DE4017442A1 - Separate spindle drive - has a two=phase synchronous motor with two coil groups for synchronised running through switches and frequency converter - Google Patents

Separate spindle drive - has a two=phase synchronous motor with two coil groups for synchronised running through switches and frequency converter

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Abstract

The separate spindle drive, for a workstation at a spinning appts., has a two-phase synchronous motor (1) with a permanently energised rotor. The stator for each phase is formed from at least a partial winding of the coil groups (W1,W2) which are arranged so that the directions generated through the energised magnetic fields enclose an angle which is not equal to zero. Switches (S1,S2) are operated by the drive control (3) to apply the frequency converter (2) to the coil groups (W1,W2) at the start-up or shut-down phases while there is a high torque in both phases. To increase the efficiency on a low torque, during the operating phase after operating speeds have been increased, a coil group is disconnected from the associated phase. The induced voltage in the disconnected coil group is passed by the controlled switches (S1,S2) to the evaluation unit (4) to provide the synchronised and asynchronised rotary speed and/or magnet wheel angle of the motor according to its loading. ADVANTAGE - The system gives a synchronised running, with high efficiency, for the separate spindles.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einzelspindelantrieb für eine Ar­ beitsstelle einer Spinnereimaschine, insbesondere einer Ring­ spinnmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent­ anspruchs 1.The invention relates to a single spindle drive for an Ar in place of a spinning machine, especially a ring spinning machine, with the features of the preamble of the patent claim 1.

Zum Antrieb der Spindeln einer Spinnereimaschine mit einer Viel­ zahl von Arbeitsstellen, findet derzeit im wesentlichen der Tan­ gentialriemenantrieb Verwendung. Dabei wird zum Antrieb einer Vielzahl von Spindeln lediglich ein einziger Elektromotor benö­ tigt. Der Nachteil dieses Antriebstyps besteht darin, daß durch den unterschiedlichen Schlupf zwischen Tangentialriemen und An­ triebsscheibe an den einzelnen Arbeitsstellen kein vollkommen synchroner Lauf der Spindeln sichergestellt ist. Weiterhin er­ fordert der Tangentialriemenantrieb durch die einseitig angrei­ fenden Antriebskräfte einen hohen Aufwand bei der Lagerung der Spindeln und verursacht darüberhinaus bei einer Maschine mit einer Vielzahl von Arbeitsstellen und hohen Drehzahlen eine erhebliche Geräuschentwicklung.To drive the spindles of a spinning machine with a lot number of jobs, currently mainly Tan belt drive use. One becomes the drive Large number of spindles only need a single electric motor does. The disadvantage of this type of drive is that the different slip between tangential belt and an drive pulley not perfect at the individual workplaces synchronous running of the spindles is ensured. He continues demands the tangential belt drive through the one-sided driving forces put a lot of effort into storing the Spindles and also causes with a machine a variety of jobs and high speeds considerable noise.

Aus diesem Grund werden in jüngster Zeit Elektromotoren ent­ wickelt, die für den Einsatz als Einzelspindelantrieb geeignet sind. Wegen des erforderlichen synchronen Laufs der einzelnen Motoren an den verschiedenen Arbeitsstellen kommen hierfür vor allem Synchronmotoren mit hohem Wirkungsgrad in Frage. For this reason, electric motors have been developed recently winds that are suitable for use as a single spindle drive are. Because of the required synchronous running of the individual Motors at the various workplaces are used for this all synchronous motors with high efficiency in question.  

Die vorveröffentlichte EP-Anmeldung 03 42 452 beschreibt einen Einphasen-Induktionsmotor mit einsträngiger Statorwicklung. Der Rotor weist eine Arbeitswicklung und eine Steuerwicklung auf. Diese wicklungen sind in Reihe geschaltet. Die Enden der Reihen­ schaltung sind über einen Triac verbunden. Am Gate dieses Triacs liegt über einen Vorwiderstand der Mittelabgriff der beiden Wicklungen. Die Statorwicklung wird mit Wechselspannung ge­ speist.The previously published EP application 03 42 452 describes one Single-phase induction motor with single-strand stator winding. The Rotor has a working winding and a control winding. These windings are connected in series. The ends of the rows circuit are connected via a triac. At the gate of this triac the center tap of the two lies across a series resistor Windings. The stator winding is ge with AC voltage feeds.

Weiterhin beschreibt die nicht vorveröffentlichte deutsche Pa­ tentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 40 05 055 einen Synchron­ motor, der im Vergleich zu dem oben genannten Einphasen-Syn­ chronmotor einen wesentlich einfacheren Aufbau der Rotorwicklung aufweist und eine einfachere Steuerung ermöglicht.Furthermore, the unpublished German Pa tent registration with the file number P 40 05 055 a synchron motor, which compared to the single-phase syn chronmotor a much simpler structure of the rotor winding and allows easier control.

Nachteilig bei diesen Motoren ist, daß der zu niedrige Wir­ kungsgrad den Einsatz als Einzelspindelantrieb nur bedingt als sinnvoll erscheinen läßt.The disadvantage of these engines is that the low We degree of use as a single spindle drive only conditionally as makes sense.

Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung herkömmlicher Synchron­ motoren als Einzelspindelantrieb ist, daß bei Stillstand des Mo­ tors kein oder nur ein geringes Haltemoment auftritt, so daß bei Einwirken äußerer Drehmomente der Motor ein unkontrolliertes "Freidrehen" zeigt. Dies führt als Folge zu einem unerwünschten Verdrillen oder Krängeln des Fadens.Another disadvantage when using conventional synchronous motors as a single spindle drive is that when the Mo tors no or only a small holding torque occurs, so that at Exposure to external torques of the engine is uncontrolled "Free spinning" shows. As a result, this leads to an undesirable one Twisting or curling of the thread.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, der einen synchronen Lauf ermöglicht und einen derart hohen Wirkungsgrad aufweist, daß er sich insbesondere als Ein­ zelspindelantrieb für Spinnereimaschinen eignet.The invention has for its object to a drive create a synchronous run and one like that has high efficiency that it is particularly as a cell spindle drive is suitable for spinning machines.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Außer­ trittfallen des Motors bei Überlastung und/oder Änderungen des Polradwinkels bei Drehmomentänderungen, die insbesondere bei ei­ nem Fadenbruch auftreten, zu erkennen und gegebenenfalls den Mo­ tor stillzusetzen.Another object of the invention is to save falling of the motor in the event of overload and / or changes in Magnet wheel angle in the event of torque changes, in particular with egg  nem thread breakage to recognize and, if necessary, the Mo shut down the gate.

Darüberhinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, der im Stillstand zur Vermeidung eines un­ kontrollierten "Freidrehens" ein ausreichendes Haltemoment auf­ weist.In addition, the invention is based on the object To create drive, which at standstill to avoid un controlled "free turning" a sufficient holding torque points.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkma­ len des Patentanspruchs 1.The invention solves this problem with the characteristic feature len of claim 1.

Als elektromechanischer Wandler wird erfindungsgemäß ein Zwei­ phasen-Synchronmotor mit radial permanent erregtem Rotor verwen­ det. Die zwei Wicklungsgruppen des Stators werden von den beiden Phasen eines Frequenzumrichters gespeist. In der Anlauf- und Stillsetzungsphase werden zur Erzeugung des erforderlichen hohen Drehmoments beide Phasen des Frequenzumrichters mittels steuer­ barer, von der Antriebssteuerung angesteuerter Schalter, auf die Wicklungsgruppen des Stators geschaltet. Nach Erreichen der Be­ triebsdrehzahl wird während der Betriebsphase, in der nur ein verhältnismäßig geringes Drehmoment bei hohem Wirkungsgrad benö­ tigt wird, der Motor von einer Phase des Frequenzumrichters ge­ trennt. In dieser Betriebsart verhält sich der Zweiphasen-Syn­ chronmotor wie ein Einphasen-Synchronmotor.According to the invention, a two is used as the electromechanical transducer Use phase synchronous motor with a permanently excited rotor det. The two winding groups of the stator are the two Phases of a frequency converter fed. In the start-up and Decommissioning phase are required to generate the high Torque both phases of the frequency converter by means of control barable switch controlled by the drive control, to which Winding groups of the stator switched. After reaching the loading drive speed is only during the operating phase relatively low torque with high efficiency Is done, the motor ge from a phase of the frequency converter separates. The two-phase syn behaves in this operating mode chronmotor like a single-phase synchronous motor.

Da das Wechselfeld nach der Drehfeldtheorie in ein mitlaufendes und ein gegenlaufendes Magnetfeld halber Amplitude aufgeteilt werden kann, läuft der Synchronmotor mit dem mitlaufenden Dreh­ feld weiter, wobei dieses Drehfeld mit halber Amplitude den op­ timaler Wirkungsgrad des Motors ergibt. Eine wesentliche Voraus­ setzung hierfür ist, daß der Rotor aus schlecht magnetisch lei­ tenden Permanentmagnetmaterialien besteht, so daß das Gegendreh­ feld keine wesentlichen Verluste erzeugen kann. Since the alternating field according to the rotating field theory in a moving and split an opposing magnetic field of half the amplitude the synchronous motor runs with the rotating rotation field further, this rotating field with half the amplitude op the engine's efficiency. An essential advance The reason for this is that the rotor has poor magnetic lei tendency permanent magnet materials, so that the counter-rotation field cannot generate significant losses.  

Durch das Abtrennen einer Wicklung vom Frequenzumrichter besteht nun die Möglichkeit, die in dieser Wicklung induzierte elektri­ sche Spannung einer Auswerteeinheit zuzuführen, die zur Bestim­ mung der Drehzahl und/oder des drehmomentabhängigen Polradwin­ kels aus dem ihr zugeführten Signal dient. Diese Informationen können in der Antriebssteuerung ausgewertet werden und zur Dreh­ zahlüberwachung und Fadenbrucherkennung dienen.By disconnecting a winding from the frequency converter now the possibility of the electri induced in this winding supply voltage to an evaluation unit that is used to determine Measurement of the speed and / or the torque-dependent pole wheel win kels from the signal supplied to it. This information can be evaluated in the drive control and for rotation number monitoring and thread break detection.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Frequenz und Am­ plitude der vom Frequenzumrichter erzeugten Phasenspannungen zum Anlaufen oder Stillsetzen bzw. Beschleunigen oder Bremsen des Motors entsprechend der erforderlichen Frequenz-Spannungskenn­ linie variiert.According to one embodiment of the invention, the frequency and Am plitude of the phase voltages generated by the frequency converter Starting or stopping or accelerating or braking the Motor according to the required frequency-voltage characteristic line varies.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Wicklungen zum Stillsetzen des Motors mittels der steuerbaren Schalter kurzgeschlossen.According to a further embodiment of the invention, the Windings to stop the motor by means of the controllable Switch shorted.

Bei Abschalten des Netzes oder bei Netzunterbrechung kann nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Motor über den Frequenzumrichter in den generatorischen Betrieb geschaltet wer­ den und die erzeugte Energie zum geordneten Abstellen des An­ triebs bzw. der gesamten Vorrichtung dienen.If the network is switched off or the network is interrupted, after another embodiment of the invention, the engine over the Frequency converter switched to generator mode the and the energy generated to orderly turn off the on Drive or serve the entire device.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann bei Mehrmo­ torenbetrieb zur Ermöglichung des elektrischen Leistungsaustau­ sches zwischen den Motoren und zur symmetrischen Belastung des Frequenzumformers die abgetrennte Phase abwechselnd vertauscht werden. Darüber hinaus kann mehreren Motoren eine Auswerteein­ heit bzw. eine Antriebssteuerung zugeordnet sein.According to a further embodiment of the invention, Mehrmo Gate operation to enable electrical power exchange between the motors and for the symmetrical loading of the Frequency converter alternately exchanged the separated phase will. In addition, multiple motors can be evaluated unit or a drive control.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen. Further refinements of the invention result from the Un claims.  

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeich­ nung zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawing presented embodiments explained in more detail. In the drawing show:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Antriebs nach der Erfindung mit einem Zweiphasen-Synchronmotor; Figure 1 is a block diagram of the drive according to the invention with a two-phase synchronous motor.

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Zweiphasen-Synchronmotors nach der Erfindung; Figure 2 shows a cross section through a first embodiment of the two-phase synchronous motor according to the invention.

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Zweiphasen-Synchronmotors nach der Erfindung und Fig. 3 shows a cross section through a further embodiment of the two-phase synchronous motor according to the invention and

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Antriebs bei Mehrmotorenbetrieb. Fig. 4 is a block diagram of the drive in multi-engine operation.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Zweiphasen-Synchronmotor 1 mit permanent erregtem Rotor zwei Gruppen von Statorwicklungen W1, W2 auf. Die in dieser Figur nicht einzeln dargestellten Teilwicklungen der beiden Wicklungsgruppen sind derart angeord­ net, daß die Richtungen der durch sie erzeugten Magnetfelder einen Winkel ungleich Null einschließen. Die beiden Wicklungs­ gruppen, deren Teilwicklungen jeweils in Reihe oder parallel liegen können, sind in Reihe geschaltet. Die Teilwicklungen sind dabei in jeder Ausführungsform unter Berücksichtigung des Wick­ lungssinnes vorzugsweise derart zu speisen, daß sich die durch sie erzeugten Magnetfelder "addieren", d. h. die resultierende Feldstärke größer ist als die größere Feldstärke der beiden Teilfelder. Die freien Enden der Wicklungen sind über steuerbare Schalter S1, S2 mit den zwei Phasen s, t des Frequenzumrichters 2 verbunden. Der Verbindungspunkt der Wicklungsgruppen ist mit dem Bezugspunkt des zweiphasigen durch den Frequenzumrichter erzeugten Systems verbunden. Es handelt sich hierbei also um eine Zweiphasen-Sternschaltung mit Sternpunktleiter. Dem völlig gleichwertig ist selbstverständlich die Beschaltung der beiden Wicklungsgruppen mit zwei getrennten Phasen ohne gemeinsamen Bezugspunkt.As shown in FIG. 1, the two-phase synchronous motor with permanently excited rotor 1 on two groups of stator windings W 1, W 2. The partial windings of the two winding groups, not shown individually in this figure, are arranged in such a way that the directions of the magnetic fields generated by them enclose an angle other than zero. The two winding groups, the partial windings of which can each lie in series or in parallel, are connected in series. The partial windings are preferably fed in each embodiment, taking into account the direction of the winding, in such a way that the magnetic fields generated by them "add", ie the resulting field strength is greater than the greater field strength of the two partial fields. The free ends of the windings are connected to the two phases s, t of the frequency converter 2 via controllable switches S 1 , S 2 . The connection point of the winding groups is connected to the reference point of the two-phase system generated by the frequency converter. It is a two-phase star connection with a neutral conductor. The connection of the two winding groups with two separate phases without a common reference point is of course completely equivalent.

Die Steuereingänge der Schalter sind mit der Antriebssteuerung 3 verbunden, die zur Steuerung sämtlicher Vorgänge, wie das Hoch­ fahren und Stillsetzen des Motors sowie zur Drehzahlstellung dient.The control inputs of the switches are connected to the drive control 3 , which is used to control all processes, such as driving up and stopping the engine and for setting the speed.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Zweiphasen-Synchronmotors 1 nach der Erfindung mit einem aus dem Eisenblechpaket 5 und aus den Wicklungsgruppen W1, W2 mit jeweils drei Teilwicklungen bestehenden Stator und mit dem aus Permanentmagneten 6 und aus dem den magnetischen Eisenrückschluß bewirkenden Teil 7 bestehenden Rotor. Die Wicklungsachsen der einzelnen Teilwicklungen jeder Wicklungsgruppe schließen jeweils einen relativ geringen Winkel ein und schneiden sich in der Ro­ tationsachse des Rotors. Die Richtungen der durch die beiden Wicklungsgruppen erzeugten Magnetfelder stehen in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel senkrecht aufeinander. Fig. 2 shows a cross section through a first embodiment of the two-phase synchronous motor 1 according to the invention with a stator consisting of the iron sheet stack 5 and the winding groups W 1 , W 2 , each with three partial windings, and with the permanent magnet 6 and the magnetic one Part 7 existing rotor causing iron yoke. The winding axes of the individual partial windings of each winding group each form a relatively small angle and intersect in the axis of rotation of the rotor. The directions of the magnetic fields generated by the two winding groups are perpendicular to one another in this exemplary embodiment.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form des Zweiphasen-Synchronmotors 1 nach der Erfindung. Der Un­ terschied zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht in der Anordnung der beiden Stator-Wicklungsgruppen und der damit verbundenen anderen Gestaltung des Eisenblechpakets des Stators. Die beiden Achsen der Teilwicklungen der Wicklungs­ gruppe W1 schließen einen Winkel ein und schneiden sich in der Rotorachse. Die beiden Teilwicklungen der Wicklungsgruppe W2 sind an diametral gegenüberliegenden Vorsprüngen des Stators an­ geordnet. Ihre Wicklungsachsen sind identisch. Die Richtungen der durch die beiden Wicklungsgruppen erzeugten Magnetfelder stehen auch in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht aufeinander. Fig. 3 shows a cross section through a further embodiment of the two-phase synchronous motor 1 according to the invention. The difference to the embodiment shown in Fig. 2 consists in the arrangement of the two stator winding groups and the associated other design of the iron sheet stack of the stator. The two axes of the partial windings of the winding group W 1 enclose an angle and intersect in the rotor axis. The two partial windings of the winding group W 2 are arranged on diametrically opposite projections of the stator. Your winding axes are identical. The directions of the magnetic fields generated by the two winding groups are also perpendicular to one another in this exemplary embodiment.

Neben den in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen ist jede Anordnung der Teilwicklungen der beiden Wicklungsgruppen denkbar, bei der die Richtungen der durch die beiden Wicklungs­ gruppen erzeugten resultierenden Magnetfelder einen Winkel un­ gleich Null einschließen. Weiterhin ist nicht zwingend erforder­ lich, daß die einzelnen Teilwicklungen gleiche Windungszahlen aufweisen.In addition to the embodiments shown in FIGS . 2 and 3, any arrangement of the partial windings of the two winding groups is conceivable in which the directions of the resulting magnetic fields generated by the two winding groups enclose an angle un equal to zero. Furthermore, it is not absolutely necessary that the individual partial windings have the same number of turns.

Der wesentliche Unterschied im Vergleich zu herkömmlichen Zwei­ phasen-Synchronmotoren mit diametraler Magnetisierung besteht in der radialen Magnetisierung des permanent erregten Rotors, wie in Fig. 2 dargestellt.The main difference compared to conventional two-phase synchronous motors with diametric magnetization is the radial magnetization of the permanently excited rotor, as shown in Fig. 2.

Nachfolgend wird der praxisgerechte Betrieb des oben beschriebe­ nen Antriebs erläutert.The practical operation of the above is described below NEN drive explained.

Zum Hochfahren des Antriebs aus dem Stillstand steuert die An­ triebssteuerung 3, auf ein externes Anforderungssignal hin, die Schalter S1, S2 so an, daß beide Phasen s, t des Frequenzumrich­ ters 2 auf die Wicklungsgruppen W1, W2 des Synchronmotors durch­ geschaltet sind. Die Frequenz und Amplitude der vom Frequenzum­ richter erzeugten Phasenspannungen wird in dieser Anlaufphase sowie überhaupt zum Erreichen einer Drehzahländerung des Motors entsprechend der erforderlichen Frequenz-Spannungskennlinie variiert. Das während der Anlaufphase benötigte hohe Drehmoment wird, allerdings auf Kosten eines ungünstigen Wirkungsgrades, durch diesen Zweiphasenbetrieb erzeugt.To start the drive from a standstill, the drive control 3 controls, in response to an external request signal, the switches S 1 , S 2 so that both phases s, t of the frequency converter 2 pass through the winding groups W 1 , W 2 of the synchronous motor are switched. The frequency and amplitude of the phase voltages generated by the frequency converter is varied in this start-up phase and at all in order to achieve a change in the speed of the motor in accordance with the required frequency-voltage characteristic. The high torque required during the start-up phase is generated by this two-phase operation, however at the cost of an unfavorable efficiency.

Die Phasenverschiebung und Amplitude der Phasenspannungen wird vorzugsweise so gewählt, daß ein Drehfeld mit monoton steigender Winkelgeschwindigkeit entsteht.The phase shift and amplitude of the phase voltages will preferably chosen so that a rotating field with monotonically increasing Angular velocity arises.

Nach dem Erreichen der Betriebsdrehzahl steuert die Antriebs­ steuerung 3 den Schalter S2 so an, daß die Wicklung W2 von der Phase t getrennt wird und die Spannung Ui der Auswerteeinheit 4 zugeführt wird. Durch das Abtrennen einer Phase liegt an den beiden anderen Klemmen des Motors nur noch eine Wechselspannung an, so daß sich der Zweiphasen-Synchronmotor in dieser Betriebs­ art wie ein Einphasen-Synchronmotor verhält. Das von den Stator­ wicklungen erzeugte Wechselfeld mit konstanter Richtung kann nach der Drehfeldtheorie in ein mitlaufendes und ein gegenlau­ fendes Magnetfeld mit halber Amplitude aufgeteilt werden, so daß der Synchronmotor mit dem mitlaufenden Drehfeld weiterläuft. Dieses Drehfeld mit halber Amplitude ergibt den optimalen Wir­ kungsgrad des Motors, da das Gegendrehfeld durch die schlecht magnetisch leitenden Permanentmagnetmaterialien keine wesentli­ chen Verluste erzeugen kann.After reaching the operating speed, the drive control 3 controls the switch S 2 so that the winding W 2 is separated from the phase t and the voltage U i is supplied to the evaluation unit 4 . By disconnecting a phase, only an alternating voltage is present at the two other terminals of the motor, so that the two-phase synchronous motor behaves in this operating mode like a single-phase synchronous motor. The alternating field generated by the stator windings with a constant direction can, according to the rotating field theory, be divided into a rotating and a counter-magnetic field with half the amplitude, so that the synchronous motor continues to run with the rotating field. This rotating field with half the amplitude results in the optimum efficiency of the motor, since the counter rotating field cannot generate significant losses due to the poorly magnetically conductive permanent magnet materials.

Die Auswerteeinheit 4 ermittelt aus der Spannung Ui die Syn­ chron- bzw. Asynchrondrehzahl und den lastabhängigen Polradwin­ kel des Motors und führt diese der Antriebssteuerung 3 zu. Die Antriebssteuerung 3 kann somit Abweichungen der Istdrehzahl von der Solldrehzahl, d. h. ein Außertrittfallen des Motors, und Än­ derungen des Polradwinkels bei Lastwechseln, wie z. B. bei einem Fadenbruch, ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung den Frequenzumformer 2 so ansteuern, daß eine Still­ setzung des Motors erfolgt.The evaluation unit 4 determines the syn chron or asynchronous speed and the load-dependent Polradwin angle of the motor from the voltage U i and feeds this to the drive control 3 . The drive control 3 can thus deviations of the actual speed from the target speed, ie a falling out of the engine, and changes in the magnet wheel angle during load changes, such as. B. in the event of a yarn breakage, determine and control the frequency converter 2 as a function of the determined deviation so that the motor is stopped.

Die Stillsetzung des Motors kann, außer durch die Änderung der Spannung und Frequenz der Phasenspannungen, durch Kurzschließen der beiden Wicklungsgruppen erfolgen: Wird der Antriebssteuerung 3 ein Signal zur Stillsetzung des Synchronmotors zugeführt, so steuert diese die Schalter S1, S2 so an, daß die Wicklungsgrup­ pen kurzgeschlossen werden und die in den Wicklungen induzierten Ströme Magnetfelder erzeugen, die ihrerseits das erforderliche Bremsmoment hervorrufen.The motor can be stopped, except by changing the voltage and frequency of the phase voltages, by short-circuiting the two winding groups: If the drive control 3 is supplied with a signal for stopping the synchronous motor, it controls the switches S 1 , S 2 so that the winding groups are short-circuited and the currents induced in the windings generate magnetic fields which in turn produce the required braking torque.

Im Stillstand des Motors tritt durch die bevorzugte Verwendung eines radial permanent erregten Rotors ein - im Vergleich zu üb­ licherweise verwendeten Rotoren mit Diametralmagnetisierung - relativ hohes Haltemoment auf, das sich durch Gleichstrombe­ stromung der Wicklungen noch erhöhen läßt. Dies kann ebenfalls durch die entsprechende Ansteuerung der Schalter und des Fre­ quenzumformers (mit Frequenz Null) durch die Antriebssteuerung 3 erreicht werden. Durch das auf diese Weise erzeugte Haltemoment bei Motorstillstand wird ein unkontrolliertes "Freidrehen", hervorgerufen durch äußere, auf den Rotor wirkende Drehmomente verhindert. Bei Verwendung eines derartigen Antriebs als Einzel­ spindelantrieb an einer Arbeitsstelle einer Ringspinnmaschine wird somit ein Verdrillen oder Krängeln des Fadens durch unkon­ trollierte Drehbewegungen des Rotors bei Stillstand des Motors verhindert.When the motor is at a standstill, the preferred use of a radially permanently excited rotor - in comparison to rotors with diametrically magnetization, which are usually used - results in a relatively high holding torque, which can be increased by direct current flow of the windings. This can also be achieved by the corresponding control of the switch and the frequency converter (with zero frequency) by the drive control 3 . The holding torque generated in this way when the motor is at a standstill prevents an uncontrolled "free rotation" caused by external torques acting on the rotor. When using such a drive as a single spindle drive at a work station of a ring spinning machine, twisting or curling of the thread is prevented by uncontrolled rotary movements of the rotor when the motor is at a standstill.

Darüber hinaus kann die Antriebssteuerung 3 eine Vorrichtung zur Überwachung der Netzspannung beinhalten, so daß bei Ausfall oder Abschalten des Netzes die Schalter S1, S2 so angesteuert werden können, daß beide Phasen des Frequenzumrichters auf die Wicklun­ gen durchgeschaltet sind. Zusätzlich wird in diesem Fall der Frequenzumrichter 2 in den generatorischen Betrieb geschaltet. Die erzeugte Energie kann dann z. B. zum geordneten Abstellen des Antriebs bzw. der gesamten Vorrichtung, in die der Antrieb inte­ griert ist, verwendet werden.In addition, the drive controller 3 may include a device for monitoring the mains voltage, so that the switches S 1 , S 2 can be controlled in the event of failure or shutdown of the network so that both phases of the frequency converter are switched through to the windings. In this case, the frequency converter 2 is additionally switched to the generator mode. The energy generated can then, for. B. for orderly turning off the drive or the entire device in which the drive is integrated, can be used.

In Fig. 4 ist der Betrieb mehrerer derartiger synchron laufender Einzelspindelantriebe dargestellt. Analog zu den oben beschrie­ benen Einzelantrieben ist jeder Synchronmotor über die Schalter S1, S2 mit den Phasen s, t des Frequenzumrichters 2 verbunden. Zur Ermöglichung des elektrischen Leistungsaustausches zwischen den Motoren und zur symmetrischen Belastung des Frequenzumfor­ mers wird die während der Betriebsphase abgetrennte Phase ab­ wechselnd vertauscht. Auf die Darstellung der Antriebssteuerung 3, der Auswerteeinheit 4 sowie die Ansteuerung der einzelnen Schalter und die Rückführung der in den abgetrennten Wicklungen induzierten Spannungen zur Drehzahl- und Polradwinkelermittlung wurde der Übersichtlichkeit halber verzichtet. In FIG. 4, the operation is illustrated a plurality of such single synchronously running spindle drives. Analogous to the individual drives described above, each synchronous motor is connected to the phases s, t of the frequency converter 2 via the switches S 1 , S 2 . To enable the electrical power exchange between the motors and for the symmetrical loading of the frequency converter, the phase separated during the operating phase is interchanged. For the sake of clarity, the drive control 3 , the evaluation unit 4 as well as the control of the individual switches and the feedback of the voltages induced in the separated windings for determining the rotational speed and the magnet wheel angle have been omitted.

Zur Reduzierung des Aufwands kann dabei eine gemeinsame Auswer­ teeinheit bzw. eine gemeinsame Antriebssteuerung mehreren Moto­ ren zugeordnet sein. Die Verbindung zwischen der Antriebssteue­ rung und den Motoren bzw. zwischen den Motoren und der Aus­ werteeinheit kann in vorteilhafter Weise durch übliche Multi­ plex-/Demultiplex-Übertragungsverfahren oder durch die Übertra­ gung der Signale auf einen gemeinsamen Bus erfolgen.A common evaluation can be used to reduce the effort teeinheit or a common drive control multiple Moto be assigned. The connection between the drive control tion and the motors or between the motors and the off value unit can advantageously by conventional multi plex / demultiplex transmission method or by the transmission signals on a common bus.

Damit wird erfindungsgemäß ein Einzelspindelantrieb für eine Ar­ beitsstelle einer Spinnereimaschine geschaffen, der den vollkom­ men synchronen Lauf der einzelnen Spindeln gewährleistet und sich durch einen hohen Wirkungsgrad in der Betriebsphase aus­ zeichnet. Durch die Verwendung eines radial permanent erregten Rotors ergibt sich bei Motorstillstand ein hohes Haltemoment, wodurch das unkontrollierte "Freidrehen" bei Motorstillstand verhindert wird. Darüberhinaus werden gleichzeitig das Außer­ trittfallen des Motors bei Überbelastung und Änderungen des Polradwinkels bei einem Lastwechsel erkannt. Der Antrieb über­ nimmt somit zusätzlich die Aufgabe eines Fadenbruchdetektors.Thus, according to the invention, a single spindle drive for an ar created a spinning machine that completely guaranteed synchronous running of the individual spindles and is characterized by high efficiency in the operating phase draws. By using a radially permanently excited The rotor has a high holding torque when the motor is at a standstill, whereby the uncontrolled "free turning" when the engine is stopped is prevented. In addition, at the same time become the exception falling of the motor in case of overload and changes of the Magnet wheel angle detected during a load change. The drive over therefore also takes on the task of a thread break detector.

Claims (13)

1. Einzelspindelantrieb für eine Arbeitsstelle einer Spinnerei­ maschine, bestehend aus
  • - einem Synchronmotor und
  • - einem Frequenzumrichter zur Drehzahlstellung nach Patent ... (Patentanmeldung Aktenzeichen P 40 10 376.5), dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Synchronmotor als Zweiphasen-Synchronmotor (1) mit per­ manent erregtem Rotor ausgebildet ist,
    • - wobei der Stator für jede Phase eine aus mindestens einer Teilwicklung bestehende Wicklungsgruppe (W1, W2) aufweist und
    • - wobei die Teilwicklungen der Wicklungsgruppen (W1, W2) derart angeordnet sind, daß die Richtungen der durch sie erzeugten resultierenden Magnetfelder einen Winkel un­ gleich Null einschließen, und daß
    • - von der Antriebsteuerung (3) ansteuerbare Schaltelemente (S1, S2) vorhanden sind, mit deren Hilfe
    • - bei hohem erforderlichem Drehmoment in der Anlauf- und Stillsetzungsphase beide Phasen des Frequenzumrichters (2) auf die Wicklungsgruppen (W1, W2) durchgeschaltet werden und
    • - zur Steigerung des Wirkungsgrades bei geringem erfor­ derlichen Drehmoment während der Betriebsphase nach dem Erreichen der Betriebsdrehzahl eine Wicklungsgruppe von der zugehörigen Phase getrennt wird und daß
  • - mittels der steuerbaren Schalter (S1, S2) die in der abge­ trennten Wicklungsgruppe induzierte Spannung der Auswerte­ einheit (4) zur Ermittlung der Synchron- bzw. Asynchron­ drehzahl und/oder des lastabhängigen Polradwinkels des Motors zugeführt wird.
1. Single spindle drive for a job in a spinning machine consisting of
  • - a synchronous motor and
  • - A frequency converter for speed adjustment according to patent ... (patent application file number P 40 10 376.5), characterized in that
  • - The synchronous motor is designed as a two-phase synchronous motor ( 1 ) with a permanently excited rotor,
    • - The stator has a winding group consisting of at least one partial winding (W 1 , W 2 ) for each phase and
    • - The partial windings of the winding groups (W 1 , W 2 ) are arranged such that the directions of the resulting magnetic fields generated by them include an angle un equal to zero, and that
    • - From the drive control ( 3 ) controllable switching elements (S 1 , S 2 ) are available, with the help of them
    • - With high required torque in the start-up and shutdown phase, both phases of the frequency converter ( 2 ) are switched through to the winding groups (W 1 , W 2 ) and
    • - To increase the efficiency with a low required torque during the operating phase after reaching the operating speed, a winding group is separated from the associated phase and that
  • - By means of the controllable switch (S 1 , S 2 ) the voltage induced in the separated winding group of the evaluation unit ( 4 ) for determining the synchronous or asynchronous speed and / or the load-dependent magnet wheel angle of the motor is supplied.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ro­ tor zur Reduzierung der Verluste aus schlecht magnetisch leitendem Material besteht.2. Drive according to claim 1, characterized in that the Ro Gate to reduce losses from poor magnetic conductive material. 3. Antrieb nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor zur Erhöhung des Haltemoments bei Stillstand des Motors als radial permanent erregter Rotor ausgebildet ist.3. Drive according to one or both of claims 1 and 2, characterized characterized in that the rotor to increase the holding torque when the motor is stopped as a radially permanently excited rotor is trained. 4. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Haltemoment bei Stillstand des Motors durch Gleichstrombestromung mindestens einer Wick­ lungsgruppe vergrößert wird.4. Drive according to one or more of claims 1 to 3, because characterized in that the holding torque when the Motors by direct current supply to at least one wick group is enlarged. 5. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß Frequenz und Amplitude der durch den Frequenzumrichter (2) erzeugten Phasenspannungen des Zweiphasensystems zum Anlaufen oder Stillsetzen bzw. Be­ schleunigen oder Bremsen des Motors entsprechend der erfor­ derlichen Frequenz-Spannungskennlinie variiert werden.5. Drive according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the frequency and amplitude of the phase voltages generated by the frequency converter ( 2 ) of the two-phase system for starting or stopping or accelerating or braking the motor according to the required frequency Voltage characteristic can be varied. 6. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß Frequenz und Amplitude der durch den Frequenzumrichter (2) erzeugten Phasenspannungen des Zweiphasensystems von der Antriebssteuerung (3) einstellbar sind.6. Drive according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the frequency and amplitude of the phase voltages of the two-phase system generated by the frequency converter ( 2 ) are adjustable by the drive control ( 3 ). 7. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Stillsetzen des Motors (1) die Wicklungsgruppen (W1, W2) mittels der steuerbaren Schaltele­ mente (S1, S2) kurzgeschlossen werden.7. Drive according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that for stopping the motor ( 1 ) the winding groups (W 1 , W 2 ) by means of the controllable Schaltele elements (S 1 , S 2 ) are short-circuited. 8. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Abschalten des Netzes oder bei Netzunterbrechung der Motor (1) über den Frequenzumrichter (2) in den generatorischen Betrieb geschaltet wird.8. Drive according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the motor ( 1 ) via the frequency converter ( 2 ) is switched to the generator mode when the network is switched off or the network is interrupted. 9. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die in der Auswerteeinheit (4) bestimmte Information über den Betriebszustand des Motors der Antriebssteuerung (3) zugeführt wird.9. Drive according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the information in the evaluation unit ( 4 ) specific information about the operating state of the motor of the drive control ( 3 ) is supplied. 10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuerung (3) die mittels der Auswerteeinheit (4) bestimmte Drehzahl mit der Solldrehzahl vergleicht und ab­ hängig von der ermittelten Abweichung den Frequenzumformer (2) so ansteuert, daß eine Stillsetzung des Motors erfolgt.10. Drive according to claim 9, characterized in that the drive control ( 3 ) compares the speed determined by means of the evaluation unit ( 4 ) with the target speed and controls the frequency converter ( 2 ) from the determined deviation so that the motor is stopped . 11. Antrieb nach einem oder beiden der Ansprüche 9 und 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuerung (3) Änderun­ gen des mittels der Auswerteeinheit (4) bestimmten Polrad­ winkels erkennt und abhängig von der ermittelten Abweichung den Frequenzumformer (2) so ansteuert, daß eine Stillsetzung des Motors erfolgt.11. Drive according to one or both of claims 9 and 10, characterized in that the drive control ( 3 ) recognizes changes in the pole wheel angle determined by means of the evaluation unit ( 4 ) and controls the frequency converter ( 2 ) as a function of the determined deviation, that the engine stops. 12. Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrmotorenbetrieb zur Ermöglichung des elektrischen Leistungsaustausches zwi­ schen den Motoren und zur symmetrischen Belastung des Zwei­ phasennetzes die abgetrennte Phase abwechselnd vertauscht wird.12. Drive according to one or more of the preceding An sayings, characterized in that in multi-engine operation to enable the electrical power exchange between between the motors and the symmetrical loading of the two phase network alternately exchanged the separated phase becomes. 13. Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Motoren eine gemeinsame Auswerteeinheit und eine gemeinsame Antriebs­ steuerung zugeordnet ist.13. Drive according to one or more of the preceding An sayings, characterized in that several motors one common evaluation unit and a common drive control is assigned.
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