DE1206515B - Elektromagnetische Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen eines mechanischen schwingenden Systems, insbesondere eines Hackers fuer Textilmaschinen - Google Patents

Elektromagnetische Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen eines mechanischen schwingenden Systems, insbesondere eines Hackers fuer Textilmaschinen

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DE1206515B
DE1206515B DET25340A DET0025340A DE1206515B DE 1206515 B DE1206515 B DE 1206515B DE T25340 A DET25340 A DE T25340A DE T0025340 A DET0025340 A DE T0025340A DE 1206515 B DE1206515 B DE 1206515B
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DE
Germany
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torsion bar
rotor
shaft
vibrations
chopper
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Pending
Application number
DET25340A
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English (en)
Inventor
Jacques Thibeau
Rouget Pille
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.)
A Thibeau & Cie S A
Thibeau et Cie SA
Original Assignee
A Thibeau & Cie S A
Thibeau et Cie SA
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
    • H02K33/04Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

  • Elektromagnetische Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen eines mechanischen schwingenden Systems, insbesondere eines Hackers für Textilmaschinen Die Erfindung betrifft die elektromagnetischen Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung von Schwingungen eines Teils, insbesondere eines Hackers zum Ablösen des Faserflors in Textilmaschinen, wobei dieser Teil mit einer Welle verbunden ist, welche elastisch in eine mittlere Gleichgewichtswinkelstellung zurückgezogen wird, so daß ein schwingendes System mit einer Eigenfrequenz entsteht, dessen Schwingungen durch das elektromagnetische Antriebssystem aufrechterhalten werden.
  • Es ist bereits eine Vorrichtung mit einem gegen Drehung gesicherten, federnd gelagerten, magnetischen Anker bekannt, der durch ein umlaufendes magnetisches Feld auf einer geschlossenen Kurvenbahn bewegt wird. Das magnetische Feld wird durch Wechselstrom oder Gleichstrom erzeugt, welcher entsprechend gesteuert wird, so daß die Frequenz der Schwingungen durch die Frequenz des erregenden Magnetfeldes bestimmt ist.
  • Bei einer anderen bekannten Ausführung eines Schwingankermotors trägt ein mit Rückholfedern kombinierter Anker einen magnetischen Stab, welcher durch mit Wechselstrom oder unterbrochenem Gleichstrom gespeiste Spulen periodisch angezogen wird, wobei die Periode der Drehschwingung ebenfalls durch die Periode des erregenden Magnetfeldes bestimmt wird.
  • Schließlich ist noch ein Drehschwingmotor bekanntgeworden, bei welchem der Luftspalt zwischen dem Anker und dem die Erregerwicklungen tragenden Stator in Funktion des Drehwinkels so veränderlich ist, daß die Drehamplitude und das Drehmoment vergrößert werden.
  • Bei dieser Ausführung ist die Frequenz der Pendelschwingung ebenfalls durch die Frequenz des Erregerfeldes bestimmt.
  • Demgegenüber ist die den Erfindungsgegenstand bildende elektromagnetische Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen eines mechanischen schwingenden Systems, insbesondere eines Hackers für Textilmaschinen, bei welcher der schwingende Teil mit einer elastisch in eine mittlere Gleichgewichtswinkelstellung zurückgezogenen Welle verbunden ist, so daß ein schwingendes System mit einer Eigenfrequenz entsteht, dessen Schwingungen durch ein elektromagnetisches Antriebssystem aufrechterhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Antriebssystem durch einen einphasigen oder zweiphasigen Asynchronmotor gebildet wird, dessen Rotor mit der mit dem schwingenden Teil verbundenen Welle gekuppelt ist.
  • Bei dieser Ausführung wird die Frequenz der Schwingungen entgegen den bekannten Ausführungen nicht durch die Frequenz des Erregerfeldes bestimmt, sondern durch die Resonanzfrequenz des mechanischen Teils. Hierdurch entfällt auch der Nachteil der bekannten Vorrichtungen, bei welchen die Schwingungsfrequenz durch die Erregerfrequenz des Magnetfeldes bestimmt wird, daß die Schwingungsamplitude um so kleiner ist, je höher die Erregerfrequenz ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen eines mechanischen Teils ist sehr einfach, ihr Stromverbrauch ist gering, und sie läuft von selbst an, wie dies weiter unten erläutert ist.
  • Sie ermöglicht ferner die Regelung der Frequenz durch Veränderung der Kenngrößen, welche die Eigenfrequenz des mechanischen schwingenden Systems bestimmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Einrichtungen zur elastischen Rückführung der Welle in ihre mittlere Gleichgewichtswinkelstellung in an sich bekannter Weise durch einen Torsionsstab gebildet, welcher innerhalb dieser hierfür rohrförmig ausgebildeten Welle angeordnet ist, wobei ein Ende des Torsionsstabes mit dem mit dem Rotor des Motors gekuppelten Ende der Welle fest verbunden ist, während das andere Ende des Torsionsstabes fest eingespannt ist.
  • Ein derartiger Aufbau hat einen besonders geringen Platzbedarf, da der gesamte Torsionsstab zur elastischen Rückführung des Systems innerhalb der Welle angeordnet ist.
  • Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber erläutert.
  • F i g. 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht unter Wegbrechung von Teilen eine mit einem Hacker für Textilmaschinen kombinierte erfindungsgemäße elektromagnetische Antriebsvorrichtung; F i g. 2 bis 5 sind Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der elektromagnetischen Vorrichtung zum Antrieb des Hackers.
  • Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung enthält den eigentlichen Hacker 1, der an einer Rohrwelle 2 befestigt ist, deren eines Ende in einem Lager 3 gelagert und ihr anderes Ende mit einer Kupplung 4 starr verbunden ist, welche an der Welle 5 des Rotors eines einphasigen oder zweiphasigen Asynchronmotors 6 befestigt ist.
  • Die Rohrwelle 2 enthält einen gleichachsigen Torsionsstab 8, welcher die Welle und den Hacker 1 elastisch in eine mittlere Gleichgewichtswinkelstellung zurückzieht. Hierfür ist ein Ende des Torsionsstabes 8 mit dem an der Kupplung 4 befestigten Ende der Welle 2 starr verbunden, während sein anderes Ende in einer Scheibe 9 befestigt ist, welche ihrerseits mit dem Lager 3 starr verbunden ist.
  • Die durch den Hacker 1, die Welle 2, die Kupplung 4, den Rotor des Motors und den Torsionsstab 8 gebildete Anordnung bildet ein schwingendes System, dessen Eigenfrequenz eine Funktion des Trägheitsmoments des gesamten Systems und der Kenngrößen des Torsionsstabes ist.
  • Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der durch den Stator des Motors erzeugte magnetische Wechselfluß kann in zwei gleiche Gleichflüsse 0A und OB (F i g. 2) zerlegt werden, welche sich mit gleichen Geschwindigkeiten gegensinnig drehen. Der veränderliche resultierende Fluß 0D liegt auf der festen Richtung der Winkelhalbierenden des Winkels der beiden Flußkomponenten und ist für jede Stellung der beiden Drehflüsse gleich der Vektorsumme dieser beiden Flüsse. Der Fluß OD ändert sich daher zeitlich sinusförmig, und seine Amplitude beträgt das Doppelte der Amplitude einer jeden umlaufenden Flußkomponente.
  • Die in dem Rotor induzierten elektromotorischen Kräfte und Ströme sind daher in jedem Augenblick gleich der algebraischen Summe der elektromotorischen Kräfte und Ströme, welche in dem Rotor getrennt durch diese beiden Flüsse induziert würden.
  • Jeder dieser induzierten Ströme erzeugt einen mit ihm in Phase befindlichen Drehfluß, so daß in dem Rotor wie in dem Stator zwei gegensinnige Drehflüsse entstehen. Die magnetischen Wirkungen dieser beiden sich zwischen den entsprechenden Drehpolen drehenden Flüsse erzeugen konstante und entgegengesetzte Momente, so daß bei Fehlen besonderer Maßnahmen der Motor nicht anläuft und von dem Benutzer willkürlich in dem einen oder dem anderen Sinn angeworfen werden muß.
  • Da der Rotor des einphasigen oder zweiphasigen Asynchronmotors gleichzeitig starr mit einem Ende des Gestells des Hackers und mit einem Ende des Torsionsstabes gekuppelt ist, dessen anderes Ende fest eingespannt ist, könnte man zunächst meinen, daß der Rotor selbst bei Speisung des Motors unbeweglich bleibt. Nun unterliegt aber der Kurzschlußläufer dem Einfluß der beiden gegensinnigen Drehflüsse mit der Kreisfrequenz p (wobei p die Polpaarzahl des Stators ist). Die wirklichen Verhältnisse können leicht mit Hilfe von F i g. 3 und 4 verabfolgt werden, auf welchen getrennt in zwei schematischen Darstellungen die beiden Drehfelder und die entsprechenden Ergebnisse in dem Rotor dargestellt sind.
  • Die beiden Statordrehflüsse Osl und Ost erzeugen in dem Rotor induzierte elektromotorische Kräfte E,'; und E,.,, welche um 2 gegen die entsprechenden Statorfelder Os,, und Ost nach rückwärts verschoben sind. Sie erzeugen die nachstehenden Rotorströme I,'i und I12: Diese Ströme sind gegen die entsprechenden induzierten elektromotorischen Kräfte El' und E@" um einen Winkel m verschoben, derart, daß Diese atröme erzeugen inrerseits riusse wr, una 0,'2, welche mit den entsprechenden Stromstärken I,'i und 1,2' in Phase und zu diesen proportional sind, da zur Vermeidung von Streuflüssen der Querschnitt der Magnetkreise so reichlich bemessen ist, daß die Sättigung niemals erreicht wird.
  • Wenn der Stator an Spannung gelegt wird, dreht sich der Rotor nicht, und der Motor verhält sich wie ein Einphasentransformator, bei welchem der Stator die Primärwicklung mit hoher Windungszahl ist, während der Rotor die Rolle der Sekundärwicklung mit einer kleinen Zahl von Kurzschlußwindungen spielt. Der Magnetkreis ist übrigens unvollkommen, da er infolge seiner Unterteilung durch den Luftspalt der Primärwicklung und Sekundärwicklung nicht gemeinsam ist.
  • Da die Sekundärenergie nur aus der Primärwicklung kommen kann, nimmt diese folgenden Strom auf: Da der Widerstand r des Rotors sehr klein ist, wird der Rotorstrom sehr groß und der Statorstrom ebenfalls- da Da die Felder durch die Ströme erzeugt werden, sind die sinusförmigen Rotor- und Statorfelder ebenfalls sehr kräftig. Das gleiche gilt von den in den magnetischen Massen induzierten Wirbelströmen, welche zur Folge haben, daß der Rotor bei der Unterspannungsetzung der Statorwindungen vibriert, wenn er stillsteht, wobei das charakteristische Geräusch eines nicht angeworfenen Einphasenmotors entsteht. Da der Rotor mit einem Torsionsstab sehr großer Elastizität gekuppelt ist, beginnt dieser Stab zu vibrieren und sucht sofort seine Eigenfrequenz anzunehmen, wobei seine Torsionswinkelamplitude schnell ihrem größten stabilen Wert zustrebt. Da der Rotor und das Gestell des Hackers starr mit dem vibrierenden Ende des Torsionsstabes gekuppelt sind, treibt dieser diese mit der gleichen Frequenz und mit der gleichen Winkelamplitude an. Man erhält also eine erzwungene ungedämpfte Schwingung.
  • Während der sehr kurzen Anlaßperiode nimmt der von dem Motor aufgenommene Strom schnell ab, um sich anschließend auf eine sehr schwache Stromstärke zu stabilisieren, da der Motor dann nur zur Aufrechterhaltung der Schwingungen des Torsionsstabes dient. Der Motor hat dann nämlich nur noch die in dem Torsionsstab durch die molekularen Reibungen verlorene Energie, die Hystereseverluste und die Wirbelstromverluste in den magnetischen Massen, die Kupferverluste und die passiven Widerstände in den Lagern sowie die Reibungen des Gestells des Hackers in der Luft und die Trägheit der angetriebenen Massen auszugleichen.
  • Wie in F i g. 5 dargestellt, erfolgt der Beginn dieses Selbstanlaufs folgendermaßen: Es ist angenommen, daß die Achse 0-Y der statischen Gleichgewichtsstellung entspricht und daß die erste von den Anlaßvibrationen des nicht angeworfenen Rotors herrührende Schwingungshalbwelle des Rotors nach rechts mit einer sehr geringen Winkelamplitude erfolgt, wobei das freie Ende des Torsionsstabes und das Gestell des Hackers ebenfalls verdreht werden. Während dieser Schwingung hat nun der Torsionsstab eine gewisse Energie aufgespeichert, von welcher er an die Anordnung bei der nächsten Halbwelle in entgegengesetzter Richtung einen Teil (oc-E) wieder abgibt (wobei E der Winkelamplitudenverlust ist, welcher den Energieverlusten infolge der molekularen Reibungen in dem Torsionsstab entspricht). Da das Moment der Vibrationen des Motors während des Anlassens von einer Halbwelle zur nächsten fast konstant ist, würde der Rotor von sich aus bei der nächsten Halbwelle eine Bewegung nach links mit einem Winkelwert x ausführen, welcher zu dem hinzutritt, welchen der Torsionsstab ergibt, nämlich (a-e), was insgesamt für die nach links gerichtete Halbwelle eine Verdrehung von a (motorisch) + (a -s) (von dem Torsionsstab aus der vorhergehenden Halbwelle wieder abgegebene Energie), d. h. eine halbe Amplitude von (2a-£) ergibt.
  • Da der Torsionsstab bei der nächsten nach rechts gerichteten Halbwelle wieder seine neue aufgenomene um s verminderte Energie abgibt, ist diese Halbwelle von neuem um die halbe Amplitude vergrößert, welche von dem Rotor selbst erzeugt werden kann, so daß man für diese neue nach rechts gerichtete Halbwelle erhält: 2a-e-8+a, das heißt 3a-2s. Diese Erscheinung verstärkt sich, bis sich die Amplitude beliebig lange entsprechend den Kenngrößen der vibrierenden Anordnung (Antriebsmoment-Torsionsstab und Hackergestell) stabilisiert.
  • Die der Summe der s entsprechende Arbeit ist die, welche von den molekularen Verlusten in dem Torsionsstab und den anderen obigen Energien herrührt. Die von dem Motor aufgenommene Gesamtenergie, d. h. die zur Aufrechterhaltung der Schwingungen des Systems erforderliche Energie, ist daher gering.
  • Da in einem bestimmten schwingenden System die Amplitude zu dem Antriebsmoment proportional und zu der Trägheit der angetriebenen Massen umgekehrt proportional ist, kann die Amplitude leicht durch Veränderung wenigstens eines dieser Faktoren eingestellt werden.
  • Ferner ist die Kreisfrequenz c) durch folgende Gleichung gegeben: in welcher d der Durchmesser des Torsionsstabes, I das Trägheitsmoment der Massen, 1 die Länge des Torsionsstabes und k eine Proportionalitätskonstante des schwingenden Systems ist, so daß die Frequenz des schwingenden Systems offenbar durch Veränderung wenigstens eines der Parameter d, I oder 1 verändert werden kann.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Elektromagnetische Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen eines mechanischen schwingenden Systems, insbesondere eines Hackers für Textilmaschinen, bei welcher der schwingende Teil mit einer elastisch in eine mittlere Gleichgewichtswinkelstellung zurückgezogenen Welle verbunden ist, so daß ein schwingendes System mit einer Eigenfrequenz entsteht, dessen Schwingungen durch ein elektromagnetisches Antriebssystem aufrechterhalten werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das elektromagnetische Antriebssystem durch einen einphasigen oder zweiphasigen Asynchronmotor (6) gebildet wird, dessen Rotor mit der mit dem schwingenden Teil (1) verbundenen Welle (2) gekuppelt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Einrichtung zur elastischen Rückholung der Welle in ihre mittlere Gleichgewichtswinkelstellung durch einen Torsionsstab gebildet werden, welcher in der hierfür rohrförmig ausgebildeten Welle angeordnet ist, wobei ein Ende des Torsionsstabes mit dem mit dem Rotor des Motors gekuppelten Ende der Welle starr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Torsionsstabes (8) fest eingespannt ist (bei 9). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 934 537, 663 860, 657653.
DET25340A 1962-12-28 1963-12-27 Elektromagnetische Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen eines mechanischen schwingenden Systems, insbesondere eines Hackers fuer Textilmaschinen Pending DE1206515B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE657653C (de) * 1930-05-11 1938-05-06 Fraembs & Freudenberg Elektromagnetischer Antrieb fuer Ruettelmaschinen u. dgl.
DE663860C (de) * 1935-02-27 1938-08-15 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Elektrischer Schwingankermotor zum Antrieb einer Welle mit gleichzeitig hin und her gehender Axial- und Drehbewegung
DE934537C (de) * 1951-08-09 1955-10-27 Licentia Gmbh Elektromagnetischer Drehschwingmotor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE663860C (de) * 1935-02-27 1938-08-15 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Elektrischer Schwingankermotor zum Antrieb einer Welle mit gleichzeitig hin und her gehender Axial- und Drehbewegung
DE934537C (de) * 1951-08-09 1955-10-27 Licentia Gmbh Elektromagnetischer Drehschwingmotor

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