DE2558738C2

DE2558738C2 - OE-Rotorspinneinheit

Info

Publication number: DE2558738C2
Application number: DE19752558738
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr.rer.nat. 6121 Rothenberg Wehde
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE2558738A1

Description

Im Oberbegriff des Anspruches 1 ist die OE-Rotorspinneinheit nach Patent 24 04 241 beschrieben.

Bei dieser OE-Rotorspinneinheit rotiert aufgrund der ⁴^ schwimmenden Lagerung der Rotor immer um eine Trägheitsachse, so daß Kräfte an den Lagern infolge von LJnwuchten vermieden werden. Die elastische Aufhängung bewirkt auch eine wirksame Schwingungsdämpfung. ">

Ein besonderes technisches Problem bei OE-Einzelantrieben ergibt sich aus der Notwendigkeit, daß der Rotor für eine gewisse Zeit auch mit einer Unwucht bis zu 50 Milligramm laufen muß, ohne daß das Aggregat Schaden leidet. Bei einem Spinnrillcndurchmesser von ·'· mm und einer Drehzahl von 60 000 U/min herrscht in der Spinnrille eine Zentrifugalbeschleunigung vom lOOOOOfachen der Erdbeschleunigung. Die genannte Unwucht wirkt sich daher als eine lOOOmal pro Sekunde umlaufende Radialkraft von 5 kp ( = 50 Newton) aus."" wenn die Rotorachse starr gelagert wird,
τ Verwendet -man hingegen ein schwimmendes Lager, !. so kann die Rotationsachse der Kraft nachgeben. Sie ' fuhrt bei der oben angegebenen Unwucht und den üblicherweise verwendeten Rotorgewichten eine Kreisbewegung von 0,01 bis 0,02 Millimetern um die geometrische Achse aus. Bei der nachgiebigen Lage^ rung reduziert sich das technische Problem dann bei sorgfältiger Konstruktion im wesentlichen auf zwei kritische Resonanzen, nämlich die Präzessions- und die Nutationseigenresonanz. Diese Resonanzfrequenzen dürfen natürlich nicht in den Betriebsdrehzahlbereich, der heute schon bei 40 000 bis 80 000 U/min liegt fallen. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen wird weiterhin geringe Lagerreibung und geringer Luftreibungsverlust angestrebt Durch günstige Bemessung des axialen Trägheitsmomentes des Rotors (dies ist das Trägheitsmoment um eine durch den Schwerpunkt gehenden und zur Rotationsachse senkrecht stehende Achse) und der Drehsteifigkeit des nachgiebigen Lagers, sowie der Schwerpunktlage bezüglich des Lagers kann erreicht werden, daß die Nutationseigenresonanz oberhalb der höchsten Betriebsdrehzahl zu liegen kommt Die mathematische Beziehung für die durch Unwucht anregbaren Präzessions- und Nutationseigem'-equenzen (Ορη bzw. ω Nm lautet:

!·> VuI -

Θ.,-1

Hierin ist cdie Drehsteifigkeit des elastischen Lagers, θά das axiale und θ_ρ das polare Trägheitsmoment (Trägheitsmoment um die Rotationsachse). Eine reelle Nutationseigenfrequenz wird hiernach nicht mehr angeregt, wenn θ^ < θ_ρ gemacht wird. Es verbleibt dann nur noch die Präis-'ssionseigenresonanz, die aber durch geeignete Wahl der Drehsteifigkeit c des federnd aufgehängten Lagers in das Gebiet unterhalb des Betriebsdrehzahlbereiches verschieben kann. Die praktische Erfahrung zeigt daß das Durchfahren dieser Resonanz mit einem Motor ausreichender Drehbeschleunigung völlig unproblematisch ist Das axiale Trägheitsmoment wird gegenüber dem polaren Trägheitsmoment immer kleiner, wenn man den Rotor einschließlich seiner Achse kurz gegenüber dem Rotordurchmesser ausbildet

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Rotor der OE-Rotorspinneinheit so auszubilden, daß er auch im Drehzahlbereich von 40 000 bis 100 000 U/min nur eine kritische Drehzahl aufweist, sich jedoch zusätzlich durch eine besonders geringe Luftreibung auszeichnet.

Durch das erfindungsgemäße Einziehen des Bodens entsteht ein frei werdender Raum in der Form eines Kegel- oder Kugelabschnitts, der im Zentrum die größte Höhe hat. Hier kann man das Lager des Rotors wenigstens teilweise in den durch das Einziehen frei gewordenen Raum legen, so daß der Schwerpunkt in den Lagerbereich fällt. Bei einer solchen Anordnung ist die Forderung, daß die Drehachse des Rotors die Achse des größten Trägheitsmoments sein soll, leicht erfüllbar, insbesondere dann, wenn man gemäß Anspruch 2 die Permanentmagnete an dem geneigten Boden des Rotors oder nach Anspruch J an einer mit dem Rotor verbundenen Scheibe befestigt, die dann eine Öffnung in der Mitte für das Lager aufweist.

_r' Die Fig. 1 zeigt das Aüsführüngsbeispiel gemäß dem ' Hauptpätent. Dort ist ein Rotor 11 'mit einer topfförmigen Verlängerung 1 vorgesehen, welcher im Zentrum des Bodenteiles 2 eine Bohrung 3 aufweist In der genannten Bohrung 3 ist ein Schaft 5 befestigt, dessen freies Ende 6 in eine Gleitlagerbuchse 7 hineinragt- Der Schwerpunkt des Rotors 11 befindet

sich zumindest naherungsweise auf der Symmetrieachse 8 und zwar im Bereich der Gleitlagerbuchse 7. In den Rotor 11 ragt der Ständer 10 hinein, welcher einen Hohlzylinder 12 zur Aufnahme der Gleitlagerbuchse 7 aufweist. Die Gleitlagerbuchse 7 ist mit O-Ringen 13 im Hohlzylinder 12 angeordnet. Die O Ringe liegen in Nuten 15 des Ständers 10 sowie in Nuten 17 der Gleitlagerbuchse 7. Zum Antrieb des Rotors 11 ist ein Elektromotor vorgesehen mit auf der Innenfläche des Rotors 11 angeordneten Permanentmagneten 4. Die im wesentlichen racial magnetisierten Permanentmagnete 4 besitzen in Umfangsrichtung abwechselnde Polarität und sind einzeln am Rotor befestigt. Den Permanentmagneten sind gegenüberliegend auf dem Ständer 10 Ständerwicklungen 9 zugeordnet, weiche vom Strom durchflossen werden, der Antrieb ist also ein bürstenloser Gleichstrommotor. Die Ständerwicklungen 9 sind weitgehend eisenlos ausgebildet, so daß auch von dem derart gebildeten Elektromotor keine zusätzlichen Kräfte oder Momente auf die Lagerung hervorgerufen werden.

Die F ig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele gemäß der Zusatzerfindung.

Gemäß Fig.2 weist der Rotor 20 einen kegelförmig eingezogenen Boden 21 auf, wodurch die Lagereinheit 22, die getrennte Lagerungen für die Axiallagerung (Plättchen 23 und Zapfen 24) und die Radiallagerung (Gleitlagerbuchse 25 und Zapfen 24) enthält, teilweise und die Gleitlagerbuchse 25 ganz in dem freigeworde-

nen Raum untergebracht werden können.

Hierdurch ist es leicht möglich, den Schwerpunkt im Bereich der Gleitlagerbuchse 25 unterzubringen. Die elastische Lagerung der Lagereinheit 22 am Ständer 26 erfolgt durch eine am Ständer 26 befestigte Platte 27 aus elastischem Material (z. B. Gummi), in die ein Zapfen 28 der Gleitlagerbuchse 25 eingesteckt ist und durch mehrere entlang dem Umfang der Lagereinheit 22 vorgesehene Polster 29, die durch Verformen eines Rings aus elastischem Material durch die Befestigungsschrauben 30 entstehen. Die Gleitlagerbuchse 25 ist in der Lagereinheit 22 eingeschraubt An der schrägen Fläche des Bodens 21 sind Permanentmagnete 31 angebracht Auf einem ringförmigen Steg 32 aus Eisen sind die Antriebswicklungen 33 aufgeklebt und eingegossen.

Durch entsprechende Elastizität der Platte 27 und der Polster 29 kann die kritische Drehzahl unter den Betriebsdrehzahlbereich gelegt werden.

F i g. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit kugelabschnittförmig eingezogenem Boden 37 des Rotors 20', und mit einer daran beff-./igten Scheibe 38 mit einer Öffnung für Teiie des Stände "s 36 und der Lagerung 39. Den an der Scheibe 38 befestigten Permanentmagneten 34 stehen auf dem Ständer 36 angebrachte Antriebswicklungen 35 gegenüber. Hier besteht der elektrische Einzelantrieb aus einem bekannten Scheibenläufer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. OE-Rotorspinneinheit mit einem aus Ständer und Läufer bestehenden elektrischen Einzelantrieb in Rotornähe und einer elastischen Lagerung des Rotorschafts, die aus einem Hohlzylinder und einer darin elastisch gelagerten, den Rotorschaft aufnehmenden Gleitlagerbuchse besteht wobei sich die elastische Lagerung innerhalb des Ständers des i elektrischen Einzelantriebs befindet und wobei die Drehachse des Rotors die Achse des größten Trägheitsmoments aller umlaufenden Teile der OE-Rotorspinneinheit ist deren Schwerpunkt zumindest in der Nähe der Gleitlagerbuchse liegt nach Patent 24 04 241,dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (21; 37) des Rotors (20; 20') kegel- oder kugelabschnittförmig in das Innere des Rotors (20; 20') eingezogen und seine Lagerung (22; 39) in unmittelbar Nähe dieses Bodens (21; 37) angeord- ^ net ist (Fig. 2,3).

2. OE-Rotorspinneinheit nach Anspruch 1 mit Permanentmagneten auf dem Läufer, dadurch gekennzeichnet daß diese Permanentmagneten (31) auf dem kegel- oder kugelabschnittförmigen Boden (21) des Rotors (20) angeordnet sind und daß am Ständer (26) diesen Permanentmagneten (31) gegenüberstehend die Antriebswicklungen (33) des elektrischen Einzelantriebs geneigt angebracht sind (F ig. 2).

3. OE-Roiorspinneinheit nach Anspruch 1 mit Permanentmagneten auf dem Läufer, dadurch gekennzeichnet daß t^;iese P< manentmagneten (34) auf einer mit dem Rote- (20') verbundenen Scheibe (38) angeordnet sind und daß « f dem Ständer (36) diesen Permanentmagneten (34) gegenüberliegend die Antriebswicklungen (35) angebracht sind (Fig. 3).

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