CN100557102C - 用于操作电动驱动器的方法及电动驱动器 - Google Patents

用于操作电动驱动器的方法及电动驱动器 Download PDF

Info

Publication number
CN100557102C
CN100557102C CNB2006800237449A CN200680023744A CN100557102C CN 100557102 C CN100557102 C CN 100557102C CN B2006800237449 A CNB2006800237449 A CN B2006800237449A CN 200680023744 A CN200680023744 A CN 200680023744A CN 100557102 C CN100557102 C CN 100557102C
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor driver
rotor
bearing
output signal
asi
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CNB2006800237449A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101213384A (zh
Inventor
诺伯特·克嫩
马尔可·林克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of CN101213384A publication Critical patent/CN101213384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100557102C publication Critical patent/CN100557102C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/04—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by contact of fibres with a running surface
    • D01H4/08—Rotor spinning, i.e. the running surface being provided by a rotor
    • D01H4/12—Rotor bearings; Arrangements for driving or stopping
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/04—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by contact of fibres with a running surface
    • D01H4/08—Rotor spinning, i.e. the running surface being provided by a rotor
    • D01H4/12—Rotor bearings; Arrangements for driving or stopping
    • D01H4/14—Rotor driven by an electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • F16C32/0478—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings with permanent magnets to support radial load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C39/00—Relieving load on bearings
    • F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2231/00—Running-in; Initial operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2340/00—Apparatus for treating textiles
    • F16C2340/18—Apparatus for spinning or twisting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/0408—Passive magnetic bearings
    • F16C32/041—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part
    • F16C32/0412—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part for radial load mainly

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于对电动驱动器、尤其是纺织机的单独驱动器进行操作的方法，该电动驱动器包括以非接触式方式安装的转子(1)、至少一个止动轴承(10)以及调节装置，所述转子(1)在所述电动驱动器首次使用前抵靠所述止动轴承，所述调节装置设计成在稳态运行中将所述转子(1)保持在无力悬浮状态下，在该方法中执行以下步骤：在运行期间输入由所述调节装置生成的用于维持所述无力悬浮状态的输出信号(ASI)；通过评估所述输出信号(ASI)而计算所述轴承气隙；将针对所述轴承气隙的所述计算值与所述固定的限值进行比较；在超过所述限值时关断所述电动驱动器。

Description

用于操作电动驱动器的方法及电动驱动器
技术领域
本申请涉及一种用于操作电动驱动器的方法，还涉及一种用于执行该方法的电动驱动器。
背景技术
在使用非接触式安装的转子(该转子构造成电动驱动器的以高转速旋转的转子)，特别要关注的是防止转子由于外部处理过程或作用在其上的干扰力而与止动轴承接触。转子与止动轴承接触将带来这样的风险，即转子被释放的动能会导致止动轴承过早地磨损，从而导致止动轴承和/或整个内部驱动器组件的机械破坏。
特别是在产生处理过程和干扰力的情况下，为了在转子和止动轴承接触之前迅速将电动驱动器关断，明智的是获得轴承气隙的间距。在用于纺织机的转子中，这种干扰力可能例如来自纱线累积，这种纱线累积沉积在轴承磁体之间的转子的轴上，并向转子施加轴向力，且在其中一个止动轴承的方向上使转子脱离在平稳运行中产生的无力悬浮状态。通过相应致动控制设备可抵消该干扰力，但是如果不知道剩余的轴承气隙，则转子可能被压靠在其中一个止动轴承上，而这会导致对驱动器的破坏。
从公开的申请DE 35 23 344 A1可知采用进行绝对测量的间隙传感器来确定电磁驱动器的非接触式安装的转子的轴承气隙，所述传感器可通过电信号而无延迟地并通过测量技术精确指示出名义值约为1％的间隙偏差。使用绝对测量间隙传感器的不利之处在于，具有较小偏移误差和极高测量精度的绝对测量间隙传感器较为昂贵，并需要较高的调节费用。间隙传感器经常存在的偏移误差表明转子偏离其无力悬浮状态。这导致要有持续流动的电流来补偿偏移误差。
采用更加经济的间隙传感器具有的不利之处在于，这些传感器具有较大的偏移误差。一方面，与间隙传感器的大的偏移误差相伴随的是非常大的电流，该电流在某些情况下会超过控制设备的功率限制。另一方面，会产生转子从其无力悬浮状态的位置移位，从而止动轴承可能靠得太近，或者在极端情况下它们甚至已经接触。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于操作电动驱动器的方法以及一种以提高运行安全性为特征的电动驱动器，其中所述方法使得可以通过简单而经济的方式确定并监控平稳运行时的轴承气隙。
通过下述方法以及用于执行该方法的下述电动驱动器来实现上述目的。
即本发明提供一种用于操作电动驱动器的方法，该电动驱动器包括非接触式安装的转子、止动轴承以及控制设备，其中，所述转子在所述电动驱动器初始运行之前支承在其中一个止动轴承上，但是在平稳运行期间，所述转子与所述止动轴承间隔开一轴承气隙，所述控制设备允许在平稳运行期间将所述转子保持在无力悬浮的状态下，其中所述转子在工作点附近轴向浮动，所述方法的特征在于以下步骤：
-输入由所述控制设备产生的输出信号(ASI)，以用于在运行期间维持所述无力悬浮状态；
-通过评估所述输出信号(ASI)而计算所述轴承气隙；
-将所述轴承气隙的计算值与可预先确定的限值进行比较；
-在超过所述限值时关断所述电动驱动器。
在运行过程中，输入由控制设备产生的用于维持无力悬浮状态的输出信号。在这里通过对所述输出信号进行评估而计算轴承气隙。通过评估用于轴承气隙的输出信号而确定的值与在开始时确定的限值进行比较。在超过了针对轴承气隙确定的所述限值时，就关断所述电动驱动器，从而能基本上避免对止动轴承或整个内部驱动器组件的损坏。
通过合适的装置能够记录和显示由于超过所述轴承气隙的限值而引起的关断，从而可对电动驱动器的关断处理进行分析。
根据本发明的方法的主要优点在于，一直到超过了初始确定的轴承气隙间隔的限值，都可通过相应致动控制设备来补偿所产生的干扰或处理力(所述力向所述转子施加沿轴向的力，从而使其偏移其无力悬浮位置(中立位置))，这导致对所述电动驱动器的关断并从而提高了运行安全性。
而且，根据本发明的方法，在每次启动电动驱动器之前，可对所述轴承止动件进行测量以确定所述轴承气隙的极值以确定可预先确定的限值。这里，所述转子扫描所述止动轴承的端部止动件，这可以通过控制设备合适地致动转子来实现。在初始化的时候，作用在所述转子上的外部处理力接近于零，这是因为在初始化的时候没有驱动转子，从而所述控制设备产生的用以维持无力悬浮状态的输出信号(ASI)完全由轴承装置的用于非接触式安装所述转子的负刚度确定。因此，确定了所述轴承止动件的极值。在每次启动所述电动驱动器之前再次确定所述极值，并计算所述轴承气隙，这与所确定值的合适记录一起允许对电动驱动器的运行性能进行分析。
在此情况下，可将可预先确定的限值设置为低于初始确定的极值。这样，可确保在关断的情况下，一直到关断的时刻，确保距离止动轴承有着足够的安全间隔。为此目的，可以从利用所述测量极值获得的轴承气隙的大小与为了提高运行安全性而可预先确定的缩减量(例如高达轴承气隙的大小的三分之一)之间的差值来确定所述限值。
此外，在每次关断电动驱动器之后，可在重新启动该电动驱动器之前对轴承止动件进行测量。这样，可通过上述方法在每次启动过程中再次单独地确定所述轴承气隙的限值。此外，还通过控制设备对持续出现的偏移误差进行了补偿。通过记录为了进行限值确定而测量的极值，持续进行对限值的重新确定可用作针对止动轴承的磨损和/或轴承装置状态评估的诊断工具。例如由于止动轴承的磨损而改变极值使得可对所采用的轴承装置特别是止动轴承的状态作出结论。
可以有利地规定，在转子起动之前，能够确定处于悬浮状态下的所述转子的工作点的基准值，从而在平稳运行期间建立的、并且与该基准值不同的工作点是可以确定的。因此能够确定弱化，该弱化是用于非接触式安装的轴承装置所形成的，并且可能在驱动器的老化过程中产生。为此目的，本发明规定，可以从转子距止动轴承的间隙的平均值来确定基准值。该过程允许在运行状态下评定轴承装置的状态。
具体而言，在所述转子达到其运行速度时，可以重新确定处于所述悬浮状态下的所述转子的工作点的基准值。这样，就考虑了在达到运行速度时产生的可能引起工作点偏离的处理力，从而不会因为处理力而引起偏离工作点，工作点偏离将导致在达到运行速度时关断电动驱动器。
此外，被调节的工作点偏离所述基准值一规定值来关断电动驱动器，以防止对止动轴承或整个内部驱动器组件造成破坏。而且，可以规定，以合适的方式将被调节的工作点对所述基准值的偏离作为信号发出，从而迅速地引起对这种磨损指示的注意。
可以有利地将针对小的轴承气隙的输出信号(ASI)线性化，从而在止动轴承的调节中能够将从可线性化输出信号(ASI)所计算的轴承气隙值用作质量标准。
而且，用于对输出信号(ASI)进行评估的控制设备可以与控制装置操作地相连。在此情况下，为了将所述输出信号(ASI)放大，所述控制装置可具有放大器。特别是在转子的位置之间存在较小差别时，可以使用该放大器来放大待捡取的信号以监测轴承气隙，所述放大器可变动所述输出信号(ASI)的水平。控制设备的通过该方式放大的输出信号(ASI)处于就测量技术而言可以感测到的范围内，从而控制设备的所述输出信号(ASI)实现了足够高的分辨率，从而实现了监测所需的测量精度。
具体而言，可通过由所述控制装置产生的另外的脉宽调制信号作用于该放大器的输入。该另外的脉宽调制信号用来对位置传感器的偏移进行补偿，所述偏移加入所述输出信号(ASI)中。该偏移对应于所述位置传感器的偏移校正的补偿电压。这基本上就是所述控制设备的基础偏移误差。
而且，可补偿附加产生的温度漂移。为此目的，在所述电动驱动器从启动的时刻开始直至实现平稳运行状态的运行状态转变过程中，都可以以所述另外的脉宽调制信号以补偿的方式在所述控制装置中进行干预的方式延迟地对所述转子发生的偏离悬浮状态下的平衡状态进行补偿。这样，在从所述转子的启动直至所述运行温度达到平稳运行的过程中，就以时间上延迟的方式对由于温度变化而产生的漂移进行了补偿，该漂移会导致中立位置的移位和所述控制设备的偏移误差。如果例如因为例如干扰而产生轴向力(这就意味着超过了其中一个限值)，则尽管存在着对温度漂移的补偿，但这些轴向力还是会被分辨出，这是因为与在时间上延迟的补偿相比，这些干扰力就时间而言作用得更加迅速。
本发明还提供用于执行前述本发明方法的电动驱动器，其中所述控制设备包括具有至少一个传感器线圈的位置传感器、至少一个可以按确定方式向其供给电能的致动器线圈、位置控制器和积分器，在该积分器处可检取所述输出信号(ASI)来评估和计算所述轴承气隙。
而且，所述控制设备可连接至控制装置从而评估和计算所述输出信号(ASI)。所述控制装置可包括例如呈计算机或微处理器形式的数字控制单元。
此外，所述控制装置可包括放大器、模拟/数字转换器和数字/模拟转换器，所述数字控制单元可通过它们连接至所述控制电路。所述放大器构造成使得其将所述控制设备的所述输出信号增加或降低至与所述测量设备相对应的电压电平，这是因为一方面所述控制设备的操作电压以及另一方面用于评估所述输出信号(ASI)的控制装置的操作电压可以不同。如果所述控制设备还没有提供数字信号，则采用所述模拟/数字转换器将模拟信号转换为能由所述控制装置处理的数字信号。
从本专利申请可推断其它的有利变型。
附图说明
以下将借助于实施方式来更加详细地描述本发明。
图1示出了具有控制设备的磁轴承装置的示意图。
具体实施方式
图1中的视图示出了特别是用于纺织机的电动驱动器的轴承装置。该电动驱动器可设计成纺纱机构的单独驱动器，该驱动器用作供非接触式安装的转子1的驱动器。转子1设计为电动驱动器的转子，并沿着径向和轴向无接触地支撑在设计为磁轴承装置的安装件内。磁轴承装置本身包括设计为永磁体的轴承磁体3、4、6、7，所述轴承磁体轴向支撑转子1的轴。为了实现转子1的安装的更高刚性或者为了对转子1的安装进行阻尼，可设置其他的有源或无源磁体。然而，与磁轴承装置相组合地使用气体轴承也是可行的。
电动驱动器还包括两个止动轴承10(图1中仅示出了其中一个)，这些止动轴承10用于在电动驱动器停止运行时轴向支撑转子1。在电动驱动器初始运行之前，转子1支撑在其中一个止动轴承10上，这是由于带有止动件9的转子1在结构上优选的下落(falling)方向所使然。而且，电动驱动器包括定子2，该定子2上可布置支承部，该支承部用于径向安装例如有源磁轴承或气体轴承。
轴承磁体4、7布置在定子2上，并以较小的间隔与转子1的相应轴承磁体3、6相对。这样形成成对的磁体，用于轴向和径向支撑转子1。由轴承磁体3、4和6、7形成的磁体对均具有这样取向的极性，即，通过合适的控制设备将转子1保持为悬浮在它们之间，从而在平稳运行期间，在各对磁体之间形成气隙。这样，转子1在电动驱动器的平稳运行期间处于无力的悬浮状态，在该悬浮状态下，转子1在工作点附近轴向浮动。该无力的悬浮状态也称为转子1的中立位置。在该中立位置，在转子1和止动轴承10之间以轴承气隙的形式形成大致相等的间隔。
在止动轴承10和转子1之间产生的轴承气隙的尺寸小于定子2和转子1的磁体对之间的气隙的尺寸。可以实现这一点，因为可以沿轴向调节其中一个止动轴承10，使得通过将转子1和定子2彼此相关地布置在转子1的中立位置而在轴承磁体3、4和6、7之间产生的气隙尺寸减小。这意味着，在电动驱动器停止运行时，转子1由于其优选的下落方向而以其止动件9支撑在其中一个止动轴承10上，此时轴承磁体3、4和6、7并且不会相互接触。优选的是，另一止动轴承10也可被轴向调节。
在运行期间，通过控制设备监控和确定转子9和止动轴承10之间受调节的轴承气隙，所述控制设备检测转子1偏离中立位置的位置改变，并相应地在此基础上抵消所发生的位置改变，以便维持转子1在平稳运行期间的无力悬浮状态。这种类型的位置改变特别是由于外部处理过程和作用在转子1上的干扰力引起的。在电动驱动器的平稳运行过程中，由于对轴承磁体3、4、6、7的损坏或老化而产生的弱化同样也影响转子1的平衡状态。
而且，在定子2上布置有至少一个致动器线圈5，该致动器线圈5与所述控制设备操作地相连接。可以以这样的方式通过所述控制设备来致动该致动器线圈5，即，能够通过以确定的方式向致动器线圈5提供电能来补偿所发生的转子1的无力悬浮状态的偏离。
控制设备还具有传感器线圈8，通过该传感器线圈8来确定转子1沿着轴向方向的位置变化，并将所述位置变化传递至包括所述传感器线圈8的轴承传感器11。该轴承传感器11检测在电动驱动器平稳运行期间发生的从转子1的中立位置的偏离。而且，所述控制设备包括位置调节器12、功率放大器13、差分放大器14以及积分器15。控制设备通过连接线连接有控制装置，该控制装置包括放大器16、模拟/数字转换器17、数字控制单元18以及数字/模拟转换器19。该数字控制单元18可设计为微处理器或设计为计算机。
根据本发明的方法提出，在电动驱动器的初始运行之前，首先致动控制设备和控制设备。能够被数字控制单元18使用的软件触发一过程，该过程导致致动器线圈5受到确定电流的作用，从而转子1分别向着定子2的轴承磁体4和7运动一次。在该过程中，转子1根据其运动方向而撞击相应的止动轴承10，或者到达与另一止动轴承10相距最远的位置。这用于确定轴承止动件的极值。
一旦实现了电动驱动器的平稳运行状态(在该状态下转子1处于无力悬浮状态)，则通过控制设备对可能影响该悬浮状态的外部处理过程或干扰力进行补偿。在该过程中，轴承传感器11检测由外部处理过程和干扰力而引起并由传感器线圈8所确定的相对于中立位置的偏差。位置传感器11的输出信号(ASLS)被传递到位置调节器12，该位置调节器12改变致动上述致动器线圈5的电流，使得可产生补偿外部处理力的反作用力。该反作用力使转子1返回到其中立位置。功率放大器13连接在位置调节器12的下游，以便放大位置调节器12的输出信号(ASLR)。
与位置调节器12并联连接的积分器15对位置调节器12的与电流成比例的输出信号(ASLR)进行积分，将积分器15的输出信号(ASI)加到位置传感器11的输出信号(ASLS)上使得转子1从其初始的中立位置开始移位，直到由位置传感器11的输出信号(ASLS)所引起的致动器线圈电流已由积分器15的输出信号(ASI)补偿为止。这就是所谓的零电流调节，该零电流调节叠加到由位置调节器12进行的调节上。这里，通过差分放大器14将位置调节器12的输出信号(ASLR)提供至积分器15。积分器15的输出信号(ASI)被传递至位置传感器11，以对其偏移误差进行补偿。
根据本发明，在达到转子1的中立位置之前，一直通过积分器15的输出信号(ASI)来补偿位置传感器11所具有的相应输出信号(ASLS)。因此，积分器15的输出信号(ASI)能用作转子1偏离中立位置的测量值。积分器15的输出信号(ASI)的大小相对于位置传感器11的输出信号(ASLS)为固定的比值，但具有相反的符号。由于在电动驱动器的初始运行之前对止动轴承止动件的极值进行了确定，从而可与积分器15的输出信号(ASI)相结合地确定轴承气隙的大小并可监控其变化，在轴承气隙较小的情况下可将积分器15的输出信号(ASI)线性化。
为了确定和监控轴承气隙的变化，积分器15的输出信号(ASI)经由放大器16和模拟/数字转换器17传递至数字控制单元18。数字控制单元18设计成处理合适的算法，其允许存储在电动驱动器的初始运行之前确定的极值，并允许对积分器15的输出信号(ASI)进行监控和计算。因此，为了确定轴承气隙，将积分器15的输出信号(ASI)的值与初始确定的限值进行比较，可根据磁轴承装置的设计来存储所述限值。
知道初始确定的极值与积分器15的输出信号(ASI)就可监控轴承气隙并对其进行计算。可以考虑到紧急关断电动驱动器而对限值进行指定，从而形成例如高达所述轴承气隙三分之一的安全缩减量。可以从轴承气隙(基于所述极值而测量的)与安全缩减量之间的差值来确定所述限值。换言之，在超过所述限值时，就关断电动驱动器，同时开始显示所述情形，该显示可例如以声音或可视的形式进行。
此外，根据本发明的方法允许对磁轴承装置的状态进行评估。影响磁轴承装置状态的因素首先包括轴承磁体3、4、6、7的与老化相关的弱化，该弱化会引起转子1的工作点的移位以及止动轴承10的磨损，在紧急关断的情况下不能完全排除这种移位。为了能够进行状态评估，要确定基准值，所述基准值是从前后止动轴承的间隙的测量值的平均值产生的，且可以这样进行存储，即，在对所述积分器15的输出信号(ASI)进行检测和评估期间可取用所述基准值。在此情况下还可以规定，在超过了所存储的基准值时就要关断电动驱动器。而且，为了能够显示长期以来对磁轴承装置的破坏，还可以规定对低于所述基准值的值进行显示和存储。
如上所述，积分器15的输出信号(ASI)通过对轴承传感器11的偏移误差进行补偿而将在致动器线圈5处被调整的电流朝向零进行调节。在此情况下，积分器15的输出信号(ASI)的变化表示转子的位置的偏移。在所述实施方式中，转子1的位置相对于中立位置发生的偏移非常小。这同样适用于积分器15的输出信号(ASI)中的变化。为了对积分器15的输出信号(ASI)进行合适的评估，优选的是，通过放大器16相应地放大所述输出信号，从而触发模拟/数字转换器17的就测量技术而言的可感测区域，该模拟/数字转换器17连接在数字控制单元18的上游。省却该放大器16将导致输出信号(ASI)的分辨率降低，以致于不能充分地提供监测轴承气隙所需的测量精度。
数字/模拟转换器19的输出信号还被添加到积分器15的输出信号(ASI)中持续存在的偏移上，以便对位置传感器11的偏移进行补偿，该偏移存在于放大器16的输入中。放大器16的输出信号从而发生移动，从而其处于数字控制单元18的就测量技术而言可感测的区域内。本实施方式中的数字/模拟转换器19是通过低通与数字控制单元18的输出处的脉宽调制相结合而形成的。
如上所述，放大器16的目的在于，放大积分器15的输出信号(ASI)，使其处于就测量技术而言的可感测区域内。然而，在电动驱动器的启动直至运行温度达到平稳运行状态的过程中，位置传感器11的输出信号(ASLS)会发生漂移。该信号漂移是由位置传感器11的温度漂移和电动驱动器的部件的温度特性引起的。这导致积分器15的放大输出信号(ASI)随着位置传感器11的输出信号(ASLS)的温度漂移也发生偏离，该偏离导致初始确定的工作点不同于平稳运行状态下的实际工作点。从而测量转子1的位置偏移，该位置偏移在极值的初始测量的基础上会导致基于工作点的故障评估而关断电动驱动器。
基于温度变化，比如在电动驱动器的启动直至达到运行温度的过程中出现的温度变化，位置传感器11的输出信号(ASLS)会发生漂移。该信号漂移是由所述位置传感器11的温度漂移和所述电动驱动器的部件的温度特性而引起的。通过以时间延迟的方式来改变脉宽调制，可以对温度偏移和基于电动驱动器的部件的温度特性的变化进行补偿。
所述延迟仅仅稍微短于在所述电动驱动器的启动直至达到所述运行温度的过程中所产生的延迟。因此，可假设处理过程和干扰力(其导致对轴承气隙的实质影响)通过相当小的延迟而施加影响，并且因此能够被识别。

Claims (21)

1.一种用于操作电动驱动器的方法，该电动驱动器包括非接触式安装的转子(1)、止动轴承(10)以及控制设备，其中，所述转子(1)在所述电动驱动器初始运行之前支承在其中一个止动轴承(10)上，但是在平稳运行期间，所述转子(1)与所述止动轴承间隔开一轴承气隙，所述控制设备允许在平稳运行期间将所述转子(1)保持在无力悬浮的状态下，其中所述转子(1)在工作点附近轴向浮动，所述方法的特征在于以下步骤：
-输入由所述控制设备产生的输出信号(ASI)，以用于在运行期间维持所述无力悬浮状态；
-通过评估所述输出信号(ASI)而计算所述轴承气隙；
-将所述轴承气隙的计算值与可预先确定的限值进行比较；
-在超过所述限值时关断所述电动驱动器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在启动所述电动驱动器之前，为了获取限值，对所述止动轴承止动件进行测量以确定所述轴承气隙极值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述可预先确定的限值设置为低于所确定的极值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在每次关断所述电动驱动器之后，在再次启动所述电动驱动器之前进行轴承止动件的测量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在启动所述转子(1)之前，确定所述转子(1)在悬浮状态下的工作点的基准值，从而确定被调节的工作点在平稳运行期间从该基准值的偏离。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基准值由所述止动轴承间隙的平均值确定。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述转子(1)已经到达其运行速度时，确定在所述悬浮状态下的所述转子(1)的所述工作点的所述基准值。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过在平稳运行中分别调节所述工作点使其与所述基准值产生规定偏离，来关断所述电动驱动器。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对小的轴承气隙将所述输出信号(ASI)线性化。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了评估所述输出信号(ASI)，所述控制设备与控制装置操作地相连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，为了放大所述输出信号(ASI)，所述控制装置具有差分放大器(16)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述差分放大器(16)的输入加载有附加的脉宽调制信号，该附加的脉宽调制信号由所述控制装置产生。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述电动驱动器的运行状态从启动直至达到平稳运行状态的时间内进行转变的过程中，通过以时间延迟的方式改变所述信号的所述脉宽调制，来对所述转子(1)自悬浮状态下的平衡状态的偏离进行补偿。
14.一种用于执行根据权利要求1至13中任一项所述方法的电动驱动器，该电动驱动器的特征在于，所述控制设备包括具有至少一个传感器线圈(7)的位置传感器(11)、至少一个可以按规定方式向其供给电能的致动器线圈(5)、位置控制器(12)和积分器(15)，在该积分器处可检取所述输出信号(ASI)来评估和计算所述轴承气隙。
15.根据权利要求14所述的电动驱动器，其特征在于，所述控制设备连接至控制装置以便评估所述输出信号(ASI)。
16.根据权利要求15所述的电动驱动器，其特征在于，所述控制装置包括数字控制单元(18)。
17.根据权利要求15所述的电动驱动器，其特征在于，所述控制装置包括放大器(16)、模拟/数字转换器(17)和数字/模拟转换器(19)，所述数字控制单元(18)可通过它们连接至所述控制设备。
18.根据权利要求14所述的电动驱动器，其特征在于，为了非接触式地安装所述转子(1)，将安装件设计为磁性轴承装置。
19.根据权利要求14所述的电动驱动器，其特征在于，为了非接触式地安装所述转子(1)，将安装件设计为磁性轴承装置和气体轴承装置的组合。
20.根据权利要求14所述的电动驱动器，其特征在于，所述转子(1)设计为纺纱转子。
21.根据权利要求14所述的电动驱动器，其特征在于，所述驱动器设计为用于转子纺纱机的驱动器。
CNB2006800237449A 2005-07-09 2006-06-28 用于操作电动驱动器的方法及电动驱动器 Active CN100557102C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005032184A DE102005032184A1 (de) 2005-07-09 2005-07-09 Verfahren zum Betreiben eines elektromotorischen Antriebs
DE102005032184.4 2005-07-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101213384A CN101213384A (zh) 2008-07-02
CN100557102C true CN100557102C (zh) 2009-11-04

Family

ID=37076048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006800237449A Active CN100557102C (zh) 2005-07-09 2006-06-28 用于操作电动驱动器的方法及电动驱动器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7843098B2 (zh)
EP (1) EP1904754B1 (zh)
CN (1) CN100557102C (zh)
AT (1) ATE529649T1 (zh)
BR (1) BRPI0612829A2 (zh)
DE (1) DE102005032184A1 (zh)
WO (1) WO2007006420A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007028935B4 (de) 2007-06-22 2018-12-27 Saurer Spinning Solutions Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer elektrischen Maschine mit einem magnetisch gelagerten Rotor
DE102009022835B3 (de) * 2009-05-27 2011-03-03 Schaeffler Kg Verfahren zur Überwachung des Zustands eines Fanglagers einer Maschine
US9746028B2 (en) 2014-12-16 2017-08-29 General Electric Company Self-sensing active magnetic bearing systems and methods
DE102015111673A1 (de) 2015-07-17 2017-01-19 Rieter Cz S.R.O. Verfahren zum sicheren Starten und/oder Stoppen eines Rotors einer Rotorspinnmaschine und Rotorspinnmaschine
DE102015016055A1 (de) * 2015-12-11 2017-06-14 Saurer Germany Gmbh & Co. Kg Elektrischer Antrieb und Offenend-Spinneinrichtung mit dem elektrischen Antrieb
JP6870682B2 (ja) * 2016-08-18 2021-05-12 ダイキン工業株式会社 磁気軸受装置および流体機械システム
EP3477134B1 (en) * 2016-08-18 2021-05-19 Daikin Industries, Ltd. Magnetic bearing device and fluid machine system using same
WO2018188025A1 (zh) * 2017-04-13 2018-10-18 深圳和而泰智能控制股份有限公司 继电器控制方法、控制电路及处理器
EP3511584B1 (de) * 2018-01-15 2020-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung einer magnetlagervorrichtung
DE102018124947A1 (de) * 2018-10-10 2020-04-16 Maschinenfabrik Rieter Ag Verfahren zum Überprüfen eines Montagezustands eines Spinnrotors einer Offenendspinnvorrichtung sowie Offenendspinnvorrichtung
CN111379702B (zh) * 2018-12-29 2021-08-27 广东美的暖通设备有限公司 磁轴承压缩机、空调器和保护气隙值设定方法
CN109737139A (zh) * 2019-03-04 2019-05-10 扬州大学 一种电机主轴用交织嵌入式磁气悬浮轴承结构
CN112196897B (zh) * 2020-10-10 2021-07-20 珠海格力电器股份有限公司 磁悬浮轴承控制系统、方法、装置、设备和存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1302925A (zh) * 1999-11-30 2001-07-11 爱吉尔电子股份公司 控制能调节纬纱机械张力的电动纬纱制动器的方法和装置
EP1154340A1 (de) * 2000-05-10 2001-11-14 W. SCHLAFHORST AG & CO. Magnetlageranordnung für eine Offenend-Spinnvorrichtung
US6353273B1 (en) * 1997-09-15 2002-03-05 Mohawk Innovative Technology, Inc. Hybrid foil-magnetic bearing

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3523344A1 (de) * 1985-06-29 1987-01-08 Weh Herbert Schnellaufender magnetisch gelagerter rotor, dessen lagerkraefte von der mit dem rotor integrierten elektrischen maschine erzeugt werden
JP2700904B2 (ja) * 1988-10-18 1998-01-21 セイコー精機株式会社 磁気浮上体の制御装置
DE4114566C2 (de) * 1991-05-04 1999-07-08 Randolf Paul Rolff Verfahren zur Inbetriebnahme einer mit einem magnetgelagerten Rotor ausgerüsteten Maschine sowie Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens
JP3206264B2 (ja) * 1993-11-29 2001-09-10 株式会社安川電機 磁気軸受の制御方法
DE4342584A1 (de) * 1993-12-14 1995-06-22 Skf Textilmasch Komponenten Einzelmotorischer Antrieb eines schaftlosen Spinnrotors einer Offenend-Spinnmaschine
FR2716700B1 (fr) * 1994-02-28 1996-05-15 Mecanique Magnetique Sa Palier magnétique actif à auto-détection de position.
JP3414918B2 (ja) * 1996-03-19 2003-06-09 ティーエムエイエレクトリック株式会社 磁気軸受搭載回転電機
DE19637270A1 (de) * 1996-09-13 1998-03-19 Schlafhorst & Co W Topfspinnvorrichtung
JP3701115B2 (ja) * 1998-02-12 2005-09-28 株式会社荏原製作所 磁気軸受制御装置
JP3215842B2 (ja) * 1999-03-29 2001-10-09 セイコーインスツルメンツ株式会社 磁気軸受保護装置及びターボ分子ポンプ
JP3923696B2 (ja) * 1999-07-19 2007-06-06 株式会社荏原製作所 基板回転装置
JP3790883B2 (ja) * 2000-01-14 2006-06-28 株式会社ジェイテクト 磁気軸受装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6353273B1 (en) * 1997-09-15 2002-03-05 Mohawk Innovative Technology, Inc. Hybrid foil-magnetic bearing
CN1302925A (zh) * 1999-11-30 2001-07-11 爱吉尔电子股份公司 控制能调节纬纱机械张力的电动纬纱制动器的方法和装置
EP1154340A1 (de) * 2000-05-10 2001-11-14 W. SCHLAFHORST AG & CO. Magnetlageranordnung für eine Offenend-Spinnvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
ATE529649T1 (de) 2011-11-15
EP1904754B1 (de) 2011-10-19
CN101213384A (zh) 2008-07-02
US7843098B2 (en) 2010-11-30
EP1904754A1 (de) 2008-04-02
WO2007006420A1 (de) 2007-01-18
BRPI0612829A2 (pt) 2010-11-30
DE102005032184A1 (de) 2007-01-18
US20090134727A1 (en) 2009-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100557102C (zh) 用于操作电动驱动器的方法及电动驱动器
US10110088B2 (en) Machine and method for monitoring the state of a safety bearing of a machine
US8505872B2 (en) Valve control apparatus and valve apparatus
JP2009002516A (ja) 磁気軸受されたロータを有する電気機器を始動するための方法および装置
JP6351400B2 (ja) 改良された能動型磁気軸受制御システム
JP6144527B2 (ja) 磁気軸受装置、及び該磁気軸受装置を備えた真空ポンプ
EP3872976B1 (en) Power consumption control device, magnetic levitation system, and power consumption control method
US20120038294A1 (en) Energy-Efficient Actuator System
US20150303836A1 (en) Electromagnetic rotating device and vacuum pump equipped with electromagnetic rotating device
US7589482B2 (en) Hot spot sensoring control of linear motors
CN110337548A (zh) 温度预测装置、搭载磁性轴承的压缩机、温度预测方法以及程序
CN106868647B (zh) 电驱动器和具有电驱动器的自由端纺纱机
CN111641367A (zh) 一种基于电机运行状态的磁悬浮轴承控制系统及其控制方法
US11555857B2 (en) Method and apparatus for monitoring the wear of a long stator linear motor system
US20090277289A1 (en) Monitoring Device and Monitoring Method for a Drive Device
KR101499988B1 (ko) 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법
CN106640964A (zh) 一种消除永磁悬浮轴承悬浮力受温度影响的方法
JPH10184586A (ja) ターボ分子ポンプ
CN114046753B (zh) 磁悬浮压缩机及其轴承转子的检测装置和空调器
JP6752368B2 (ja) 回転機の診断装置、診断方法および回転機システム
JP6094277B2 (ja) ボイラ負荷分析装置
CN117013905A (zh) 一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法和系统
CN116696943A (zh) 磁悬浮轴承、磁悬浮电机及电器设备
Qiang et al. Application of extended kalman filter in the detection of sorption problem in hybrid maglev system with controlled permanent magnet
JP2008202988A (ja) 位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SAURER GERMANY GMBH + CO. KG

Free format text: FORMER OWNER: OERLIKON TEXTILE GMBH + CO. KG

Effective date: 20131030

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20131030

Address after: The German city of Remscheid

Patentee after: Saurer Germany GmbH & Co KG

Address before: The German city of Remscheid

Patentee before: Oerlikon Textile GmbH & Co. KG