CN1135908C - 用于加热行进着的合成纤维的导丝轮 - Google Patents

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Abstract

所提出的是一种用于加热行进着的合成纤维的导丝轮，它具有多个固定的初级绕组及相对它可转动支承的导磁的导丝轮外罩。导丝轮外罩与初级绕组通过设置在它们之间的初级绕组的支架侧壁经由一个确定的径向间隙相耦合以产生感应电流。支架是这样构成的，即它的变压器叠片在槽底区域径向地彼此叠放，由此屏蔽了对外部、尤其对线圈支架的磁通。

Description

用于加热行进着的合成纤维的导丝轮
本发明涉及用于加热行进着的合成纤维的导丝轮。
这种导丝轮是公知的。US 3508024中描述了一种用于加热行进着的丝的导丝轮，它具有多于两个的在轴向上彼此相依布置的固定初级绕组及一个导磁的导丝轮外罩，后者相对初级绕组同心地、可转动地被支承并与初级绕组通过一个窄径向间隙相耦合以产生次级感应电流。初级绕组的支架由多个层叠的、垂直于线圈支架轴设置的变压器叠片构成。借助一个控制电路用可调频率的交流电流来驱动初级绕组，其中初级绕组包括在一个振荡电路中，该振荡电路被整定在一调整频率上。通过相应的功率开关与配置的温度调节器协同工作，使振荡电路根据导丝轮外罩的测量温度被接通或关断。
在GB989,349中描述了一个类似的导丝轮，其中初级绕组被固定在一个与空心圆柱形导丝轮外罩同心设置的圆支架上。如同US3508024中那样，初级绕组支架的所有平变压器叠片在线圈支架的轴向上被叠放。相对于导丝轮外罩的内表面，层叠的铁片这样布置，即它对于导丝轮旋转轴在径向上构成环状同心的空气隙。
在这种加热的导丝轮的情况下通常出现一个问题，即向外部尤其是向线圈支架的磁通损耗相当地大，这因为初级绕组支架的所有变压器叠片是在线圈支架轴向上叠放的。并且在这样构成的支架中的磁通不是最佳的，因为通过轴向相依放置的变压器叠片形成了邻界层。为了克服邻界层，需要一定的能量，这就引起了功耗。尤其是在例如以2KHz的高频应用的情况下，由于较厚的邻界层使功率损耗急剧地增加。
因此本发明的任务是提供上述范围类型的一种加热用导丝轮，通过避免在导丝轮外罩内部尤其是在支架槽底区域中的漏磁场及通过减小由于邻界层产生的功耗来实现导丝轮中的最佳磁通。
为了实现该任务，本发明提供一种用于加热行进着的合成纤维的导丝轮，它具有多个固定的初级绕组及相对它可转动地支承的导磁的导丝轮外罩，其中每个初级绕组绕在至少一个由多个变压器叠片构成的U形支架中，其中U形支架相对导丝轮外罩彼此同心地设置在线圈支架上，及其中通过支架的侧壁导丝轮外罩与每个初级绕组经过一个确定的径向间隙相耦合以便产生感应电流，其中：支架这样地构成，即其变压器叠片在槽底的区域中径向彼此叠置，而在线圈支架的轴向上相对齐；及其变压器叠片在侧壁的区域中轴向上叠置，而在线圈支架的径向上相对齐，其特征在于：支架具有多个U形的、一个放在另一个中的构成冲带芯的变压器叠片。
根据本发明的一个方面，所述导丝轮的特征在于：支架具有分开的侧壁及一个分开的槽底。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：该分开的槽底是一个由多个在径向叠放的变压器叠片组成的空心圆柱体。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：每个分开的侧壁具有多个在轴向上叠放的环状变压器叠片。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：每个分开的侧壁具有多个在轴向上叠放的星状变压器叠片。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：多个支架在线圈支架的外围扇状地布置，用来接收一个初级绕组。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：扇形支架的槽底是基本上平的并与线圈支架的外表面接触。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：扇形支架的侧壁在其自由端这样地构成弧形，即在支架和导丝轮外罩之间形成恒定的径向间隙。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：支架设置在线圈支架上的槽底外表面适配于线圈支架的外表面。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：相邻初级绕组的扇形支架在线圈支架轴向上彼此错开地布置在线圈支架的外周面上。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：每个支架用至少一个螺丝固定在导丝轮的线圈支架上。
根据本发明的另一个方面，所述导丝轮的特征在于：其变压器叠片具有直到0.01mm的厚度。
因为磁通尤其向线圈支架方向被屏蔽，故可避免出现向外的漏磁场。由此也附带地实现了最佳的磁通，它不必克服任何邻界层并有效地屏蔽了不需加热的部分。
变压器叠片的这种特殊结构及布置保证了导丝轮外罩的更好加热，因为在导丝轮内部的漏磁场显著地减小了。
另一优点则在于，可以使用接收绕组的工业上通用的冲带芯(Schnittband kerne)。这简化了制造程序并降低了成本。在两个相邻的冲带芯之间形成的间隙仅引起非常小的漏磁场，它对产生的电流及由此对导线轮外罩的温度无任何影响。
支架放置在线圈支架上的槽底外表面形状简化了组装。
同样可采用对于高频应用所需的厚度薄到0.01mm的薄变压器叠片。因为渗入的磁场随频率增加而减小及磁场的能量却仅体现在表面上，这样薄的叠片对于尽可能小地维持功耗是合乎要求的。
现在参照附图借助一个实施例来详细描述本发明的另外优点、特征及应用可能性。
图1：一感应加热导丝轮的剖面图；
图2：根据图1中区域A的槽底的放大图；
图3：根据图1中区域B的支架的实施形式，它具有多个U形的、一个放置在另一个内地叠放的变压器叠片；
图4A、4B及4C：根据图1中区域B的冲片芯的另外实施形式，这些冲片芯由分开的侧壁及一个分开的槽底组成；
图5：通过图1的导丝轮的一个截面图，其中表示出在支架周面上的多个扇形冲片芯的结构；
图6：通过图1、及图4A或4B或4C的导丝轮的截面图，其中表示出环状分开的侧壁3b；
图7：类似图6的截面图，但其中表示形成星状的侧壁3b；及
图8：一个局部图，其中表示冲片芯在支架上的固定。
在图1所示的感应加热导丝轮中，设有多个轴向地布置在一个线圈支架5上的并且每个中具有一初级绕组1的支架3。其中导丝轮外罩2借助一锥形装置7被紧固在由两个轴承8支承的心轴9上。轴承8支承在一个固定的壳体11上。该导丝轮外罩2其横截面实际构成U形并在其前壁2a中具有一中心孔，该孔由一个实际上圆柱形并向内伸的延伸件13限界，后者具有与心轴9的锥部适配的内锥部7。在心轴9的自由端设有螺纹，在其中固定用于将导丝轮外罩2安装在心轴9上的螺母10。从承受体11延伸出一个空心圆柱体形状的线圈支架9，它沿心轴延伸几乎达到导丝轮外罩2的前壁2a。在线圈支架5上，沿其轴向设置了多个依次排列在线圈支架5外周面上的支架3。每个支架3具有一个槽底3a及彼此隔开布置的侧壁3b，以致构成用于接收初级绕组1的U形环状空间。这些侧壁3b一直延伸到离导丝轮外罩2的内表面很短距离处。两个相邻的侧壁3b与外罩内表面各构成了其尺寸相应于侧壁宽度的一个确定径向间隙4。
通过相应的控制装置(未示出)可使设置在支架3中的初级绕组1分开地控制，以致沿导丝轮2的外表面可达到基本恒定的温度。通过侧壁3b及导磁的导丝轮外罩2的内表面之间的环状间隙4，使旋转的导丝轮外罩2受到磁耦合，由此在导丝轮外罩中感应出电压，该电压将引起电流。在导丝轮外罩中沿其圆周流动的电流由于导丝轮材料的电阻而产生出热。通过绕组电压的接通及关断于是可以控制导丝轮外罩的温度。为了避免功率损耗，尤其是在高频应用如2KHz及更高的情况下，在槽底中的变压器叠片将这样地布置，即它们在径向彼此叠放。
图2表示槽底3a的一个局部放大图，其中在槽底区域中变压器叠片径向地彼此叠放。
图3及图5表示一个优选的实施例，根据它这样构成支架3，即层叠的变压器片呈U形地一个放在另一个内叠成所谓的“冲带芯”，即，变压器叠片是在径向上而非如普遍公知的在轴向上叠放。在线圈支架5的外圈，多个U形冲带芯多重扇形地布置。在线圈支架的外表面圆周方向上彼此无间隙地放置的多个扇形冲带芯就构成了用于一个初级绕组的绕组支架。使用冲带芯的优点在于：屏蔽了向外部的磁通、尤其是向线圈支架5的磁通，由此不能出现任何向外的漏磁场。为此，将U形层叠变压器片一个放在另一个内地叠放。由此附带地实现了最佳的磁通量，它无需克服任何边界层。在变压器叠片在轴向上彼此相靠地布置的情况下，在使用例如2KHz的高频时产生了较厚的边界层，它们导致磁阻的显著增大。冲带芯放置在支架5上的槽底3a的外表面或是基本上平的或是与支架5适配的外表面，并且它与支架5接触。绕组沿圆周方向绕制。冲带芯的侧壁3b的自由端这样地被整圆，以使得在导丝轮外罩2及侧壁3b的自由端之间构成了基本上恒定的径向气隙4。位于相邻的冲带芯之间的间隙14只导致很小的漏磁场，它对产生的电流及由此对导丝轮外罩2中的温度无任何影响。为了减少由漏磁场产生的损耗，相邻初级绕组的冲带芯可以这样地彼此交错地布置，以使得在轴向上构成由侧壁宽度作边界的气隙14。
图4A表示一个优选的实施例，其中支架3由分开的侧壁3b及一个分开的槽底3a组成。支架3的槽底3a是由多个在径向叠放的变压器叠片构成的空心圆柱体。支架3的侧壁3b具有多个轴向叠放的环形变压器叠片。在槽底3a及侧壁3b之间引起的径向漏磁场是非常小的，因此对产生的电流及由此对导丝轮外罩2的温度没有任何影响。
图4B表示另一优选实施例，其中支架3由分开的侧壁3b及一个分开的槽底3a组成。支架3的槽底3b是由在径向上多个叠放的变压器叠片组成的空心圆柱体。冲带芯的侧壁3b具有多个叠放的环状变压器叠片。在槽底3a及侧壁3b之间引起的轴向漏磁是非常小的，这对产生的电流及由此对导丝轮外罩2的温度没有任何影响。
图4C表示又一优选实施例，其中支架3由分开的侧壁3b及一个分开的槽底3a组成。该冲带芯的槽底3a是由多个在径向叠放的变压器叠片组成的空心圆柱体。支架3的侧壁3b具有多个叠放的环形变压器叠片。在槽底3a及侧壁3b之间引起的斜向漏磁场是非常小的，因此不会对产生的电流并由此对导丝轮外罩2的温度形成任何影响。
图6表示侧壁3b的一种形式，它不仅可结合图4A的结构而且也可结合图4B的结构。侧壁3b由多个环形变压器叠片叠成。这种结构的损耗特别的低，因为在侧壁3b及导丝轮外罩2之间的径向间隙4无间断地环绕基本上形成恒定气隙。在此情况下其漏磁通非常小。
图7表示侧壁3b的另一种形式，它不仅可结合图4A的结构而且也可结合图4B的结构。其中每个环形的变压器叠片具有星状外缘。这些变压器叠片在轴向上叠放，以致其星状外缘在轴向上彼此对齐。
图8表示支架3在线圈5上的一种可能的固定方式，其中每个构成冲带芯的支架3例如至少用一个螺丝6固定在导丝轮的线圈支架5上。
采用U形层叠变压器叠片尤其是冲带芯还具有以下优点，即可以使用满足高频应用所需的薄至0.01mm的薄叠片。因为磁通渗入的深度随频率的增加而减少，然而磁通的能量仅出现在其表面上，就需要这样薄的叠片，以使功率损耗保持很小。

Claims (8)

1.用于加热行进着的合成纤维的导丝轮，它具有多个固定的初级绕组(1)及相对它可转动地支承的导磁的导丝轮外罩(2)，其中每个初级绕组(1)绕在至少一个由多个变压器叠片构成的U形支架(3)中，其中U形支架相对导丝轮外罩(2)彼此同心地设置在线圈支架(5)上，及其中通过支架(3)的侧壁(3b)导丝轮外罩(2)与每个初级绕组经过一个确定的径向间隙(4)相耦合以便产生感应电流，其中：
支架(3)这样地构成，即其变压器叠片在槽底(3a)的区域中径向彼此叠置，而在线圈支架(5)的轴向上相对齐；及其变压器叠片在侧壁(3b)的区域中轴向上叠置，而在线圈支架(5)的径向上相对齐，其特征在于：
支架(3)具有多个U形的、一个放在另一个中的构成冲带芯的变压器叠片。
2.根据权利要求1的导丝轮，其特征在于：多个支架(3)在线圈支架(5)的外围扇状地布置，用来接收一个初级绕组(1)。
3.根据权利要求2的导丝轮，其特征在于：扇形支架(3)的槽底(3a)是基本上平的并与线圈支架(5)的外表面接触。
4.根据权利要求2或3的导丝轮，其特征在于：扇形支架(3)的侧壁(3b)在其自由端这样地构成弧形，即在支架(3)和导丝轮外罩(2)之间形成恒定的径向间隙(4)。
5.根据权利要求2的导丝轮，其特征在于：支架(3)设置在线圈支架(5)上的槽底(3a)外表面适配于线圈支架(5)的外表面。
6.根据权利要求2，3和5中任一项的导丝轮，其特征在于：相邻初级绕组(1)的扇形支架(3)在线圈支架(5)轴向上彼此错开地布置在线圈支架(5)的外周面上。
7.根据权利要求1至3以及5中任一项的导丝轮，其特征在于：每个支架(3)用至少一个螺丝(6)固定在导丝轮的线圈支架(5)上。
8.根据权利要求1至3以及5中任一项的导丝轮，其特征在于：其变压器叠片具有直到0.01mm的厚度。
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