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Kreiselgerät mit Antrieb durch einen Gleichstromelektromotor Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Kreiselgerät mit Antrieb durch einen Gleichstnomelektromotor,
insbesondere für Luftfahrzeuge, und bezweckt, den Antrieb derartig auszubilden,
daß bei Spannungsschwankungen der Stromquelle die Drehzahl konstant gehalten wird.
Spannungsschwankungen rufen nämlich Drehzahländerungen und IdamitÄnderungen der
Präzessionskraft des Kreisels hervor, welche eine Funktion der Drehzahl des Kreisels
ist.
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Zur Einregelung einer konstanten Tourenzahl wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß der ganze AnkerstrFomkreis,durch an sich bekannte fliehkraftgesteuerte
Kontakte ein-bzw. abschaltbar ist. Sobald bei einer derartigen Anordnung der Motor
das Bestreben hat, seine Drehzahl über den normalen Wert zu erhöhen; wird der ganze
Ankerstromkreis abgeschaltet. Infolge davon sinkt die Drehzahl wieder, und ,der
Ankerstromkreis wird wieder geschlossen. Der Anker nimmt also während jeweils zweierUnterbrechungen
Strom auf. Dabei wird unabhängig.von der Höhe der Spannung der Stromquelle durch
einzelne Impulse von entsprechender Zeitdauer der Spannungsquelle nur so viel Leistung
entnommen, wie tatsächlich zur Aufrechterhaltung der normalen Drehzahl notwendig
ist.
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Infolgedessen kann zum Antrieb des Kreiselmotors eine Spannungsquelle
geringer Leistng benutzt werden.
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Diese Art der Drehzahlregelung ist besonders dann vorteilhaft, wenn
zum Antrieb des Kreisels nur eine kleine Trockenbatterle zur Verfügung steht und
das elektrisch betriebene Kreiselgerät entweder als Notgerät benutzt werden soll
oder beim Einbau des Kreisels in ein Segelflugzeug von vornherein nur die Energie
des Trockeneiements zur Verfügung steht. Die Spannung eines solchen Trockenelements
fällt bei Belastung zunächst rasch und dann langs,amer ab. Der Kreiselmotor muß
deshalb so eingerichtet sein, daß er bei einer Nennspannung desTlno,ckenelements
von 4,5 Volt noch bei I,5 Volt seine richtige Dreh zahl macht. Würde man den Kreisel,
wie es bereits bekannt ist, mit einer durch die Fliehkraft gesteuerten mechanischen
Bremse ausrüsten, so müßte diese so eingestellt werden, daß der Motor bei I,5 Volt
gerade frei läuft.
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Ein Ansteigen der Drehzahl bei höheren Spannungen würde dabei Idurch
die mechanische Bremse verhindert. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise von dem
beschränkten Energievorrat ein sehr großer Teil nutzlos in der Bremse verbleibt.
Durch die Einführung des Kontaktreglers kann daher die Laufdauer
des
durch eine kleine Spannungsquelle gespeisten Kreiselmotors gegenüber dem ungeregelten
Kreisel vervielfacht werden.
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In bestimmten Fällen kann es elwünscl sein, in an sich bekannter
Weise den An des zum Antrieb des Kreisels dienen-a Gleichstrommotors zusammen mit
dem 1X+ lektor stillstehend und das Feldmagnetsystem mit den auf dem Kollektor schleifenden
Bürsten - drehbar anzuordnen, beispielsweise dann, wenn eine störende Beeinflussung
des magnetischen Streufeldes des Gleichstrommotors auf einen in der Nähe befindlichen
Kompaß vermieden werden soll. Da in diesem Falle mit dem Feldmagnetsystem auch das
Streufeld zugleich umläuft, so ist bei den hohen Umlaufzahlen, die für derartige
Kreiselmotoren in Frage kommen, der Störeinfluß praktisch beseitigt; denn in jedem
Punkte außerhalb des Systems werden in äußerst kurzzeitiger Folge nacheinander ungleichnamige
Pole in gleicher Stärke wirksam, so daß sich die Störwirkungen immer gegenseitig
aufheben. Bei einer solchen Ausbildung des Elektromotors läßt sich der Erfi;ndungsgegenstand
in einfachster Weise durch Bemessung der Andruckfederung der Bürsten erreichen.
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Man kann nämlich bei an sich bekannterAusbildung der umlaufenden Bürsten
als doppelarmige Hebel die Andruckfederung der Bürstenhebel derart bemessen, daß
bei zunehmender Drehzahl der Bürstendruck infolge der Zentrifugalkraft abnimmt.
Dann wird beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl die Bürste vom Kollektor
abgehoben und der Ankerstrom unterbrochen. Da infolgedessen die Drehzahl absinkt,
kommt die Bürste wieder in Berührungsstellung mit dem Kollektor.
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Im folgenden ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
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In der Abbildung ist mit 8 ein um den stillstehenden Anker 6 umlaufender
Feldmagnet bezeichnet. Der Feldmagnet 8 trägt diametral gegenüberliegende Lager
9, 9', in denen als zweiarmige Hebel 10, IO' ausgebildete Bürsten gelagert sind.
Die Bürsten lo, IO' schleifen auf einem mit dem Anker 6 verbunde -nen und deshalb
stillstehen den Kollektor 7 werden durch Federn II, 11' an den Koltor 7 angedrückt.
Auf den Bürstenhebeln @@, ob ist außerdem noch ein Gegengewicht s Form einer längs
des Hebels IO, 10' verstellbaren Mutter 12, 12' angebracht. Die Stromzuleitung zu
den Bürsten 10, IO' erfolgt über nicht dargestellte Schleifringe.
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Beim schnellen Umlauf des Feldmagneten 8 wirkt auf die Bürstenhebel
IO, IO' eine Zentri fugalkraft ein. Verschiebt man die Gegen. gewichte I2, I2' nach
innen, so wird bei zunehmender Drehzahl der Bürstendruck geringer, bis schließlich
die Zentrifugalkraft größer wird als die Kraft der Andruckfeder 11, 11= so daß die
Bürsten 10, IO' vom Kollektor 7 abgehoben werden. Die dadurch bewirkte Stromunterbrechung
setzt die Drehzahl wieder herab. Die Federkraft 1 1, 1 1' überwiegt dann wieder
und bringt die Bürsten IO, Io' wieder in Berührungsstellung. Auf diese Weise ergibt
sich eine unmittelbare Drehzahlregelung.