DE2457652C2

DE2457652C2 - Storage Supplier

Info

Publication number: DE2457652C2
Application number: DE2457652A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Papst Motoren & Co Kg 7742 St Georgen GmbH; Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1973-12-06
Filing date: 1974-12-06
Publication date: 1985-02-28
Also published as: DE2360900A1; DE2457652A1; DE2360900C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicher-Fournisseur als Fadenzubringer für Textilmaschinen, mit einem rotierend angetriebenen zylindrischen Wickelkörper, auf den der Faden in nebeneinanderliegenden Windungen aufschiebbar ist und von dem der Faden an der von der Fadenzuführungsstelle abliegenden Seite der Windungen zur Textilmaschine abgeht, und mit einem den Wikkelkörper antreibenden, ein Statorblechpaket aufweisenden Hysterese-Synchron-Motor, dessen synchrone Drehzahl gleich oder größer als die im Betrieb erforderliche Höchstdrehzahl ist, der zur Wirbelstromunterdrückung mit einem in seiner Axialausdehnung auf die Axialabmessung des Statorblechpakets beschränkten Hysteresering ausgestattet ist und der im Bereich der auftretenden Betriebsdrehzahlen ein im wesentlichen drehzahiunabhängiges konstantes Drehmoment entwikkelt. The invention relates to a storage feeder as a thread feeder for textile machines, with a rotating driven cylindrical bobbin, onto which the thread can be pushed in adjacent turns and of which the thread on the side of the turns remote from the thread feed point going off to the textile machine, and with a stator lamination packet that drives the winding body Hysteresis synchronous motor, the synchronous speed of which is equal to or greater than that required during operation Maximum speed is the eddy current suppression with an in its axial extent to the Axial dimension of the laminated stator core is equipped with limited hysteresis ring and in the area of the occurring operating speeds an essentially speed-independent constant torque developed.

Ein solcher Speicher-Fournisseur ist Gegenstand des Hauptpatents 23 60 900. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, da-3 für ein einwandfreies Arbeiten des Speicher-Fournisseurs ein unabhängig von der Betriebsdrehzahl irn wesentlichen konstantes Antriebsdrehmoment wichtig ist (älteres Recht gemäß DE-PS 23 50 979), daß Hysteresemotoren theoretisch ein von der Drehzahl unabhängiges Drehmoment haben (Electric Machinery, McGraw-Hill, Ne.ν York,Toronto, London, 1952, S. 451—452), daß in der Praxis aber bei üblichen Hysteresemotoren infolge von Wirbelstromeffekten das Drehmoment bei steigender Drehzahl bis zu einem asynchronen Kippmoment zunimmt und dann im Bereich zwischen der dem asynchronen Kippmoment entsprechenden Drehzahl und der Synchrondrehzahl allmählich abfällt.Such a storage supplier is the subject of the main patent 23 60 900. It is based on the knowledge assumed that the memory supplier is independent of the operating speed for proper operation of the storage supplier essential constant drive torque is important (earlier law according to DE-PS 23 50 979) that hysteresis motors theoretically have a torque that is independent of the speed (Electric Machinery, McGraw-Hill, Ne.ν York, Toronto, London, 1952, pp. 451-452), but that in practice with conventional hysteresis motors as a result of eddy current effects the torque increases with increasing speed up to an asynchronous breakdown torque and then in Range between the speed corresponding to the asynchronous breakdown torque and the synchronous speed gradually falling off.

Der vorliegenden Frfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Speicher-Fournisseur gemäß Hauptpatent derart auszugestalten, daß ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des antreibenden Hysterese-Synchron-Motors eine besonders wirkungsvolle Wirbelstromunterdrückung erzielt wird.The present invention is based on the object, the memory supplier according to the main patent designed in such a way that without impairing the performance of the driving hysteresis synchronous motor a particularly effective eddy current suppression is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die radiale Stärke des Hystereserings auf einen Kleinjtwert beschränkt ist, bei dem unter optimaler Aussteuerung des Hysteresewerkstoffes gerade das benötigte Drehmoment abgegeben wird.This object is achieved in that the radial strength of the hysteresis ring on a Kleinjtwert is limited, at which just what is required under optimal control of the hysteresis material Torque is delivered.

Durch die Beschränkung der Radialstärke des Hystereseringes auf den genannten Wert wird der für die Wirbelstrombahnen verfügbare Querschnitt minimiert. Weil der magnetische Fluß gezwungen ist, in der hysteretischen Schicht wesentlich mehr tangential zu verlaufen als bei einem radial dickeren Material, kommt es zu einer stärkeren Magnetisierung in Umfangsrichtung und damit zu einem relativ großen Verhältnis von Wechsel- zu Drehhysterese. Die Vergrößerung des Anteils der Wechsel-Hysterese bedeutet gleichzeitig auch ein größeres hysteretisches Drehmoment.By limiting the radial thickness of the hysteresis ring the cross section available for the eddy current paths is minimized to the stated value. Because the magnetic flux is forced to be much more tangential in the hysteretic layer than with a radially thicker material, there is a stronger magnetization in the circumferential direction and thus to a relatively large ratio of change to rotation hysteresis. The increase in the share the change hysteresis also means a greater hysteresis torque.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verhält sich die radiale Dicke des Hystereseringes zum Luftspaltdurchmesser wie 1:15 oder weniger. Auf diese Weise wird das zur Erzielung der erforderlichen Synchron-Drehmomentleistung benötigte Hystereseringvolumen mit kleiner Wandstärke des Hystereseringes erreicht, selbst wenn aus Kostengründen für den Hysleresering ein relativ billiger Werkstoff von beschränkter magnetischer Qualität und relativ geringem spezifischem Widerstand, z. B. ein magnetisch nicht hochwertiger Kohlenstoffstahl, verwendet wird. Als besonders zweckmäßig erwiesen sich ein Luftspaltdurchmesser von 65 mm und eine radiale Dicke des Hystereseringes von 3 mm.In a further embodiment of the invention, the radial thickness of the hysteresis ring is related to the air gap diameter like 1:15 or less. In this way, this is essential to achieve the required synchronous torque performance required hysteresis ring volume achieved with a small wall thickness of the hysteresis ring, even if for reasons of cost for the Hysleresering a relatively cheap material of limited magnetic Quality and relatively low resistivity, e.g. B. a magnetically non-high quality carbon steel, is used. An air gap diameter of 65 mm has proven to be particularly useful and a radial thickness of the hysteresis ring of 3 mm.

Die unerwünschten Wirbelstromeffekte lassen sich noch weiter reduzieren, wenn der Hysteresering aus magnetisch hochwertigem, in Umfangsrichtung des Hystereseringes gewatetem Bandmaterial gefertigt ist. Ein solches Material hai einen hohen spezifischen Widerstand. Außerdem wird das für eine bestimmte Synchronleistung benötigte Volumen an hysteretischem Material geringer, so daß die radiale Stärke des Hystereseringes weiter verkleinert werden kann.The undesirable eddy current effects can be reduced even further if the hysteresis ring is off is made of high-quality magnetic tape material that is waded in the circumferential direction of the hysteresis ring. A such a material has a high specific resistance. In addition, this is necessary for a certain synchronous performance required volume of hysteretic material less, so that the radial strength of the hysteresis ring can be further reduced.

Im Falle eines Speicher-Fournisseurs, bei dem als Antriebsmotor ein Außenläufermotor vorgesehen ist, dessen Läufer den Wickelkörper bildet, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Wickelkörper glockenförmig ausgebildet und mit einer Welle drehfest verbunden, die in einem Lagersystem drehbar gelagert ist, das in einem Lagerrohr innerhalb des Statorpakets angeordnet ist. Diese Ausbildung ist nicht nur kompakt, son-In the case of a storage supplier that acts as a drive motor an external rotor motor is provided, the rotor of which forms the winding body, is in a further embodiment the invention of the winding body is bell-shaped and rotatably connected to a shaft, which is rotatably mounted in a bearing system which is arranged in a bearing tube within the stator core is. This training is not only compact, but

dem erlaubt es auch, die Lagerreibungsverluste so klein zu halten, daß sie den angestrebten Drehmomentverlauf nicht ungünstig beeinflussen können. Der Wickelkörper wird besonders trägheitsarm, was für das nichtstationäre Verhalten von Vorteil ist.this also allows the bearing friction losses to be so small to keep that they cannot adversely affect the desired torque curve. The winding body becomes particularly low in inertia, which is advantageous for the non-stationary behavior.

Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert In den Zeichnungen zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to preferred exemplary embodiments in the drawings shows

F i g. 1 einen Längsschnitt eines Speicher-Fournisseurs mit einem erfindungsgemäß ausgelegten Ant-ieb,F i g. 1 shows a longitudinal section of a storage feeder with a drive designed according to the invention,

Fig.2 die Drehmomenten-Kennlinie des Antriebsmotors des Speicher-Fournisseurs nach F i g. 1 und FIG. 2 shows the torque characteristic of the drive motor of the storage feeder according to FIG. 1 and

Fig.3 eine trägheitsarme und lagerreibungsarme, konstruktiv kompakte Ausführungsvariante des Rotors eines erfindungsgemäßen Speicher-Fournisseurs.3 shows a low-inertia and low-friction bearing, Constructively compact variant of the rotor of a storage feeder according to the invention.

Der Speicher-Fournisseur nach F i g. 1 weist einen zylindrischen Wickelkörper 1 auf, der über eine Lageranordnung 2 auf einer feststehenden Welle 3 gelagert ist Der Wickelkörper 1 trägt an seinem in F i g. 1 rechten stirnseitigen Ende eine Verzahnung 4. Au^r das der Verzahnung 4 zugewendete Ende der Welle 3 ist ein Lager- * körper 5 aufgeschraubt, dessen Längsachse mit der ;Xchse der Welle 3 einen Winkel bildet Auf dem Lagerkörper 5 ist über ein Kugellager 6 eine Zahnscheibe 7 gelagert, deren Verzahnung 8 mit der Verzahnung 4 des Wickelkörpers 1 kämmt. Die Zahnscheibe 7 weist eine am Umfang umlaufende Ringnut 9 auf. Der Schnittpunkt der Achse des Lagerkörpers 5 mit der zu dieser Achse lotrechten Mittelebene der Ringnut 9 liegt exzentrisch mit Bezug auf die Motorachse. Mittels einer in den Lagerkörper 5 eingreifenden Befestigungsschraube 10 ist der Speicher-Fournisseur an einer Halterung 11 angebracht.The storage supplier according to FIG. 1 has a cylindrical bobbin 1 which is mounted on a stationary shaft 3 via a bearing arrangement 2. Frontal 1 right end a toothing 4. Au ^r that of the toothing 4 facing towards the end of the shaft 3 is * body 5 screwed a bearing whose longitudinal axis with the; Xchse the shaft 3 forms an angle to the bearing body 5 is a ball bearing 6 Toothed disk 7 mounted, the teeth 8 of which mesh with the teeth 4 of the winding body 1. The toothed disk 7 has an annular groove 9 running around the circumference. The intersection of the axis of the bearing body 5 with the center plane of the annular groove 9 perpendicular to this axis lies eccentrically with respect to the motor axis. The storage feeder is attached to a holder 11 by means of a fastening screw 10 engaging in the bearing body 5.

Der von einer nicht veranschaulichten Garnspule kommende Faden läuft in die Ringnut 9 in der Zahnscheibe 7 ein und wird von der Zahnscheibe 7 in Form von sauber nebeneinanderliegenden Windungen auf die Mantelfläche des Wickelkörpers 1 aufgeschoben. Von der Seite der Fadenwicklung aus, die von der Zahnscheibe 7 abliegt, geht der Faden an die gleichfalls nicht dargestellte Textilmaschine weiter. Der zugleich den Läufer des Antriebsmotors bildende Wickelkörper 1 trägt an seiner Innenwand einen Stahlring 13 mit dauermagnetischen bzw. hysteretischen Eigenschaften, der kurz als Hysteresering bezeichnet wird. Der Hysteresering 13 dreht sich um das Statorblechpaket 13, das die Motorwicklung 15 trägt. Das Statorblechpaket 14 sitzt seinerseits auf einer über die feststehende Welle 3 geschobenen Lagcrhülse 16. Die Anschlußleitnng der Motorwicklung 15 ist bei 17 angedeutet.The thread coming from a thread bobbin (not shown) runs into the annular groove 9 in the toothed disk 7 a and is of the toothed disc 7 in the form of neatly adjacent turns on the The outer surface of the winding body 1 is pushed on. From the side of the thread winding that comes from the toothed washer 7 lies, the thread continues to the textile machine, also not shown. The one at the same time Winding body 1, which forms the rotor of the drive motor, carries a steel ring 13 with permanent magnets on its inner wall or hysteretic properties, which is briefly referred to as hysteresis ring. The hysteresis ring 13 rotates around the laminated stator core 13 that carries the motor winding 15. The laminated stator core 14 is seated in turn on a bearing sleeve 16 pushed over the stationary shaft 3. The connection line of the motor winding 15 is indicated at 17.

Bei dem im wesentlichen von dem Wickelkörper 1, dem Hysteresering 13, dem Statorblechpaket 14 und der Motorwicklung 15 gebildeten Antriebsmotor handelt es sich um einen Hysterese-Synchron-Motor mit Außenläufer, dessen Drehmomentenkennlinie 19 in F i g. 2 dargestellt ist. Das Drehmoment hat bis zur Synchrondrehzahl π* die höher als die zu erwartende maximale Betriebsdrehzahl gelegt ist, einen konstanten Wert Mb und fällt bei der Synchrondrehzahl auf Null ab. Um diese Kennlinie zu erzielen oder jedenfalls weitgehend zu approximieren, ist die Axialabmessung des HystereseringsThe drive motor, essentially formed by the winding body 1, the hysteresis ring 13, the stator core 14 and the motor winding 15, is a hysteresis synchronous motor with an external rotor, the torque characteristic curve 19 of which is shown in FIG. 2 is shown. The torque has a constant value Mb up to the synchronous speed π *, which is higher than the expected maximum operating speed, and drops to zero at the synchronous speed. The axial dimension of the hysteresis ring is required to achieve this characteristic curve, or at least to approximate it to a large extent

13 gleich der Axialabmessung des Statorblechpaketes13 is the same as the axial dimension of the laminated stator core

14 gewählt; ferner ist für eine axiale Ausrichtung zwischen Hysteresering 13 und Statorblechpaket 14 gesorgt. Damit sind axiale Überstände des Hystereserings 13 über das Statorblechpaket 14, die im höheren Drehzahlbereich einen Rückschluß von Wirbelströmen begünstigen wurden, vermieden. Außerdem ist die radiale Stärke des Hystereseringes 13 auf einen Kleinstwert beschränkt bei dem unter voller Aussteuerung des Hysteresewerkstoffes gerade das benöt'gte hysteretische Drehmoment abgegeben wird. Der Ausbildung von Wirbektromleiterbahnen wird dadurch entgegengewirkt Die radiale Ringdicke beträgt 2—3 mm. Wird diese kleiner als 2 mm, ist die serienmäßige Bearbeitung problematisch, und das dann nötige Material ist vor allem unterhalb 1,5 mm erheblich teurer,
ίο Werden im Betrieb Fadenwindungen von der in F i g. 1 rechten Seite aus auf den Umfang des Wickelkörpers 1 aufgeschoben, nimmt die Länge der von diesen Windungen gebildeten einlagigen Wicklung zu, falls in dem betrachteten Augenblick von der in F i g. 1 linken Seite der Wicklung aus Faden nicht in entsprechender Menge abgezogen wird. Mit zunehmender Wicklungslänge steigt das auf den Antriebsmotor ausgeübte Bremsmoment an. Erreicht das Bremsmoment das vom Motor nach außen abgegebene Antriebsmoment, bleibt der Motor stehen. Wird nun wieder Faden abgezogen, nimmt das Bremsmoment ab. Der Antriebsmotor wird beschleunigt, bis die Umfangsgeschwindigkeit des Wikkelkörpers 1 gleich der Fadenabzugsgeschwindigkeit geworden ist14 elected; Furthermore, an axial alignment between the hysteresis ring 13 and the laminated stator core 14 is ensured. This avoids axial protrusions of the hysteresis ring 13 over the stator lamination stack 14, which in the higher speed range would promote a conclusion of eddy currents. In addition, the radial thickness of the hysteresis ring 13 is limited to a minimum value at which the required hysteretic torque is output with full control of the hysteresis material. This counteracts the formation of vortex electrical conductors. The radial ring thickness is 2–3 mm. If this is smaller than 2 mm, the serial processing is problematic, and the material then required is considerably more expensive, especially below 1.5 mm,
ίο Are thread windings from the in F i g. 1 on the right-hand side pushed onto the circumference of the winding body 1, the length of the single-layer winding formed by these turns increases if, at the moment under consideration, from the one shown in FIG. 1 left side of the thread winding is not withdrawn in the appropriate amount. As the winding length increases, the braking torque exerted on the drive motor increases. If the braking torque reaches the drive torque delivered to the outside by the motor, the motor stops. If the thread is withdrawn again, the braking torque decreases. The drive motor is accelerated until the peripheral speed of the winding body 1 has become equal to the thread withdrawal speed

Infolge der Drehmomentcharakteristik nach Fig.2 bleibt die Länge der auf den Wickelkörper 1 aufgebrachten Fadenwicklung unabhängig vom augenblicklichen Wert der Fadenabzugsgeschwindigkeit im wesentlichen konstant.As a result of the torque characteristic according to Fig. 2 the length of the thread winding applied to the winding body 1 remains independent of the instantaneous The value of the thread withdrawal speed is essentially constant.

F i g. 3 zeigt ein vor allem rotorseitig variiertes Ausführungsbeispiel eines Speicher-Fournisseurs mit Außenläufer-Antriebsmotor. In eine dünnwandige, trägheitsarm gestaltete Leichtmetallglocke 100 ist der Hysteresering 13 wie in F i g. 1 eingesetzt. Eine koaxiale Rotorwelle 102 ist über eine in die Glocke 100 eingegossene Buchse 101 drehfest mit der Glocke verbunden. Das Statorblechpaket 14 sitzt auf einem Lagerrohr 160, in dem zwei Kugellager 103, 104 angeordnet sind. Die Welle 102 ist in den Kugellagern 103,104 drehbar gelagert. Es wird auf diese Weise für geringe Reibung und geringes Geräusch gesorgt. Das Lagersystem ist bei kleinem Durchmesser axial raumsparend im Statorinneren untergebracht. Der Rand 105 der Glocke 100 kann je nach Bedarf an axialer Wickellänge vorkragen. Der äußere Umfang einer Abdeckscheibe 107, die fast den Außendurchmesser des Hystereseringes 13 hat, ist axial näher am Boden der Rotorglocke 100 positioniert als die Grundflächen 106 der Verzahnung 4 am offenen Rand der Rotorglocke. Die Abdeckscheibe 107 ist z. B. mittels eines Kragens 108 auf das Lagerrohr 160 aufgeschoben und erfüllt auch Vorschriften der Schutzisolation. F i g. 3 shows an exemplary embodiment that is mainly varied on the rotor side of a storage supplier with an external rotor drive motor. In a thin-walled, low-inertia designed light metal bell 100 is the hysteresis ring 13 as in FIG. 1 used. A coaxial The rotor shaft 102 is non-rotatably connected to the bell via a bush 101 cast in the bell 100. The laminated stator core 14 sits on a bearing tube 160 in which two ball bearings 103, 104 are arranged. the Shaft 102 is rotatably mounted in ball bearings 103,104. This ensures low friction and low noise. The storage system is at small diameter axially housed in the stator interior to save space. The edge 105 of the bell 100 can protrude depending on the need for axial winding length. The outer periphery of a cover plate 107, which is almost the Has the outer diameter of the hysteresis ring 13 is positioned axially closer to the bottom of the rotor bell 100 than the base surfaces 106 of the toothing 4 on the open edge of the rotor bell. The cover plate 107 is z. B. pushed onto the bearing tube 160 by means of a collar 108 and also meets the requirements of protective insulation.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Storage feeder as a thread feeder for textile machines, with a rotating drive cylindrical bobbin, onto which the thread can be pushed in adjacent turns and from which the thread on the side of the turns facing away from the thread feed point . Textile machine goes off, and with a winding body driving, having a stator core Hysteresis synchronous motor whose synchronous speed is equal to or greater than that in operation required maximum speed is that for eddy current suppression with one in its axial extent to the axial dimension of the stator core limited hysteresis ring and in the range of operating speeds that occur developed an essentially speed-independent constant torque, according to patent 23 60 900, characterized in that the radial strength of the hysteresis ring (13) on a Smallest value is limited at which, under optimal control of the hysteresis material, just that required torque is delivered.

2. memory feeder according to claim 1, characterized in that the radial thickness of the hysteresis ring (13) relates to the air gap diameter as 1:15 or less.

3. memory feeder according to claim 2, characterized in that the air gap diameter 65 mm and the radial thickness of the hysteresis ring (13) 3 mm.

4. memory feeder according to claim 1 or 2, characterized in that the hysteresis ring (13) made of high-quality magnetic strip material rolled in the circumferential direction of the hysteresis ring is.

5. Storage feeder according to one of the preceding claims, in which an external rotor motor is provided as the drive motor, the rotor of which forms the winding body, characterized in that the winding body (100) is bell-shaped and rotatably connected to a shaft (102) which is in a bearing system (103, 104) is rotatably mounted, which is arranged in a bearing tube (160) within the stator core (14).