DE2500211A1

DE2500211A1 - Traegheitsrad fuer satelliten

Info

Publication number: DE2500211A1
Application number: DE19752500211
Authority: DE
Inventors: Pierre Poubeau
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1974-01-03
Filing date: 1975-01-03
Publication date: 1975-07-17
Also published as: DE2500211C3; NL178716C; NL178716B; NL7500027A; GB1488951A; US3955858A; IT1026241B; DE2500211B2

Description

PATENTANWÄLTE MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den Γ& JAH. u.t S 3058 - Erb

SOGIETE NATIONALE INDUSTRIELLE AEROSPATIALE 37» boulevard de Montmorency Paris 16, Seine, Frankreich

Trägheitsrad für Satelliten

Die Erfindung betrifft ein TrSgheitsrad für Satelliten und insbesondere ein Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten mit einem Rotor und einem Stator.

Bekanntlich müssen die Trägheitssysteme von Satelliten entweder als Reaktionsrad zwischen einer maximalen Drehgeschwindigkeit und einer Drehgeschwindigkeit Null in der einen oder der anderen Richtung oder als kinetisches Rad um eine modulierte Nenngeschwindigkeit herum oder als Energierückgewinnungsrad zwischen einer maximalen zulässigen Geschwindigkeit und der Mindestge-

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schwindigkeit, die eine ausreichende elektromotorische Kraft in dem induzierten Kreis eines Motorgenerators liefert, arbeiten können.

In allen Fällen liegt das Hauptproblem bei der Konstruktion eines derartigen Satellitenrades stets bei den Lagern, bei dem mechanischen Verhalten des Rades sowie bei der Sicherheit der Einheit unter Berücksichtigung der Abschußphase.

Man muß also lange Betriebsnerioden des Satelliten von nahezu zehn Jahren ohne möglichen Eingriff in einer strengen TJltra-Vakuum-Umgebung und unter starken kosmischen Strahlen nach einem Abschuß mit einem hohen Vibrationsnegel unter beträchtlicher Beschleunigung berücksichtigen.

Bezüglich der Lager sind zwar Lösungen bekannt, bei denen aktive Vorrichtungen zur magnetischen Zentrierung benutzt werden, derartige Lösungen sind aber mit den erwähnten Betriebsbedingungen schlecht zu vereinbaren.

Es wurden ferner Radrotorausbildungen mit einem Verbindungsgehäuse zwischen der Felge und der Drehachse vorgeschlagen, dies bietet jedoch keine vollständige Lösung für das Problem der zentrifugalen Zugspannungen, die in Höhe der Verbindung Gehäuse-Achse ausgeübt werden. Es ist nämlich bekannt, daß eine Umfangsgeschwindigkeit der Felge des Rades von etwa 500 m/s bereits Spannungen erzeugt, die eine Dehnung von nahe 1 Prozent bei Stahl in der Felge mit sich bringen, wodurch die Verbindung beträchtlich belastet wird,

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obwohl sie gewöhnlich homogen durch Verschweißen beispielsweise durch Elektronenbeschuß ausgeführt ist·

Schließlich führt die Betriebssicherheit zur Benutzung von passiven Vorrichtungen zur magnetischen Zentrierung an Stelle von aktiven Vorrichtungen, die eine sehr ausgearbeitete Steuer- bzw· Koppelungskette erfordern, und zur Verwendung einer Hilfsvorrichtung zur Sicherheitszentrierung an den beiden Drehpunkten der Achse des Rotors. Diese Betriebssicherheit betrifft auch den strukturalen Aufbau der Einheit sowohl hinsichtlich der optimalen Spiele, die mit den elektromechanischen Elementen des Motorgeneratore zu vereinbaren sind, als auch hinsichtlich der Dämpfung der Schwingungen, die bei Fassieren der kritischen Geschwindigkeiten in Folge der begrenzten radialen Steifheit der hierbei benutzten passiven Vorrichtungen zur magnetischen Zentrierung auftreten.

Nach dem Lehrsatz von Earnshaw, der eine Steuerung mindestens an einer Achse erfordert, die bei jeder Konstruktion mit Verwendung von passiven Vorrichtungen zur radialen magnetischen Zentrierung vorgesehen werden müssen.

Das erfindungsgemäße kinetische Satellitenrad mit passiven Vorrichtungen zur magnetischen Zentrierung zwischen einem Stator und einelf Itetor besitzt mindestens eine passive Vorrichtung zur radialen magnetischen Zentrierung, mindestens eine Vorrichtung zur mi'-ialen magnetischen Zentrierung, die durch einen Fühler für

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die axiale Geschwindigkeit und einen Fühler für die axiale Stellung gesteuert wird, mindestens einen Zentrier-Motorgenerator mit Magnetrotor und Stator mit torischen Wicklungen, die durcheinen Fühler für die Drehwinkelstellung umgeschaltet werden, mindestens eine Dänrofungsvorrichtung, zwei konische Hilfszapfen zur Sicherheitszentrierung der axialen Montage des Rotors, von denen gegebenenfalls einer mit einem Lager aus gedopten Polyimid auf dem Stator in Kontakt ist, und eine Verbindungseinrichtung zwischen der Felge und der Achse dieser Zapfen mit einer sogenannten Zykloprofilstruktur mit Schichten aus ummantelten Drähten bzw. Fäden.

Die Erfindung sieht ferner an demkinetischen Rad eine Trägheitsfelge aus gewickelten Fäden, eine hohle Welle aus Kohlenstoffäden, die zur Drehachse koaxial ist, und zwei Gehäuse vor.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung besitzt an den beiden Enden des Rotors eine massive Vorrichtung zur radialen magnetischen Zentrierung, eine aktive Vorrichtung zur axialen magnetischen Zentrierung, die durch einen Fühler für die axiale Geschwindigkeit und einen Fühler für die axiale Stellung gesteuert wird, eine Dämpfungsvorrichtung und einen Motorgenerator.

Bei einer vereinfachten Abwandlung wird die axiale Steuerung mit Hilfe einer einzigen aktiven Vorrichtung zur axialen magnetischen Zentrierung mit elektromagnetischer Arbeitsweise an Stelle von zwei und andererseits das in Drehungversetzen des Rades oder die Strom-

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■ »is JJ.--

erzeugung von einem einzigen Motorgenerator aus an Stelle von 2 vorgenommen, wobei die anderen verbleibenden Elemente, und zwar die Fühler für die Geschwindigkeit und die axiale Stellung, die Dampfer und die radialen Zentrierorgane nacheinander in dem eigentlichen Bad in geeigneter Weise montiert sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Besehreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes kinetisches Satellitenrad,

Fig. 2 eine nersDektivische Barstellung des in dem

Satellitenrad von Fig. t benutzten Motorgenerators,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Motorgenerator von Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Fühlers

für die axiale Stellung des Trägheitsrades des Satelliten von Fig. 1y

Fig. 5 und 6 ergänzende Schnittdarstellungen des Stellungsfühlers von Fig. 4,

Fig. 7 einen schematischen Schnitt "nach der Linie VII-VII von Fig. 1, der die Anordnung der Wicklungen des Fühlers für die axiale Stellung der Figuren 4 bis 6 zeigt,

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Pig. 8 eine perspektivische Darstellung der Zykloprofilwicklungsstruktur des Rotors,

Fig. 9 eine erklärende Darstellung, die den Einbau der Bestandteile des in Fig. 1 gezeigten Rades zeigt,

Fig.10 und 1" Fig. 1 entsprechende Darstellungen, die zwei vereinfachte Einbaumöglichkeiten zeigt,

Fig.^2 und 19 schematische Darstellungen von Einzelheiten zur kurzen Erläuterung des Betriebs mancher Bestandteile eines erfindungsgemäßen Trägheitsrades, und zwar eines Dänrofers (Fig.^2), eines radialen Zentrierorgans (Fig.13), eines Zentrier-Motorgenerators (Fig.i4), von Motorgeneratoren (15 und 16), eines Fühlers für die axiale Stellung (Fig.17)* eines Fühlers für die axiale Geschwindigkeit (Fig.18), und eines axialen Aktuators (Fig.19) (Diese Darstellungen zeigen, wie diese Elemente sowohl in einer Montage gemäß Fig.9 als auch in einer vereinfachten Montage gemäß Fig.10 und Λ^Λ benutzt werden können),

Fig. 20 eine schematische axiale Darstellung, die in größerem Maßstab den axialen Aktuator bei der Ausführungsform von Fig. 10 zeigt,

Fig.21 eine schematische axiale Darstellung, die in größerem Maßstab den axialen Aktuator bei der Ausführungsform von Fig. 1i zeigt, und

Fig.22 eine Einzelheit, die ein Zentrierorgan mit radialer Magnetisierung zeigt, das in Abwandlung von dem in Fig.13 gezeigten Organ benutzt werden

^kann-509829/0259 _?

Fig. i zeigt einen achem&tisohen Schnitt in der Drehachse XT und einem Durchmesser ZZ¹ eines erfindungsgemäßen kinetischen Satellitenrades mit einem Statorteil 2, der einen um eine Welle 3 montierten Rotorteil ι umgibt. Der Rotor 1 wird normalerweise in / Stellung in dem Stator 2 durch Vorrichtungen zur axialen und radialen Zentrierung oder magnetische Lager gehalten, die Ringmagnete mit der Achse XT sowie Wicklungen besitzen, die anschließend noch beschrieben werden.

Die Welle 3 ist eine redundante Welle, d.h. sie ist normalerweise nicht aktiv; ihre Zapfen 104 und 104* können auf die entsprechenden Lager 4 und 4¹ des Stators 2 bei gewissen besonderen Umständen, wie Abschuß tiLer Außerbetriebnahme der Vorrichtungen zur axialen Zentrierung aufgelegt werden.

Für die Einstellung des Rotors 1 bezüglich des Stators 2 bei normalem Betrieb wird eine axiale Zentrierung in der Richtung XT und eine radiale Zentrierung gemäß Fig. 1 beispielsweise in der diametralen Richtung ZZ' vorgenommen.

Die radiale Zentrierung wird durch ein System von Vorrichtungen zur magnetischen Zentrierung gewährleistet, die mehrere Elemente besitzen, und zwar u.a. ein magnetisches Zentrierorgan 200 und 201 mit Ringkern an jedem Ende und einen Zentrier-Motorgenerator und 203 ebenfalls an jedem Ende·

Dieses Zentrierorgan 200 oder 201 besitzt Ringkerne mit stark länglichem rechteckigem Qaerschnitt aus einem Werkstoff hoher magnetischer Energie, beispielsweise Samarium-Kobalt.

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Diese Ringkerne 5 bis 10 und 11 bis 16 (Fig.1) haben entgegengesetzte und komplementäre Polaritäten und der Fluß schließt sich über Luftspalten und Ankern 17-18, 19-20 an dem Stator 2.

Jeder Zentriermotor 202 oder 203 besitzt an dem Stator 2 zwei Ringkerne 21-22 und 23-24 mit länglichem rechteckigem Querschnitt, die induzierte Wicklungen tragen, und ein torisches Induktionselement 25 und 26 an dem Rotor 1, das aus einem Material mit hoher magnetischer Energie, beispielsweise Samarium-Kobalt, besteht, wobei sein Magnetfluß bei 180° wechselt und kreisförmig gerichtet i£, in dem er sich durch den Wechsel der Polaritäten in sich schließt.

Das Arbeitsprinzip jedes Motorgenerators 202 und 203 ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt, die in einer perspektivischen Darstellung und in einer Draufsicht die Elemente 21, 22, 25 und 27 von Fig. 1 zeigen, wobei die Elemente 23« 24-, 26 und 28 am anderen axialen Ende des Rotors symmetrisch angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt, daß jeder der Ringkerne 21 und 22 vier torische Wicklungen 29 bis 32 und 33 bis 36 aufnimmt, die von einem Steuerkasten 37 aus gespeist werden, der durch ein magnetisches oder photoelektrisches System mit einem Lichtgenerator 38, vier reflektierenden Spiegeln 39-42, die mit dem Rotor verbunden sind, und einer Photodiode 43 gesteuert wird.

Ein derartiger Motorgenerator arbeitet folgendermaßen:

Zum betreffenden Zeitpunkt, der der Darstellung der Figuren 2 und 3 entspricht, wird ein Strom ^Hi^H über

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in die Wicklungen 29-33, 31-35 ia einer Richtung zugeführt, die durch die kleinen längs der Leiter angeordneten Pfeile dargestellt ist.

Zu diesem Zeitpunkt sind die in den Polspalten befindlichen Leiterteile dem Hagnetfeld ^Mc^w ausgesetzt und werden alle von diesem Strom "i* durchflossen, dessen Richtung gemäß den Induktionsgesetzen eine Kraft F bestimmt, die den Motor in Bewegung setzt, bis eine umschaltung stattfindet, durch die die Richtung dieses Stroms geändert wird und durch die die Wicklungen 32-36 und 30-34- gesoeist werden, d.h. während einer viertel TTmdrehung in Richtung des Pfeils f₂ im dargestellten Fall.

Wie Fig. 3 zeigt, findet diese Drehung nämlich statt, bis die N-S-Verbindungen des Ringmagnets 25 sich in der Figur in vertikaler'Stellung befinden, so daß sich der Spiegel 42 an der Stelle des Spiegels 39 befindet und eine Umschaltung erzeugt, die die Wicklungen 29 bis 33 und 31 bis 35 unterbricht und die Wicklungen 32-36 und 30-34 entsprechend speist.

Die Drehung findet nun weiter mit einer Geschwindigkeit statt, die durch eine Umschaltuhr bestimmt werden kann, die durch den Fühler 43 gesteuert wird, wenn die Einheit als Motor arbeitet. Wenn dieselbe Einheit als Generator arbeitet, kann dieser Fühler 43 zur Steuerung des Stroms benutzt werden, der durch die induzierten Wicklungen erzeugt wird, die so ausgewählt werden, daß man auf diese Weise einen Ström mitgieioiier Richtung erhält.

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Diese Arbeitsweise der passiven Vorrichtung zur magnetischen Zentrierung mit hoher radialer Steifheit wird durch den Querschnitt in Form eines länglichen Rechtecks der Ringmagneten des Zentrierorgans und der Motorgeneratoren gewährleistet.

Der sehr längliche Querschnitt der Ringmagneten 5 bis und 25 oder 11 bis ^6 und 26 reicht aus um eine gute radiale Steifheit des Rotors zu gewährleisten. Zur Ergänzung der dargestellten Ringmagneten können jedoch auch mehrere Ringmagnet^ hinzugefügt werden.

Die Drehung des durch magnetische Lager zentrierten Rotors erfordert bei Passieren der kritischen Geschwindigkeiten eine Dämpfung der Schwingungen, die durch die möglichen Erwägungen und die begrenzte radiale Steifheit der magnetischen Lager erzeugt werden.

Eine erste Dämpfung kann an den Ringmagneten der Zentrierorgane vorgenommen werden.

Zu diesem Zweck sind die Ringkerne 5, 6 und ι·¹, 12 in ein Elastomer 45-44 mit einem Zusatz eingebettet und werden axial von dünnen Stahldrähten 45 bis 48 von beispielsweise 0,2mm Durchmesser getragen.

Dieses Dämpfungssystem wird durch ein zweites Dämpfungssystem 204 und 205 ergänzt, das an dem Rotor aus Ringmagneten 49 bis 52 und 53 bis 56 mit rechteckigem Querschnitt besteht, die aus einem Material mit hoher magnetischer Energie, beispielsweise Samarium-Kobalt besteht, wobei sich der Magnetfluß über die Anker 57-58 und 59-60 schließt.

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In dem Polspalt dieser Ringmagneten sind an dem Stator zwei leitende Scheiben 61-62 beispielsweise aus Aluminium, Silber oder Kupfer vorgesehen· Hierbei bewirkt jede radiale Bewegung nach dem LMZ'sehen Gesetz in dem Metall induzierte Ströme, die mit dem Magnetfeld in Wechselwirkung treten, um der Störbewegung entgegengesetzte Kräfte zu erzeugen·

Wie bereits gesagt wurde, erfordert die komplette magnetische Aufhängung des Rotors gemäß dem Lehrsatz von EARNSHAW eine aktive Steuerung in der axialen Richtung.

Diese magnetische Zentriervorrichtung zur axialen Koppelung besteht aus zwei elektrodynamischen Aktuatoren 206 und 207 vom Typ Lautsprecher, die durch ein elektronisches Netz gesteuert werden, das ein Signal der axialen Stellung und ein Signal der axialen Geschwindigkeit verarbeitet.

Jeder Aktuator 206 oder 207 besitzt zu diesem Zweck an dem Rotor im wesentlichen einen Ringmagnet 63 bzw. einen Ringmagnet 64, dessen Magnetfeld radial und auf die Drehachse zu gerichtet ist. An dem Stator ist eine torische Wicklung 63 für den einen Aktuator und eine torische Wicklung 66 für den anderen Aktuator vorgesehen, die sich in dem Magnetfeld befindet, das sich an dem Rotor über die Anker 67 bei einem Aktuator und bei dem anderen Aktuator schließt.

Die Wicklungen 65 und 66 werden durch die Verbindungen (a, b-c, d) von einem Steuerkasten 69 (Fig.4) aus gespeist, der die Signale des Fühlers 209 für die axiale Stellung empfängt, der somit die verstärkten Steuer-509829/0259

signale direkt den Aktuatoren liefert.

Der Fühler 208 für die axiale Geschwindigkeit, der ähnlich wie die Aktuatoren, jedoch als Signalgenerator arbeitet, besitzt eine einfache torische Wicklung 70, die auf dem Stator in dem Feld eines Ringmagnets 71 angeordnet ist, der mit dem Rotor verbunden ist und sich über den Anker 95 schließt. Wenn der Fühler für die axiale Geschwindigkeit direkt die aus einer Wicklung austretenden Signale verarbeiten kann, so ist dies bei dem Fühler 209 für die axiale Stellung, der gemeinsam die Aktuatoren steuert, ganz anders.

Die Figuren 4 bis 7 zeigen das Arbeitsprinzip eines derartigen Fühlers für die axiale Stellung. Dieser besitzt im wesentlichen an dem Rotor einen Ringmagnet 72 hoher magnetischer Energie beispielsweise aus Samarium-Kobalt, der radial und abwechselnd in sechs Sektoren magnetisiert ist, einen Anker 73 zur Schließung des Magnetflusses und an dem Stator eine erste Reihe von zweimal sechs Wicklungen 74-779 und 80 bis 85 mit axialer Schleife, eine zweite, zur ersten koaxiale Reihe von sechs Wicklungen 86 bis 91 und drei Steuerkästen 92, 93, 9^, von denen der mittlere die Korrektursignale über Verbindungen "i" und ^Mf^M dem Steuerkasten 69 zuführt.

Je nach der momentanen axialen Stellung des Magnetkreises, der durch das Feld des Magnets 72 bestimmt wird, wird ein mehr oder weniger großer Abschnitt der Kreise der Schleifen 74 bis 79 und 80 bis 85 der Einwirkung des Magnetfeldes ausgesetzt, wie die Figuren 5 und 6 zeigen.

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Während der Drehung des Rotors beispielsweise in der Richung des Pfeils f^ nimmt die in den Schleifen 74 bis 79 induzierte elektromotorische Kraft zu, während die in den Schleifen 80 bis 85 induzierte elektromotorische Kraft abnimmt (auf Grund des Induktionsgesetzes).

Bei einander entgegengesetzter Anordnung der Schleifen 7^ bis 79 und 80 bis 85 erhält man an den Anschlüssen dieser Wicklungen in den Steuerkästen 92 bis 94 ein Signal "e ^lf, das zur Abweichung der axialen Stellung von einem gegebenen Bezug t>roioortional ist. Dieses, Signal "e ^w ist auch T>rot>ortional zu der Drehgeschwindigkeit, da eine dritte Reihe von Schleifen 86 bis 9^ eine induzierte elektromotorische Bezugskraft "e-¹¹ liefert, die von der axialen Stellung unabhängig ist und zu der Drehgeschwindigkeit proxjortional ist, da alle diese Schleifen auf Grund der Konstruktion in dem Magnetfluß enthalten sind (vgl. Fig. 5 und 6).

Dqs Verhältnis e^ _{i£jt somit} abgesehen von dem Rauschen

^e1
oroportional zu der axialen Abweichung und ist von der Geschwindigkeit unabhängig und das ihm entsprechende Signal wird von dem Steuerkasten 93 aus über die Verbindungen "e"-"f^M zu dem Steuerkasten 69 geleitet und wird über die Verbindungen a, b-c, d zu den Aktuatoren 206 und 207 geleitet.

Die Schleifen, von denen bei dem vorliegenden Beispiel sechs vorgesehen sind, können auch in»einer beliebigen anderen Anzahl vorgesehen sein, sofern eie geradzahlig sind.

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Bei normalem Betrieb, d.h. in der Umlaufphase, gewährleistet die beschriebene axiale Steuerung die gesamte Aufhängung des Rotors, der ohne Nachteil ein beträchtliches Stdel von etwas 1 bis 2 mm gegenüber dem Stator in der radialen Richtung und in der axialen Richtung aufweisen kann. Bei Ausfall der aktiven axialen Steuerung nimmt eines der selbstschmierenden Anschlagslager 4 oder 4¹ aus gedoptem Polyimid das eine oder das andere konische Ende 104 oder 104¹ der Welle 3 auf, die aus einem besonderen Werkstoff, beispielsweise Wolframkohlenstoff, besteht, so daß der Rotor korrekt gehalten wird. Die Kenngrößen dieser Anschläge und der Welle 3 gestatten einen Betrieb von mehreren tausend Stunden unter Bedingungen, die ausreichend bleiben, was bisher nicht erreicht wurde.

Wie Pig. * zeigt, besitzt der Rotor eine Felge 96, die erfindungsgemäß zweckmäßigerweise aus einem gewickelten Fadenmaterial besteht, beispielsweise Stahlfaden hoher Festigkeit, Kohlenstoffaden oder imprägniertem Glasfaden oder auch Borkarbid-Faden oder Siliziumkarbid-Faden in Alu-Matrize.

Diese Felge ist mit dem zentralen Teil durch eine Schicht von Drähten verbunden, die in einer sogenannten Zykloprofilstruktur angeordnet sind, wie in Fig.8 schematisch gezeigt ist.

Eine derartige Wickeltechnik hat im wesentlichen den Vorteil, daß die Verbindungspunkte zwischem dem die Felge tragenden Gehäuse und der Drehwelle keinen gefährlichen Belastungen ausgesetzt werden.

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Fig. 8 zeigt hierzu, daß der Verbindungspunkt 97 bei der bekannten Anordnung einen schwachen Punkt bildete, der schwierig auszuschalten ist.

Die in der Erfindung benutzte Zykloprofiltechnik verschafft eine Wicklung in imprägnierten Orahtschichten, in denen kein Draht unterbrochen ist, wodurch die Einheit ein hervorragendes Verhalten bezüglich Ermüdung erhält. In Fig. 8 ist ein beliebiger Draht, beispielsweise der Draht 98, dargestellt, der den Weg 1, m, n, u, p, q durchläuft, wobei er ohne Unterbrechung tangential an der Welle vorbeigeführt ist.

Die hohle Welle 99» die die Verbindung und die Zentrierung der Rotorelemente gewährleistet, besteht aus Kohlenstoff-Fasern mit einer Dichte von 1,55, und zwar ebenso wie die beiden mit Rippen versehenen Gehäusehälften und 101, die ebenfalls in Zykloprofiltechnik ausgebildet sind.

In der Praxis kann mit der ersten Ausführungsform der Erfindung ein kinetisches Satellitenrad mit einer Masse von etwa 10 kg für eine Geschwindigkeit von 30.000 U/min, hergestellt werden. Die Rotor-Stator-Einheit kann entweder als Reaktionsrad oder als kinetisches Rad bei Verwendung mit Motor oder als' Rückgewinnungsrad bei Verwendung mit einem Generator bei manchen Flugphasen wie Passieren von Schatten oder momentane Beschädigung der Generatoren benutzt werden.

Im Fall des Betriebs als Generator sind die elektrischen Kreise entsprechend ausgebildet.

Es können zwei Trägheit β-Räder in Gegendrehung gekoppelt werden, so daß die Räder unter Energieakkumulation beschleunigt und unter Energierückgewinnung verlangsamt

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werden können*, ohne daß Störmomente an dem Satelliten erzeugt werden.

Wie Fig. 9 zeigt, sind die obengenannten erforderlichen "Bestandteile gemäß der Montage der in Fig. ^Λ gezeigten Ausführungsform im wesentlichen an den beiden Enden
der Welle 3 des Rotors gruiroiert.

Zum besseren Verständnis dieser Montage und zum Vermeiden von Unklarheiten in der Interpretation ist der Standort Jedes dieser Bestandteile durch seine Außenabmessungen (in unterbrochenen Linien dargestellt) bezeichnet. Jedes dieser Elemente ist in Fig. 9 mit denselben Bezugszahlen wie in Fig. "> versehen.

Die Montage ist so vorgenommen, daß an einem Ende des Rotors beispielsweise am oberen Ende die folgenden Elemente zusammengefaßt sind:
Ein oberes radiales Zentrierorgan 200,
ein oberer Zentrier-Motorgenerator 202,
ein Fühler 209 für die axiale Stellung,
ein oberer Dämpfer 204 und
ein oberer axialer. Aktuator 206.

Am anderen Ende dieses Rotors sind die folgenden Elemente zusammengefaßt:

Ein unteres radiales Zentrierorgan 2O^,

ein unterer Zentrier-Motorgenerator 203,

ein Fühler 208 für die axiale Geschwindigkeit,

ein unterer Dänrofer 205 und

ein unterer axialer Aktuator 207.

Es zeigt sich sofort, daß, wenn die Lage der radialen Zentrierorgane 200 und 201 sowie der Dänrofer 204 und in Nähe der Enden des Rotors auf Grund von Erwägungen

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der Wirksamkeit der Zentrierung berechtigt ist, so ist dies bei manchen anderen Elementen anders, wenn man die in der Einleitung erwähnte Vereinfachung zur Anwendung bringt. So kann insbesondere die Positionierung des axialen Aktuators, wenn ein einziger vorgesehen ist, die Positionierungder Fühler der axialen Stellung und der axialen Geschwindigkeit sowie die Positionierung des Motorgenerators, wenn dieser der einzige ist, umgestellt werden. Diese verschiedenen Bestandteile können nämlich an anderen Stellen angeordnet werden, und zwar insbesondere in dem verfügbaren Raum, der zwischen den axialen Enden des Rotors verbleibt.

Hierzu kann allgemein eine der beiden vereinfachten Montagelösungen gewählt werden, die beist>ielsweise in den Figuren 10 und Λ* gezeigt sind.

Gemäß der Ausführungsform von Fig. 10 wird zwischen dem Paar der Dämpfer (oberer Dämpfer 204 und unterer Dämpfer 205) und dem Paar der radialen Zentrierorgane (oberes Zentrierorgan 200 und unteres Zentrierorgan 201) einerseits ein einziger axialer Aktuator 206b mit seinem Fühler 209 für die axiale Stellung und seinem Fühler 208 für die axiale Geschwindigkeit und andererseits ein einziger Motorgenerator 202b angeordnet. Auf den Aktuator 206b und den Motorgenerator 202b wird im folgenden noch ausführlicher eingegangen.

Gemäß der Ausführungsform von Fig.11 wird zwischen dem Paar der Dämpfer (oberer Dämpfer 204 und unterer Dämpfer 205) und "dem Paar der radialen Zentrierorgane (oberes Zentrierorgan 200 und unteres Zentrierorgan 201) einerseits ein einziger axialer Aktuator 206c mit seinem Fühler 209 für die axiale Stellung und seinem Fühler 208 für die axiale Geschwindigkeit und andererseits

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ein Motorgenerator 202c angeordnet. Auf den Aktuator 206c und den Motorgenerator 202c wird im folgenden noch ausführlicher eingegangen.

Bei den beiden Ausführungsformen der Figuren 10 und 1^ werden zweckmäßigerweise für manche Bestandteile die Elemente benutzt, die in der an Hand der Figuren 1 bis beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, und zwar ohne besondere Änderung.

Dies ist bei den folgenden Elementen der Fall:

- Der obere Dämpfer 204 und der untere Dämpfer 205, deren Arbeitsweise in Fig. Ί2 gezeigt ist. Eine feststehende leitende Scheibe 61 befindet sich in einem Magnetfeld, das durch zwei Paare 49-50 und 51-52 von Magneten erzeugt wird, die mit dem Rotor verbunden sind und paarweise gekoppelt sind. Gemäß dem LENZ'sehen Gesetz tritt der in dem leitenden Metall induzierte Strom mit dem Magnetfeld in Wechselwirkung, um Kräfte zu erzeugen, die der Störbewegung entgegengesetzt sind;

- das obere radiale Zentrierorgan 200 und das untere radiale Zentrierorgan 201 mit axialer Magnetisierung, deren Arbeitsweise in Fig.15 gezeigt ist und bei denen die rechteckigen Ringmagnete 5-6, 7-8 und 9-10 mit großer axialer Erstreckung eine hohe radiale Steifheit erzeugen, wenn die benutzten Werkstoffe wie beisnielsweise Samarium-Kobalt eine große magnetische Energie besitzen.

Gemäß der in Fig.22 gezeigten Abwandlung ist es möglich,

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die radiale Magnetisierung der Hingmagnete 17'-18'-'¹9^I-20' zu benutzen, wobei sich die Felder über torische Ringe 10'-6'-12'-1V und 9'-5'-1I'-13« schließen.

- Der Fühler 209 für die axiale Stellung, der schematisch in Fig. "7 gezeigt ist und dessen Arbeitsweise genau der an Hand der Figuren 4, 5 und 6 beschriebenen Arbeitsweise entspricht;

- der Fühler 208 für die axiale Geschwindigkeit, der in Fig. 18 schematisch dargestellt ist und dessen Arbeitsweise an Hand von Fig. 1 beschrieben wurde.

Hinsichtlich der anderen Bestandteile, und zwar des Motorgenerators und des axialen Aktuators, sind Änderungen erforderlich, da an Stelle eines Paares von zwei Elementen ein einziges Element benutzt wird.

Hinsichtlich des Motorgenerators sei zunächst kurz wiederholt, daß in der Ausführungsform von Fig. 1 zwei Zentrier-Motorgeneratoren, und zwar ein oberer und ein unterer, benutzt werden, deren jeder gemäß Fig.14 arbeitet. In diesem Fall ist der Hingmagnet 25 stark länglich, so daß er zusätzlich zu seiner Eigenwirkung in der Motor-oder Generatorphase eine radiale Zentrierwirkung gewährleistet.

In der vereinfachten Ausführungsferm von Fig·IO wird zweckmäßigerweise ein einziger Motorgenerator 202b von der in Fig.15 gezeigten Art benutzt, der eine Abwandlung von dem in Fig.14 gezeigten Motorgenerätor darstellt und bei dem die.mit dem Rotor verbundenen Ringmagnete 25b die Wicklungen 21b umgreifen, die auf einem mit dem Stator fest verbundenen Ringkern aufgewickelt sind. »ft

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Tm Fall der Abwandlung von Fie.I'' mit vereinfachter Form wird zweckmäßigerweise ein einziger Motorgenerator 202c von der in Fig.^6 dargestellten Art benutzt. An diesem sind an den Umfang des Stators ein Kreis mit axialen Windungen und an dem Rotor Magnete mit wechselndem radialen Magnetfeld C vorgesehen, die in Sektoren gegenüber den Windungen verteilt sind. Die Richtung des Stroms I in den aufeinanderfolgenden Windungen ist gemäß A und B umgekehrt, um eine addierende Wirkung der elektromotorischen Kräfte F, die den Läufer um seine Achse in Drehung versetzen, oder umgekehrt die Drehung des Läufers zu erzeugen, die gemäß den Induktionsgesetzen in den Windungen Ströme erzeugen.

In Fig. 19 ist schematisch die Arbeitsweise der axialen Aktuatoren (oberer Aktuator 206 und unterer Aktuator 207) dargestellt, die in der Ausführungsform von Fig.1 zur axialen Steuerung benutzt werden.

Wie bereits gesagt wurde erfordert die Vereinfachung, die in der axialen Steuerung durch einen einzigen axialen Aktuator besteht, manche Änderungen. Im Fall der Ausführungsform von Fig.10 wird zweckmäßigerweise ein Aktuator 206b mit einer einzigen Spule benutzt. Im Fall der Ausführungsform von Fig. 11 wird zweckmäßigerweise ein Aktuator 206c mit zwei Spulen benutzt.

Im folgenden wird jeder dieser axialen Aktuatoren an Hand der Fig. 20 und der Fig.21 beschrieben.

Die Arbeitsweise des schematisch in Fig.20 gezeigten axialen Aktuators beruht auf der überlagerung eines von einem Ringmagnet gelieferten Magnetflusses mit einem durch eine Spule erzeugten Magnetfluß.

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Gemäß diesem Verfahren kann man bei entsprechender Ausbildung der einzelnen Teile des Aktuators durch Einwirkung auf den Soulenstrom in der einen oder der anderen Richtung axiale Kräfte in dem Polspalt erhalten, die zu den EntStabilisierungsabweichungen proportional sind, die von dem Fühler 208 für die axiale Geschwindigkeit und dem Fühler 209 für die axiale Stellung gefunden wurden.

Wie Fig. 20 zeigt, schließt ein Ringmagnet 63b, der zur geometrischen Drehachse XT des Rotors konzentrisch ist, sein radiales Magnetfeld über die Polstjalte 301-302 von zwei zylindrischen unterbrochenen Poljochhälften, die axial zu beiden Beiten des Ringmagnets angeordnet sind, während sich das Magnetfeld der Spule 63b über ein Poljoch schließt, von dem jeder Pol 303-304 in einen der Polspalte der mit dem Rotor 1b fest verbundenen, unterbrochenen PoljochhäUfcen eintritt. Auf diese Weise addiert sich das Magnetfeld B, der Spule algebraisch zu den Magnetfeldern B_-1 und ΈΠ^ des Ringmagnets, so daß die Felder der Polspalte 301a, 30ib und 302c, 3O2d je nach der Richtung und der Stärke des Stroms in der Spule 65d voneinander sehr verschieden sind.

Bei dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auf diese Weise möglich, den Feldern in den Polspalten folgende Darstellung zu geben:

301a > ^ *

30"b ► β: +

302c » rf -

3O2d * s|

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Es ist zu bemerken, daß einerseits ein "Fehlen von Strom in der Spule nicht das Feld B~t auftreten läßt, daß aber die permanenten Felder B^ und Bp zur Gewährleistung der radialen Steifheit der Vorrichtung beitragen, und daß andererseits die Seiten der Polspaltelemente 301 und ringförmig gezackt sind, so daß die axiale Steifheit der Vorrichtung 206b erhöht wird.

In ähnlicher Weise zeigt Fig. 2"¹ eine Anordnung, gemäß welcher der Ringmagnet 63c, der mit dem Rotor ^C fest verbunden ist, ein radiales Feld B^ erzeugt, daß sich über zwei torische Pol_tioche 4-01-4-02 schließt, die mit dem Stator 2C fest verbunden sind und axial zu beiden Seiten des Ringmagnets angeordnet sind. Die Spulen 65c1 und 65c2, die sich im Inneren jedes ringförmigen Poljochs befinden, schließen ihre Magnetfelder B. und Β_ς so, daß die Magnetfelder "B^, B₁-, B^ sich ebenfalls algebraisch addieren können.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig.2* sind die Felder

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in dem Luftspalt "a" zu ¹V-T* während die Felder in dem Pols-oalt "b" Bg+Ec sind. Die Richtung und die Stärke des Stroms in den Spulen, die durch die Fühler für die axiale Geschwindigkeit und die axiale Stellung gesteuert werden, können auf diese Weise das Feld und damit die Kraft in jeden der Rispalte regeln. Die ringförmigen Teile 403 bestehen aus einem ferromagnetischen Material.

Die axiale Steuerung kann also bei den beiden Ausführungsformen von Fig. 20 und 21 unter ähnlichen Bedingungen wie bei der Ausführungsform von Fig.-i vor sich gehen, .iedoch mit dem Unterschied, daß an Stelle von zwei Vorrichtungen zur axialen Steuerung oder Aktuatoren nur eine einzige benutzt wird und daß dem. durch die Magneten erzeugten Magnetfeld ein Spulenmagnetfeld überlagert werden kann. Jedoch wurde die Montage 509829/0259 _₂₃_

der einzelnen Organe in entstsrechender Weise umbestellt, während ein einziger Motorgenerator an der Stelle der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Motorgeneratoren angeordnet werden konnte. Gemäß einer Abwandlung kann ferner die passive radiale magnetische Zentrierung durch Ringmagnete mit radialer Magnetisierung erreicht werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die in den Figuren 1, 9» 10 und 11 gezeigten Lager mit Wälzlagern und Zapfen Hilfsleger sind. Sie haben lediglich eine Hilfsfunktion und erzeugen unter normalen Bedingungen keinen mechanischen Kontakt zwischen Eotor und Stator.

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Claims

PatentansTDrüche

1./Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten, dadurch gekennzeichnet daß es einen in einen Stator eingeschlossenen Rotor, an den beiden Enden des Rotors eine Vorrichtung (£00) zur -nassiven radialen magnetischen Zentrierung, eine Vorrichtung (206) zur aktiven axialen magnetischen Zentrierung, die durch einen Fühler (208) für die axiale Geschwindigkeit und einen Fühler (209) für die axiale Stellung gesteuert wird, mindestens eine Dämpfungsvorrichtung (204), mindestens einen Motorgenerator (202) mit Umschaltung und eine Drehwelle (5) des Rotors mit HilfSZa^-Dfen an Sicherheitsanschlägen besitzt, daß jede Vorrichtung (200) zur massiven radialen magnetischen Zentrierung an dem Rotor (1) mindestens zwei koaxiale Ringmagnete (7 und 8) mit abwechselndem axialen Magnetfeld zwischen zwei koaxialen Ringmagneten (9 und 10) einerseits, deren ergänzendes axiales Magnetfeld sich an dem Stator (2) durch ein Poljoch (17) schließt, und zwei koaxialen Ringmagneten (5 und 6) auf der anderen Seite besitzt, deren ergänzendes axiales Magnetfeld sich an dem Stator (2) durch ein Poljoch (18) schließt, daß jede Vorrichtung (206) zur aktiven axialen magnetischen Zentrierung an dem Rotor (1) mindestens einen Ringmagnet (65) mit radialem Feld gegenüber einer kreisförmigen Wicklung (65) an dem Stator (2) besitzt, die Korrektursignale des Fühlers für die axiale Geschwindigkeit und des Fühlers für die axiale Stellung erhält, daß die Däarofungsvorrichtung (204) an dem Rotor (1) Ringmagnete (49-52) und an dem Stator (2) eine leitende Scheibe (61) besitzt, und daß der Motorgenerator (202)

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an dem Rotor (1) mindestens einen Ringmagnet (25) mit abwechselnder Magnetisierung gegenüber Wicklungen (29) an dem Stator (2) besitzt, die auf einem ferromagnetisehen Ringkern aufgewickelt sind, wobei die Windungsteile (33 bis 36) der Wicklungen, die in dem Polspalt gelegen sind, entweder elektromagnetische Kräfte, die die kontinuierliche Drehung des Ringmagnets (25) durch aufeinanderfolgende Umschaltung der aktiven torischen Wicklungen (29 bis 32) die nacheinander denselben kontinuierlichen Magnetfeld ausgesetzt sind, oder einen induzierten Strom mit gleicher Richtung erzeugen, wenn der Ringmagnet (25) in kontinuierliche Drehung versetzt ist und die torischen Wicklungen (29 bis 32) nacheinander umgeschaltet werden, nach-dem sie nacheinander demselben kontinuierlichen Magnetfeld ausgesetzt wurden.

2. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Fühler (208) für die axiale Geschwindigkeit an dem Rotor (1) einen Ringmagnet (71) mit einem in einer Richtung gerichteten radialen Magnetfeld besitzt, der radial einer kreisförmigen Wicklung (70) an dem Stator (2) und einem Poljoch (95) zur Schließung des Flusses gegenübersteht, wobei das durch die axialen Bewegungen des Ringmagnets. (71} geeren-

erzeugte Srgnal '

über der kreisförmigen Wicklung (70)/aux ein Steuerorgan (69) übertragen wird, dai den beiden Vorrichtungen (206 und 207) zur axialen magnetischen Zentrierung ein entsprechendes Signal liefert.

3. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach AnsT>ruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Fühler (209) für die

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axiale Stellung an dem Rotor (1) einen Ringmagnet (72) mit radialen, abwechselnden, geradzahligen, durch das "Pol.ioch (73) geschlossenen Magnetfeldern gegenüber Reihen von kreisförmigen Wicklungen mit axialen Schleifen im Polschritt ?m dem Stator (2) besitzt, daß die beiden ersten Reihen von kreisförmigen Wicklungen mit Schleifen (74- bis 79 und 80 bis 85) in der gegenseitigen Verlängerung und koaxial zu dem Ringmagnet (72) angeordnet sind und daß die dritte Reihe von kreisförmigen Wicklungen mit axialen Schleifen (86 bis 9^ ) axial zwischen den beiden ersten Reihen und koaxial zu diesen angeordnet ist und sich ständig in den Magnetfeld des Ringmagnets (72) befindet, so daß, wenn der Ringmagnet (72) die radialen Magnetfelder in Drehung versetzt, diese die axialen Leiterabschnitte der beiden ersten Reihen von Wicklungen umschließen, die sich hierbei in dem Magnetfeld befinden, und zwar t>rot>ortional zu ihrer relativen Stellung bezüglich diesen Feldern, woraus sich ein induzierter Strom in den entsorechend in Reihe angeordneten Schleifen ergibt, und zwar unabhängig von der Drehgeschwindigkeit in dem Maße, in dem die dritte Reihe von Wicklungen den Bezug der Drehgeschwindigkeit unabhängig von der axialen Stellung der beiden ersten Reihen von Wicklungen in den Magnetfeldern liefert, wobei die von den drei Wicklungen kommenden Signale an die Vorrichtungen (206 und 207) zur axialen magnetischen Zentrierung nach Behandlung in einem Steuerorgan (69) angelegt werden.

4. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Ans-oruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfsaufhängung des Rotors im Falle des Ausfallens der durch die Fühler gesteuerten magnetischen Einrichtungen durch Auflage eines der konischen Enden (104) der Drehachse (3), die aus einem geeigneten harten Material besteht, auf einem der mit dem Stator (2) fest verbundenen Anschläge (4) gewährleistet wird, die aus einem gedopten Polyimid bestehen,

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d.h. einem Polyimid, das mit einem Material versetzt ist, das die selbstschmierenden Eigenschaften sowie die Eigenschaften der elektrischen und termisehen Leitfähigkeit verbessert.

5. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Umschaltung von einer optischen Einrichtung aus erreicht wird, die eine Lichtquelle (38) und einen Fühler, (43) vom Typ Photodiode, die mit dem Stator (2) verbunden sind, und mindestens einen mit dem Rotor (Ό verbundenen Reflektor (39) mit Spiegel aufweist.

6. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor eine Einrichtung zur Verbindung zwischen Felge und Nabe mit sogenannter Zykloprofilstruktur besitzt, bei der die von der Felge kommenden Drähte (98) in imprägnierten Schichten die Nabe (97) ohne Unterbrechung umschlingen.

7. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet , daß die koaxialen Ringmagnete (5,6,9, 10) in ein versetztes Elastomer (4-3) eingebettet sind und axial von dünnen Stahldrähten (45 und 46) getragen werden.

8. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach einem der Ansprüche 1,2 und 3, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die Ringmagnete aus Samarium-Kobalt oder aus einem Material mit ähnlicher magnetischer Eigenschaft bestehen.

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9. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor mit der Drehachse durch eine hohle Welle (99) aus Kohlenstoffäden verbunden ist.

10. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , daß die Felge (96) aus einem gewickelten Fadenmaterial beispielsweise Kohlenstoffaden, Stahlfaden, Glasfaden, Borkarbidfaden oder Siliziumkarbidfaden in Aluminiummatrize besteht.

11. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Mantel aus zwei Gehäusehälften (98) den Rotor (1) umschließt.

12. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Mantel in Zykloprofilbauweise mit geschichtetem und imprägniertem Draht hergestellt sind.

13. Trägheitsrad mit magnetischer Aufhängung für Satelliten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale magnetische Zentrierung (200) massiv ist und daß die aktive axiale magnetische Zentrierung durch eine einzige Vorrichtung (206b, 2O6c) gewährleistet wird, die an dem Rotor (1) mindestens einen Ringmagnet (63b, 63c) mit radialem Feld gegenüber mindestens einer kreisförmigen Wicklung (65d, 65c,,, 65c_?) an den Stator (2) besitzt, die elektrische Korrektursignale des Fühlers (208) für die axiale Geschwindigkeit und des Fühlers (209) für die axiale Stellung empfängt und zu dem Magnetfeld des Ringmagnets algebraisch ein Spulenmagnetfeld addiert. „q

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14. Trägheitsrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das radiale Magnetfeld des Ringmagnets (63b) der Zentriervorrichtung sich über zwei unterbrochene zylindrische Poljochhälften schließt, die axial zu beiden Seiten des Ringmagnets angeordnet sind, und daß sich das Spulenmagnetfeld (65d) über ein Poljoch schließt, von dem jeder Pol (303* 304) in jeden unterbrochenen Teil der Pbljochhälften eintritt, so daß die Magnetfelder in den Polsüslten (301a, 301b, 302c, 3O2d) des Srmlentioljochs und des Ringmagnetpoljochs in der einen oder der anderen axislen Richtung in Abhängigkeit von dem Wert des Stroms, der durch die Steuerorgane des Geschwindigkeit und der axialen Stellung in die St>ule (65d) geleitet wird, algebraisch veränderlich sein können.

15. Trägheitsrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß sich des radiale Magnetfeld des Ringmagnets (63c) über zwei torische Poljoche (40^, 402) schließt, die axial zu.,beiden Seiten des Ringmagnets angeordnet sind, und daß sich das Magnetfeld jeder der beiden Spulen (65c^, 65Cg) die sich im Inneren jedes der torischen Poljoche befinden, über den Ringmagnet schließt , so daß das Magnetfeld in jedem Polspalt (a, b), der zwischen jedem torischen Poljoch und dem Ringmagnet gebildet wird, in der einen oder der anderen axialen Richtung in Abhängigkeit von dem Wert des Stroms, der den Spulen durch die Steuerorgane der Geschwindigkeit und der axialen Stellung zugeleitet wird, algebraisch veränderlich sein kann.

^Λ6. Trägheitsrad nach Anspruch. 14, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die die Polspalte (301a, 301b, 302c, 3O2d) bildenden Poljochteile ringförmig gezackt sind, so daß die axiale Steifheit der Vorrichtung erhöht wird.

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17. Trägheitsrad nach Anspruch 1 und ^3, dadurch gekennzeichnet , daß ein einziger Motorgenerator (202b, 202c) vorgesehen ist, der an dem Rotor mindestens einen Ringmagnet (25, 25*0 mit abwechselnder Magnetisierung gegenüber Wicklungen (2^, 22, 21b) an dem Stator besitzt, die auf einem ferromagnetischen Ringkern gewickelt sind, wobei die in dem Polspalt gelegenen Windungsteile der Wicklungen entweder elektromotorische Kräfte F erzeugen, die die kontinuierliche Drehung des Ringmagnets durch aufeinanderfolgende Umschaltung der aktiven torischen Wicklungen gestatten, die nacheinander demselben Magnetfeld ausgesetzt sind, oder einen induzierten Strom I mit einer Richtung, wenn der Ringmagnet in kontinuierliche Drehung versetzt ist und die torischen Wicklungen nacheinander umgeschaltet werden, nach dem sie nacheinander demselben Magnetfeld ausgesetzt wurden.

18. Trägheitsrad nach den Ansprüchen 1 und ^,dadurch gekennzeichnet, daß der Motorgenerator an dem Rotor zwei Ringmagnete (25b) mit abwechselnden Polaritäten besitzt, die die auf einen Ringkern aufgerollte Wicklung (21b) des Stators umgreifen.

19. Trägheitsrad nach den Ansprüchen 1 und ^,dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Motorgenerator (202c) vorgesehen ist, der an dem Umfang des Stators einen Kreis von axialen Windungen und an dem Rotor Magnete mit abwechselnden, radialem Magnetfeld C besitzt, die in Sektoren gegenüber den Windungen verteilt sind, und daß die Richtung des Strom-s I in den aufeinanderfolgenden Windungen umgekehrt ist, um eine addierende Wirkung der elektromotorischen Kräfte, die den Läufer um seine Achse in Drehung versetzen,

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oder die Drehung des Läufers, die in den Windungen gemäß den Induktionsgesetzen Ströme erzeugt, zu bewirken.

20. Trägheitsrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die passive radiale magnetische Zentrierung (200) durch Ringmagnete (17',Ie¹, 19', 20') mit radialem Magnetfeld gewährleistet wird, das sich über konzentrische Ringe (10»,6',12',14·,9', 5',11',13') schließt, die aus ferromagnetischen Stoffen bestehen und zu den Ringmagneten, koaxial sind.

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