DE2416657A1 - Kreiselgeraet - Google Patents

Description

Kreiselgerät

Die Erfindung bezieht sich auf Kreiselgeräte und insbesondere» jedoch nicht ausschließlich auf Kreisel-Wtakelgeschwindigkeits-Meßfühler mit lagerfreiem Rotor« die zur Feststellung und Messung von Winkelgeschwindigkeiten der Bewegung eines Fahr« oder Flugzeuges bezüglich einer einzigen Achse oder bezüglich zweier zueinander senkrechter Achsen und zusätzlich, wenn dies erwünscht ist, zur Messung linearer Beschleunigungen entlang der Spinachse des Rotors verwendet werden« Der Winkelgeschwindigkeits-Meßfühler weist ein einziges rotierendes Element auf« das mit einer hohen Geschwindigkeit um seine Spinachse gedreht wird und das vollständig hydrodynamisch in einem abgedichteten Hohl raum gelagert Isto

Das erfindungsgemäße Kreiselgerät stellt eine Verbesserung des Kreiselgerätes nach der US°Patentschrift 3 722 297 der gleichen Anmelderin dar* bei dem der Antriebsmotor für den Rotor konventionell insofern aufgebaut ist« als der geschichtete Statorkern und die Wicklung am Umfang um den scheibenförmigen Rotor herum angeordnet sind^ wobei die innere kreisförmige Oberfläche des geschichteten Kernteils des Stators die zylindrische Oberfläche

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der Seitenwand des Hohlraumes definiert ₀ Weiterhin sind der geschichtete Kern und die Wicklung dem gleichen Umgebungsströmungsmedium ausgesetzt, wie der scheibenförmige rotierende Rotor.

Wie es in der Motoren= und Generatortechnik gut bekannt ist* erzeugen Motorwicklungen auf Grund von Ausgasungserseheinungen verunreinigende Stoffe* die in beträchtlichem Ausmaß zur Verunreinigung der Innenräume eines Motors beitragen. Daher können sich bei dem in der oben erwähnten Patentschrift beschriebenen Anordnung des strömungsmittelgelagerten Kreiselgerätes durch Ausgasen der Motorwicklung erzeugte Verunreinigungen ohn© weiteres mit dem umgebenden Strömungsmedium mischen und die Viskosität ues StrÖ= mungsmediums und die Betrisbsabstände versohl&eii^Yn^ so daß die Betriebseigenschaften des hydrodynamisch gelagerte» B >tors in nachteiliger Weise beeinflußt werdenο

Weiterhin erfordert ein Wechsel des verunreinigten Strömungsme= diums oder die Entfernung des Stators« der das am wenigsten zuver= lässige der Elemente in Verbindung mit dem inneren Hohlraum ist, das Aufbrechen der Abdichtung des Hohlraumes sowie eine Veränderung der Ausrichtung der Lageroberflächen_o

Obwohl es anerkannt ist* daß ein auf einem übiidiea Gaslager ge«= lagerter Kreiselrotor betriebliche Vorteile in fca&ug auf die Lebens= dauer und Zuverlässigkeit gegenüber einem Kreisair-oto? aufweist, der in üblichen Kugellagerlagern gelagert ±s^_s mmi'-t 3in derartiger Rotor zusätzliche Fehlerquellen auf» Beispielsweise last' die be= kannte Konstruktion nicht ohne weiteres Synchrondrshzahl-Aufsetz·= vorgänge auf Grund von unvermeidbar an Übemri-nkelgsschwindigkeiten und mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Lagerbertförungen während des Auslaufens zu_a Daher könnte der Kreiselrotor f :f ürund der Abnutzung und sogar der Verschwaißung des Rotors mit äiner der Drucklageroberflächen beschädigt werden* wodurch ein vollständiger Ausfall der Meßfühlereinriehtung hirvorgerufen würfie»

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Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kreiselgerät für lenkbare Luftfahrzeuge umfaßt Qehauseeinrlohtungen mit einer Längsachse . und mit einem abgedichteten inneren Hohlraum« der in den Gehäuseeinrichtungen durch die axialen Strömungsmedium-Drucklageroberflächen und einen zylindrischen Ring ausgebildet 1st« der zwischen den Drucklageroberflächen angeordnet 1st« Rotorelemente mit äußeren Oberflächen« die in ihrer Form mit den inneren Oberflächen des Hohlraumes übereinstimmen« die jedoch geringfügig kleinere Gesamtabmessungen aufweisen« um einen hydrodynamischen Lagerspalt zu bilden« so daß die Rotorelemente bei ihrer Drehung hydrodynamisch in dem abgedichteten Hohlraum aufgehängt sind«, einen rotierenden -Magnetfluß erzeugende Statoreinrichtungen_s die in dem Gehäuse angeordnet sind« und von den Rotorelementen und dem inneren Hohl« raum sowohl räumlich versetzt, als auch mechanisch isoliert sind« um die Rotorelemente um die Längsachse in Drehung zu versetzen« und magnetische Kopplungseinriohtungen« die zwischen den Stator» einrichtungen und den Rotorelementen angeordnet sind« um einen Flußweg zwischen den» Statoreinrichtungen und den Rotorelementen zu bilden« so daß sich die Rotorelemente In Abhängigkeit von dem Magnetfluß drehen und daß von den Statoreinrichtungen erzeugte Verunreinigungen am Eintreten in den inneren abgedichteten Hohlraum gehindert sind·

Erfindungsgemäß wird ein Kreisel-Winkelgeschwindigkeltsmeßfühler geschaffen« der das neuartige Merkmal aufweist« daß die Statorein= richtungen des Meßfühlers räumlich und mechanisch gegenüber den Rotorelementen entlang der Längsachse des Meßfühlers verschoben sind ₀ Bei einem bevorzugten AusfUhrungsbelsplel 1st der von den Statorwicklungen erzeugte rotierende Magnetfluß mit dem Rotor über eine Anzahl von langgestreckten laminierten bzw. geschichteten Polstücken gekoppelt« die sich in Längsrichtung zwischen dem Stator und dem Rotor erstrecken« Der Rotor« der scheibenförmig ist (wie es in der obengenannten US-Patentschrift beschrieben ist}» wird hydrodynamisch in einem abgedichteten inneren Hohlraum des

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Meßfühlers schwebend gehalten und das Lagergas ergibt eine radiale und axiale Lagerung und bildet außerdem die Bezugs-Federzwangskraft als auch eine Dämpfung für den Rotor. Der Rotor stellt den Anker eines elektrischen Drehmomenterzeugers * der für Eigentestzwecke verwendet wird» sowie den Anker der kapazitiven elektrischen Abnehmer zur Lieferung der Winkelgesohwlndigkeits- und Linearbeschleunigungs-Ausgangssignale dar ο Die Trennung des Stators von dem abgedichteten inneren Hohlraum verhindert, daß von den Isolier- und Vergußmaterialien der Statorwicklung erzeugte Verunreinigungen das Strömungsmedium verschmutzen, das den Rotor hydrodynamisch in dem Hohlraum schwebend lagert und ermöglicht außerdem den Ersatz des Stators ohne Aufbrechen der Abdichtung des inneren Hohlraumes oder Veränderung der Ausrichtung der Lageroberfläche.

Zusätzlich sind gleichrichtende elektronische Schaltungen nahe an den kapazitiven Abnehmern zwischen dem Motorstator und dem empfindlichen Rotor angeordnet« so daß die Notwendigkeit einer Abschirmung der Signale der kapazitiven Abnehmer vermieden wird. Weiterhin sind entsprechende Trimmerkondensatoren in der Nähe der elektronischen Schaltungen angeordnet« so daß eine individuelle Maßstabsfaktoreinstellung für jeden kapazitiven Abnehmer möglich let.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die axialen Drucklageroberflächen« die die Enden des abgedichteten inneren Hohlraumes bilden« aus keramischem oder anderem geeigneten Material hergestellt« um die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Rotors während der "Lande"- und "Start"-Vorgänge und ein mögliches Abschleifen im Fall von zu großen Winkelgeschwindigkeiten zu verringern.

Die Verbindungsstifte, die die Eingangsleistung an den Meßfühler ankoppeln und die Ausgangssignale von dem Meßfühler auskoppeln«

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umfassen Stäbe» die sich in den Meßfühler erstrecken und die in Nuten liegen, die zwischen den langgestreckten geschichteten Motorkernarmen ausgebildet sind und diese Stäbe dienen zur Hai-= terung elektronischer Schaltungsplatten mit Hilfe von Lötkissen und keramischem Einspannteüen. Diese Stäbe können an den Schaltungsplatten durch Wärmezufuhr ah die Teile der Stifte gelötet werden» die von außerhalb der Einheit zugänglich sind, so daß der Zusammen» bauvorgang vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden.

Ein Druckprofil bildende winkelförmige Nuten um die zylindrische innere Oberfläche des inneren Hohlraums herum sind vorgesehen, um einen dynamisch stabilen Rotor mit verbesserter Null-Wiederholbarkeit des Winkelgeschwindigkeitsmeßfühlers von einem Einschalten zum anderen zu erzielen»

Diese insgesamt neuartige-Form verbessert außerdem das Verhältnis des Durohmessers zur Länge der gesamten Einheit, so daß der Durchmesser des Rotors bei einer nur nominellen gleichzeitigen Vergrößerung des Gesamtdurchmessers der Einheit vergrößert werden kann, weil der Stator nicht den Rotordurchmesser bestimmt.

Die Verringerung in der Anzahl der funktionellen Teile (der Rotor ist das einzige bewegliche Teil) verglichen mit konventionelleren Winkelgeschwlndigkelts» und Beschleunigungsmeßfühlern spiegelt sich direkt in einer vergrößerten Zuverlässigkeit wieder. Weiterhin verbessert die entsprechende Verringerung der Kompliziertheit das Herstellungsergebnis und das Kostenverhältnis·

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

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Flg. 1 eine Querschnittsansicht einer AusfUhrungsform des Kreiselgerätes mit Ströraungsmedium-Lagerungj

Fig. 2 eine bruohstUokhafte sohematische perspektivische Ansieht eines Stators und eines Rotors des Kreiselgerätes nach Fig· I, wobei ein typischer Magnetflußweg dargestellt ist;

Fig. 3 eine bruohstUokhafte perspektivische Ansicht eines zylindrischen Ringes mit Profilnuten_a d@r bei der radialen Oaslagerung des Rotors nach Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung des Kreiselgerätes·

Das in Fig. 1 dargestellte Kreiselgerät weist, die Form eines Winkelgesehwindigkeitsmeßfühlers 10 mit e inem zylindrischen Oe= häuse auf, das einen mittleren Hauptabschnitt 11 einschließt, dessen eines Ende mit Hilfe einer geeigneten Schutz-Abdeckglocke oder einem Endabschnitt 12 geschlossen ist, während das andere Ende mit Hilfe einer weiteren Abdeckglocke oder eines Endabschnitts 13 verschlossen 1st. Epoxy°Harzklebemittel wird zur Verbindung des mittleren Abschnittes 11 mit den Endabschnitten 12 und 13 verwendet. Eine Statoranordnung 15 mit einer Spule 16* die auf einem geschichteten oder lameliierten Kern 17 befestigt 1st, von dem sich eine Anzahl von langgestreckten Kern-Polstückverlängerungen oder geschichteten Kernteilen 20 erstreckt, ist all« gemein innerhalb des Endteils des Mittelabschnittes 11 in der Nähe des Endabschnittes 13 angeordnet. Die Statoranordnung 15 kann eine Übliche Hysterese-Motoranordnung sein, an die die geschichteten PolstUcke 20 angepaßt sind.

Die Anzahl der Bündel oder Stapel von langgestreckten geschichteten Polstücken 20, die aus üblichem Motorblechmaterial herge-

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stellt sind« sind mit einem Ende an den äußeren Polstückblechen des Kerns 17 angeordnet und an diese angepaßt. Bei einer typischen AusfUhrungsform der Erfindung werden zwölf unter gleichen Abständen angeordnete Bündel-von Polstücken 20 verwendet« Das andere Ende der geschichteten Polstüoke 20 bildet einen entsprechenden jedoch in Axiairichtung entfernten Pol» um die Motorkernanordnung zu vervollständigen. Ein Trägheitsrotor in Form einer.dicken Scheibe 2j5 bildet den Rotor des Motors und ist vollständig in einem ströraungsmediumdichten Hohlraum 22 eingeschlossen, der teilweise durch eine dünne zylindrischen Metallhülse oder einen Ring 21 gebildet ist, der auf den Innenoberflächen der geschichteten Polstücke 20 angeordnet ist und einen üblichen Sättigungsring für die Motorpole bildet« Der Rotor 23 umfaßt einen am Umfang angeordneten Hysteresering 24, der vorzugsweise aus 18 % Kobalt und Monelmetall hergestellt ist und der an dem Umfang des Rotorlcörpers befestigt 1st» um eine einzige einstückige Einheit zu bilden.

Flg. 2 zeigt eine schematische Ansicht dieser Anordnung und zeigt weiterhin einen typischen Magnetflußweg von der Statoranordnung durch die geschichteten Polstücke 20 zum Rotor 2j5, wobei es verständlich ist, daß der Magnetfluß um die Spin-Achse in üblicher Hysteresemotor-Betriebsweise rotiert.

Die Ausbildung des übrigen Teils des inneren abgedichteten Hohl» raums 22 erfolgt durch zwei axial entgegengesetzte Drucklagerkissen 25» die präzisionsgeläppte ebene parallele Oberflächen 26 aufweisen» die vorzugsweise aus Hartkeramikmaterial im Härtebereich von Saphir hergestellt sind. Die Lageroberflächen 26 sind genau innerhalb des Ringes 21 ausgerichtet» so daß ihre Oberflächen parallel sind und einen geeigneten Abstand für die richtigen Spaltabmessungen aufweisen und es wird ein Epoxy-Harz 14a verwendet» um die Druoklagerkissen 25 und den Ring 21 fest aneinander zu befestigen» so daß der innere Hohlraum für den Rotor 23 vervollständigt 1st.

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In manchen Anwendungen kann es erwünscht oder erforderlich sein* steuerbare Drehmomente an den Rotor anzulegen« Zu diesem Zweck weist das linke Lagerkissen 25 gesehen in Fig. 1 vier Bohrungen 27 auf (von denen zwei in Fig. 1 sichtbar sind) die die vier Dreh« momentgeber-Polstücke 13 aufnehmen, die jeweils eine abgeschrägte Oberfläche JU zur Ableitung des Wirbelstroms in den Rotor 23 sowie eine ebene Oberfläche 32 parallel zu den Drucklageroberflächen 26 aufweisen. Eine Drehmomenterzeugerwicklung 33 ist auf dem der abgeschrägten Oberfläche 31 entgegengesetzten Ende auf jedem der Polstücke 30 befestigt. Geeignete Magnetfluß-Rückschlußstücke sind vorgesehen, jedoch in Fig. 1 nicht sichtbare Ein weiterer Magnetfluß-Rückschlußring 30* ist ebenfalls vorgesehen«, Die vier Polstücke 30 bilden zwei Paare von Drehmomenterzeuger-Polen ο Das erste in Fig. 1 gezeigte Paar 38 ist entlang der X-Achse ausgerichtet, während das zweite nicht gezeigte Paar 39 entlang der Y-Achse ausgerichtet ist. Die Polpaare sind daher in zueinander senkrechten Ebenen angeordnet und führen bei Erregung, beispielsweise für Eigentestzwecke, eine feste differenzielle magnetomotorische Kraft um eine Diametralachse ein, um Drehmomente um die diametrale Achse des Rotors 23 zu erzeugen.

Das andere Lagerkissen 25, das in Fig. 1 rechts liegte weist ebenfalls vier Öffnungen 34 auf (von denen zwei in FIg₀ 1 sichtbar sind), um vier Leiterplatten aufzunehmen, die zwei Paare von kapazitiven Platten 35, 35^f bilden, die in zueinander senkrechten Ebenen angeordnet sind, wobei lediglich die Platten 35 in Figo 1 sichtbar sind. Jedes Paar von Platten 35 # 35¹ wirkt mit dem Rotor 23 zusammen, der eine gemeinsame leitende Platte darstellt, um zwei Paare von kapazitiven Abnehmern zur Messung der Winkel verschiebung des Rotors 23 in Abhängigkeit von den Drehgeschwindigkeiten des Meßfühlers um zueinander senkrechte Achsen zu bilden. Die vier kapazitiven Platten sind an den Enden von Stiften 36 ausgebildet, die Leiter von den Abnehmern zu zugehörigen elektronischen Schaltungsbauteilen 37 bilden, die auf zwei gedruckten Schaltungsplatten

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40 und 40* befestigt sind, die in gleicher Weise mechanisch von den Stiften j56 gehaltert werden» Außerdem sind mit den Stiften 36 über Leiter 41 Trimmerkondensatoren 42 gekoppelt» die getrennte Maßstabsfaktor-Einstellungen für jede kapazitive Platte ermöglichen und die in üblicher Weise mit Hilfe der Einstellschrauben 43 einstellbar sind ο Die Stifte 36 sind elektrisch mit den Schaltungsplatten 40 und 40* durch eine Anzahl von Lötkissen 44 verbunden.

Die Drehmomenterzeuger-Polstücke 30, die kapazitiven Platten 35, 35* und die leitenden Stifte 36 werden in den jeweiligen Lagerkissen 25 mit Epoxy-Harz l4a nach genauer Ausrichtung und Einstellung auf die erforderlichen Toleranzen eingeklebt_o

Drei weitere elektronische gedruckte Schaltungsplatten 45, 46 und 47 sind in dem rechten Endabschnitt 13 angeordnet und schließen einen Oszillator 50 ein, der ein hochfrequentes Wechselspannungsansteuersignal für die kapazitiven Platten 35« 35* liefert· Eine Anzahl von Verbindungsstäben 51 mit veränderlicher Länge ist am Umfang um die Meßfühlereinheit 10 herum angeordnet und erstreckt, sich in Längsrichtung zwischen den geschichteten Polstücken 20 um eine Einrichtung zur mechanischen Halterung und elektrischen Verbindung der verschiedenen Schaltungen der elektronischen Schaltungsplatten 45, 46 und 47 zu schaffen. Die Stäbe 51 dienen außerdem als Einrichtung zur Einkopplung von Eingangsleistungssignalen an den Meßfühler und zur Auskopplung von Ausgangssignalen von den kapazitiven Platten 35» 35*· Die Stäbe 51 können mit den Schaltungsplatten 45, 46 und 47 an den erforderlichen Stellen elektrisch mit Hilfe einer Anzahl von plattierten durchgehenden Löchern 44a auf jeder der Schaltungsplatten verbunden werden, wobei die elektrischen Verbindungen in zweckmäßiger Weise durch einfaches Aufbringen von Hitze auf die Enden der Stäbe 51 nach dem Zusammenbau erfolgt.

Diese Anordnung ist Insbesondere für eine wirtschaftliche und wirkungsvolle Herstellung und Wartung geeignet. Wie es in ein-

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fächer Weise zu erkennen ist« ist es, wenn die Statoranordnung 15, die üblicherweise das Element des Krelselmotors ist,, das ersetzt werden muß, entfernt werden muß, lediglich erforderlich« die untere Endkappe oder Adeckung IJ> von den Stäben 51 abzustreifen, indem das Epoxy-Harz 14 von der Abdichtung entfernt wird . Durch einfaches Aufbringen von Hitze auf die Enden der Stäbe 51 können die elektronischen Schaltungsplatten 45, 46 und 47 von den Stäben 51 abgestreift werden. Die Statoranordnung 15« die mit Preßsitz in die Innere Oberfläche der langgestreckten geschichteten Polstucke 20 eingesetzt 1st« kann dann in einfacher Welse entfernt« nachgearbeitet und ersetzt werden oder es.kann eine neue Stator» anordnung eingesetzt werden· Die elektronischen Schaltungsplatten 45, 46 und 47 werden dann über die Stäbe 51 zurückgeschoben und erneut festgelötet und der Endabdeckabschnitt 15 wird wieder an seinen Platz gebracht und erneut mit Hilfe von Epoxy-Harz be«, festigt.

In Fig· 3 1st der Metallring 2I₄ der die radiale Lagergas-Lager= oberfläche für den inneren Hohlraum 22 bildet, dargestellt« der eine Vielzahl von grätenförmigen oder winkelförmigen Nuten 60 aufweist» die auf der inneren Oberfläche des Metallringes 21 mit Hilfe bekannter Photoätztechniken profiliert sind. Wenn keine Profilnuten auf der zylindrischen Oberfläche des Rotors 22 oder der inneren zylindrischen Oberfläche des Metallringes 21 verwendet würde« könnte sich eine dynamische Instabilität des Rotors 23 für alle Achsenausriohtungen während des Betriebs der Meßfühlereinheit 10 ergeben. Weiterhin hat es sich herausgestellt, daß die Ausbildung von grätenförmigen oder winkelförmigen Nuten auf der zylindrischen Oberfläche des Rotors 23 zwar die dynamische Stabilität erhöht, Jedoch einen unerwünschten Mikro-Wobbe!winkel auf Grund beschränkter Herstellungstoleranzen bei der Herstellung perfekter Nuten auf dem Rotor 23 hervorruft. Als Ergebnis neigt der Rotor 23 beim Betrieb dazu« auf einen gewissen kleinen Spalt einzurasten« der sich mit der Drehzahl des Rotors 23 dreht und

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eine spezielle Nullneigung hervorruft« wodurch sich ein entsprechender resultierender Null-Ausgang des Meßfühlers ergibt. Weil es möglich ist» daß die Ausbildung der Nuten nicht an jeder Stelle des Rotors 235 gleich 1st« und zwar auf Grund der oben erwähnten Herstellungstoleranzen, kann der Rotor 23 beim Abschalten des Meßfühlers 10 und beim erneuten Einschalten einen anderen kleinen Spalt aufsuchen, wodurch sich eine andere Null-Neigung ergibt und entsprechend ein unterschiedliches Null-Ausgangssignal erzeugt wird. Daher 1st der Null-Ausgang des Meßfühlers 10 von einem Einschalten zum anderen zufällig und nicht kompensierbar.

Dadurch, daß die grätenförmigen oder winkelförmigen Nuten 60 auf die innere zylindrischen Oberfläche des Metallringes 21 gelegt werden und nicht auf die Rotoroberfläche, wird die oben erwähnte Schwierigkeit der Mikrowobbelung und der Null-Verschiebung vollständig beseitigt. Obwohl die gleichen Herstellungstoleranzen auch dann gegeben sind, wenn die Nuten auf der inneren zylindrischen Oberfläche des Ringes 21 ausgebildet werden, wird angenommen, daß der Rotor 22 den kleinen Spalt gegenüber der Nutung 60 auspendelt und irgendwelche Wirkungen von kleineren Ungenauigkeiten der Nuten 16 ausintegriert.

Wie es welter oben ausgeführt wurde, kann es bei manchen Anwendungen des Wlnkelges.chwindigkeits-MeßfUhlers erwünscht sein, eine Eingangs-^nderungsgeschwindigkelts-Befehlsfunktion vorzusehen, beispielsweise für Testzwecke vor oder während des Fluges, zur Befehlsgabe für ein Winkeländerungsmanöver oder zur Schaffung einer geschlossenen Schleife oder einer erzwungenen Rückführungseinrichtung· Wie in der oben erwähnten US-Patentschrift können magnetspulenartige Drehmomenterzeuger für diesen Zweck verwendet werden, weil hier keine zwischengeschaltete Kardanringanordnung vorgesehen ist. Die Drehmomenterzeuger-Pole 50 undWicklungen 33 arbeiten nach einem Differenzial-Magnetspulenprinzip, wobei der Hysteresering 24 des Rotors 23 als Drehmomenterzeuger-Anker wirkt«

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Der Hing 24 ist aus einem Material mit vernachlässigbarer LeIt= fähigkeit hergestellt» wie z_oB. aus l8 # Kobalt und Monel-Metall^ so daß die Wirkungen von Wirbelströmen verringert werden. Weiterhin dient die Formgebung der FolstÜcke bei 31 und 32 zur Konzentration des Magnetflusses in dem Hysteresering 24, was einen größeren Spalt ermöglicht und andererseits die Anziehungskräfte verringert» die während des Anlaufens des Rotors auftreten, so daß das Anlaufen erleichtert wird«,

Die kapazitiven Abnehmerplatten 35* 35^f sind paarweise längs zueinander senkrechter Achsen angeordnet, so daß jedes Paar von Abnehmerplatten 35, 35* zur Feststellung oder Messung der dIfferenziellen Axialbewegungen des Hystereseringes 24 des Rotors 23 diente Weil Eingangs-Änderungsgesohwindigkeiten eine Winkelverschiebung des Rotors um eine diametrale Achse senkrecht zur Achse der Ein= gangsänderungsgeschwindigkeit ergeben, 1st jedes Paar von Platten 35* 35* In einer Ebene angeordnet, die eine Eingangs-Änderungsgeschwindigkeitsaohse und die Spinachse des Rotors einschließt ο Die hochfrequente Erregungsquelle (d.h. der Oszillator 50) er= zeugt eine Wechselstrom-Ladungsspannung auf dem Hysteresering über die zwei Platten jedes Abnehmers gegenüber dem Rahmen des Meßfühlers 10, d,h„ gegenüber dem Mittelabschnitt 11, und zwar über den zylindrischen Ring 21 und die geschichteten Mo tor pol= stücke 20.

Dies wird besser verständlich, wenn man den zylindrischen Ring 21, der den Rotor 23 und den Hysteresering 24 umgibt, als erste Platte eines Kondensators betrachtet. Das Anlegen eines Potentials an den zylindrischen Ring 21 ruft eine Differentialspannung in bezug auf den Hysteresering 24 hervor. Der von dem Hysteresering 24 und dem zylindrischen Ring 21 gebildete Kondensator weist eine feste Kapazität auf, die ungefähr zwei Größenordnungen größer als die Kapazität zwischen dem Hysteresering 24 und jeder der kapazitiven Abnehmerplatten ist. Aus dieser Anordnung ist zu erkennen, daß der Hysteresering 24 gleichzeitig als die zweite

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Platte in einem ersten Kondensator gegenüber dem zylindrischen Ring 21 und als die zweite Platte In einem zweiten Kondensator gegenüber jeder der kapazitiven Abnehmerplatten dientο Idealerweise würde sich der Rotor 23 nicht entlang der Spinachse ver° schieben« sondern würde lediglich winkelmäßig um die zueinander senkrechten Achsen versetzt werden« die senkrecht zur Spinachse stehen» Im tatsächlichen Betrieb wird der Rotor 23 jedoch entlang der Spinachse beispielsweise in Abhängigkeit von Beschleunigungen entlang der Spinachse verschoben. Die Maßstäbsfaktoren jedes Paars der kapazitiven Abnehmerplatten 35« 35* müssen daher so eingestellt werden« daß sie die Axialbewegung des Rotors 23 ent» lang der Spinachse kompensieren» Dies wird dadurch erreicht« daß die Streukapazität gegenüber Masse« d.h. gegenüber dem Hauptabschnitt 11 geändert wird.

Die Streukapazität gegenüber Masse wird für jede kapazitive Abnehmerplatte durch Änderung der Kapazität des Trimmerkondensators 42 geändert« was mit Hilfe der zugehörigen Einstellschraube 40 erfolgt. Die beiden Maßstabsfaktoren jedes. Paares der kapazitiven Abnehmerplatten 355 35* werden so aneinander angepaßt« daß die Verschiebung des Rotors 23 entlang der Spinachse kompensiert wird« so daß der resultierende Ausgang auf Grund der axialen Verschiebung des Rotors 23 annehmbar klein ist. Auf diese Weise wird eine erhebliche Verringerung der Nullbeschleunlgungs-Empflndliohkeit entlang der Spinachse des Rotors 23 erzielt« während die Querachsen-Ausrichtung beträchtlich verbessert wird. In einem speziellen Ausführungsbeispiel wurde die Nullempfindlichkeit von l8°/sec./g auf OjloVseco/g durch die Hinzufügung der Trimmerkondensatoren 42 zu jeder kapazitiven Abnehmerplatte verbessert.

Weil der Rotor des Kreisel-Wlnkelgeschwindigkeits-MeßfUhlers 10 eine vollständig frei schwebende Masse ist« kann er außerdem in Richtung der Spinachse,, d.h. in Richtung der Z-Achse nach Pig. I verlaufende Beschleunigungen zusätzlich zu den Winkelgeschwindig-

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ketten bezüglich der zwei zueinander senkrechten Achsen« d«h, den X- und Y-Achsen nach Fig. 1 messen. Dies wird mit Hilfe der Abnehmerschaltung erreicht, die weiter unten in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wird.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild der elektronischen Schaltungen zur Lieferung der beiden Winkelgeschwindigkeits- und Linearbeschleunigungs-Ausgangssignale des Meßfühlers. Grundsätzlich umfassen die Schaltungen Doppel- oder Vollweggleichrichterbrücken 90 und 91, die mit Jedem kapazitiven Abnehmerpaar 35 bzw. 35* gekoppelt sind. Die Paare von veränderlichen Kondensatoren 35* 35* stellen die veränderliche Kapazität zwischen den Paaren von Abnehmerplatten 35* 35^% und dem Hysteresering 24 des Rotors 23 dar. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist« stellen die ersten beiden veränderlichen Kon-= densatoren 35 das Paar von kapazitiven Abnehmerplatten 35 dar, die die Winkelpräzession des Rotors in Abhängigkeit von Eingangswinkelgeschwindigkeiten um die X-Achse messen« während die anderen beiden veränderlichen Kondensatoren 35' Winkelgeschwindigkeiten um die Y-Achse messen« Die mit den ersten kapazitiven Abnehmer» platten verbundene BrUckenschaltung wird zur Ableitung von sowohl X-Achsen-Winkelgeschwindigkeiten als auch Z-Achsen-Beschleunigungen verwendet und wird im folgenden beschrieben»

Ein fester Kondensator 100 ist zwischen der Gehäusemasse 21 und einem ersten Eingangsanschluß der Gleichrichterbrückenschaltung eingeschaltet« der durch den Verbindungspunkt der Diode 101 mit dem Widerstand 103 gebildet wird. Das Eingangssignal von dem Anschluß an einem der veränderlichen« durch die Platte und den Hysteresering 24 des Rotors gebildeten Kondensator 35 1st mit dem zweiten Eingangsanschluß der Glelohrichterbrücke verbunden« der durch den Verbindungspunkt zwischen der Diode 102« dem veränderlichen Trimmerkondensator 42 und dem Widerstand 104 gebildet ist. Der erste Ausgangsanschluß der BrUckenschaltung, der durch den Verbindungspunkt der Widerstünde 103 und 104 gebildet ist« ist über einen

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Kondensator 10 5 mit Hasse verbunden« um das Hochfrequenz-Oszillatorsignal kurzzuschließen. Das Oleiohspannungs-Ausgangssignal wird über einen Eingangswiderstand 106 dem invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 110 zugeführt und wird außerdem über einen Eingangswiderstand 120 dem nicht invertieren» den Eingangsanschluß eines zweiten Operationsverstärkers 122 zugeführt. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 110 1st Über einen Widerstand 107 mit Hasse verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 110 weist eine Gegenkopplungsverbindung über einen Widerstand 111 mit dem invertierenden Eingangsanschluß auf. Der Ausgangsansohluß des ersten Operationsverstärkers 110 ist außerdem über einen Eingangewider» stand 112 mit dem Invertierenden Eingangsanschluß eines dritten Operationsverstärkers 115 verbunden. Der Ausgangsansohluß der anderen Hälfte der GleichriohterbrUckensohaltung 90, der mit der oberen Hälfte identisch ist und der mit dem zweiten veränderlichen Kondensator 35 des X-Achsen-Abnehmers verbunden ist« ist über einen zweiten Eingangswiderstand 113 mit den* nicht Invertierenden EIngangsansohluß des dritten Operationsverstärkers 115 verbunden. Der Ausgangsansohluß der anderen Hälfte der OleichrlohterbrUcke 90 1st außerdem über einen Eingangswiderstand 117 mit dem invertierenden Eingangsansohluß des zweiten Operationsverstärkers 122 verbunden. Der nicht Invertierende Eingangsansohluß des dritten Operationsverstärkers II5 ist außerdem über einen Widerstand 114 mit Hasse verbunden« um eine Eingangsvorspannung zu erzielen. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 115 ist über einen Qegenkopplungsweg über einen Widerstand 116 mit dem invertierenden Eingangsanschluß verbunden. Das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker 115 stellt die algebraische Summierung der Ausgangssignale von der Oleiehrichterbrüokanschaltung 90 dar» die mit den beiden veränderlichen Kondensatoren 35 verbunden ist« die der X-Aohsen-Winkelgesohwlndlgkeitsmessung zugeordnet sind. Daher ist das Ausgangsspannungssignal von dem Operationsverstärker 115 proportional zu oder ein Haß der Winkelgeschwindigkeit

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des MeßfUblers um die X-Achse.

Der nicht in vertierende Eingangsanschluß des zweiten Operations» Verstärkers 122 1st über einen Widerstand 121 mit Masse verbunden« um eine Eingangsvorspannung zu erzeugen· Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 122 ist über einen Gegenkopplungswiderstand 123 mit dem invertierenden Eingangsanschluß verbunden» Das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker 122 stellt die algebraische Differenz zwischen den Ausgangssignalen von der GleichrichterbrUokenschaltung 90 dar« die mit den beiden veränderlichen Kondensatoren 35 verbunden ist. Der Operationsverstärker 122 Invertiert das eine Signal und addiert es zu dem anderen« so daß sich ein Ausgangsspannungsslgnal ergibt« das die lineare Beschleunigung des Rotors 23 entlang der Spinachse darstellt« d.h. entlang der Z-Achse nach Fig. 1.

Die Ausgangssignale von den kapazitiven Abnehmern 35* zur Messung der Eingangswinkelgeschwindigkeiten um die Y-Achse sind über eine ähnliche Gleichrichterbrückenschaltung 91 verbunden und werden in einfacher Weise miteinander in einem gemeinsamen Verbindungspunkt summiert um ein Ausgangsspannungssignal zu liefern« das proportional zur Winkelgeschwindigkeit des Meßfühlers um die Y-Achse ist,:

Eine weitere Verbesserung bezüglich der kapazitiven Abnehmerplatten der veränderlichen Kondensatoren 35 und der parallelen Stirnflächen 32 der Drehmomenterzeuger«=Polstücke 30 wird dadurch erzielt« daß die Oberflächen der kapazitiven Platten und die Ober» flächen 32 Unter die Oberflächen der Drucklagerkissen 25 zurück« geschnitten werden und daß die keramischen Drucklagerkissen 25 an der Kante des Rotors wie bei 25* gezeigt« vorspringen« um aus hartem Keramikmaterial bestehende "Landestreifen" für den Rotor im Fall von zu großen Winkelgeschwindigkeiten zu schaffen» Dies heißt mit anderen Worten« daß diese Verbesserung irgendeinen möglichen Kontakt zwischen den ebenen Kantentellen des Rotors 23 und den weichmetallischen Oberflächen der kapazitiven Abnehmerplatten 35 und den parallelen Oberflächen 32 der Drehmomenterzeuger-

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JfC

FolstUcke JQ verhindert, der beim Anlaufen, Abschalten und bei zu hohen Geschwindigkeiten auftreten könnte.

Bei einer früheren Ausführungsform eines strömungsmedium-gelagerten Kreiselgerätes« wie es in der US-Patentschrift 5 722 297 beschrieben 1st« erzeugte die ebene Umfangsoberfläche des dicken scheiben» förmigen Rotors einen negativen Ausdruck in dem Wert der Kreisel-Bezugsfederkraft (die idealerweise lediglich eine Funktion der Gas-Kompressibilität ist}« der sich daraus ergab; daß der Rotor versuchte« um einen Durchmesser zu rotieren« und zwar auf Grund der magnetomotorischen Kräfte in dem radialen Spalt zwischen dem Hysteresering 24 und dem zylindrischen Ring 21« weil ein minimaler Reluktanz-Pfad gebildet wird« Um eine Form des Rotors 22 zu bestimmen« die ein optimales Betriebsverhalten für alle Winkelpo= sitionen des Rotors 23 innerhalb des Inneren Hohlraumes 22 ergibt und um den Winkelgeschwindigkeitsbereich des Kreiselgerätes zu vergrößern« wir den mathematische Modelltechniken verwendet« um den optimalen magnetischen Spalt zwischen dem zylindrischen Ring 21 und der zylindrischen Oberfläche des Hystereseringes zu ermitteln. Dabei ergab sich die Form des Rotors wie sie in Fig. 1 gezeigt ist« bei der die Umfangsoberfläche des Hystereseringes 24 des Rotors sich graduell von ihrem Mittelpunkt zu den Kanten verjüngt« während die radiale Gaslagerungsoberfläche dadurch flach gehalten wird« daß ein zylindrisch geformter äußerer überzug 28 verwendet wird· (Siehe Fig« l) . Dies wird durch die vorstehend beschriebenen Maschinenbearbeitungs- und Plattlerungstechniken erreichtο

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel des Kreiselgerätes betrug der Magnetspalt zwischen dem Scheitelpunkt der Umfangsoberfläche an dem Hysteresering 24 und dem zylindrischen Ring 21 0,0625 mm (0,0025 Zoll) und der Spalt zwischen dem zylindrischen Ring 21 und der Kante der Umfangsoberfläche an dem Hysteresering 24 in der Nähe der axialen Drucklageroberfläche betrug 0,2125 mm (O_eOO85 Zoll).

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Mit diesem modifizierten Rotor 23 durchgeführte Untersuchungen zeigten eine Verringerung der Neigung des Rotors 23, sich um einen Durchmesser zu drehen« wodurch nicht nur die Nullstabilität des Meßftthlers verbessert wurde« sondern sich außerdem eine erhebliche Vergrößerung des Winkelgeschwindigkeitsbereiches ergab.

Die meisten mit einer Gaslagerung arbeitenden Motoranordnungen weisen ein an der untersten Grenze liegendes Anlaufdrehmoment auf, und zwar wegen der sich aus dem Rotorgewicht ergebenden Radialkräfte des Rotors und der magnetomotorischen Kräfte des Motors, die OberfläohendrUoke hervorrufen, die radiale Reibungskräfte ergeben, und die versuchen, den Rotor an einer Drehung zu hindern. Um diese hohen radialen Reibungskräfte zu überwinden, verwendeten einige bekannte Kreiselgeräte verschiedene Arten von Schmiermitteln« Mit der Zelt verschlechtern sich jedoch diese Schmiermittel und werden zu Verunreinigungen in dem Lagerströmungsmedium, so daß die Lebensdauer des Kreiselgerätes in nachteiliger Weise beeinflußt wird. Auf Grund der abgeänderten Form des Rotors 23, d.h. durch die Vergrößerung des Oberfläohen-Berührungsbereiches sowie durch Auswahl eines optimalen Verhältnisses zwischen dem magnetischen und dem Gasfilm-Radialspalt wird die Anfangsreibung, die auf den Rotor 23 einwirkt, auf einen sehr niedrigen Wert verringert. Als Ergebnis ist das Verhältnis zwischen dem Motordrehmoment und dem entgegenwirkenden Drehmoment auf Grund der Magnetspulenkräfte ausreichend hoch, um einen weiten Betriebseigenschafts-Sicherheitsbereich während des Anlaufens selbst ohne die Verwendung von Schmiermitteln zu erreichen.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde der zylindrische Ring 21 aus einem rostfreien Stahl 440 mit einer Dicke von ungefähr 0,175 mm (0,007 ZoI$ hergestellt. Der Gasspalt zwischen der Inneren Oberfläche des zylindrischen Ringes 21 und dem äußeren Durchmesser des Rotors 23 betrug 0,0025 mm

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(O,0001 Zoll). Der Niokel-Kobalt-Hysteresering 24 wurde verjüngt, um das gewünschte Verhalten des Magnetspaltes zu erzielen und dann mit Chrom als äußerer überzug 28 überzogen und zurUokgesohllffen, bis die Chromsohlcht am Kegelscheitelpunkt des Hystereseringes 24 0,0625 mm (0,0025 Zoll) dick war, um die gewünschte Dicke des Gaslagerspaltes zu erzielen· An dem Kreiselgerät wurden Untersuchungen ausgeführt, bei denen mehr als 40 000 Start-Stop-Zyklen durchgeführt wurden, ohne daß irgendeine Beschädigung des Rotors oder eine merkliche Versohleohterung der Betriebseigenschaften aufträte

Patentanspruchs ι ■4 09842/0383 ,/.

Claims (1)

1. Patentansprüche :

   ·) Kreiselgerät für lenkbare Fahrzeuge, insbesondere Luftfahr» zeuge, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (ll) mit einer Längsachse (Z) und einem abgedichteten inneren Hohlraum (22), der in dem Gehäuse durch axiale Strömungs-=· medlum-Drucklageroberflachen (25)und einen zwischen den Druck» lageroberfläohen (25) angeordneten zylindrischen Ring (21) gebildet 1st» Rotorelemente (23) mit äußeren Oberflächenderen Form mit den Innenoberflächen des Hohlraumes (22) übereinstimmt, die Jedoch geringfügig kleinere Gesamtabmessungen aufweisen, um einen hydrodynamischen Lagerspalt zu schaffen, so daß die Rotorelemente (23) bei einer Drehung hydrodynamisch freischwebend in dem abgedichteten Hohlraum (22) aufgehängt sind, einen rotierenden Magnetfluß erzeugende Statoreinrichtungen (15) injdem Gehäuse (ll), die von den Rotorelementen (23) und dem Inneren Hohlraum (22) sowohl räumlich versetzt als auch mechanisch isoliert sind und die zur Drehung der Rotorelemente (23) um die Längsachse (Z) dienen, und magnetische Kopplungseinrichtungen (20), die zwischen den Statoreinrichtungen (15) und den Rotorelementen (23) angeordnet sind, um einen Magnet= flußweg zwischen den Stator einrichtungen (15) und den Rotorelementen (23) zu schaffen, so daß sich die Rotorelemente (23) in Abhängigkeit von dem Hagnetfluß drehen und daß von den Statoreinrichtungen (15) erzeugte Verunreinigungen am Eintreten in den Inneren abgedichteten Hohlraum (22) gehindert sind ο

   2. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ring (21) winkelförmige ein Druck« profil erzeugende Nuten (60) aufweist, die auf der Inneren Oberfläche des zylindrischen Ringes (21) in der Nähe der in der Form übereinstimmenden zylindrischen Oberfläche der Rotorelemente (23) ausgebildet sind, um die dynamische Stabilität

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   der Rotorelemente (23) in dem Hohlraum (22) zu vergrößern* so daß die Null-Wiiderholbarkeit des Kreiselgerätes (10) von einem Einschalten zum anderen verbessert 1st.

   Kreiselgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i ohne t , daßdie axialen Druoklageroberflachen (25) Oberflächen aus keramischem Material einschließen und daß die in ihrer Form Übereinstimmenden Oberflächen an den Rotor» elementen (23) benachbart zu den axialen Drucklageroberflächen (25) Oberflächen aus metallischen Materialien einschließen, die die Wahrscheinlichkeit einer Verschweißung der Rotorelemente (23) mit den Drucklageroberflächen (25) während eines Reibungskontaktes erheblich verringert»

   Kreiselgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorelemente (23) einen dicken scheibenförmigen Rotor mit einer magnetisch permeablen zylindrischen Oberfläche einschließen, die sich von der Mitte der zylindrischen Oberfläche zu den äußeren Kantenoberflächen verjüngt, um einen magnetisierbarer! Rotorteil (24) zu schaffen, der einen größeren Durchmesser entlang der Mitte seiner Ober» fläche als entlang seiner Kantenoberflächen aufweist, so daß der magnetische Flußspalt zwischen den Statoreinrichtungen (15) und dem Rotor (23) geformt wird und der Winkelgeschwindigkeitsbereich und die Nullstabilität des Kreiselgerätes (10) verbessert ist.

   Kreiselgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch permeable Oberfläche (24) aus 18 % Kobalt und Monel-Metall hergestellt ist und einen elnstUckigen Teil des scheibenförmigen Rotors (23) bildet.

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   6. Kreiselgerät nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (23) einen äußeren metallischen Oberzug (28) aus nichtmagnetisierbarem Material einschließt, der zumindest die verjüngte Oberfläche überdeckt^ so daß der Rotor (23) eine sich verjüngende zylindrische Oberfläche für den Hagnetflußspalt und eine rechtwinklige zylindrische Oberfläche für den hydrodynamischen Lagerspalt aufweist»

   7* Kreiselgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche _a dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kopplungseinrichtungen (20) zwischen den Statoreinrichtungen (15) und den Rotorelementen (23) eine Anzahl von Bündeln von langgestreckten geschichteten metallischen magnetflußleitenden Platten einschließen.

   Kreiselgerät nach Anspruch I₈ gekennzeichnet durch zumindest eine elektronische Schaltungsplatte (40) mit einer Anzahl von Lötkissen (44), die zwischen den Statorein» richtungen (15) und einem Ende (13) des Gehäuses (11) angeordnet sind, und leitende Stäbe (51), die zwischen den Bündeln von geschichteten Hetallplatten (20) angeordnet sind und sich durch die Lötkissen (44) und über das eine Ende (13) des Gehäuses (11) hinaus erstrecken, und Einrichtungen zur elektrischen Verbindung der Schaltungsplatte (40) mit den Stäben (51) außerhalb des Gehäuses (H) ergebene

   9· Kreiselgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet« daß die magnetischen Kopplungs= einrichtungen (20) eine Anzahl von langgestreckten Polstücken einschließen, die sich in Längsrichtung des Gehäuses (ll) erstrecken, daß dieStatoreinrichtungen (15) ein allgemein zylindrisch bewickeltes Statorelement (l6) koaxial zur Gehäuseachse (Z) umfassen, das eine entsprechende Anzahl von Polstücken (17) zur Erzeugung eines rotierenden Hagnetflußfeldes aufweist und

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   daß die Statoreinrichtungen (15) entfernbar in den Polstück» Verlängerungen (20) an einem Ende eingesetzt ist» wobei der abgedichtete innere Hohlraum (22) innerhalb der PolstUckverlängerungen (20) an deren anderem Ende gehaltert sind.

   ΙΟ« Kreiselgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche« gekennzeichnet durch hochfrequente kapazitive Abnehmereinrichtungen (35, 55') in der Wand des inneren Hohlraumes (22) zur Feststellung einer Bewegung des Rotors (23) und auf die Abnehmereinrichtungen ansprechende Schaltungseinrichtungen (90, 91) die zumindest eine Schaltungsplatte (40*) einschließen, die zwischen den Statoreinrichtungen (15) und dem inneren Hohlraum (22) angeordnet ist, um die Leiterlängen zwischen den Abnehmereinrichtungen (35» 35') und den Schaltungseinrichtungen (90, 91) zu verringern.,

   11. Kreiselgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklageroberflächen (25) aus Hartkeramikmaterial hergestellt sind, daß die kapazitiven Abnehmereinrichtungen (35, 35') eine Anzahl von Metallplatten einschließen, die in einer der Drucklageroberflächen (25) angeordnet sind und symmetrisch in Radialriohtung gegenüber der Spinachse (Z) versetzt sind und daß zusätzliche am Umfang verlaufende Drucklageroberflächen (25^!) sich in Radialrichtung über die Abnehmerplatten (35« 35') hinaus erstrecken, um einen harten Landering für den Rotor (23) bei zu hohen Winkelgeschwindigkeiten des Kreiselgerätes zu schaffen, so daß Schäden an dem Rotor (23) und den Abnehmerplatten (35, 35') weitgehend verringert werden·

   12. Kreiselgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch kapazitive Abnehmereinrichtungen (35, 35^f) mit Platten, die in einer der axialen Drucklagerober-

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   flächen (25) angeordnet sind, und Drehmomenterzeuger-Pol= stücke (JO)₉ die in der anderen der axialen Drucklageroberflächen (25) angeordnet sind, wobei die Platten und Pole gegenüber den axialen Drucklager ober flächen (25) zurückversetzt sind, so daß Schäden an den Rotorelementen (23), den Platten und den Polen während eines Betriebes des Kreiselgerätes (10) bei zu hohen Winkelgeschwindigkeiten weitgehend verringert werden.

   13· Kreiselgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9$ gekenn» ζ e i ohnet durch ein erstes Paar von kapazitiven Ab= nehmerplatten (35), die mit dem Rotor (23) zusammenwirken, um die Präzession des Rotors (23) in Abhängigkeit von Winkel» geschwindigkeit en des Gehäuses um eine erste Achse (X) festzustellen, ein zweite Paar von kapazitiven Abnehmerplatten (35')« die mit dem Rotor (23) zusammenwirken, um eine Präzession des Rotors (23) in Abhängigkeit von Winkelgeschwindigkeiten des Gehäuses (ll) um eine zweite zur ersten Achse senkrechte Achse (Y) festzustellen und eine Hochfrequenz-Spannungserregungs« quelle, die zwischen den Platten (35, 35*) und den Rotorelementen (23) angekoppelt ist, wobei die Rotorelemente (23) als zweit· gemeinsame kapazitive Platte für jedes Paar der kapazitiven Abnehmerplatten (35, 35*) wirken, so daß die ersten und zweiten Pamre von kapazitiven Abnehmerplatten (35, 35') Ausgangespennungssignale entsprechend der Winkelgeschwindigkeiten des Gehäuses (11) um die erste (X) bzw. zweite (Y) Achse liefern.

   14. Kreiselgerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Vollweg-Gleichrlohterbrückensohaltung (90), die mit jeder der kapazitiven Abnehmerplatten (35) verbunden ist und in der Nähe der kapazitiven Abnehmerplatten (35) befestigt ist, um Ausgangs^Gleichspannungssignale zu liefern, so daB die Not«

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   wendigkeit einer Abschirmung der Ausgangssignale gegenüber von den S tat or einrichtungen (15) erzeugten elektrischen Signalen entfällt»

   15. Kreiselgerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Operationsverstärker (HO), der mit der einem Paar der kapazitiven Abnehmerplatten (25) zugeordneten Voll» weggleiehrichter-Brückenschaltung (90) verbunden ist um ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Linearbeschleunigung der Rotorelemente (22) entlang der Spinachse (Z) der Rotor= elemente (22) zu liefern.

   Kreiselgerät nach.einem der Ansprüche 10 bis 15, g e kenn = zeichnet durch Trimmerkondensatoren (42), die mit jeder der kapazitiven Abnehmereinrichtungen (25) gekoppelt sind, und eine Einrichtung zum Ausgleich individueller Maßstabsfaktoren bilden« die mit jeder der kapazitiven Abnehmereinrichtungen (25) verbunden sind.

   · Kreiselgerät nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet» daß die Trimmerkondensatoren (42) Kondensatoren mit Abgleicheinrichtungen (42) einschließen, die durch die Wände des Gehäuses (ll) zugänglich sind» so daß die Kapazität der Kondensatoren (42) ohne Zerlegen des Kreiselgerätes (10) änderbar ist»

   18. Kreiselgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, g e k e η η zeichnet, durch ein erstes Paar von Drehmomenterzeugern (28)« die parallel zu einer ersten Achse (X) angeordnet sind« ein zweites Paar von Drehmomenterzeugern (29)» die parallel zu einer zweiten, zur ersten Achse (X) senkrechten Achse (Y) ausgerichtet sind und eine Spannungsquelle, die mit dem ersten und zweiten (29) Paar von Drehmomenterzeugern gekoppelt

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   ist« wobei die Rotorelemente (23) als Anker der ersten (33) und zweiten (39) Paare von Drehmomenterzeugern dienen« so daß eine feste magnetomotorische Kraft in einer oder beiden Achsen (X, Y) erzeugt wird, die nicht ausgeglichen ist, um Drehmomente um eine diametrale Achse der Rotorelemente (23) zu erzeugenο

   19· Kreiselgerät nach Anspruch 18, dadurch gekenn ze ich· net, daß Jeder Drehmomenterzeuger (38, 39) einen magnet-» spulenartigen Drehmomenterzeuger mit einem Polstück (30) und Wicklungen (33) umfaßt, die am Umfang gegenüber dem Polstück (30) angeordnet sind.

   20. Kreiselgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, daß die Drehmomenterzeuger-Polstttcke (30) eine erste Oberfläche (32) parallel zu der axialen Drucklageroberfläche (25) und eine zweite abgeschrägte Oberfläche (31) benachbart zur ersten Oberfläche (32) aufweisen, so daß der in die Rotorelemente (23) eindringende Magnetpolfluß konzentriert 1stο

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