern angeordnet ist,
  • - Figur 2 eine Ansicht analog zu jener von Figur 1 ist, die eine Ausführungsvariante zeigt, in der der einzige Elektromotor ausladend oder vorragend an den Rotoren bzgl. den Lagern angeordnet ist, und
  • - Figur 3 eine Ansicht im axialen Halbschnitt eines besonderen Ausführungsbeispiels des Stabilisierungssystems ist, wie jenes der Figur 1 mit konzentrisch im Gehäuse befindlichen Rotoren und einem Elektromotor, dessen aufgewickelte Polmassen mit dem gegenwirkenden Rotor verbunden sind, wobei die Rotoren mit Hilfe von aktiven Magnetlagern angebracht sind.
  • In den Figuren 1 und 2 sieht man die schematische Darstellung einer drehenden Anordnung mit einem nützlichen Rotor 10, an dem über eine Welle 11, die axial den nützlichen Rotor 10 verlängert, ein nützliches Organ 1, wie beispielsweise eine Antenne, verbunden ist, deren Winkelposition oder ein anderer Parameter, der mit der Drehung des nützlichen Rotors 10 verbunden ist, wie beispielsweise das Moment, die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit, ständig einjustiert oder eingestellt werden muß, gemäß dem vorbestimmten Gesetz, ohne daß Störungen auf den Träger 6 übertragen werden, auf dem der nützliche Rotor 10 montiert ist, beispielsweise auf der Höhe der Welle 11, mit Hilfe von reibungslosen Lagern 12, 13, wie beispielsweise Gaslager oder magnetische Lager.
  • Um eine Steuerung der Bewegungen des nützlichen Rotors 10 ohne Störungen auf dem Trägers 6 zu ermöglichen, der beispielsweise ein Satellit von relativ geringer Masse sein kann, ist ein gegenwirkender Rotor 21, an dem ein gegenwirkendes Trägheitsorgan 20 angebracht ist, an dem nützlichen Rotor 10 mit Hilfe von Lagern 22, 23 angebracht, die ebenfalls reibungslose Lager sind, wie beispielsweise Gaslager oder magnetische Lager, und unterliegt einer gesteuerten aktiven Bewegung von umgekehrter Richtung zu jener des nützlichen Rotors 10 und von einem Wert derart, daß der Träger 6 keine Störung erleidet, die durch die unterschiedlichen in Bewegung sich befindenden Organe erzeugt wird, d. h., daß die Veränderungen des gesamten kinetischen Moments, das von dem Träger erfahren wird, gleich Null sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich ein einzelner elektrischer Motor 3, der durch elektronische Regelungsschaltkreise, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, gesteuert wird, zwischen dem nützlichen Rotor 10 und dem gegenwirkenden Rotor 21, und trägt gleichzeitig dazu bei, dem nützlichen Rotor 10 und dem nützlichen Organ 1 eine Drehbewegung zu verleihen, die gemäß den veränderlichen und vorbestimmten, sich in der Zeit entwickelnden Parametern gesteuert wird, und dem gegenwirkenden Rotor 21 und nachfolgend dem Reaktionsorgan 20 in umgekehrter Richtung anzutreiben, wobei der nützliche Rotor 10 und der gegenwirkende Rotor 21 bzgl. des Trägers mit Geschwindigkeiten von gegenläufigem Sinn angeregt werden, gemäß einem Verhältnis, das aus der Gleichheit der kinetischen Momente herrührt, die von einem jeden dieser Rotoren 10, 21 bei Nichtvorhandensein von Reibung angenommen werden, wobei das gesamte kinetische Moment Null bleiben muß.
  • Ein Detektor 33 (der nur in Figur 3 dargestellt ist) ist zwischen den nützlichen Rotor 10 und den Träger 6 gesetzt. Dieser Detektor mißt den Parameter (beispielsweise: Geschwindigkeit, oder Drehmoment, oder Beschleunigung), die der Bewegung des nützlichen Rotors 10 zugeordnet wird, auf die ein vorbestimmtes Gesetz in Abhängigkeit der Zeit aufgebracht werden soll. Der Wert dieses Parameters, der von dem Detektor 33 gemessen wird, wird auf die Regelungsschaltkreise übertragen, die die geeigneten Betriebseigenschaften des Motors 3 modifizieren, derart, daß das vorbestimmte Bewegungsgesetz für den nützlichen Rotor 10 respektiert wird. Unabhängig davon wie das Gesetz ist, verhindert die Drehung des gegenwirkenden Rotors 21, daß Störungen auf den Träger 6 übertragen werden.
  • Notwendigenfalls, gemäß den verwendeten Steuerungstypen, kann ein Differentialdetektor 34 (dargestellt in Figur 3) zwischen den nützlichen Rotor 10 und den gegenwirkenden Rotor 21 gesetzt werden, um eine ständige Kontrolle der Relativbewegung dieser beiden konzentrischen Rotoren 10, 21, die ineinander geschachtelt sind, zu ermöglichen
  • Der einzige Motor 3 kann von einem sich drehenden Transformator gespeist werden oder von einem drehenden Kollektor gespeist werden (Figur 3), wobei der drehende Transformator 7 selbst keine Reaktion des Moments auf die drehende Anordnung erzeugt.
  • In diesem Fall sind die positiven oder negativen maximalen Winkel, die der nützliche Rotor 10 und der gegenwirkende Rotor 21 durchlaufen können, praktisch unbegrenzt und können eine große Anzahl von Umdrehungen bilden.
  • Dies ermöglicht beispielsweise den Fall zu berücksichtigen, wo der nützliche Rotor 10 große Amplituden beiderseits eines mittleren Nullwerts erreicht, oder wo jegliche Amplituden beiderseits eines Mittelwerts nicht Null sind, wobei diese Amplituden in Abhängigkeit von der Aufgabe sind, die durch die nützliche Trägheit des nützlichen Organs 1, das mit dem nützlichen Rotor 10 verbunden ist, zu erfüllen ist.
  • Die Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 finden ebenfalls bei dem Fall Anwendung, wo der nützliche Rotor 10 schwache Amplituden und einen Mittelwert gleich Null aufweist, während das Trägheitsmoment JA des gegenwirkenden Rotor 21 im wesentlichen geringer ist als das Trägheitsmoment JU des nützlichen Rotors 10, was dem gegenwirkenden Rotor 21 große Amplituden aufzwängt und er eine große Anzahl von Umdrehungen erreichen kann.
  • Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind die Wicklungen des Hauptmotors 3, die mit dem nützlichen Rotor 10 oder dem gegenwirkenden Rotor 21 (Figuren 2 und 3) verbunden werden können, durch eine Bahn von Drähten, die spiralförmig aufgewickelt sind, gespeist, was dem entsprechenden Rotor (nützlicher Rotor 10 oder gegenwirkender Rotor 21 in den Figuren 2 und 3) ermöglicht, Drehungen von mehreren Umdrehungen aufzuweisen.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform, kann die Amplitude der Winkelbewegungen des nützlichen Rotors begrenzt werden und zwischen den Werten - θU und + θU verbleiben, die ebenfalls gleich mehreren Umdrehungen sein können. In diesem Fall weist der Antriebsmotor 3, der gemeinsam ist für den nützlichen Rotor 10 und den gegenwirkenden Rotor 21, Polmassen 32 ohne Wicklungen, die mit dem gegenwirkenden Rotor 21 verbunden sind und gewickelte Polmassen 31 auf, die mit dem nützlichen Rotor 10 verbunden sind. Die Wicklungen dieser Polmassen 31 werden durch eine Bahn von Drähten gespeist, die spiralförmig aufgewickelt sind, was immer dem nützlichen Rotor 10 ermöglicht, ohne Einschränkung eine Amplitude aufzuweisen, die zwischen dem Wertesatz zwischen - θU und + θU liegt.
  • Die Erfindung berücksichtigt auch den Fall, wo die mittlere Geschwindigkeit des nützlichen Rotors 10 gleich Null ist, und die Amplitude des nützlichen Rotors 10 einen begrenzten Wert aufweist, jedoch gleich mehreren Umdrehungen sein kann, um seine mittlere Position. In diesem Fall wird die Amplitude des gegenwirkenden Rotors 21 bestimmt, um zwischen den Werten - θA und + θA zu verbleiben, die jedenfalls gleich mehreren Umdrehungen sein können. Die Grenzwerte - θA und + θA sind bestimmt und geben dem Trägheitsmoment JA des gegenwirkenden Rotors 21 einen geeigneten Wert, der die maximale Amplitude des nützlichen Rotors berücksichtigt, des Trägheitsmoments des nützlichen Rotors und des vorbestimmten Bewegungsgesetzes, das auf den nützlichen Rotor 10 einwirkt. In diesem Fall weist der für den nützlichen Rotor 10 und den gegenwirkenden Rotor 21 gemeinsame Antriebsmotor 3 Polmassen 31 ohne Wicklung, die mit dem nützlichen Rotor 10 verbunden sind, und gewickelte Polmassen 32 auf, die mit dem gegenwirkenden Rotor 21 verbunden sind, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Die Wicklungen dieser Polmassen 32 werden durch eine Drahtbahn gespeist, die spiralförmig aufgewickelt ist, wobei sie jederzeit dem gegenwirkenden Rotor 21 ermöglicht, ohne Einschränkung eine Amplitude aufzuweisen, die in dem Wertebereich enthalten ist, der sich zwischen - θA und + θA erstreckt.
  • In den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen, wird die Masse des Organs 20, die die gegenwirkende Trägheit bildet, vorzugsweise aus nützlichen Elementen gebildet, die technische Funktionen sicherstellen, wobei diese nützlichen Elemente beispielsweise die Regelungsschaltkreise des Hauptmotors 3 sein können, verbunden mit den Verbindungsdrähten 24.
  • Das Stabilisationssystem gemäß der Erfindung kann verschiedene Konfigurationen aufweisen. So kann der Hauptmotor 3 auf Bereichen des nützlichen Rotors 10 und des gegenwirkenden Rotors 21 angebracht sein, die hervorstehend bzgl. den Lagern 12, 13 bzw. 22, 23 (Figur 2) sind, oder im Gegensatz an den Rotoren 10 und 21 in einer mittleren Stellung zwischen den Lagern 12, 13 und 22, 23 angeordnet sein (Figuren 1 und 3). Der Motor 3 könnte noch beispielsweise hervorstehend an dem gegenwirkenden Rotor 21 bzgl. der Lager 22, 23 angeordnet sein, wobei er zwischen den Lagern 12 und 13 an dem nützlichen Rotor 10 angeordnet ist.
  • Die Ausführungsform der Figur 3 zeigt einen nützlichen Rotor 10 und einen gegenwirkenden Rotor 21, die untereinander und bzgl. eines Bereiches des Trägers 60 von zylindrischer Form konzentrisch sind, derart, daß sie eine kompakte Struktur definieren, die erlaubt, die Lager 22, 23 des Trägers des gegenwirkenden Rotors 21 bzgl. des nützlichen Rotors 10 in denselben radialen Ebenen anzuordnen, in denen die Lager 12, 13 des Haltens des nützlichen Rotors 10 bzgl. der Basisträgerstruktur 6 angebracht sind.
  • In der Ausführungsform von Figur 3 ist der einzige Motor 3 in dem Mittenbereich der konzentrischen Bereiche der Rotoren 10, 21 angeordnet, die zwischen den Lagern 12, 22 und 13, 23 angeordnet sind, mit einem zugehörigen Detektor 34, der die relativen Positionen der Rotoren 10 und 21 erfaßt. Der Detektor 34 sowie der Detektor 33 der Position des Rotors 10 bzgl. des Trägers 6 können jedenfalls an Plätzen angeordnet sein, die unterschiedlich sind zu jenen, die in der Figur dargestellt sind.
  • In der Ausführungsform von Figur 3 sind die reibungslosen Lager 12, 13, 22, 23 gebildet aus aktiven magnetischen Lagern, die Elektromagnetanordnungen 122, 132, 222, 232 aufweisen, die gegenüber den Armaturen 121, 131, 221, 231 angeordnet sind. Die Wicklungen der Elektromagneten werden ausgehend von Regelungsschaltkreisen gesteuert, die mit Hilfe von Positionsdetektoren 123, 133, 223, 233 gesteuert werden, die in der Nähe der magnetischen Lager 12, 13, 22, 23 angeordnet sind.
  • Wie in Figur 3 dargestellt, sind die Elektromagneten 122, 132 der magnetischen Lager 12, 13 und ihre zugehörigen Detektoren 123, 133 an dem Träger 6 gegenüber einer Außenseite 101 des nützlichen Rotors 10 angeordnet, während die Elektromagneten 222, 223 der magnetischen Lager 22, 23 und die zugehörigen Detektoren 223, 233 an dem gegenwirkenden Rotor 21 angeordnet sind, gegenüber einer Innenseite 102 des nützlichen Rotors 10.
  • Diese Anordnung erlaubt, die Steuer- bzw. Regelschaltkreise der magnetischen Lager 12, 13 an dem Träger 6 mit statischen Verbindungen anzuordnen und die Steuerkreise der magnetischen Lager 22, 23 in dem gegenwirkenden Trägheitsorgan 20 anzuordnen, das mit dem gegenwirkenden Rotor 21 verbunden ist. Diese letzten Schaltkreise wirken somit, einen gegenwirkenden Trägheitsteil zu bilden, was die vollkommene Annullierung des kinetischen Moments des nützlichen Rotors 10 und des gegenwirkenden Rotors 21 ermöglicht.

Claims (6)

1. Mechanisches Stabilisierungssystem mit Gegendrehung und einzigem Motor, mit einem zu stabilisierenden Träger (6), einem Nutz- oder nützlichen Rotor (10), der auf dem Träger (6) mit Hilfe von Lagern (12, 13) angebracht ist und mit einem Nutz- oder nützlichen Organ (1), von dem wenigstens ein Parameter, der mit der Drehung des nützlichen Rotors (10) verbunden ist, veränderlich ist, in Abhängigkeit von der Zeit, einem Elektromotor (3), um den Drehantrieb des nützlichen Rotors (10) sicherzustellen, einem Detektor (33), der zwischen dem nützlichen Rotor (10) und dem Träger (6) angeordnet ist, um den der Drehung des nützlichen Rotors (10) zugeordneten Parameter zu messen, auf den ein vorbestimmtes Bewegungsgesetz in Abhängigkeit von der Zeit aufgebracht wird, und einem Regelungsschaltkreis, der die von dem Detektor (33) ausgegebenen Signale empfängt, um die Betriebseigenschaften des Motors (3) zu modifizieren, derart, daß das vorbestimmte Bewegungsgesetz durch den nützlichen Rotor (10) befolgt wird, dadurch gekennzeichnet, dar die Lager (12, 13) des Trägers des nützlichen Rotors (10) Lager ohne Reibung, wie beispielsweise magnetische Lager oder Gaslager sind, daß das System weiterhin einen gekapselten gegenwirkenden Rotor (21) aufweist, der auf konzentrische Weise auf dem nützlichen Rotor (10) mit Hilfe von reibungslosen Lagern (22, 23), wie beispielsweise magnetischen Lagern oder Gaslagern angebracht ist und der ein gegenwirkendes Trägheitsorgan (20) stützt, und daß der Motor (3) zwischengesetzt ist zwischen dem nützlichen Rotor (10) und dem gegenwirkenden Rotor (21), um in Gegenrichtungen den nützlichen Rotor (10) und den gegenwirkenden Rotor (21) anzutreiben, derart, daß die Störungen durch die verbleibenden Momente, erzeugt auf dem Träger (6) durch die Bewegung des nützlichen Rotors (10) annulliert werden durch die gegenwirkende und gleichzeitige Bewegung des gegenwirkenden Rotors (21), wobei das Verhältnis der Geschwindigkeiten des nützlichen Rotors (10) und des gegenwirkenden Rotors (21) derart sind, daß das gesamte kinetische Moment des nützlichen Rotors (10) und des gegenwirkenden Rotors (21) gleich Null gehalten wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (3) Polmassen ohne Wicklungen (31) aufweist, die mit dem nützlichen Rotor (10) verbunden sind, und aufgewickelte Polmassen (32) aufweist, die mit dem gegenwirkenden Rotor (21) verbunden sind.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das entgegenwirkende Trägheitsorgan (20), das mit dem gegenwirkenden Rotor (21) verbunden ist, aus nützlichen oder Nutz-Elementen gebildet ist, die technische Funktionen sicherstellen, wie die Versorgungskreise und Reglungskreise der Wicklungen der aufgewickelten Polarmassen (32) des Motors (3).
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (12, 13) des Trägers des nützlichen Rotors (10) gebildet werden durch aktive magnetische Lager, deren Elektromagneten (122, 132) und die zugehörigen Detektoren (123, 133) auf dem Träger (6) gegenüber einer Außenseite (1) des nützlichen Rotors (10) angebracht sind, und daß die Lager (22, 23) des Trägers des gegenwirkenden Rotors (21) bzgl. des nützlichen Rotors (10) gebildet werden aus aktiven magnetischen Lagern, deren Elektromagneten (222, 232) und die zugehörigen Detektoren (223, 233) auf dem gegenwirkenden Rotor (21) gegenüber einer Tnnenseite (102) des nützlichen Rotors (10) angebracht sind.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsschaltkreise der aktiven Magnetlager (22, 23) des Trägers des gegenwirkenden Rotors (21) in dem gegenwirkenden Trägheitsorgan (20) angeordnet sind, das mit dem gegenwirkenden Rotor (21) verbunden ist, um wenigstens einen gegenwirkenden Trägheitsbereich zu bilden, der die Annullierung des kinetischen Gesamtmoments des nützlichen Rotors (10) und des gegenwirkenden Rotors (21) erlaubt.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) gebildet wird von einem Satelliten oder einer Raumstation, und das nützliche Organ (1), das auf dem nützlichen Rotor (10) angebracht ist, gebildet wird durch ein drehendes Organ wie beispielsweise eine Antenne oder eine Sonnenplatte.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10224100B4 (de) * 2001-06-16 2006-01-26 Karl-Heinz Wiemers Lagerung eines Rotationsteils

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5210636A (en) * 1991-07-19 1993-05-11 Baer Stephen C Rotational oscillatory optical scanning device
US5751078A (en) * 1996-10-03 1998-05-12 Lockheed Martin Corp. Missiles & Space Reactionless, momentum compensated payload positioner
US6107770A (en) * 1998-01-27 2000-08-22 Lockheed Martin Corporation Control system for counter-oscillating masses
US6519084B1 (en) * 1999-03-10 2003-02-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Telescope and movement control device
GB0002375D0 (en) 2000-02-03 2000-03-22 Renishaw Plc Reactionless rotary drive mechanism
AUPQ611700A0 (en) * 2000-03-09 2000-03-30 Barreiro Motor Company Pty Ltd Electrodynamic machine
JP4141689B2 (ja) * 2000-05-12 2008-08-27 アロイス・ヴォベン 風力装置の方位角駆動装置
WO2022032233A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Fishboat Incorporated Robotic fish
IT202200011504A1 (it) * 2022-05-31 2023-12-01 Invaction S R L Dispositivo a macchina elettrica, uso e metodo di operazione

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1612330A (en) * 1924-12-15 1926-12-28 Westinghouse Electric & Mfg Co Pulsating-torque machine
US3435704A (en) * 1967-01-27 1969-04-01 William R Quinn Reaction-free rotary drive
GB1502542A (en) * 1975-10-20 1978-03-01 Burtis W Counterrotation electric motor
DE2603882A1 (de) * 1976-02-02 1977-08-04 Gutehoffnungshuette Sterkrade Schnellaufendes rotationssystem
JPS59169353A (ja) * 1983-03-16 1984-09-25 Tokyo Electric Co Ltd 電動機
US4573651A (en) * 1983-12-19 1986-03-04 Stanton Austin N Torque orientation device
DE3500716C2 (de) * 1985-01-11 1994-06-01 Teldix Gmbh Lageranordnung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10224100B4 (de) * 2001-06-16 2006-01-26 Karl-Heinz Wiemers Lagerung eines Rotationsteils
DE10224100B9 (de) * 2001-06-16 2014-03-06 Karl-Heinz Wiemers Lagerung eines Rotationsteils

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US5063336A (en) 1991-11-05
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DE69001684D1 (de) 1993-07-01
FR2642495B1 (fr) 1991-05-24
EP0381575B1 (de) 1993-05-26
ES2042225T3 (es) 1993-12-01

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