Die Erfindung betrifft ein Magnet. ager für einen sich um eine Achse drehenden Rotor, bestehend aus zwei in Rich¬ tung der Drehachse zueinander versetzten Lagerteilen, die für zwei zur Drehachse senkrechte Richtungen die translatorischen Abweichungen der augenblicklichen Lage der Drehachse von der Sollage ermitteln und durch Steu- erung von Magnetkräften ausregeln und die außerdem Kipp- berwegungen des Rotors um zu den beiden zur Drehachse senkrechten Richtungen parallele Drehachsen ermitteln und ein Rückstellmoment um diese Achsen erzeugen, wobei zusätzlich Schaltmittel zur Dämpfung der Nutationsfre- quenz vorgesehen sind. ,

Ein Magnelager mit den oben aufgeführten Merkmalen ist z.B. aus der DE-AS 22 63 096 bekannt. Gemäß Figur 6 wer¬ den dort neben den Signalen zum Ausregeln von transla-

torischen Auslenkungen des Rotors durch Summen- und Dif¬ ferenzbildung "Kippsignale" gebildet, die zur Ausrege¬ lung von Kippbewegungen benutzt werden. Für die "Kipp¬ signale" werden zur Dämpfung der Nutationsfrequenz sehr breitbandige Verstärker mit großer Phasenanhebung benö¬ tigt. Um dies zu vermeiden, wird anhand der Figur 4, Fi¬ gur 6 und Figur 7 eine Lösung beschrieben, die eine Däm¬ pfung der Nutationsfrequenz bei relativ schmal bandigem Verstärker zuläßt. Jedoch wird auch hier-eine kompli¬ zierte Schal tungsanordnuπg zur Erzielung dieses Ergeb¬ nisses benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dämpfung der Nutationsschwingung des Rotors mit zusätzlichen ein- fachen Mitteln leistungsgünstiger als bisher zu errei¬ chen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Neben der Dämpfung der Nutationsschwingung des Rotors mit sehr einfachen Mitteln und damit verbunden einem

Leistungsgewinn für das Magnetlager bei einfacherer Aus¬ bildung der Verstärker ( schmal baπdiger) für die "Kipp¬ signale" wird zusätzlich erreicht, daß die hochfrequente Eigenbewegung (Nutation) des Gyrostateπ, d.h., des Hüll- körpers, der den eingebauten, schnell laufenden Rotor enthält, gedämpft und damit dieser Hüllkörper (passiv) stabilisiert wird.

Insbesondere ist die Anwendung der Erfindung für schwuπgradstabil isierte Satelliten von Interesse, da sie eventuell am Satelliten auftretende Nutationsbewegungen dämpft und nicht aufklingen läßt. Letzteres würde unter Umständen eine Fehlmissioπ des Satelliten nach sich zie¬ hen.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 - einen magnetisch gelagerten Rotor in prinzi- ^• pieller Darstellung,

Fig. 2 - eine Regel schal ung zur Ausregelung von Kipp¬ schwingungen und mit einer erfindungsgemäßen Kreuzkoppl ung,

Fig. 3 - die regelungstechnische Darstellung der beiden Regelkreise für die Kippungsregel ung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein Rotor und mit 2 seine Welle bezeichnet; der Rotor 1 ist in zwei Teilmag¬ netlagern 3 und 4 magnetisch gelagert. Von diesen Teil- lagern 3 und 4 ist jeweils nur die Lagerung in einer Ebene dargestellt. Eine entsprechende Lagerung muß in der zur Papierebene senkrechten Ebene durch die Sollage der Rotorachse 5 vorgesehen sein.

Jedes Teillager besteht aus den am Stator vorgesehenen Elektromagneten 6a und 6b bzw. 7a und 7b und Sensoren 8a und 8b bzw. 9a und 9b. Entsprechende El ektromagnete 5c und 6d bzw. 7c und 7d sowie Sensoren 8c und 8d bzw. 9c und 9d seien in der dazu senkrechten Ebene angeordnet.

Alle Sensoren 8 und 9 sind mit einem Regler 10 verbun¬ den, der seinerseits mit den Elektromagneten 6 und 7 verbunden ist und diese steuert.

In Figur 2 sind die Sensoren 8a - c und 9a - c sowie die Elektromagnete 6a -c und 7a - c als Blöcke dargestellt. Zwischen diesen Blöcken sind die erfindungsgemäß ausge¬ bildeten Kippregelkreise eingezeichnet. Jeweils zwei sich gegenüberliegende Sensoren 8a und b, 8c und d, 9a und b und 9c und d werden mittels Verstärker 20a und

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b bzw. 21a und b so zusammengefaßt, daß ihr Ausgangs¬ signal in der Sollage des Rotors 0 ist und mit steigen¬ der Abweichung des Rotors .von seiner Sollage anwächst, wobei das Vorzeichen des Ausgangssignals die Richtung der Abweichung kennzeichnet. Die Ausgangssignale der Verstärker 20a und 21a bzw. 20b und 21b, die jeweils von den Sensoren einer Ebene abgeleitet sind, werden dann mittels der Inverter 22 und 23 und der Verstärker 24 und 25 so zusammengefaßt, daß ihr Ausgangssignal ein Maß für die Kippwinkel gegen die beiden Ebenen f " bzw. j-y dar¬ stellen. Über Regel Verstärker 26 bzw. 27, die nun nicht mehr so breitbandig sein müssen und die eine Phasenanhe¬ bung bewirken, und Verstärker 34 und 35 gelagen diese Signale zu den Elektromagneten 6a und b bzw. 6c und d direkt und 7a und b bzw. 7c und d invertiert (Inverter 32 bzw. 33). Hierdurch werden Momente um die Kippachsen auf den Rotor ausgeübt und dieser in seine Sollage rück- gestel 1 t.

Erfinduπgsgemäß sind noch Kreuzkoppel zweige vorgesehen, durch die die Ausgangssignale der Regel Verstärker 26 bzw. 27 zu den Verstärkern 34 bzw. 35 des jeweils ande¬ ren Kanals gekoppelt werden. In diese Zweige sind Pro¬ portional Verstärker 28 und 29 eingeschaltet.

Wie erläutert, wird durch die Kreuzkopplungszweige eine Nutation des Rotors, aber auch eine Nutation des den Rotor beinhal enden Körpers, z.B. eines Satelliten, un¬ terdrückt.

Die Vorzeichen der Ausgangssignale der RegelVerstärker 28 und 29 ergeben sich aus der Regelkre sdarstell ung der Fig. 3. Dort sind mit Mx ein Störmoment um die x-Achse und mit My ein Störmoment und die y-Achse bezeichnet, die über das Trägheitsmoment J um die Kippachsen Kipp- winke! f x. bzw.jp y auslösen. Durch die dynamische Kopp-

lung der Freiheitsgrade über den Drall H des Rotors ent¬ stehen Kreiselmomente M^ im jeweils anderen Regelkreis. Die Regel Verstärker 26 und 27 mit einer Übertragungs¬ funktion f (s) erzeugen aus den Kippwinkeln ein Rück- stellmoment M . Schließlich sind noch die Regel Verstär¬ ker 28 und 29 eingezeichnet, die eine proportionale Ver¬ stärkung g bewirken und jeweils ein Kreuzkoppelmoment M erzeugen. Die Vorzeichen der diese kreuzgekoppel en Mo¬ mente bewirkenden Verstärkungen sind jeweils entgegenge¬ setzt dem Vorzeichen des Dralls H, das in den Kreiselmo¬ menten M^ der entsprechenden Achsen auftritt.

Durch diese Anordnung ist es möglich, die Regel Verstär¬ ker 26 und 27 mit geringerer Bandbreite und daher gerin- gerer dynamischer Verstärkungsanhebung auszulegen. Das bedeutet eine geringere Belastung der Magnetspulen durch verstärktes Sensorrauschen, also eine Verringerung der Übersteuerungsgefahr und Einsparung elektrischer Energie.