Die Erfindung betrifft eine als Antriebseinheit ausgebildete Wickelvorrichtung.
In der Textilindustrie sind an bestimmten Bearbeitungsmaschinen (z.B. Spinn- oder Streckmaschinen) eine Vielzahl von Wickelvorrichtungen notwendig, auf denen Fäden während deren Herstellungsvorganges auf- und ggf. auch wieder abgewickelt werden müssen.
Aufgrund der Vielzahl der benötigten Wickelvorrichtungen kommt es auf eine besonders kostengünstige Ausführung derselben an. Dabei müssen jedoch bestimmte technische Anforderungen, wie beispielsweise ein zumindest angenäherter Gleichlauf aller Wickelvorrichtungen erfüllt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als Antriebseinheit ausgebildete Wickelvorrichtung zu schaffen, die trotz einfachen konstruktiven Aufbaus die gestellten technischen Anforderungen hinsichtlich eines Gleichlaufs erfüllt.
Dies ist bei einer als Antriebseinheit ausgebildeten Wickelvorrichtung der Fall, die einen topfförmig gestalteten, an seinem Aussenumfang bewickelbaren, aus ferromagnetischem Material bestehenden Wickelkörper aufweist, der gleichzeitig den Aussenläufer des Antriebsmotors der Antriebseinheit bildet, wobei der von einer feststehenden Achse getragene Innenständer des Antriebsmotors in den Topfraum des Wickelkörpers eingesetzt und der Wickelkörper auf der feststehenden Achse drehbar gelagert ist, bei welcher Antriebseinheit ferner an der Innenwand des Wickelkörpers ein aus elektrisch leitfähigem Material bestehender, für die vom Innenständer induzierten Ströme Kurzschlusswege bildender Leitkörper ange ordnet ist. Bei einer solchen Antriebseinheit erfüllt der Wickelkörper eine Doppelfunktion.
Er ist Bestandteil des Antriebsmotors, da er dessen Aussenläufer bildet und dient gleichzeitig als Aufnahmeelement für das auf- oder abzuwickelnde Gut. Durch den an der Innenwand des Wickelkörpers angeordneten Leitkörper wird für die einzelnen Antriebsmotoren ein geringer, weitgehend gleichgrosser Schlupf erzielt, so dass ein zumindest angenäherter Gleichlauf der einzelnen Antriebseinheiten sichergestellt ist.
Eine weitere Verbesserung des Gleichlaufes ist noch dadurch möglich, dass der Leitkörper als umfangsmässig geschlossene Kupferhülse ausgebildet ist.
Die Leistung der Antriebseinheit kann dadurch erhöht werden, dass an der Innenwand des Aussenläufers nach radial innen vorspringende Pole ausgebildet und die zwischen den Polen gebildeten Pollücken mit den Stäben eines Kurzschlusskäfigs ausgefüllt sind.
Ebenfalls der Leistungsverbesserung dient es, wenn der Kurzschlusskäfig in zwei kammartig ausgebildete Käfighälften unterteilt ist, wobei jede Käfighälfte aus einem Kurzschlussring und mit diesem einstückig verbundenen Kurzschlussstäben besteht und ferner der topfförmige Wickelkörper mit einem abnehmbaren Topfboden versehen ist. Durch die konstruktive Unterteilung des Kurzschlusskäfigs in zwei kammartige Käfighälften wird die Möglichkeit geschaffen, den Kurzschlusskäfig durch axiales Einbringen der beiden Käfighälften von den Stirnseiten des Wickelkörpers her zu bilden. Die vorgefertigten Käfighälften können aus Kupfermaterial bestehen, was zu einer Verbesserung der Motoreigenschaften beiträgt. Durch den abnehmbaren Topfboden ist die axiale Zugänglichkeit für das Einbringen der entsprechenden Käfighälfte gegeben.
Die Ansprüche 5 und 6 beschreiben zwei Ausführungsvarianten der Käfighälften, bei denen die Kurzschlussstäbe sich jeweils über die volle Länge des Kurzschlusskäfigs erstrecken, so dass die Verbindung der Kurzschlussstäbe mit dem jeweils anderen Kurzschlussring direkt an diesem erfolgen kann.
Der fertigungstechnische Aufwand für eine Antriebseinheit kann dadurch vermindert werden, dass der Kurzschlusskäfig einteilig im Aluminiumgussverfahren hergestellt ist und seine stirnseitigen Kurzschlussringe die Lagerschilde tragen.
Der fertigungstechnische Aufwand kann dadurch noch weiter reduziert werden, dass an einem Kurzschlussring das eine Lagerschild einstückig angeformt ist.
Dadurch, dass mindestens an einem Kurzschlussring ein den Wickelraum begrenzender, radial vorspringender Rand angeformt ist, entfällt ein gesonderter Montageaufwand für das Anbringen des den Wickelraum begrenzenden Randes.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Antriebseinheit im Schnitt, bei der der den topfförmigen Aussenläufer des Antriebsmotors bildende Wickelkörper an seiner Innenseite mit einem elektrisch leitfähigen Material ausgekleidet ist,
Fig. 2 einen mit ausgeprägten Polen und einem Kurzschlusskäfig versehenen Aussenläufer des Antriebsmotors bildenden Wickelkörper im Querschnitt,
Fig. 3 den Wickelkörper nach Fig. 2 im Längsschnitt und
Fig. 4 eine Antriebseinheit im Schnitt mit einem gegossenen Kurzschlusskäfig.
Mit 1 ist ein topfförmig ausgebildeter Wickelkörper bezeichnet, an dessen Aussenumfang ein Wikkelgut aufgewickelt oder abgewickelt werden kann. Der Wickelkörper 1 besteht aus ferromagntischem Material und ist mittels eines Wälzlagers 2, das im Topfboden 3 des Wickelkörpers 1 angeordnet ist, auf dem freien Ende 4 einer feststehenden Achse 5 drehbar gelagert. Auf der feststehenden Achse 5 ist ferner ein mit einer Ständerwicklung 6 versehener Innenständer 7 derart angeordnet, dass er vollständig in dem Topfraum des Wickelkörpers 1 liegt. Der Wickelkörper 1 bildet zu dem Innenständer 7 den entsprechenden Aussenläufer. Zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften des auf diese Weise gebildeten Antriebsmotors ist an der Innenwand des topfförmigen Wickelkörpers 1 ein aus elektrisch leitfähigem Material bestehender Leitkörper, z.B. eine Kupferhülse 8 angeordnet.
In dieser Kupferhülse werden durch die in der Ständerwicklung 6 fliessenden Ströme Wirbelströme induziert, die im Zusammenwirken mit dem von der Ständerwicklung 6 erzeugten Fluss ein Antriebsmoment erzeugen und den Wickelkörper 1, somit also den Aussenläufer, in Drehbewegung versetzen. Durch den Einsatz der Kupferhülse 8 in dem Wickelkörper 1 ergibt sich nur ein geringer Schlupf gegenüber der Synchrondrehzahl. Ausserdem weist der Schlupf hierdurch einen definierten Wert auf, so dass bei einem Betrieb mit einer Vielzahl derartiger Wickelvorrichtungen zumindest angenähert ein Gleichlauf unter den einzelnen Wickelvorrichtungen gegeben ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 ist der Mantel 2 des Wickelkörpers 1 mit einer grösseren radialen Dicke ausgeführt und es sind durch entsprechende Ausnehmungen radial vorstehende Pole 9 gebildet. Die Ausnehmungen bilden somit Pollücken 10. In diese Pollücken 10 sind Kurzschlussstäbe 11 und 12 eingefügt. Die Kurzschlussstäbe 11 sind mit einem ersten und die Kurzschlussstäbe 12 mit einem zweiten Kurzschlussring 13 bzw. 14 verbunden. Der erste Kurzschlussring 13 bildet mit seinen Kurzschlussstäben 11 somit eine Käfighälfte und der Kurzschlussring 14 mit seinen Kurzschlussstäben 12 die andere Käfighälfte des vollständigen Kurzschlusskäfigs.
Durch eine solche Unterteilung des Kurzschlusskäfigs erhält man zwei kammartig ausgebildete Käfighälften, die in axialer Richtung jeweils von der einen oder von der anderen Stirnseite des Wickelkörpers 1 in die Pollücken 10 eingeschoben werden können. Der Wickelkörper 1 ist hierzu mit einem abnehmbaren Topfboden 15 versehen, so dass die entsprechende Käfighälfte nach Abnehmen des Topfbodens 15 ebenfalls axial in den Wickelkörper 1 eingeschoben werden kann.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Breite 16 der Kurzschlussstäbe beider Käfighälften jeweils gleich der halben Breite 17 der Pollücken 10 gewählt. Damit entspricht die an jedem Kurzschlussring 13 bzw. 14 vorgesehene Anzahl von Kurzschlussstaben der Gesamtzahl der notwendigen Kurzschlussstäbe.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Breite 16 der an jedem Kurzschlussring 13 bzw. 14 vorgesehenen Kurzschlussstäbe 11 bzw. 12 gleich der Breite 17 der Pollücken zu wählen. Dafür wird an jedem Kurzschlussring 13 bzw. 14 nur die halbe Anzahl der notwendigen Kurzschlussstäbe vorgesehen, wenn sich diese über die volle Länge des Kurzschlusskäfigs erstrecken sollen. Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass bei gleicher Breite von Kurzschlussstäben und Pollücken sich die Kurzschlussstäbe beispielsweise nur über die halbe Länge des Kurzschlusskäfigs erstrecken. In diesem Falle entspricht die an jedem Kurzschlussring vorzusehende Anzahl von Kurzschlussstäben wiederum der Gesamtzahl der notwendigen Kurzschlussstäbe.
Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit werden die Käfighälften nach dem Einbringen in den Wickelkörper 1 miteinander verlötet. Hierzu können die Käfighälften bereits vor dem Einbringen entsprechend verzinnt werden, so dass nach dem Einbringen in den Wickelkörper 1 durch blosses Erwärmen der Käfighälften die gewünschte Lötverbindung erreicht wird.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Antriebseinheit besteht der den Wickelkörper bildende Aussenläufer 20 aus einem hohlzylinderförmigen Blechpaket 21, das an seinem Innenumfang mit Ausnehmungen 22 versehen ist, zwischen denen radial vorstehende (in der Zeichnung nicht sichtbare) Pole gebildet sind. In die Ausnehmungen 22 sind aus Aluminium bestehende Kurzschlussstäbe 23 eingegossen. Die Kurzschlussstäbe 23 sind einstückig mit an den Stirnseiten des Blechpaketes 21 angegossenen Kurzschlussringen 24 und 25 verbunden. Die Kurzschlussstäbe 23 und die Kurzschlussringe 24 und 25 werden in einem Arbeitsgang hergestellt. An dem einen Kurzschlussring 24 ist das eine Lagerschild 26 des Antriebsmotors einstückig angeformt.
Das andere Lagerschild 27 ist mittels Schrauben 28 an dem anderen Kurzschlussring 25 befestigt und durch ein Deckelteil 29, das ebenfalls durch die Schrauben 28 gehalten wird, überdeckt. An dem einen Kurzschlussring 24 ist ausserdem ein gegenüber dem Aussenumfang des Blechpaketes 21 radial vorstehender Rand 30 angeformt. Ein den am Aussenumfang des Aussenläufers 20 bestehenden Wickelraum 31 auf der gegenüberliegenden Seite begrenzender Rand 32 ist an dem Deckelteil 29 angeformt. Dieser Rand 32 kann ggf. auch an dem anderen Kurzschlussring 25 vorgesehen werden.
Mittels in den Lagerschilden 26 und 27 eingesetzter Lager 33 ist der Aussenläufer 20 auf einer feststehenden Achse 34 gelagert, die ausserdem den Innenständer 35 des Antriebsmotors trägt.
Bei dem beschriebenen Antriebsmotor können die Kurzschlussstäbe 23, die Kurzschlussringe 24 und 25 sowie das eine Lagerschild 26 in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
The invention relates to a winding device designed as a drive unit.
In the textile industry, a large number of winding devices are necessary on certain processing machines (e.g. spinning or stretching machines), on which threads have to be wound up and possibly also unwound during their manufacturing process.
Due to the large number of winding devices required, a particularly cost-effective design is important. However, certain technical requirements, such as, for example, an at least approximate synchronism of all winding devices, must be met.
The invention has for its object to provide a winding device designed as a drive unit which, despite its simple construction, meets the technical requirements with regard to synchronism.
This is the case with a winding device designed as a drive unit, which has a pot-shaped winding body which can be wound on its outer circumference and is made of ferromagnetic material and which simultaneously forms the outer rotor of the drive motor of the drive unit, the inner stand of the drive motor being carried by a fixed axis in the Pot space of the winding body used and the winding body is rotatably mounted on the fixed axis, in which drive unit is further arranged on the inner wall of the winding body made of an electrically conductive material, for the currents induced by the inner stand forming short-circuiting guide body. With such a drive unit, the winding body fulfills a double function.
It is part of the drive motor because it forms its external rotor and at the same time serves as a receiving element for the material to be wound or unwound. Due to the guide body arranged on the inner wall of the winding body, a small, largely equally large slip is achieved for the individual drive motors, so that an at least approximate synchronism of the individual drive units is ensured.
A further improvement in synchronism is also possible in that the guide body is designed as a circumferentially closed copper sleeve.
The power of the drive unit can be increased by forming poles projecting radially inwards on the inner wall of the outer rotor and filling the pole gaps formed between the poles with the rods of a short-circuit cage.
It also improves performance if the short-circuit cage is divided into two comb-shaped cage halves, each cage half consisting of a short-circuit ring and short-circuit bars connected to it in one piece, and furthermore the cup-shaped winding body is provided with a removable pot base. The structural subdivision of the short-circuit cage into two comb-like cage halves creates the possibility of forming the short-circuit cage by axially inserting the two cage halves from the end faces of the winding body. The prefabricated cage halves can be made of copper material, which contributes to an improvement in the engine properties. The removable pan base provides axial access for inserting the corresponding half of the cage.
Claims 5 and 6 describe two design variants of the cage halves, in which the short-circuit bars each extend over the full length of the short-circuit cage, so that the short-circuit bars can be connected directly to the other short-circuit ring.
The manufacturing outlay for a drive unit can be reduced in that the short-circuit cage is produced in one piece using the aluminum casting process and its short-circuit rings on the end face carry the end shields.
The outlay in terms of production technology can be reduced even further by the one end shield being integrally formed on a short-circuit ring.
The fact that at least one short-circuit ring forms a radially projecting edge delimiting the winding space eliminates the need for a separate installation for attaching the edge delimiting the winding space.
The invention is described in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing. It shows:
1 shows a drive unit in section, in which the winding body forming the cup-shaped outer rotor of the drive motor is lined on its inside with an electrically conductive material,
2 shows a cross-section of a winding body which has pronounced poles and a short-circuit cage and which forms the outer rotor of the drive motor,
Fig. 3 shows the winding body of FIG. 2 in longitudinal section and
Fig. 4 shows a drive unit in section with a cast short-circuit cage.
1 designates a pot-shaped winding body, on the outer circumference of which a winding material can be wound or unwound. The winding body 1 consists of ferromagnetic material and is rotatably mounted on the free end 4 of a fixed axis 5 by means of a roller bearing 2, which is arranged in the pot bottom 3 of the winding body 1. An inner stand 7 provided with a stator winding 6 is further arranged on the fixed axis 5 such that it lies completely in the pot space of the winding body 1. The winding body 1 forms the corresponding outer rotor for the inner stand 7. To improve the electrical properties of the drive motor formed in this way, a guide body made of electrically conductive material, e.g. a copper sleeve 8 is arranged.
Eddy currents are induced in this copper sleeve by the currents flowing in the stator winding 6, which, in cooperation with the flux generated by the stator winding 6, generate a driving torque and set the winding body 1, thus the outer rotor, in a rotational movement. By using the copper sleeve 8 in the winding body 1, there is only a small slip compared to the synchronous speed. In addition, the slip thereby has a defined value, so that when operating with a large number of such winding devices, there is at least approximately a synchronism between the individual winding devices.
In the embodiment according to FIGS. 2 and 3, the jacket 2 of the winding body 1 is made with a greater radial thickness and radially projecting poles 9 are formed by corresponding recesses. The recesses thus form pole gaps 10. Short-circuit bars 11 and 12 are inserted into these pole gaps 10. The short-circuit bars 11 are connected to a first and the short-circuit bars 12 to a second short-circuit ring 13 or 14. The first short-circuit ring 13 with its short-circuit bars 11 thus forms one cage half and the short-circuit ring 14 with its short-circuit bars 12 forms the other cage half of the complete short-circuit cage.
Such a subdivision of the short-circuit cage gives two comb-like cage halves which can be inserted in the axial direction from one or the other end face of the winding body 1 into the pole gaps 10. For this purpose, the winding body 1 is provided with a removable pot base 15, so that the corresponding half of the cage can also be pushed axially into the winding body 1 after the pot base 15 has been removed.
In the illustrated embodiment, the width 16 of the short-circuit bars of both cage halves is selected equal to half the width 17 of the pole gaps 10. The number of short-circuit bars provided on each short-circuit ring 13 or 14 thus corresponds to the total number of short-circuit bars required.
There is also the possibility of choosing the width 16 of the short-circuit bars 11 and 12 provided on each short-circuit ring 13 and 14 to be equal to the width 17 of the pole gaps. For this purpose, only half the number of necessary short-circuit bars is provided on each short-circuit ring 13 or 14, if these are to extend over the full length of the short-circuit cage. A further embodiment variant consists in that, with the same width of short-circuit bars and pole gaps, the short-circuit bars, for example, only extend over half the length of the short-circuit cage. In this case, the number of short-circuit bars to be provided on each short-circuit ring in turn corresponds to the total number of short-circuit bars required.
To improve the electrical conductivity, the cage halves are soldered to one another after being introduced into the winding body 1. For this purpose, the cage halves can be tinned appropriately before insertion, so that the desired soldered connection is achieved by simply heating the cage halves after insertion into the winding body 1.
In the drive unit shown in FIG. 4, the outer rotor 20 forming the winding body consists of a hollow cylindrical laminated core 21 which is provided on its inner circumference with recesses 22, between which radially protruding poles (not visible in the drawing) are formed. Short-circuit bars 23 made of aluminum are cast into the recesses 22. The short-circuit bars 23 are connected in one piece to short-circuit rings 24 and 25 cast onto the end faces of the laminated core 21. The short-circuit bars 23 and the short-circuit rings 24 and 25 are produced in one operation. One end shield 26 of the drive motor is integrally formed on one short-circuit ring 24.
The other end plate 27 is fastened to the other short-circuit ring 25 by means of screws 28 and covered by a cover part 29, which is also held by the screws 28. On one short-circuit ring 24, an edge 30 protruding radially with respect to the outer circumference of the laminated core 21 is also formed. An edge 32 which delimits the winding space 31 on the outer periphery of the outer rotor 20 on the opposite side is formed on the cover part 29. This edge 32 can optionally also be provided on the other short-circuit ring 25.
By means of bearings 33 inserted in the end shields 26 and 27, the outer rotor 20 is mounted on a fixed axis 34 which also carries the inner stand 35 of the drive motor.
In the drive motor described, the short-circuit bars 23, the short-circuit rings 24 and 25 and the one end shield 26 can be produced in one operation.