CH455582A - Signalgeber zur Bildung eines elektrischen Signales in Abhängigkeit von der Winkelstellung eines drehbaren Körpers - Google Patents

Description

  
 



  Signalgeber zur Bildung eines elektrischen Signales in Abhängigkeit von der Winkelstellung eines drehbaren Körpers
Die Erfindung betrifft einen Signalgeber zur Bildung eines elektrischen Signales in Abhängigkeit von der Winkelstellung eines drehbaren Körpers bezüglich einer Achse, welche unter rechtem Winkel zu seiner   Drehachse    se steht.



   Der erfindungsgemässe Signalgeber ist gekennzeichnet durch eine Statoranordnung mit mindestens einer Spule, die sich auf einem Statorkern befindet und quer zur Drehachse des Körpers angeordnet ist, sowie durch ein Organ am drehbaren Körper, welches der Veränderung der Induktanz der Spule in Abhängigkeit von der Änderung der Winkelstellung des Körpers dient.



   Die Erfindung bezieht sich auf Signalgeber für drehbare Körper, wie z. B. gyroskopische Rotoren.



   Signalgeber von gyroskopischen Rotoren sind zur Bildung von elektrischen Signalen bestimmt, deren Charakteristiken von der Ausschwenkung des gyroskopischen Rotors aus einer im voraus bestimmten Stellung abhängig sind. Die Erfindung hat im allgemeinen die Schaffung eines verbesserten Signalgebers für diesen Zweck zum Ziel.



   Der Statorkern kann ein ringförmiger Stapel von magnetisierbaren Blechen sein, um welchen Spulen gewunden sind. Der rotierende Körper kann entsprechend mit einem am Umfang angeordneten Ring aus derartigen Blechen versehen sein, welche in einem Schlitz in der Oberfläche des Körpers eingelegt sind. Im Falle einer Anwendung bei einem gyroskopischen System mit zwei Freiheitsgraden können, wie bekannt, vier gleichmässig am Umfang verteilte Spulen verwendet werden, so dass Schwenkbewegungen um zwei senkrechte Achsen, die zur Rotationsachse senkrecht stehen, gemessen werden können.



   Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht in axialer Richtung eines gyroskopischen Systems mit dem erfindungsgemässen Signalgeber und
Fig. 2 den Schnitt nach der Linie   II-II    aus der Fig.



  1.



   Das gyroskopische System, welches in den Figuren dargestellt ist, enthält eine metallische Scheibe, welche so ausgeschnitten ist, dass aus ihr ein äusserer Rotorteil 10 entsteht, welcher vom inneren Teil der Scheibe getrennt ist. Der innere Teil ist in einen zentralen Kardanteil 12 und ein Paar von voneinander in Abstand angeordnete Befestigungsteile 14 unterteilt. Die Befestigungsteile 14 befinden sich zwischen dem Kardanteil und dem Rotorteil und sind starr mit einer diametral angeordneten Brücke 16 verbunden. Die Brücke 16 ist in axialer Richtung gegenüber den Befestigungsteilen 14 mit der Hilfe von Distanzteilen 18 versetzt und ist mittels einer Mutter 22 auf einer Antriebswelle 20 befestigt. Die Welle 20 erstreckt sich mit Spiel durch eine zentrale Öffnung im Kardanteil zu einem Elektromotor 23.

   Das gyroskopische System wird durch den Motor 23 in eine Drehzahl versetzt, bei welcher das System theoretisch von seiner Aufhängung entkuppelt ist.



   Der Kardanteil 12 ist mit den Befestigungsteilen 14 und dem Rotorteil 10 durch zwei Paare von elastischen Lagerstellen 24 verbunden, die sich an zueinander senkrechten Achsen befinden und dem gyroskopischen System zwei Freiheitsstufen liefern. Mit dem Rotorteil 10 ist ein gyroskopischer Kranz 26 verbunden, welcher die Form einer kurzen Büchse hat, welche mit der Welle 20 konzentrisch ist. Die äussere Oberfläche des Kranzes 26 ist um den Mittelpunkt der Aufhängung des gyroskopischen Systems kugelförmig ausgebildet. Das System befindet sich in einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 28. in dessen Achsenrichtung sich die Welle 20 erstreckt. Das gyroskopische System kann zusätzlich in bekannter Weise, mit der torsionalen Beeinflussung  unterworfen und/oder mit aerodynamischen Organen versehen sein.



   Der Signalgeber enthält einen Stator 30, welcher aus einem Stapel von dünnen Lamellen aus Eisenblech zusammengesetzt ist. Der Stator 30 enthält vier gleiche Spulen 32, 34, 36 und 38, welche in gleichen Abständen angeordnet sind. Der Stator 30 ist im Gehäuse 28 durch am Umfang angeordnete Vorsprünge 40 befestigt,   wel-    che sich aus der Gehäusewand nach innen erstrecken.



  Der Stator 30 umfasst auf diese Weise den Kranz 26, welcher in seiner kugeligen äusseren Oberfläche eine Nut ausgebildet hat, in welcher ein zweiter Stapel 42 von Lamellen aus Eisenblech angeordnet ist, welche den Rotor des   Signalgebers    bilden. Das Gehäuse 28 und das gyroskopische System sind aus nichtmagnetischem Material ausgebildet.



   Die einander zugewandten Flächen der beiden Stapel 30 und 42 von Lamellen sind ein wenig in axialer Richtung gegenseitig versetzt, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, so dass ihre gemeinsame Fläche, in welcher sie sich überlappen, sich mit der winkelförmigen Verstellung des gyroskopischen Kranzes verändert. Die Lamellen des Stators 30 sind an den verhältnismässig kurzen
Stellen am Umfang, an welchen sich die Spulen 32, 34, 36 und 38 befinden, in radialer Richtung schmäler. Die Enden der Spulen sind an Anschlusstellen angeschlossen, die sich an den Lamellen befinden.



   Der dargestellte Signalgeber kann zur Messung von winkelförmigen Bewegungen des Kranzes 26 zu einem Paar von aufeinander senkrechten Achsen PP, QQ verwendet werden. Die Achsen erstrecken sich durch die Mittelpunkte der Spulen 32, 36 bzw. 34, 38. In der gleichen Weise können durch die Anordnung auch Bewegungen des Kranzes 26 gegenüber zueinander senkrechten Achsen XX, YY gemessen werden, welche sich jeweils in der Mitte zwischen den Spulen erstrecken.



  Beide Paare von Achsen stehen senkrecht zur Achse der Welle 20.



   Beide Arten von Messungen können so ausgeführt werden, dass die Spulen als Elemente in einem Brückenkreis verwendet werden, der von einer geeigneten Wechselstromquelle gespeist ist. Die Achsen bezüglich welchen die   Bewegungen    gemessen werden, sind dabei, wie dies an sich bekannt ist, durch die Anschlüsse der Brücken bestimmt. Wie bei anderen Brückenelementen können Widerstände oder weitere Spulen verwendet werden, die um den Statorkern 30 über den Spulen 32, 34, 36, 38 gewickelt sind.



   Der erfindungsgemässe Signalgeber hat einen sehr einfachen und symmetrischen Aufbau. Er hat eine grosse Empfindlichkeit, da die Polfläche am Umfang in vorteilhafter Weise gross gewählt werden kann. Zwischen dem Rotor und dem Stator kann ein sehr kleiner Luftspalt ausgebildet werden, ohne dass es dabei notwendig ist, den Statorkern mit kugeligen Polflächen auszustatten.



  Ausserdem braucht der Stator an keiner Stelle einen inneren Durchmesser zu haben, welcher kleiner ist als der grösste äussere Durchmesser des Rotorssystems, und zwar mindestens in einer axialen Richtung. Der Gyroskop kann daher auf einfache Weise so montiert werden, dass der ganze Rotor in Längsrichtung in das Gehäuse eingeschoben wird. Der Signalgeber ist dabei auf axiale Verschiebungen des Rotors praktisch unempfindlich.



  Der magnetische Fluss im Signalgeber hat keine Komponente in axialer Richtung des gyroskopischen Systems.



  Der magnetische Fluss verläuft im wesentlichen senkrecht zur Achse, bezüglich welcher die Bewegung gemessen wird, wodurch eine wesentliche Verbesserung   gegen-    über den bekannten   Signalgebern    entsteht.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Signalgeber zur Bildung eines elektrischen Signales in Abhängigkeit von der Winkelstellung eines drehbaren Körpers bezüglich einer Achse, welche unter rechtem Winkel zu seiner Drehachse steht, gekennzeichnet durch eine Statoranordnung, mit mindestens einer Spule (32, 34, 36, 38), die sich auf einem Statorkern (30) befindet und quer zur Drehachse des Körpers angeordnet ist, sowie durch ein Organ (42) am drehbaren Körper (26), welches der Veränderung der Induktanz der Spule (32, 34, 36, 38) in Abhängigkeit von der Änderung der Winkelstellung des Körpers (26) dient.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Signalgeber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Fluss in der Spule (32, 34, 36, 38) senkrecht zur Achse (P, Q) verläuft, die unter rechtem Winkel zur Drehachse des drehbaren Körpers (26) steht.

   2. Signalgeber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spulen (32, 34, 36, 38) vorgesehen sind, die sich am Statorkern (30) an diametral entgegengesetzten Stellen des Körpers (26) befinden.

   3. Signalgeber nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Paare von Spulen (32-36, 34-38) vorgesehen sind, welche am Statorkern (30) an diametral entgegengesetzten Stellen angeordnet sind, wobei die Stellen, an welchen sich die beiden Paare von Spulen befinden, rechtwinklig zueinander versetzt sind.

   4. Signalgeber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkern (30) einen ringförmigen Stapel von Blechen aufweist.

   5. Signalgeber nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkern (30) an der Stelle der Spule (32, 34, 36, 38) einen gegenüber dem übrigen Teil verminderten Querschnitt aufweist.

   6. Signalgeber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ (42) zur Veränderung der Induktanz der Spulenanordnung einen Stapel von Blechen enthält, welcher an der äusseren Oberfläche des rotierenden Körpers (26) angeordnet ist.

   7. Signalgeber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Statorkern (30) in einem Gehäuse (28) befindet, welches ein gyroskopisches Rotorsystem (23, 26 usw.) enthält, das den rotierenden Körper (26) aufweist.

   8. Signalgeber nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer axialen Richtung der innere Durchmesser der Statoranordnung (30) grösser ist, als der grösste Durchmesser des gyroskopischen Systems (26).