DE29800648U1 - Electromagnetic hysteresis brake, especially as a thread brake for textile machines - Google Patents
Electromagnetic hysteresis brake, especially as a thread brake for textile machinesInfo
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Description
Elektromagnetische HystBresebremse, insbesondere Electromagnetic HystBrese brake, especially alsas Fadenbremse für Textilmaschinen.Thread brake for textile machines.
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Hysteresebremse, insbesondere als Fadenbremse für Textilmaschinen, mit einem stationären Bremsmagneten, der ein inneres und ein äußeres Polringteil und eine Magnetspule aufweist, und mit einem rotierenden Anker, der mit einem Hysteresering aus dauermagnetischem Material verbunden ist, uiobei der Hysteresering in einen ringförmigen Luftspalt des Bremsmagneten ragt, der zwischen dem inneren und dem äußeren Polringteil gebildet ist.The invention relates to an electromagnetic hysteresis brake, in particular as a thread brake for textile machines, with a stationary brake magnet which has an inner and an outer pole ring part and a magnetic coil, and with a rotating armature which is connected to a hysteresis ring made of permanent magnetic material, wherein the hysteresis ring protrudes into an annular air gap of the brake magnet which is formed between the inner and the outer pole ring part.
Derartige bekannte Hysteresebremsen (DE kk 2k i+57 A1) werden z.B. in Textilmaschinen als Fadenbremsen eingesetzt. Das typische Merkmal solcher Maschinen ist eine Vielzahl von PrDduktionseinhei ten, uielche aneinandergereiht sind und parallel den gleichen Prozeßablauf besitzen. Die einzelnen Fadenbremsen werden zentral elektrisch dadurch gesteuert, daß an die Magnetspulen der Hysteresebremsen Strom von einer Gleichspannungsguelle angelegt ujird. Das Bremsmoment wird hierbei ausschließlich durch den von der Elektromagnetspule im Luftspalt erzeugten Magnetfluß gebildet, der von der Größe des jeweils an die Spule angelegten Stromes abhängt. Ist kein Strom vorhanden, dann ist auch kein Magnetfluß vorhanden und das von der bisher bekannten Hysteresebremse erzeugte Bremsmoment wäre dann in diesem Fall gleich Mull. Dies bedeutet, daß bei Verwendung der Hysteresebremse als Fadenbremse bei Ausfall der Stromversorgung der Faden spannungslos wird.Such known hysteresis brakes (DE kk 2k i+57 A1) are used, for example, in textile machines as thread brakes. The typical feature of such machines is a large number of production units which are lined up one after the other and have the same process sequence in parallel. The individual thread brakes are centrally controlled electrically by applying current from a direct voltage source to the magnetic coils of the hysteresis brakes. The braking torque is formed exclusively by the magnetic flux generated by the electromagnet coil in the air gap, which depends on the size of the current applied to the coil. If there is no current, then there is also no magnetic flux and the braking torque generated by the previously known hysteresis brake would then be equal to Mull in this case. This means that if the hysteresis brake is used as a thread brake, the thread loses tension if the power supply fails.
-Z--Z-
Dies kann bei Textilmaschinen fatale Folgen haben. Die Fäden aller Spindeln werden spannungslos. Ist, z.B. beim Cablieren, die Fadenbremse des Außenfadens ohne Bremsmoment, so wird so lange Faden aus dem Gatter nachgezogen, bis der Faden völlig spannungslos ist. Aufgrund der durch den Zwirn- oder Cablierprozeß eingebrachten Drehung haben die Fäden ein inneres Torsionsmoment. Wenn keine Fadenspannung mehr vorhanden ist, dann führt dies dazu, daß sich Schlaufen bilden. Diese können beim üJiederanfahren der Maschine nicht mehr gestreckt werden. Es entsteht ein untolerierbarer Fehler im Fertigprodukt. Um solche Fehler zu vermeiden, muß beim Zusammenbrechen der Stromversorgung der Fadenbremsen die Textilmaschine komplett abgeräumt und neu bestückt werden. Halbfertige Spulen können in der Regel nicht weiterverarbeitet werden. Auch die Reste der noch nicht abgearbeiteten Vorlagespulen machen Probleme. Neben den hohen Kosten durch unbrauchbare Krüppelspulen von Zwirn und V/orlagemateri al entstehen außerdem auch noch hohe Ausfallzeiten der Textilmaschinen. Um diesen durch Stromausfall bedingten Problemen zu begegnen, werden die Textilmaschinen mit einer Notstromversorgung mittels Batterien ausgerüstet. Der Aufwand an Platz, Kosten und Uartung für diese Notstromversorgung ist jedoch erheblich. Außerdem bleibt die Notstromversorgung und damit das 8remsmoment der Fadenbremsen nur so lange erhalten, bis die Kapazität der Batterien erschöpft ist, was normalerweise nach etwa 20 Minuten der Fall ist.This can have fatal consequences for textile machines. The threads on all spindles become tensionless. If, for example, during cabling, the thread brake of the outer thread is without braking torque, thread is drawn from the creel until the thread is completely tensionless. Due to the rotation introduced by the twisting or cabling process, the threads have an internal torsional moment. If there is no longer any thread tension, this leads to loops forming. These can no longer be stretched when the machine is restarted. This creates an intolerable error in the finished product. To avoid such errors, if the power supply to the thread brakes breaks down, the textile machine must be completely cleared and reloaded. Half-finished spools cannot usually be processed further. The remains of the feed spools that have not yet been processed also cause problems. In addition to the high costs caused by unusable crippled spools of thread and feed material, the textile machines also have long downtimes. In order to counteract these problems caused by power outages, the textile machines are equipped with an emergency power supply using batteries. However, the space, cost and maintenance required for this emergency power supply is considerable. In addition, the emergency power supply and thus the braking torque of the thread brakes only last until the capacity of the batteries is exhausted, which is normally the case after around 20 minutes.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Hysteresebremse, insbesondere als Fadenbremse für Textilmaschinen, der eingangs erwähntenThe invention is therefore based on the object of providing an electromagnetic hysteresis brake, in particular as a thread brake for textile machines, of the type mentioned above.
Art zu schaffen, bei der auch ahne Notstromversorgung bei Stromausfall ein ausreichend großes Bremsmoment vorhanden ist.To create a system that ensures that there is a sufficiently large braking torque even without an emergency power supply in the event of a power failure.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß benachbart zur Magnetspule mindestens ein Dauermagnet so angeordnet ist, daß das Magnetfeld im Luftspalt durch Zusammenwirken der Magnetflüsse von Elektromagneten (Magnetspule) und Dauermagneten gebildet wird, und daß der Magnetfluß des Elektromagneten der Größe nach und durch entsprechende Polung der Richtung nach im Spalt so einstellbar ist, daß er den Magnetfluß des Dauermagneten unterstützt oder diesem entgegenwirkt.This is achieved according to the invention in that at least one permanent magnet is arranged adjacent to the magnetic coil in such a way that the magnetic field in the air gap is formed by the interaction of the magnetic fluxes of the electromagnet (magnetic coil) and the permanent magnet, and that the magnetic flux of the electromagnet can be adjusted in size and by appropriate polarity in the gap in direction so that it supports or counteracts the magnetic flux of the permanent magnet.
Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, den Magnetfluß im Luftspalt teils durch die Magnetspule des Elektromagneten und teils durch den Dauermagneten zu erzeugen und die vom Elektromagneten und vom Dauermagneten erzeugten Magnetfelder einander zu überlagern.The invention is therefore based on the idea of generating the magnetic flux in the air gap partly through the magnetic coil of the electromagnet and partly through the permanent magnet and of superimposing the magnetic fields generated by the electromagnet and the permanent magnet.
Durch entsprechende Einstellung des am Elektromagneten angelegten Stromes kann die Überlagerung im Bereich des Hystereseringes dabei so erfolgen, daß sich der Gesamtmagnetfluß im Spalt gegen Null geht oder nur teilweise genutzt wird oder im Spalt komplett gebündelt wird.By adjusting the current applied to the electromagnet accordingly, the superposition in the area of the hysteresis ring can be achieved in such a way that the total magnetic flux in the gap approaches zero or is only partially used or is completely concentrated in the gap.
Durch entsprechende Strombeaufschlagung des Elektromagneten läßt sich somit an der Hysteresebremse jedes gewünschte Drehmoment zwischen 0 und 100% einstellen. Entscheidend ist jedoch, daß bei Stromausfall zwar der Elektromagnet unwirksam wird, aber durch den Dauermagneten ein Magnetfeld beliebig lange aufrechterhalten bleibt, welches zur Erzeugung des ausreichend hohen Bremsmomentes beim Auslaufen der Maschine oder beim Stillstand derselben völlig ausreicht. Zum Straffhalten der Fäden im Falle eines Stromausfalles ist die Bremskraft unbedeutend,By applying the appropriate current to the electromagnet, any desired torque between 0 and 100% can be set on the hysteresis brake. However, it is crucial that, in the event of a power failure, the electromagnet becomes ineffective, but the permanent magnet maintains a magnetic field for as long as desired, which is completely sufficient to generate a sufficiently high braking torque when the machine is running down or when it is at a standstill. The braking force is insignificant for keeping the threads taut in the event of a power failure.
-li es reicht schon ein kleines Bremsmoment, da ja nicht gegen die Fadenspannungen mährend des Produktionsprozesses gearbeitet werden muß. Dies bedeutet, daß bei Stromausfall nur ein Bremsmoment won wenigstens 20% vorhanden sein muß, was durch den Dauermagneten ohne weiteres erreichbar ist. Es kann somit auf eine Notstromversorgung völlig verzichtet werden und dementsprechend entfällt auch eine Wartung der Notstromversorgung. Im Nebeneffekt entlastet der Dauermagnet während der normalen Produktion den Elektromagneten. Dadurch muß dieser nicht mit so hohem Strom beaufschlagt werden. Die Ausgangsleistung der normalen Stromversorgung des Elektromagneten kann kleiner gestaltet werden. Dies betrifft die Gleichspannungsquelle, die Leistungsausgänge der Steuerung und die Kabelquerschnitte durch die Maschine. -li a small braking torque is sufficient, since it is not necessary to work against the thread tension during the production process. This means that in the event of a power failure, a braking torque of at least 20% is required, which is easily achieved with the permanent magnet. This means that an emergency power supply is completely unnecessary and maintenance of the emergency power supply is therefore also not required. As a side effect, the permanent magnet relieves the load on the electromagnet during normal production. This means that it does not have to be supplied with such a high current. The output power of the normal power supply of the electromagnet can be made smaller. This affects the DC voltage source, the power outputs of the control system and the cable cross-sections through the machine.
Zweckmäßig ist der Dauermagnet so ausgelegt, daß das durch ihn allein erzeugbare Bremsmoment etwa 50% des maximalen Bremsmomentes beträgt. Der Elektromagnet muß dann nur noch die Differenz an Magnetfluß erzeugen, die nötig ist, um das jeweilige Bremsmament zu erreichen, Wenn weniger als das mittlere Bremsmoment gefordert werden, dann arbeitet der Elektromagnet durch Umpolung in den Dauermagneten. Wenn ein zwischen 5D% und 100% liegendes Bremsmoment erforderlich ist, dann verstärkt der Elektromagnet bei entsprechender Polung den Magnetfluß des Dauermagneten. Im Normalbetrieb der Textilmaschine wird also das Bremsmoment durch den Magnet-The permanent magnet is designed in such a way that the braking torque that can be generated by it alone is about 50% of the maximum braking torque. The electromagnet then only has to generate the difference in magnetic flux that is necessary to achieve the respective braking torque. If less than the average braking torque is required, the electromagnet works by reversing the polarity in the permanent magnet. If a braking torque of between 5D% and 100% is required, the electromagnet amplifies the magnetic flux of the permanent magnet with the appropriate polarity. In normal operation of the textile machine, the braking torque is therefore generated by the magnet.
3G fluß beider Magneten erzeugt. Die Einstellung des erforderlichen Bremsmomentes wird durch Abdrängen oder Bündeln der Magnetflüsse des Dauermagneten3G flux of both magnets is generated. The setting of the required braking torque is achieved by pushing or bundling the magnetic fluxes of the permanent magnet
und des Elektromagneten beiüirkt. Nur bei Stramausfall
und entsprechendem Stillstand der Textilmaschine uiird
das Bremsmoment ausschließlich durch den Dauermagneten
bestimmt.
5and the electromagnet. Only in the event of a power failure and the corresponding standstill of the textile machine is the braking torque determined exclusively by the permanent magnet.
5
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeich-1G nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigen:The invention is explained in more detail below using the embodiments shown in the drawing 1G. These show:
Figur 1 einen Axialschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles der Hysteresebremse nach der Linie I-I der Figur 3,Figure 1 shows an axial section of a first embodiment of the hysteresis brake along the line I-I of Figure 3,
Figur 2 einen Teil-Axialschnitt dieses Ausführungsbeispieles ,Figure 2 shows a partial axial section of this embodiment ,
Figur 3 einen Radialschnitt nach der Linie IH-III derFigure 3 shows a radial section along the line IH-III of the
Figur 1,Figure 1,
2Q Figur U einen Axialschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles, 2Q Figure U shows an axial section of a second embodiment,
Figur 5 einen Teil-Axialschnitt dieses Ausführungsbeispieles. Figure 5 shows a partial axial section of this embodiment.
Es gibt planare Systeme von Hysteresebremsen, in denen der Magnetfluß weitgehend achsparallel durch eine Hysteresescheibe geführt uird und radiale Systeme, bei denen der Magnetfluß in radialer Richtung durch den Hysteresering hindurchgeht. Die Erfindung ist anhand von zioei Ausführungsbeispielen erläutert, die nach dem radialen System arbeiten.There are planar systems of hysteresis brakes in which the magnetic flux is guided largely parallel to the axis through a hysteresis disk and radial systems in which the magnetic flux passes through the hysteresis ring in a radial direction. The invention is explained using two exemplary embodiments that work according to the radial system.
Die Hysteresebremse besteht zunächst aus einem stationären ader feststehenden Bremsmagneten 1, der ein inneres Polringteil 2 und ein äußeres Palringteil 3 aufweist. Das innere Polringteil 2 trägt eine Magnetspule k, die von einem ringförmigen Dauermagneten 5 umgeben ist. Der innere Polringteil 2 weist Pole 2a auf, die gegenüber den Polen 3a des äußeren Polringteiles 3 in Umfangsrichtung v/ersetzt sind, wie aus Figur 3 ersichtlich ist. Zwischen den Polen 2a des inneren Polringteiles 2 und den Polen 3a des äußeren Polringteiles 3 ist ein ringförmiger Luftspalt 6 vorgesehen. In diesen Luftspalt 6 taucht der Hysteresering 7 aus dauermagnetischem Material ein. Der Hysteresering 7 wird von einem Anker 8 getragen, der mittels der Kugellager 9, die auf einem Zapfen 1D des inneren Polringteiles 2 angeordnet sind, gegenüber dem Dauermagneten 1 drehbar ist. Der Anker B wird mit dem abzubremsenden Teil, insbesondere einer Rolle oder dgl., verbunden, die von dem zu bremsenden Faden umschlungen ist. Die Rolle ist in der Zeichnung nicht dargestellt.The hysteresis brake consists first of all of a stationary or fixed brake magnet 1, which has an inner pole ring part 2 and an outer pole ring part 3. The inner pole ring part 2 carries a magnetic coil k, which is surrounded by an annular permanent magnet 5. The inner pole ring part 2 has poles 2a, which are offset in the circumferential direction relative to the poles 3a of the outer pole ring part 3, as can be seen from Figure 3. An annular air gap 6 is provided between the poles 2a of the inner pole ring part 2 and the poles 3a of the outer pole ring part 3. The hysteresis ring 7 made of permanently magnetic material is immersed in this air gap 6. The hysteresis ring 7 is carried by an armature 8, which can be rotated relative to the permanent magnet 1 by means of the ball bearings 9, which are arranged on a pin 1D of the inner pole ring part 2. The armature B is connected to the part to be braked, in particular a roller or the like, around which the thread to be braked is wrapped. The roller is not shown in the drawing.
Über eine Leitung 11 ist die Magnetspule k an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Über eine nicht dargestellte Steuerung kann die Stromstärke reguliert und durch entsprechende Polung die Stromrichtung eingestellt uerden.The magnetic coil k is connected to a direct voltage source via a line 11. The current intensity can be regulated via a control (not shown) and the current direction can be set by appropriate polarity.
Der Dauermagnet 5 ist zweckmäßig so ausgelegt, daß das
durch ihn allein erzeugbare Bremsmoment etwa 50% des maximalen Bremsmomentes beträgt.
30The permanent magnet 5 is suitably designed so that the braking torque that can be generated by it alone is approximately 50% of the maximum braking torque.
30
In Figur 1 und 2 sowie Figur U und 5 der Zeichnung sind die Magnetf1ußlinien in verschiedenen Betriebszuständen der Hysteresebremse mit dicken schwarzen Linien angedeutet.In Figures 1 and 2 as well as Figures U and 5 of the drawing, the magnetic flux lines in different operating states of the hysteresis brake are indicated with thick black lines.
Wenn ein mittleres Bremsmoment von etwa 50% des maximalen Bremsmomentes benötigt luird, ist die Magnetspule k stromlos. Vom Dauermagneten 5 uird ein Magnetfluß erzeugt, der gemäß Figur 1, rechts, zum Teil durch den Luftspalt 6 und zum Teil durch den inneren Polringteil 2 und den äußeren Polringteil 3 verläuft. Wird ein geringeres Bremsmcment als 50% erreicht, dann uird die Magnetspule k zugeschaltet und zwar mit einer solchen Polung, daß der Magnetfluß der Magnetspule k dem Magnetfluß des Dauermagneten 5 entgegenujirkt. Je größer die Stromstärke eingestellt uird, desto geringer wird der durch den Luftspalt 6 hindurchgehende Gesamtmagnetfluß. Gemäß Figur 1, links, drückt der Dauermagnet 5 als Rückschluß zum Elektromagneten U und es erfolgt praktisch kein Magnetfluß mehr über den Luftspalt Damit ist das über den Hysteresering 7 auf den Anker 8 ausgeübte Bremsmoment gleich Null. Wenn hingegen mehr als 50% Bremsmoment gefordert werden, kann dies durch Umpolung der Magnetspule h und durch Einregulierung der Stromstärke erreicht uerden. Der Magnetfluß des Elektromagneten k durch den Luftspalt 6 hindurch erfolgt nunmehr in gleicher Richtung uiie der Magnetfluß des Dauermagneten 5, so daß sich die Wirkungen der beiden Magnetflüsse addieren. Je höher die Stromstärke am Elektromagneten 4 eingestellt uird, desto größer uiird das auf den Anker &thgr; ausgeübte Bremsmoment. Der Elektromagnet ^ wird durch den Dauermagneten 5 unterstützt und braucht praktisch nur 50% des maximalen Drehmomentes zu erzeugen.If an average braking torque of approximately 50% of the maximum braking torque is required, the magnetic coil k is de-energized. The permanent magnet 5 generates a magnetic flux which, as shown in Figure 1, right, runs partly through the air gap 6 and partly through the inner pole ring section 2 and the outer pole ring section 3. If a braking torque of less than 50% is reached, the magnetic coil k is switched on with a polarity such that the magnetic flux of the magnetic coil k counteracts the magnetic flux of the permanent magnet 5. The greater the current strength, the lower the total magnetic flux passing through the air gap 6. As shown in Figure 1, left, the permanent magnet 5 presses as a return to the electromagnet U and there is practically no magnetic flux across the air gap. The braking torque exerted on the armature 8 via the hysteresis ring 7 is therefore zero. If, however, more than 50% braking torque is required, this can be achieved by reversing the polarity of the magnet coil h and by adjusting the current intensity. The magnetic flux of the electromagnet k through the air gap 6 now flows in the same direction as the magnetic flux of the permanent magnet 5, so that the effects of the two magnetic fluxes are added together. The higher the current intensity is set at the electromagnet 4, the greater the braking torque exerted on the armature θ. The electromagnet ^ is supported by the permanent magnet 5 and practically only needs to generate 50% of the maximum torque.
Das in Figur k und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nur durch die Anordnung von Dauermagneten 5 und Elektromagnetspule k zueinander. Bei dem in Figur k und 5 dargestellten AusführungsbeispielThe embodiment shown in Figures k and 5 differs from the previously described embodiment only in the arrangement of permanent magnets 5 and electromagnetic coil k relative to one another. In the embodiment shown in Figures k and 5
-B--B-
sind die Magnetspule it des Elektromagneten und der Dauermagnet 5 axial hintereinander angeordnet, uobei der Dauermagnet 5 benachbart zum Hysteresering k vorgesehen ist. Im übrigen entspricht der Aufbau der Hysteresebremse und die Betriebsueise derselben dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, so daß für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet morden sind und die vorstehende Beschreibung sinngemäß auch auf das in Figur k und 5the magnetic coil it of the electromagnet and the permanent magnet 5 are arranged axially one behind the other, with the permanent magnet 5 being provided adjacent to the hysteresis ring k . Otherwise, the structure of the hysteresis brake and its mode of operation correspond to the previously described embodiment, so that the same reference numerals are used for parts with the same function and the above description also applies analogously to the device shown in Figures k and 5.
1D dargestellte Ausführungsbeispiel zutrifft.The embodiment shown in Figure 1D applies.
Claims (3)
und der Dauermagnet (5) axial hintereinander angeordnet und dabei der Dauermagnet (5) benachbart zum Hysteresering (7) angeordnet ist. k. Hysteresis brake according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic coil (,k) of the electromagnet
and the permanent magnet (5) is arranged axially one behind the other and the permanent magnet (5) is arranged adjacent to the hysteresis ring (7).
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19934623A1 (en) * | 1999-07-23 | 2001-02-01 | Elero Gmbh | Drive device comprising an engine and a transmission |
| DE19946084A1 (en) * | 1999-09-25 | 2001-04-05 | Christoph Klesen | Electromechanical drive unit e.g. for vehicle braking system, has brake engagement magnet arrangement with permanent magnet and electromagnet that influences magnetic field generated by permanent magnet |
-
1998
- 1998-01-16 DE DE29800648U patent/DE29800648U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990624 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20011101 |