CN1289371C - 用于将纱线缠绕成卷装的往复装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置，该装置用来以高速度将纱线缠绕到旋转支撑件上，而且包括一个移动的纱线输送系统(5、6)，以便平行于所述支撑件表面来回移动，该系统在来回移动的反向端点上具有很快的减速度和加速度，本发明的特征在于，堆积导纱器(6)借助移动元件或者滑块(5)进行移动，该移动元件或滑块与线性电动机的磁化板(1)相连，该线性电动机被提供有两相或三相电流，而且其中，定子由至少一个单元模块组件形成，单元模块面对面或者位于另一个模块的延伸方向上，各个模块具有多个C形磁路(4)，这些磁路在其分开的腿的端部之间形成一个空气隙，空气隙内部设置有磁化板(1)，空气隙包括交替的北极和南极(N和S)，这就构成了可以使滑块(5)移动的移动元件，该滑块支持导纱器(6)。

Description

用于将纱线缠绕成卷装的往复装置

技术领域

本发明涉及将纺织纱线缠绕到支撑件以便形成卷装的领域，其中，该卷装是在其制造过程中通过各个步骤(纺纱、并条、变形、或任何其它操作)而形成，该制造过程涉及将纱线缠绕到支撑件(硬纸管、金属管等)上，所述支撑件可以通过心轴或者通过驱动部件上的压力进行驱动。

背景技术

为了实现这种操作，纱线在卷装长度上沿着母线进行分布，分布的形式可以呈平行直线卷的形式，或者呈波形卷的形式，这些卷在任何一层上平行，但是从一层到另一层就发生偏移和相交。

通常，纱线沿着卷装移动的速度是固定的，但是在卷装的端部，反向的运动要尽可能快，以便于卷装边缘不会因为堆积更多的纱线而比缠绕卷装的中心厚。

因此，在来回移动的导纱器上，移动方向的快速反向在反向端点处形成非常高的加速度和减速度。

为了制造以可能的最高速度将纱线输送到支撑件表面的往复系统，人们已经提出了很多方案，这个可能的最高速度可以高达1000至2000m/分或者更高，同时，获得的卷装在其整个厚度上都具有所需的密度，而且具有直立侧部或者倾斜横向侧部(双锥形卷装)。

为了实现导纱器的这种移动，有人提出，可以使用槽-鼓式凸轮系统，该系统用来将导纱器安装在一个往复系统上，该往复系统具有一个带子，该带子由一个步进电动机驱动，该步进电动机由一个微处理器(US 4 948 157或EP 302 461)控制。

在所有这些现有方案中，导纱器被安装在一个传输元件(带、枢转支撑件等)中，该传输元件由电动机驱动，这些方案出现的一个主要问题在于，瞬时动力峰值非常高，大约有几百瓦特，而且因为移动质量的存在，所以必须在导纱器的反向移动区域进行输送。

有人想象，直接使用线性电动机来实现导纱器的移动，因此该线性电动机驱动往复装置，从而将纱线堆积在卷装上，这种线性电动机例如是用在机器人技术中、用在印刷部分或用于测量工作台的测量部分的那种电动机。

通常，这些传统电动机可以分成两大类。

其中第一类由线性电动机形成，这种电动机具有一个滑架或者一个滑块，就是说，这种电动机被展开成扁平结构，其工作方式与步进电动机相似。

因此，有人提出，要将纱线输送装置直接安装在该滑架或滑块上。

但是，在这种情况下，电动机必须设计成可以使总行程至少等于移动元件的有效行程，因此移动元件由线圈形成，但是定子由永久磁体形成。

此外，定子(磁体)和机上电路之间的吸引力极其高，因此需要平移导向系统，该系统能经得住该吸引力，同时保持固定的空气隙。

因此，支持纱线输送元件的滑块必须安装在滑架上，该滑架与移动线圈相连，该滑架应当包括引导装置，例如支承滚珠或者辊子，因此产生很大的移动质量，而且限制了系统的加速度性能。

最后，如果这种方案被采纳，还会出现这样的问题，即怎样借助电线将电力提供给移动线圈，这需要使用柔性电缆或者使用支撑电缆的链，这进一步增加了移动质量，并且限制了加速度。

第二类传统线性电动机是那种被称为“管形”电动机的电动机。

这种管形电动机以这样的方式制造，即线圈和磁系统被固定，永久磁体自身可以移动。

这个永久磁体是圆筒形的，而且可以连接到圆筒形致动件的活塞或杆。

因此，在这种情况下，有人提出，将导纱器放置在圆筒形致动件的端部。

因此，在这个设计中，这种线性电动机具有移动式永久磁体，该线性电动机包括一个由可磁化材料形成的管，北极-南极在管上交替连续地出现。这些线圈和相关磁力可以构成一堆环，环绕着位于电动机主体中的这个管。

因为在这种电动机中，只有磁体在移动，所以，移动质量被减少，而且改善了加速度性能。此外，也可以很容易地结合到机械结构，代替圆筒形致动件。

但是，如果将这种电动机使用到缠绕纺织纱线的领域中，就要使往复导纱器交替移动，这样就会产生一个很大的缺点，即存在的圆筒形致动件和其横向大小会阻止多个缠绕头并肩设置，这种并排设置是纺织机械上经常发生的情况。

此外，即使移动质量被减少，其实还是很高，因为管形磁体的长度必须至少等于缠绕行程加足够的长度，该足够的长度保持在圆筒形致动件主体内，以便于接受磁力。

这是因为，在行程端部，如果磁体泄漏了磁场，那么在缠绕纱线的情况下，当需要最大的力以便快速使移动反向时，电动机却只有较小的力。

换句话说，为了使整个行程上的力固定，这种圆筒形致动件必须具有一个永久磁体，其长度至少等于行程的两倍。

这种现有技术在DE-A-19623711文件中进行了说明，该文件涉及一种装置，该装置用来以高速度将滤纸缠绕到旋转支撑件上，而且包括一个移动的输送系统，以便平行于所述支撑件表面来回移动，该系统在来回移动的反向端点上具有很快的减速度和加速度。该堆积导纱器借助滑块进行移动，该滑块与一个磁化板和一个线性电动机相连。

US-A-4 945 268文件中也进行了相关描述，该文件描述了一种线性电动机，在该线性电动机中，定子由一个单元模块组件形成，这些模块设置在彼此旁边。一个磁化板被封闭，而且柱子与单个线圈相连，以便形成磁场。

在BP-A-0 905 869文件中，磁路没有线圈。

发明内容

我们发现，形成本发明主题的是一种改良装置，该装置可以用来以高速度将纱线缠绕到旋转支撑件上，而且包括一个移动的纱线输送系统，以便于可以平行于所述支撑件表面来回移动，该系统在来回移动的反向端点上具有很快的减速度和加速度。

堆积导纱器借助移动元件或者滑块进行移动，该移动元件或滑块与线性电动机的磁化板相连，该线性电动机被提供有两相或三相电流。

根据本发明，线性电动机的定子由至少一个单元模块组件形成，单元模块放置成面对面或者放置成可以使各个模块在另一个模块的延伸方向上，各个模块具有多个C形磁路，这些磁路在其分开的腿的端部之间形成一个空气隙，空气隙内部设置有磁化板，该空气隙包括交替的北极和南极，这就构成了可以使滑块移动的移动元件，该滑块支持导纱器，而且其中：

各个单元模块的磁路由多对柱子形成，这些柱子成对地彼此相对放置，各串柱子与线圈相连，以便于在它们形成的空气隙中形成磁场，两个相邻的柱子之间间隔相应于扁平磁体上形成的两个相邻北极/南极之间的距离的两倍；

连接到电源同一个相位的模块柱子相对连接到另一个相位或者另一些相位的柱子偏移一个值，这个值相应于相位数划分的磁间距；

磁化板的尺寸可以使其被插入各个电源相位的至少一个单元模块的空气隙中，具体地说，其长度可以穿过两个对齐的模块(在两相电源时)，或者三个对齐的模块(在三相电源时)，或者具体地说，其宽度可以穿过两个模块(在两相电源时)，这两个模块面对面放置，所述的磁化板在这两个相位上，包括交替的北极/南极，这两个磁极隔开一个距离，该距离相应于两个相邻柱子之间的半个距离；和

用来将磁化板平稳地保持在磁路空气隙中间平面上的装置。

根据本发明，电源可以是两相电流源，或者是三相电流源。

当电源是两相电流源时，该装置包括至少三个对齐的单元模块，中心模块的柱子在同一侧，相对领先的模块柱子和与之相连的接下来的模块柱子偏移半个磁间距。

作为替换，该装置可以包括至少一对模块，一对模块中的两个模块面对面，并分别连接到两个相，一个模块的柱子相对面向它的模块柱子偏移半个磁间距。

根据本发明，可以使用几个模块制造一种具有任何行程长度的线性电动机，这些模块对齐或者面对面放置。在这种情况下，所有连接到任一相位的模块都以这样的方式放置，即它们的柱子都隔开这对磁间距的整数倍，而且因此放置成，无论磁体的位置如何，它们的柱子都面向同性的一个磁极。同样，所有连接到另一个相位的模块以这样的方式制造，即它们的柱子都隔开这对磁间距的整数倍，而且因此放置成，无论磁体的位置如何，它们的柱子都面向同性的一个磁极，而且放置成，它们都相对连接到第一相位的模块柱子在同一个方向上偏移半个磁间距。

根据本发明，连接到任一相位的所有模块都可以在磁体同一侧或者在磁体任一侧对齐。

当电源是三相电流源时，传感器装置包括至少四个对齐的单元模块，第二个模块的柱子相对领先的模块的柱子在同一侧偏移三分之一磁间距，第三模块的柱子相对第二模块的柱子偏移三分之一磁间距。

根据本发明，各个单元模块的C形磁路可以通过机械加工或成型中空槽来制成单部件装置，以便于形成相邻柱子，这些柱子成对地彼此相对，而且在这些柱子之间形成空气隙，或者可以通过一连串彼此分开的C形板形成C形磁路。

有利的是，构成本发明装置的单元模块都是相同的，一个模块的柱子相对领先的模块的柱子偏移半个磁间距，或者三分之一磁间距，这些偏移是通过相对彼此给单元模块定位而获得。

磁化板牢固安装在磁路空气隙的中间平面中，以引导滑块支持导纱器，这就意味着，要将磁化板保持在定子空气隙中的合适位置上，并且克服磁体和磁路磁极之间的吸引力。

这些引导装置可以通过设置在滑块上的多套辊子来形成，这些辊子沿着引导件移动，这些引导件在输送系统的整个长度上延伸。

虽然本发明装置可以构成只包括一串对齐的单元模块的结构，但是根据第一优选实施例，可以相对对称的中心平面对称设置第二套定子，由此可以获得一个更高的力，这个力相对磁化板中心轴很好地得以平衡，该磁化板可以在磁路空气隙中移动。

因此，在这个优选实施例中，该装置包括两个定子，该定子包括对齐的单元模块，所述的定子对称安装在对称中心平面的任一侧，该磁化板构成移动元件，该移动元件移动滑块，该滑块支撑导纱器，该磁化板相对其纵向轴对称设置，在该磁化板两表面上，而且在位于柱子空气隙中的区域中，北极和南极相应交替，导纱元件被安装在滑块上，该滑块自身被固定到中心加固件，该中心加固件位于介于两串磁极之间的磁化板的中间平面中。

在这种情况下，单元模块也是相同的，一个模块的柱子相对领先的模块的柱子和与之相连的接下来的模块柱子偏移半个磁间距或者三分之一磁间距，这种偏移也可以通过两个相邻的模块之间的间隔而获得。

用于驱动导纱器的模块元件的数量根据要制成的卷装的长度来确定。

如果该装置由一连串对齐的模块形成，那么当电源是两相电源时，模块的最小数量是三个，当电源是三相电源时，模块的最小数量是四个。所以，移动的幅度，即卷装的宽度至少等于一个模块的宽度。

换句话说，使用一连串“n”个相邻的模块，本发明装置可以获得的堆积幅度在两相电源时等于(n-2)，在三相电源时等于(n-3)，这些是构成定子的各个模块的宽度的倍数。

如果该装置由一连串成对的面对面的模块形成，那么偏移的模块对的最小数量为两个，移动幅度至少等于一个模块的宽度。

换句话说，在使用一连串“n”对模块时，所获得的幅度是各个模块的宽度的“n-1”倍。

根据本发明另一个实施例，所有模块都可以朝着彼此设置，而且没有任何偏移地相互对齐，那么，磁化板在对称轴的任一侧具有一个交替的北极/南极，这些磁极偏移有半个磁间距，而且在这种情况下，所有位于磁体同一侧的模块都被连接到同一相位。

因此，在该优选实施例中，该装置包括两个定子，该定子由对齐的单元模块组成，所述的定子安装在对称的中心平面的任一侧，而且用来驱动导纱器的模块元件的数量取决于要制成的卷装的长度。

为了获得最大的耦合，整个磁环板都必须进入磁场中，该磁场形成在模块的空气隙中。因此，由于朝着彼此放置的n对模块相互对齐，所以，移动幅度，即卷装的宽度，等于模块宽度的n倍，该模块的宽度小于磁化板的长度。

进一步说，为了操纵和控制来回移动中的反向移动，将一个用来探测滑块位置的装置与本发明装置联系起来，该滑块支撑导纱器，这种探测装置可以由光电管形成，或者由一个与激光传感器相连的镜子形成。优选的是，这种装置由一个或多个传感器形成，这些传感器建立在霍尔效应探针基础上。

附图说明

但是，从下面的说明书中可以更加清楚地理解本发明以及本发明提供的优点，本发明是借助附图进行说明的，其中：

附图1a是一个透视图，显示了线性步进电动机的基本结构原理，该线性步进电动机可以用来制造本发明一个实施例的装置；

附图1b显示了这种基本结构的变型；

附图1c显示了这种电动机中的单元磁路，该图是在端部看时的情形；

附图2是一个示意图，显示了磁路柱子的布置情况，以及在柱子之间相对移动磁体的北极和南极所具有的间隔，这些移动磁体可以在根据本发明制造的定子的空气隙中移动；

附图3显示了纱线缠绕系统的总图，该纱线缠绕系统配备有一个往复移动系统，该往复移动系统由线性步进电动机来操作，以移动堆积导纱器；

附图4a和4b详细显示了往复机构的一般概念，以堆积根据本发明制造的纱线；

附图5a和5b是引导装置的一个实施例的详细示意图，该引导装置适用于堆积导纱器，该导纱器由本发明步进电动机驱动；

附图6是定子和一个装置的移动元件的示意图，该装置用来操作根据附图1制造的导纱器，而且包括四个排成一行的模块，该图也显示了它们的工作方式；

附图7a和7b显示了根据本发明一个实施例制成的装置的工作循环，因此该装置包括一连串的四个对齐的单元模块，这些模块构成步进电动机，用来移动导纱器；

附图8是根据本发明制造的步进电动机的一个示意性顶视图，该步进电动机包括六个单元模块，用来移动磁化板，该磁化板的长度相应于两个模块，移动的距离等于四个模块的长度的和；

附图9、10和11以透视图显示了在缠绕循环期间，精确探测输送纱线的滑块的位置的三个实施例，以便于控制输送工序，特别是用来在行程端部使输送纱线的引导件的移动反向的工序；

附图11a和11b显示了以附图11所示的霍尔效应探针为基础的位置探测器的工作方式；

附图12a和12b显示了几个偏移探测器的替换探测方式；和

附图13显示了本发明步进电动机的替换形式，供给的电源是三相电源；

附图14a和14b分别显示了根据本发明制造的装置的操纵系统和工作，供给的电源是三相电源；

附图15a、15b、15c和16以透视图(附图15a和15b)、端视图(附图15c)和顶视图(附图16)，显示了一对朝着彼此放置的模块的总设计图，这些模块构成了线性步进电动机的可以操作的基本元件，以便于使引导件来回移动，要将纱线堆积在支撑件(卷装)上是很需要这种来回移动的；

附图17是显示附图15a、15b、15c和16的装置的顶视图，该装置包括六对相向的模块；

附图18显示了附图17的替换形式，也包括六对模块；

附图19a和19b是显示各个单元模块所具有的C形磁路的两个实施例的透视图；

附图20显示了给模块提供两相电源的方式，附图21a是显示供给线圈的电流的示意图，附图21b是显示这种装置的工作循环的示意图；

附图22a、22b和22c显示了探测装置的各种类型，该探测装置用来操纵和控制来回移动的反向移动。

具体实施方式

附图1a、1b、1c和2，和附图15a、15b、15c和16总体上显示了一种线性步进电动机的结构，该线性步进电动机能够用来使导纱器来回移动，该导纱器对于将纱线堆积在一个支撑件(卷装)上而言，是必不可少的。

线性电动机用来制造本发明装置，其原理与被称为“步进”电动机的电动机的工作方式相似，而且其永久磁体转子成圆盘的形式。

例如，在美国专利US 4 330 727中就描述了这种旋转步进电动机。

正如从附图1a、1b、1c和2中可以清楚地看到的一样，为了制造本发明装置，这种旋转电动机被改变成一种线性电动机，在该线性电动机中，旋转圆盘由直线板1代替，该直线板在其各个表面都具有两串磁极，其中北极/南极(N/S)交替出现。因此，旋转电动机的定子被展开，而且旋转电动机包括两个单元模块，该单元模块在本装置中用作定子元件2a、2b，各个单元模块包括几个单元磁路4，这些磁路借助线圈3获得，这些线圈与各串柱子P1、P2相联系。

在本说明书其余部分，这些柱子P1、P2都会被赋予一个标记a、b，以便于区分这两个单元模块，因此，这两个模块的柱子相对北极和南极偏移，为了制造本发明装置，这些模块都是必需的。

在所示的实施例中，各个单元磁路4具有一个空气隙，而且形成的所有空气隙离中间平面具有相同的距离，磁化板1，在实施例中是移动磁化板1就被放置在该中间平面上，因此，该移动磁化板表面的北极/南极(N/S)相互交替。

为了制造线性电动机，使其工作方式与永久磁体转子成圆盘形式的步进电动机相似，而且为了使导纱器来回移动，在第一实施例中，这种电动机必须由至少三个单元模块2a、2b、2a形成，这三个单元模块并肩排成一行，附图3显示了一个具有四个模块2a、2b、2a、2b的例子。

在该优选实施例中，这个附图3是这种线性电动机的工作方式的总图，因此线性电动机可以移动滑块5，该滑块具有一个导纱器6，该导纱器用来堆积纱线，以便于形成一个卷装7，该卷装安装在一个支撑件上，该支撑件由纺织机械的缠绕系统8支持，该卷装7靠在驱动滚筒9上。

因此，为了移动滑块，这种线性电动机以这种方式设计，即该线性电动机包括至少三个单元模块2a、2b、2a，模块2a的柱子P1a、P2a相对模块2b的柱子P1b、P2b偏移半个磁间距。

正如从附图3中，也可以从附图4a、4b和4c中可以清楚地看到的一样，本发明线性电动机包括两个同样的磁路，这些磁路面对面地安装，因此，支撑导纱元件5、6的直线板1就在这两个磁路的空气隙中移动。

在另一个实施例中，为了制造一种线性电动机，使其工作方式与永久磁体转子成圆盘形式的步进电动机相似，而且也为了使导纱器来回移动，这种电动机必须由至少两个单元模块2a、2b组成，这些单元模块彼此相对。为了获得所需的总行程，几对模块在一个装置(附图17或18)排成一行。

附图17显示了具有六对模块2a、2b的一个实施例，其中，所有模块2a都被放置在磁体的同一侧，而所有模块2b都被放置在磁体的另一侧，并且在相同的方向(在此是朝着顶部)上偏移半个磁间距。

附图18显示了具有六对模块2a、2b的一个实施例，其中，所有模块2a和2b在磁体任一侧的两行中的每一行中相互交替。所有模块2b在相同的方向(在此是朝着顶部)上偏移半个磁间距。

此外，磁化板使滑块5移动，该滑块支撑与滑块相联系的导纱器6，该磁化板由其它装置引导，例如被放置在滑块5上的辊10，这些辊自身被安装在中心加固件12上，该加固件位于在两串磁极之间的所述磁化板的中间平面。这些辊承载在固定的引导件11，该引导件在要被输送纱线的纺织机械的整个宽度上延伸。

因此，正如先前描述的一样，在这个实施例中，磁化板1包括两串相互交替的北极和南极，这两串相互交替的北极和南极相对其中心部分12对称设置。

因此，在这个实施例中，单元模块2a、2b大体上呈C形，所述单元模块构成了磁路。

正如附图1a、1b、1c和3所示的一样，这些磁路可以制造成一个整体部件，但是优选将这些磁路制造成两个单元部件，以便于更加容易放置线圈3。

因此，各个磁路必须具有深槽E，以便于磁通量可以集中成与由此形成的柱子P1、P2对齐。

可以想到，有两种方法来制造这种槽E。

在附图1a所示的实施例中，形成柱子P1或P2的槽E通过机械加工或成型来制造。

在附图1b和3所示的替换实施例中，各个模块由单个C形的金属板(呈半C形或者独立的板)组成，这些金属板彼此隔开。这个实施例在铁损失方面更加有利，而且实现起来更加容易。

为了使直线板1，从而使由该直线板支持的导纱器5、6可以来回移动，各个单元模块2a、2b必须从一个模块2a到下一个模块2b交替偏移半个磁间距，这种偏移可以通过单元模块的分离获得，实际上这些单元模块是相同的。

为了确保移动磁化板正确工作，移动磁化板1必须具有这样的长度，即该磁化板可以穿过两个单元模块2a、2b，由此可以用与两相步进电动机相同的方式来操作电动机。

在另一个实施例中，另一种操作方法在于，放置模块，使其面对面而没有偏移，和磁化板一侧的相互交替的北极/南极相对另一侧的相互交替的北极/南极偏移半个磁间距。

为了确保移动磁化板正确工作，移动磁化板1必须具有这样的长度，即该磁化板可以穿过两个单元模块2a、2b，由此可以用与两相步进电动机相同的方式来操作电动机。为了获得固定的耦合，磁化板的长度至少等于一个模块的长度，并且优选为模块长度的倍数。

与各个两相电源相结合可以产生稳定的移动磁化板1的位置，在该位置上时，所述磁体磁极最可能与定子磁极对应。通过变换与电源的结合情况，这种串联关系会使移动磁化板1朝着连续稳定位置移动，由此可以通过将合适的指令序列输送给电动机，而使磁体如此移动。

因此，可以用步进电动机的传统方式以整个间距、半个间距或微小间距的方式来实现这个操作。

定子元件的柱子和长度的数量是根据所需的吸引力来形成的。

附图7a和7b显示了一种在四个单元模块的基础上设计的电动机，也显示了这种线性步进电动机的工作情况，其中单元模块的这个数量不是限制性的，也可以如图8中所示为六个。

在附图17和18所示的实施例中，电动机是在六个单元模块的基础上设计的，这些单元模块形成两对相对的单元模块2a、2b，这些数量也不是限制性的。比如附图5就显示了包括四个模块的实施例的情况。

因此，各个单元模块2a、2b包括一个C形定子，该定子整个宽度为48mm，在数量为六个的定子中形成的柱子P的宽度为2mm，长度为6mm，而且彼此分开4mm的间隔或槽E。

在彼此相对的两个柱子P1、P2之间的空气隙是1mm。

关于磁化板1，其厚度介于0.6和0.8mm之间，长度为96mm。其宽度大概为20mm。

此外，在本发明的这个优选实施例中，磁化板在其两横向表面，具有交替的北极和南极(N/S)，这些北极和南极彼此隔开3mm，可以如附图3所示进行安装。

在附图7a和7b中，只显示了一侧，但是优选的是，如图8所示具有一个对称结构，这些对称结构是通过面对面地放置相同的元件而形成，这些元件相对扁平磁化板1的轴严格对称。

因此，各个单元模块2a、2b由一个磁路形成，该磁路具有槽E和柱子P1、P2。

因此，两个相邻柱子之间的中心与中心的距离等于在扁平磁体(参见附图2)上形成的两个相邻的北极/南极之间的距离的两倍。

因此，在该实施例中，各个单元模块具有六个柱子。这样的柱子数量不是限制性的，当然，也可以制造具有任何柱子数量的模块，这些数量可以根据所需的吸引力和所需的动力进行选择。

附图4a至4c和附图6示意地示出了可以构成模块的模块结构。两个相邻模块2a元件相互隔开，隔开的距离等于一对磁体北极/南极(N/S)的整数倍，这样不管磁化板1的位置如何，所有柱子都与同极相对。应该注意的是，在本发明的电动机中，电动机由交替的模块2a和2b组成，使单元模块2b的柱子都相对单元模块2a在相同侧偏移半个磁间距，在该实施例中是向右侧偏移。

这样，当磁化板1如此设置，即其同极与槽E和单元模块2a的柱子对齐时，这些同极落在偶数单元模块2b的两柱子之间。相反，当磁化板1如此设置，即这些同极都与单元模块2b的柱子和槽对齐时，这些同极位于单元模块2a的两个柱子之间。

附图6所示的这种电动机的电连接情况如下：

单元模块2a的所有线圈3一起连接在一个电源系统上的装置C1，单元模块2b的所有线圈3被连接到位于另一个电源系统上的装置C2。这些电源系统给线圈3输送电压和电流，这些电压和电流以一个适当的指令序列来受到微处理器的控制。

在所示实施例中提供的连接是一种并行连接，但是也可以是一种串联连接。

这种电动机的工作顺序如下，从附图7a和7b或20、21a、21b可以很清楚地看到。

在传统的“步进”的工作方法中，电子控制电路将附图7a或21a中所示的电流注入单元模块2a、2b。

这种步进式工作方法在附图7b或21b中很清楚地显示出来，因此它包括以下阶段。

阶段0

给单元模块2a的线圈供电，使它们的柱子上出现一个磁极(例如在该附图中是南极)。这些单元模块2b没有被供电。因此，磁化板1给自己定位，使其北极与单元模块2a柱子P1的南极对齐。

阶段1

给元件C2的线圈供电，可以产生一个磁极(例如在该附图中是南极)，而且扁平磁体会给自己定位，使两串柱子上的吸引力达到平衡。因此，在该附图所示的实施例中，磁化板1会向右移动四分之一磁间距。可以看到，如果出现的是北极，那么磁体会向左移动四分之一磁间距。

阶段2

切断单元模块2a的电源。磁体会使其北极面向单元模块2b柱子P2。因此，磁体又向右前进四分之一磁间距。

阶段3

给单元模块2a供电，以便于形成一个与前一个阶段的磁极相反的磁极，但是只显现一个磁极(在该附图所示的实施例中为北极)。正如阶段1中一样，磁体会给自己定位，使所有单元模块之间的吸引力达到平衡。在该附图所示的实施例中，磁体又向右前进四分之一磁间距。

阶段4

切断提供给单元模块2b的电源，现在，磁体会使其南极面向单元模块2a柱子。

在顺序完成这四个阶段后，磁体共移动了四次，每次移动四分之一磁间距，也就是说，一个完整的磁间距，就是在两个相邻的N-S磁极之间的距离。因此，这时的情形与阶段0相似，只不过极性相反。

继续下面的工序：

阶段5：给2b供电(北极)；

阶段6：切断2a的电源；

阶段7：给2a供电(南极)；

阶段8：切断2b的电源；

完成这个新的工序之后，磁体又前进一个磁间距。

反复地重复这些工序。工序的顺序决定了移动的方向，转换的频率决定了移动的速度。

这个“单步进”式操作方法与传统步进电动机的操作方法相似。因此，这种相同类型的电动机可以由传统的电子电路来操作，该电子电路是用来操作线性或旋转步进电动机的。正如其它步进电动机的情况一样，这些电子电路可以允许“半个磁间距”或“微小磁间距”操作，以便于可以根据需要的速度和加速度，使线圈中的电压和电流最优化，从而提高电动机的精确性或性能。

为了操纵和控制来回移动中的反向移动，将一个用来探测导纱器位置的装置与本发明装置联接起来。这种探测装置可以由一个光电管13-14或者一个镜子15形成，该镜子与激光传感器16相连，而且正如附图11中所示，有利的是，可以通过一个或多个传感器来形成，这些传感器是以霍尔效应探针为基础的。

附图11显示了固定的霍尔效应探针18是怎样放置的，该探针靠近扁平磁化板1的通道，以便于探测所述的通道，并且测量其位移。这种霍尔效应探针18会发出一个与磁场成比例的信号。

正如附图11a所示，优选的是，霍尔效应探针18位于一个介于两个相邻的元件2a、2b之间的区域中，以便于来自线圈的磁通量不会干扰测量。

附图11b显示了到达磁化板1的信号曲线。在到达磁体之前，霍尔效应探针18拾取来自磁漏场的信号，该磁漏场是电动机的单元模块2a、2b发出的。磁化板1一穿过探针18前面，就会有信号来表示半个循环已到达边缘，所述的半个循环对应于运行北极/南极-北极/南极。

通过探测第一个信号边缘，可以检测到磁化板1到达探针18的前面，由此可以将这套计数器初始化和复位，该计数器是用来测量磁化板1位置的。

可以通过探测接下来的半个循环，来测量磁极通道，由此可以通过计算这些间距，确定磁体的位置和移动情况，以检查所述磁体的移动是否适当符合指令顺序。这种装置构成探测磁间距损失的装置。

此外如图12a、12b所示，也可以通过几个偏置的传感器来实现探测。

附图12a显示了两个传感器18a、18b的结构，这两个传感器偏移了半个磁间距。

第二个传感器18b通过简单的操作，就可以使测量磁化板1的位置的精确性加倍(或者利用三个传感器等，增至三倍)。

通过更加复杂的处理，可以在两个(或多个)信号之间插入信号，以便于精确地确定磁体位置。然后，这个精确度可以大约达到部分磁间距，并且允许驱动电子设备非常准确地对磁化板1位置进行伺服控制。

因此，在上述的有效实施例中，电源是一个两相电源。

附图13显示了一个实施例，在该实施例中，电源配置为三相电源。在该实施例中，为了简化，只显示了一串单元模块，但是实际上，正如对由两相电源供电的装置进行的描述一样，还有一套相同的单元模块相对扁平磁化板1的纵向轴对称安装。

在两相电源的情况下，各个模块由磁路形成，这些磁路具有柱子和槽。这些槽的间距等于扁平磁化板1上的两个相邻的北极/南极之间的距离的两倍，这个距离由术语“间距”表示。在所显示的这个实施例中，各个单元模块2a、2b、2c、2a等的每个模块具有四个柱子，但是当然可以想到，根据需要的吸引力或动力，每个模块可以具有不同数量的柱子。

因此，在所示的具有三相电源的这个实施例中，本发明的装置由至少四个相同的模块2a、2b、2c、2a等组成。

放置模块2a、2b、2c，使模块2a柱子相对模块2b，并且相对模块2c偏移三分之一磁间距。在该实施例中，磁化板的长度等于由三个模块2a、2b、2c形成的一组模块的长度，由此使其行程与至少一个模块的长度一致。

这样，形成磁路4a的模块2a彼此隔开，隔开的距离是磁体一对北极/南极的整数倍，不管磁化板1的位置如何，槽都面向同一个磁极。模块2b自身被放置成，使槽都在同一侧偏移三分之一磁间距，就是说，在该实施例中，向右偏移。模块2c自身被放置成，使槽都在同一侧偏移三分之二磁间距，就是说，在该实施例中，向右偏移。

在这种装置中，当磁化板1设置成使同性的一个磁极都与一组磁体柱子对齐时，这些磁极相对第二组磁体向右偏移三分之一磁间距，并且相对第三组磁体向左偏移三分之一磁间距。

根据本发明制造的电动机的电连接情况如下：

模块2a的所有线圈3一起连接在装置C1，模块2b的所有线圈3被连接在装置C2，模块2c的所有线圈3一起连接在装置C3。

这种连接可以以串联或者并联的方式实现，这种连接显示在附图14b中。

这种装置的工作过程如下：

与三相(或者无刷式)同步电动机相似，在传统的工作方法中，电子控制电路将附图14a中所示的电流注入线圈C1、C2和C3。

借助指示方式，在附图14b解释了这种工作过程。

阶段0

给线圈24a供电，使它们的柱子上出现一个具有最大强度的磁极(例如在该附图中是南极)。将磁体放置成使其北极与具有最大磁通量的柱子南极对齐，由此对应一个位置，在该位置上时，可以使其它元件上的吸引力得到平衡。

阶段1

以给单元模块2b线圈供电的方式来改变这三个磁路，使具有最大强度的磁极(例如在该附图中是南极)显现。将磁体放置成使其北极与具有最大磁通量的柱子南极对齐，由此对应一个位置，在该位置上时，可以使其它单元模块上的吸引力得到平衡。磁体向右移动三分之二磁间距。

阶段2

以给单元模块2c的线圈供电的方式来改变这三个磁路，使具有最大强度的磁极(例如在该附图中是南极)出现。其它单元模块被提供有相等(绝对值)和更低的电流。将磁体放置成使其北极与具有最大磁通量的柱子南极对齐，由此对应一个位置，在该位置上时，可以使其它单元模块上的吸引力得到平衡。磁体向右移动三分之二磁间距。

阶段3

以给单元模块2a的线圈供电的方式来改变这三个磁路，使具有最大强度的磁极(例如在该附图中是北极)显现，该磁极与阶段0中的磁极相反。其它单元模块被提供有相等(绝对值)和更低的电流。将磁体放置成使其南极与具有最大磁通量的柱子北极对齐，由此对应一个位置，在该位置上时，可以使其它单元模块上的吸引力得到平衡。磁体向右移动三分之三磁间距。

在顺序完成这三个阶段后，磁体共移动了三次，每次移动三分之一磁间距，也就是说，一个完整的磁间距(就是在两个连续的N-S磁极之间的距离)。因此，这时的情形与阶段0相似，只不过极性相反。

然后，反复地重复这些工序。这些工序的顺序决定了移动的方向，转换的频率决定了移动的速度。

这个驱动方法与用来驱动传统三相同步电动机或无刷电动机的方法相似。因此，这种类型的电动机可以由传统的电子电路来操作，该电子电路例如可以用来驱动无刷电动机，特别是那些用作伺服电动机的电动机。在其它同步或无刷电动机的情况下，由于位置传感器、变换器、或译码器，这些电子电路可以实现闭环控制，以便于可以根据需要的速度和加速度，使线圈中的电压和电流最优化，从而提高电动机的精确性或性能。

因此，如上所述，使用霍尔效应探针可以带来好处。

本发明装置具有现有方案的很多优点。

这是因为用于移动导纱器的这种线性电动机的关键特征在于这个事实，即只有面向磁体的模块才活动。因此，在磁体位于其范围之外的整个时期里，可以断开其它定子元件或模块。

在来回移动时，该特征特别有好处。这是因为，为了获得快速的返回运动，电动机必须要提供大的电磁力，这就意味着必须给线圈施加很大的电流(这个电磁力取决于磁通量，因此取决于线圈中的电流)。

施加到线圈的非常大的电流会引起过热现象，因此会很快导致电动机的毁坏。为了避免这个问题，已知可以使用这种方法，该方法只在瞬时起动和停止状态才保持这些高电流。

在所提出的这种模块线性电动机的情况下，磁体一离开单元模块，就可以将单元模块完全地从电源断开，由此可以使线圈有时间逐渐冷却。由于这个模块化的结构，所以线圈只是在部分时间里工作，因此与线圈通常都在活动的那种电动机相比，在工作的这个部分时间里，可以给线圈提供更高的电流，由此可以提供更好的性能。

这种装置也可以用于将纱线缠绕到一个支撑卷装上的任何种类的系统，纱线的输送必须在该系统中借助来回系统来实现。

Claims (22)

1.一种装置，用来以高速度将纱线缠绕到旋转支撑件上，而且包括一个纱线输送系统，该纱线输送系统包括一个堆积导纱器，所述堆积导纱器被移动，从而进行平行于所述支撑件表面的来回移动，且在来回移动的反向端点上具有很快的减速度和加速度，所述堆积导纱器借助移动元件或者滑块进行移动，该移动元件或滑块与线性电动机的磁化板相连，该线性电动机被提供有两相或三相电流，其特征在于，线性电动机的定子由至少一个单元模块组件形成，所述单元模块放置成面对面或者放置成一个模块在另一个模块的延伸方向上，各个模块具有多个C形磁路，所述C形磁路在其分开的腿的端部之间形成一个空气隙，空气隙内部设置有所述磁化板，该磁化板包括交替的北极和南极(N和S)，这就构成了使滑块移动的移动元件，该滑块承载着所述导纱器，而且其中：

各个单元模块的磁路由多对柱子(P1、P2)形成，所述柱子成对地彼此相对放置，所述多对柱子中的每串柱子(P1或P2)与线圈相关联，以便于在它们形成的空气隙中形成磁场，两个相邻的柱子之间的间隔相应于磁化板上形成的两个相邻北极或南极(N/S)之间的距离的两倍；

连接到电源同一个相位的模块柱子相对于连接到另一个相位或者另一些相位的柱子偏移一个值，这个值相应于由相位数划分的磁间距；

磁化板的尺寸可以使其被插入各个电源相位的至少一个单元模块的空气隙中；和

用来将磁化板精确地保持在磁路空气隙中间平面上的装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的磁化板在两个相位上，包括交替的北极和南极(N/S)，这两个磁极隔开一个距离，该距离相应于两个相邻柱子之间的至少半个距离。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在两相电源时，所述磁化板的长度可以覆盖两个对齐的模块。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在两相电源时，所述磁化板的宽度可以覆盖两个面对面放置的模块。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在三相电源时，所述磁化板的长度可以覆盖三个对齐的模块。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，电源是两相电流源，其中，该装置包括至少三个对齐的单元模块，中心模块的柱子在同一侧，相对于与之相连的领先模块和后续模块的柱子偏移半个磁间距。

7.根据权利要求2或5所述的装置，其特征在于，电源是三相电流源，其中，该装置包括至少四个对齐的单元模块，第二模块的柱子在同一侧，相对于领先的模块柱子偏移三分之一磁间距，第三模块的柱子相对于第二模块的柱子偏移三分之一磁间距。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括两个定子，该定子包括对齐的单元模块，所述定子对称安装在对称中心平面的任一侧，所述磁化板构成移动元件，该移动元件移动导纱器，该磁化板具有相对于该磁化板纵向轴对称设置在该磁化板两表面上，而且在位于柱子空气隙中的区域中的被相应设置的交替的北极和南极，所述导纱器被安装在滑块上，该滑块被固定到中心加固件上，该中心加固件位于介于两串磁极之间的所述磁化板的中间平面中。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，电源是两相电流源，该装置包括至少一对模块，这两个模块面对面，并分别连接到两个相位中的一个上，一个模块的柱子相对于面向它的模块柱子偏移半个磁间距。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括使得其可以获得任何行程的多对相对的模块：

连接到一个相位的模块以这样的方式放置，即它们的柱子都隔开磁间距对的一个整数，因此无论磁化板的位置如何，它们的柱子都面向同性的一个磁极；

连接到另一个相位的模块以这样的方式放置，即它们的柱子都隔开磁间距对的一个整数，因此无论磁化板的位置如何，它们的柱子都面向同性的一个磁极，而且它们都相对于连接到该一个相位的模块柱子在同一个方向上偏移半个磁间距。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，连接到任一相位的所有模块都在磁化板同一侧上对齐。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置包括相互交替的模块，这些对齐的模块在磁化板各侧交替地连接到两个相位，各个模块都具有面向它的连接到相对相位的一个模块。

13.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所有模块都可以朝着彼此设置，而且没有任何偏移地相互对齐，那么磁化板在其对称轴的任一侧具有一个交替的北极和南极，这些磁极偏移有半个磁间距，而且在这种情况下，所有位于磁体同一侧的模块都被连接到同一相位。

14.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，特征在于，各个模块的C形磁路通过机械加工或成型中空槽来制成整体装置，以便于形成相邻柱子，这些柱子成对地彼此相对，而且在这些柱子之间形成空气隙。

15.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，各个单元模块的C形磁路通过一连串彼此分开的C形板形成。

16.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，单元模块都是相同的，一个模块的柱子相对于面向它的领先模块的柱子的偏移是通过使单元模块相互隔开而获得。

17.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括用来引导承载着导纱器的滑块的引导装置，所述用来引导承载着导纱器的滑块的引导装置将磁化板保持在定子的空气隙中的位置上，并且用来克服磁体和磁路磁极之间的吸引力。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述引导装置通过设置在滑块上的多组辊子来形成，这些辊子沿着在输送系统的整个长度上延伸的引导件移动。

19.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，导纱器的来回移动的反向由用于探测承载着所述导纱器的滑块的位置的装置命令和控制。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，用来探测滑块位置的装置由一个或多个传感器形成，这些传感器基于固定的霍尔效应探针，这些探针放置成靠近磁化板的通道，该磁化板构成移动导纱器的移动元件，该探针发出一个与磁场成比例的信号。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，通过计数所述磁化板北极和南极活动引起的交替，对探针发出的信号进行处理，以便于通过磁化板首端的出现和其移动，来探测磁化板的到达情况。

22.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括大量的模块，以便提供长行程，只有面向磁化板的模块才被供电，其它模块在磁化板位于其范围之外的时间里被断开，从而使它们冷却。

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