DE4142707C1 - Single motor drive for spindle in spinning machines giving easy measurement - has rotation position detector consisting of magnet whose auxiliary field generates pulse in Hall sensor - Google Patents
Single motor drive for spindle in spinning machines giving easy measurement - has rotation position detector consisting of magnet whose auxiliary field generates pulse in Hall sensorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen einzelmotorischen Antrieb einer Spindel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a single-motor drive of a spindle according to the preamble of claim 1.
Es ist bekannt, an Spindeln mit Einzelantrieb in Spinnereimaschinen zusätzlich Detektoren für die Überwachung der Drehzahl und/oder der Drehstellung der Spindeln zwecks Steuerung aller Spindeln anzubringen. Die Druckschrift EP 4 36 934 A1 beschreibt bei einem einzelmotorischen Spindelantrieb, dessen Rotor fest mit der Spindelwelle gekoppelt ist, einen magnetischen Drehzahl-Detektor an der Spindel. Der Drehzahl-Detektor besteht aus einem mit der Spindelwelle rotierenden Permanentmagneten, der ein rotierendes magnetisches Hilfsfeld erzeugt und aus einem zusammenwirkenden stationären Hallsensor. Durch die Rotation des Permanentmagneten gegenüber dem Hallsensor werden in diesem drehzahlsynchrone Signale erzeugt. Jedoch benötigen diese Drehzahl-Detek toren zusätzlichen Platz an der Spindel und behindern so auch deren Montage. Auch sind diese Detektoren infolge ihrer gesonderten Anordnung störanfällig.It is known to use single-drive spindles in spinning machines additional detectors for monitoring the speed and / or the Position the spindles in rotation to control all spindles. EP 4 36 934 A1 describes a single motor Spindle drive, the rotor of which is firmly coupled to the spindle shaft, a magnetic speed detector on the spindle. The speed detector consists of a permanent magnet rotating with the spindle shaft, which generates a rotating magnetic auxiliary field and from one interacting stationary Hall sensor. By rotating the Permanent magnets opposite the Hall sensor are in this speed-synchronous signals generated. However, they need speed detection additional space on the spindle and thus also hinder it Assembly. These detectors are also due to their separate arrangement prone to failure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen. Die Messung der Spindeldrehungen soll vereinfacht werden; mögliche zusätzliche Unwuchten durch die Drehzahl-Detektoren sollen vermieden werden.The invention has for its object to the disadvantages mentioned remove. The measurement of the spindle rotations should be simplified; possible additional imbalances by the speed detectors should be avoided.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen einzelmotorischen Spindelantrieb durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Messung der Spindeldrehung erfolgt sehr sicher. Der die Spindeldrehungen ermittelnde Detektor mit seinem Hallsensor und seinen ein Hilfsfeld erzeugenden Permanentmagneten ist kompakt im freien Raum des Elektromotors geschützt angeordnet. Seine Integrierung in den Elektromotor ist möglich durch eine Abschirmung des Hilfsfeldes im Detektor von äußeren Störfeldern der aktiven Motorteile Rotor und Stator; dazu ist erfindungsgemäß um den Hallsensor ein Abschirmelement so angeordnet, daß es sich dem Verlauf der Feldlinien der Störfelder anpaßt und die Feldlinien in sich konzentriert. Das vorzugsweise ferromagnetische Abschirmelement schützt den Hallsensor, so daß störungsfreie Drehsignale durch die Permanentmagnete im Hallsensor erzeugt werden. Unverfälschte Dreh- oder Lagesignale werden von dem Hallsensor über Signalleitungen zur Drehzahlüberwachung und/oder Steuerung des Motorfeldes weitergeleitet.This task is carried out in a generic single motor Spindle drive solved by the characterizing features of claim 1. The measurement of the spindle rotation is very safe. The the Spindle rotation detector with its Hall sensor and its one Auxiliary field generating permanent magnet is compact in the free space of the Electric motor arranged protected. Its integration in the electric motor is possible by shielding the auxiliary field in the detector from the outside Interference fields of the active motor parts rotor and stator; is to According to the invention, a shielding element is arranged around the Hall sensor in such a way that it adapts to the course of the field lines of the interference fields and the Field lines concentrated in themselves. The preferably ferromagnetic Shielding element protects the Hall sensor, so that interference-free rotary signals generated by the permanent magnets in the Hall sensor. Unadulterated Rotation or position signals are from the Hall sensor via signal lines Speed monitoring and / or control of the motor field forwarded.
Der Drehstellungs-Detektor ist integrierbar in verschiedene Elektromotoren. Die Form und Anordnung seines Abschirmelementes ist modifizierbar nach den jeweilig verwendeten Elektromotoren.The rotary position detector can be integrated into various Electric motors. The shape and arrangement of its shielding element is can be modified according to the electric motors used.
Die Anordnung des Drehstellungs-Detektors ober- oder unterhalb des Rotors im Elektromotor richtet sich nach dem Aufbau und der Montagefolge des Elektromotors, wobei ein einfaches Einsetzen der Spindel in deren Lagerungseinheit, beispielsweise in ein Spindelgehäuse, erhalten bleibt.The arrangement of the rotary position detector above or below the rotor in the electric motor depends on the structure and assembly sequence of the Electric motor, with a simple insertion of the spindle in its Storage unit, for example in a spindle housing, is retained.
Bei der Anwendung des einzelmotorischen Antriebes für eine Spindel mit Lagerung der Spindelwelle in einem Fußlager und einem Halslager des Spindelgehäuses ist der Drehstellungs-Detektor oberhalb des auf der Spindelwelle befestigten Rotors vorgesehen. Bei anderen Spindeln, deren Spindelwelle beidseits in zwei Kugellagern lagert, kann der Drehstellungs- Detektor, wie im Ausführungsbeispiel, unterhalb des Rotors angeordnet sein. Die Befestigung des Rotors auf der Spindelwelle erfolgt in bekannter Weise.When using the single motor drive for a spindle with Bearing of the spindle shaft in a foot bearing and a neck bearing of the The spindle position detector is above the on the Spindle shaft attached rotor provided. With other spindles whose Spindle shaft is supported on both sides in two ball bearings, the rotary position Detector, as in the exemplary embodiment, arranged below the rotor be. The rotor is attached to the spindle shaft in a known manner Wise.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen vor allem darin, daß der Drehstellungs-Detektor nicht gesondert an die Spindel zu montieren ist und daß dessen Hallsensoren mechanisch und elektrisch geschützt angeordnet sind. Der Drehstellungs-Detektor behindert nicht die Montage der Spindel. Störmöglichkeiten der Hallsensoren sind minimiert. Besonders in einzelmotorischen Antrieben, die von Frequenzumsetzern oder von elektronisch getakteten Invertern gespeist werden, hat die Erfindung Vorteile, weil eine Einstreuung der Motorfelder mit der Taktfrequenz auf den Hallsensor beseitigt wird; eine unverfälschte Ermittlung der Spindeldrehung wird dadurch erreicht.The advantages that can be achieved with the invention consist primarily in the fact that the rotary position detector must not be mounted separately on the spindle and that its Hall sensors are mechanically and electrically protected are. The rotary position detector does not hinder the assembly of the spindle. Potential interference from the Hall sensors is minimized. Especially in single motor drives by frequency converters or by be fed electronically clocked inverters, the invention Advantages because of an interference of the motor fields with the clock frequency the Hall sensor is eliminated; an unadulterated determination of the Spindle rotation is achieved.
Es wird noch angegeben (vergl. die DE 34 21 104 A1), daß bei üblicherweise als kollektorlose Gleichstrommotore bezeichneten Motoren es bekannt ist, für feststehend angebrachte Drehstellungs-Detektoren auch Hallsensoren, die durch Permanentmagnete ausgelöst werden, einzusetzen. Da jedoch hierbei die Permanentmagnete zu den im Drehfeld des Motors bewegten Rotorteilen bzw. aktiven Motorteilen gehören, muß hierbei das wesentlich zur vorliegenden Erfindung gehörende Abschirmelement nicht eingesetzt werden.It is also stated (see. DE 34 21 104 A1) that at usually motors referred to as collectorless DC motors it is known Hall sensors for fixed rotary position detectors, which are triggered by permanent magnets. However, since the permanent magnets to those moving in the rotating field of the motor Rotor parts or active motor parts must be essential here shielding element belonging to the present invention is not used will.
Gemäß Anspruch 2 ist das Abschirmelement entweder an die mit dem Rotor fest verbundene Spindelwelle gekoppelt oder gemäß Anspruch 3 stationär, vorzugsweise am Statorflansch, befestigt. Die Wahl der Ausbildung des Abschirmelementes ist von Konstruktionsmöglichkeiten und der Art der Statoreinspeisung abhängig. Am sinnvollsten ist die Befestigung des Abschirmelementes und der Permanentmagneten an der Spindelwelle, da bei dieser Anordnung eine gewünschte zusätzliche Verstärkungswirkung des Abschirmelementes auf das Hilfsfeld ohne Ummagnetisierungsverluste infolge konstanter Lage des ferromagnetischen Abschirmelementes im rotierenden Hilfsfeld erreichbar ist. Diese bevorzugte Ausbildung des Abschirmelementes ist gemäß Anspruch 4 so vorgesehen, daß das Abschirmelement die Streufelder im Umgebungsbereich der Hallsensoren konzentriert und gleichzeitig das magnetische Hilfsfeld im Bereich der Hallsensoren durch Verringern der magnetischen Reluktanz verstärkt.According to claim 2, the shielding element is either on the with the rotor firmly connected spindle shaft coupled or stationary according to claim 3, preferably attached to the stator flange. The choice of training the Shielding element is of construction options and the type of Stator feed dependent. It makes most sense to attach the Shielding element and the permanent magnet on the spindle shaft, because at this arrangement a desired additional reinforcing effect of Shielding element on the auxiliary field without loss of magnetization as a result constant position of the ferromagnetic shielding element in the rotating Auxiliary field is accessible. This preferred training of Shielding element is provided according to claim 4 so that the Shielding element the stray fields in the area surrounding the Hall sensors concentrated and at the same time the magnetic auxiliary field in the area of Hall sensors reinforced by reducing the magnetic reluctance.
Vorteilhafterweise ist das Abschirmelement so angeordnet, daß es entstehende Wärme aus der Nähe des Abschirmelementes gleich abführt. The shielding element is advantageously arranged such that it dissipates heat generated from the vicinity of the shielding element.
Die Form des Abschirmelementes als Rotationsfläche richtet sich nach den verwendeten Elektromotoren und den Befestigungsmöglichkeiten an der Spindelwelle (Anspruch 5).The shape of the shielding element as a surface of revolution depends on the used electric motors and the mounting options on the Spindle shaft (claim 5).
Die Anordnung der Drehstellungs-Detektoren ist nach Anspruch 6 so vorgesehen, daß die Permanentmagnete fest mit der Spindelwelle gekoppelt sind; Permanentmagnete und Abschirmelement sind nach Anspruch 7 gemeinsam an der Spindelwelle befestigt. Bei einer anderen Ausbildung nach Anspruch 8 mit symmetrisch an der Spindelwelle befestigten ferromagnetischen Segmenten mit wechselnder Reluktanz ändert sich drehzahlsynchron die Reluktanz für das Hilfsfeld des dann stationären Permanentmagneten. Die Hallsensoren befinden sich ständig im vormagnetisierten Hilfsfeld des stationären Permanentmagneten, wobei sich durch die rotierenden ferromagnetischen Segmente diese Vormagnetisierung drehzahlsynchron impulsförmig ändert. Gemäß Anspruch 9 können die ferromagnetischen Segmente und das Abschirmelement mittels eines gemeinsamen Elementes an der Spindelwelle befestigt sein.The arrangement of the rotary position detectors is according to claim 6 provided that the permanent magnets are firmly coupled to the spindle shaft are; Permanent magnets and shielding element are common according to claim 7 attached to the spindle shaft. In another training according to claim 8 with ferromagnetic ones attached symmetrically to the spindle shaft Segments with changing reluctance change the speed synchronously Reluctance for the auxiliary field of the then permanent magnet. The Hall sensors are constantly in the premagnetized auxiliary field of the stationary permanent magnets, with rotating ones ferromagnetic segments this premagnetization speed synchronous changes impulsively. According to claim 9, the ferromagnetic Segments and the shielding element by means of a common element be fixed to the spindle shaft.
Gemäß Anspruch 10 ist bei Verwendung von elektronisch kommutierten Elektromotoren der Drehstellungs-Detektor zur Erkennung der Rotorlage mit mindestens zwei stationären Hallsensoren, mit denen das rotierende Hilfsfeld der Permanentmagnete zusammenwirkt, ausgerüstet. Aus diesen Drehstellungs-Signalen ist auch die Drehzahl der Spindel ableitbar.According to claim 10 is when using electronically commutated Electric motors using the rotary position detector to detect the rotor position at least two stationary Hall sensors with which the rotating Auxiliary field of permanent magnets interacts, equipped. From these The rotational speed of the spindle can also be derived from rotary position signals.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; die Zeichnung zeigt:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments explained; the drawing shows:
Fig. 1 Grundaufbau des einzelmotorischen Antriebes mit einem unterhalb vom Rotor angeordneten Drehstellungs-Detektor als Längsschnitt; Fig. 1 basic structure of the single-motor drive with a rotary position detector arranged below the rotor as a longitudinal section;
Fig. 2 Ausschnitt mit dem Drehstellungs-Detektor und dem an der Spindelwelle befestigten Abschirmelement; Fig. 2 detail with the rotary position detector and the shielding element attached to the spindle shaft;
Fig. 3 Querschnitt durch den Drehstellungs-Detektor und das Abschirmelement in schematischer Darstellung; Figure 3 shows a cross section through the rotary position detector and the shielding element in a schematic representation.
Fig. 4 Winkeldiagramm der Änderung des Hilfsfeldes während der Spindeldrehung; Fig. 4 angular diagram of the change in the auxiliary field during the spindle rotation;
Fig. 5 Querschnitt durch den Drehstellungs-Detektor und das Abschirmelement einer Ausführungsform mit stationären Permanentmagneten und rotierenden ferromagnetischen Segmenten; Fig. 5 is cross section through the rotational position detector and the shielding member of an embodiment with stationary permanent magnets, and rotating ferromagnetic segments;
Fig. 6 Diagramm der winkelabhängigen Änderung der Reluktanz und des sich synchron dazu ändernden Hilfsfeldes während der Spindeldrehung bei der Ausführungsform nach Fig. 5. Fig. 6 diagram of the angle-dependent change in the reluctance and in synchronism to change the auxiliary field during rotation of the spindle in the embodiment of Fig. 5.
Fig. 1 zeigt als Spindelantrieb einen Elektromotor 1, in dem die integrierte Spindelwelle 2 drehfest in dem Rotor 3 befestigt ist. Der Stator 4 dieses als ein Asynchronmotor ausgebildeten Elektromotors 1 trägt eine Statorwicklung 5. Der Rotor 3 hat beidseits Kurzschlußringe 6. Der Elektromotor 1 wird von einem nicht dargestellten Frequenzumrichter mit einer Taktfrequenz gespeist, die über die Rotor- und Statorfelder Streufelder verursacht. Zur Vermeidung verfälschter Drehzahlsignale des Drehstellungs-Detektors, der im freien Raum des Elektromotors 1 neben dem Rotor 3 angeordnet ist und dessen Hallsensor 7 stationär und dessen ein Hilfsfeld erzeugende Permanentmagnete 8 drehend angeordnet sind, ist das rotierende Hilfsfeld B von störenden Rotor- und Statorfeldern Bs entkoppelt (Fig. 2). Ein hülsenförmiges Abschirmelement 9 ist um den Hallsensor 7 angeordnet und mittels eines Adapters 10 an der Spindelwelle 2 gehalten. Gleichfalls an der Spindelwelle 2 sind die Permanentmagnete 8 mittels Halter 11 befestigt, deren zugeordnete Hallsensoren 7 stationär an einem Träger 12 des Statorflansches 13 angeordnet sind. In einem abgeschirmten Raum ist zwischen den mit der Spindelwelle 2 rotierenden Permanentmagneten 8 und dem Abschirmelement 9 der stationäre Hallsensor 7 so angeordnet, daß das rotierende Hilfsfeld B der Permanentmagnete 8 möglichst verlustarm auf den aktiven Bereich des Hallsensors 7 wirkt. Diese kompakte Anordnung von Hallsensor 7 und Permanentmagneten 8 im freien Raum des Elektromotors 1 erreicht mechanischen und elektrischen Schutz für den Drehstellungs-Detektor 7, 8. Das Abschirmelement 9 ist einfach um den Drehstellungs-Detektor 7, 8 montierbar, es ist in einen an der Spindelwelle 2 befestigten Adapter 10 eingelegt oder auf diesen gesteckt. Fig. 1 shows as a spindle drive an electric motor 1, in which the integrated spindle shaft 2 rotatably mounted in the rotor 3. The stator 4 of this electric motor 1 , which is designed as an asynchronous motor, carries a stator winding 5 . The rotor 3 has short-circuit rings 6 on both sides. The electric motor 1 is fed by a frequency converter, not shown, with a clock frequency which causes stray fields via the rotor and stator fields. To avoid distorted speed signals from the rotary position detector, which is arranged in the free space of the electric motor 1 next to the rotor 3 and whose Hall sensor 7 is stationary and whose permanent magnets 8 generate an auxiliary field, the rotating auxiliary field B is from interfering rotor and stator fields Bs decoupled ( Fig. 2). A sleeve-shaped shielding element 9 is arranged around the Hall sensor 7 and held on the spindle shaft 2 by means of an adapter 10 . Likewise on the spindle shaft 2 , the permanent magnets 8 are fastened by means of holders 11 , the associated Hall sensors 7 of which are arranged in a stationary manner on a carrier 12 of the stator flange 13 . In a shielded room, the stationary Hall sensor 7 is arranged between the permanent magnets 8 rotating with the spindle shaft 2 and the shielding element 9 in such a way that the rotating auxiliary field B of the permanent magnets 8 acts on the active area of the Hall sensor 7 with as little loss as possible. This compact arrangement of Hall sensor 7 and permanent magnet 8 in the free space of the electric motor 1 achieves mechanical and electrical protection for the rotational position detector 7 , 8 . The shielding element 9 can be easily mounted around the rotational position detector 7 , 8 , it is inserted into an adapter 10 attached to the spindle shaft 2 or plugged onto it.
Einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 zeigt die Fig. 2. Schematisch sind sowohl die Feldlinien der Störfelder Bs im Elektromotor 1 als auch die des magnetischen Hilfsfeldes B der Permanentmagnete 8 dargestellt. An enlarged detail of the Fig. 1 shows the Fig. 2. Schematically, both the field lines of the interference B in the electric motor 1 and also that of the auxiliary magnetic field B of the permanent magnets 8 shown.
Das ferromagnetische Abschirmelement 9 verstärkt durch seine Form und seine Anordnung um die Hallsensoren 7 das magnetische Hilfsfeld B der Permanentmagnete 8 zusätzlich zur Abschirmung der Hallsensoren 7 von Streufeldern Bs. Durch diese Konzentration der Feldlinien im Abschirmelement 9 wird der Signalabstand des Hilfsfeldes B der Permanentmagneten 8 zum Störfeld Bs der aktiven Motorteile 3, 4 im aktiven Bereich des Hallsensors 7 zusätzlich vergrößert. Die mit dem Abschirmelement 9 erreichte Entkoppelung des Hilfsfeldes B von den Störfeldern Bs ist gleichwertig oder besser als bei bekannten Anordnungen von Sensoren mit großem Abstand zu den Störfeldern Bs.Due to its shape and its arrangement around the Hall sensors 7, the ferromagnetic shielding element 9 reinforces the auxiliary magnetic field B of the permanent magnets 8 in addition to shielding the Hall sensors 7 from stray fields Bs. This concentration of the field lines in the shielding element 9 makes the signal distance of the auxiliary field B of the permanent magnets 8 Interference field Bs of the active motor parts 3 , 4 in the active area of the Hall sensor 7 is additionally enlarged. The decoupling of the auxiliary field B from the interference fields Bs achieved with the shielding element 9 is equivalent or better than in the case of known arrangements of sensors at a large distance from the interference fields Bs.
Die schematische Darstellung im Querschnitt nach Fig. 3 zeigt mit der Spindelwelle 2 rotierende Permanentmagnete 8, deren Abstände zu den radial gegenüberliegenden stationären Hallsensoren 7 während der Spindeldrehung gering sind. Das hülsenförmige Abschirmelement 9 ist neben den Permanentmagneten 8 so mittels Adapter 10 an die Spindelwelle 2 gekoppelt, daß es in der dem Rotor 3 abgewandten axialen Richtung offen ist. Symbolisch ist im Abschirmelement 9 der Verlauf des Störfeldes Bs dargestellt. Die Signalleitungen 14 des Hallsensors 7 sind neben dem Abschirmelement 9 nach außen geführt.The schematic representation in cross-section according to FIG. 3 shows permanent magnets 8 rotating with the spindle shaft 2 , the distances to the radially opposite stationary Hall sensors 7 being small during the spindle rotation. In addition to the permanent magnets 8, the sleeve-shaped shielding element 9 is coupled to the spindle shaft 2 by means of an adapter 10 in such a way that it is open in the axial direction facing away from the rotor 3 . The course of the interference field Bs is shown symbolically in the shielding element 9 . The signal lines 14 of the Hall sensor 7 are routed to the outside in addition to the shielding element 9 .
Fig. 4 zeigt den winkelabhängigen Verlauf des Hilfsfeldes B im Hallsensor 7 während einer Spindeldrehung. Das sich mit der Drehung der Spindel impulsartig im Hallsensor 7 auf- und abbauende Hilfsfeld 8 ist überlagert von ständig vorhandenen Streufeldern Bs. Der digitale Hallsensor B schaltet richtig, wenn das sich impulsartig im Hallsensor 7 ändernden Hilfsfeldes B entsprechend größer als das Störfeld Bs ist. Wären Störfelder Bs fast dem Hilfsfeld B im Hallsensor 7 gleich, so würden mehr oder weniger digitale Signale des Hallsensors 7 erzeugt als sie realen Drehzahlsignalen entsprechen müßten. Punktiert ist der Schaltbereich des Hallsensors 7 eingezeichnet. Fig. 4 shows the angle-dependent course of the auxiliary field B in the Hall sensor 7 during a spindle rotation. The auxiliary field 8 , which builds up and breaks down in a pulsing manner in the Hall sensor 7 with the rotation of the spindle, is superimposed by constantly existing stray fields Bs. The digital Hall sensor B switches correctly when the auxiliary field B which changes in a pulsing manner in the Hall sensor 7 is correspondingly larger than the interference field Bs. If interference fields Bs were almost the same as the auxiliary field B in the Hall sensor 7 , more or fewer digital signals from the Hall sensor 7 would be generated than they would have to correspond to real speed signals. The switching range of the Hall sensor 7 is shown in dotted lines.
Das Abschirmelement 9 um den Hallsensor 7 verhindert ein mögliches Verrutschen des Umschaltens der digitalen Hallsensoren 7, so daß damit Sensorsignale U von dem Hallsensor 7 exakt entsprechend dem rotierenden Hilfsfeld B erzeugt werden. Die Größe der Störfelder Bs bewegt sich unterhalb des eingezeichneten Hilfsfeldes B und ist am größten bei nichtstationären Maschinenzuständen, wie Anlauf, Bremsen und bei starker Belastung der Spindel. Genau für diese Zustände ist die Anordnung des Abschirmelementes 9 von großer Bedeutung, wobei dies vor allem für das große Rotor-Störfeld Bs gilt.The shield member 9 around the Hall sensor 7 prevents a possible slipping of the switching of the digital Hall sensors 7, so that thus the sensor signals U rotating auxiliary field B generated exactly as by the Hall sensor. 7 The size of the interference fields Bs moves below the auxiliary field B shown and is greatest in the case of non-stationary machine conditions, such as starting, braking and when the spindle is under heavy load. The arrangement of the shielding element 9 is of great importance precisely for these states, and this applies above all to the large rotor interference field Bs.
Fig. 5 zeigt den Querschnitt durch einen Drehstellungs-Detektor, der in Abweichung von der vorherigen Ausgestaltung einen stationären Permanentmagneten 8 je Hallsensor 7 und zusätzlich drei mit der Spindelwelle 2 gekoppelte ferromagnetische Segmente 15 aufweist. Ein Vorteil des stationären Permanentmagneten 8 besteht darin, daß bei hohen Spindeldrehzahlen nicht die hohen Zentrifugalkräfte auf die Permanentmagnete 8 wirken. Die rotierenden Segmente 15 bestehen aus ferromagnetischem Eisen, das höhere Zentrifugalkräfte verträgt als die Befestigung der Permanentmagnete 8 und deren hartmagnetisches Material. Während der Spindeldrehung ist der Abstand der Segmente 15 zu dem Hallsensor 7 mit Permanentmagnet 8 nicht größer als der Abstand bei der ersten Ausgestaltung zwischen rotierenden Permanentmagneten 8 und dem Hallsensor 7. Die für den Hallsensor 7 wirksame Reluktanz Rm ändert sich drehzahlsynchron, wie im Zeitdiagramm Fig. 6 dargestellt, infolge der wechselnden Reluktanz Rm der Segmente 15 und der Segmentlücken 16. Damit ändert sich auch synchron das vom stationären Permanentmagneten 8 erzeugte Hilfsfeld B im Hallsensor 7, so daß im Ergebnis auch diese Befestigungsart des Permanentmagneten 8 die genannten digitalen Signale U synchron zur Spindeldrehung ermöglicht. Das Winkeldiagramm der Induktion des Hilfsfeldes B im Hallsensor 7 ist äquivalent zu dem in Fig. 4, weil die ferromagnetischen Segmente 15 gegenüber einem oder mehreren Hallsensoren 7 mit Vormagnetisierungs-Permanentmagneten 8 rotieren, vergleichbar mit den in Fig. 3 dargestellten Permanentmagneten 8 an der Spindelwelle 2. Auch bei der zweiten Ausgestaltung sind dem impulsartig sich ändernden Hilfsfeld B des Permanentmagneten Störfelder Bs wie bei der ersten Ausgestaltung des Drehstellungs-Detektors 7, 8 überlagert, jedoch können diese, geschwächt durch das Abschirmelement 9, nicht die digitalen Hallsensoren 7 falsch umschalten. Sowohl in Fig. 4 als auch in Fig. 6 entspricht der Winkel ϕ einem Drehwinkel des Rotors 3, so daß mit dem Drehstellungs-Detektor 7, 8, 15 die Drehzahl n und die Rotorlage unverfälscht ermittelbar sind. Fig. 5 shows the cross section through a rotary-position detector that each Hall effect sensor has three 7 and additionally coupled to the spindle shaft 2 ferromagnetic segments 15 in deviation from the previous embodiment, a stationary permanent magnet 8. An advantage of the stationary permanent magnet 8 is that the high centrifugal forces do not act on the permanent magnets 8 at high spindle speeds. The rotating segments 15 consist of ferromagnetic iron, which can withstand higher centrifugal forces than the fastening of the permanent magnets 8 and their hard magnetic material. During the spindle rotation, the distance between the segments 15 and the Hall sensor 7 with the permanent magnet 8 is not greater than the distance in the first embodiment between the rotating permanent magnet 8 and the Hall sensor 7 . The reluctance Rm effective for the Hall sensor 7 changes as a function of speed, as shown in the time diagram in FIG. 6, as a result of the changing reluctance Rm of the segments 15 and the segment gaps 16 . Thus, the auxiliary field B generated by the stationary permanent magnet 8 in the Hall sensor 7 also changes synchronously, so that, as a result, this type of fastening of the permanent magnet 8 also enables the digital signals U mentioned in synchronization with the spindle rotation. The angular diagram of the induction of the auxiliary field B in the Hall sensor 7 is equivalent to that in FIG. 4, because the ferromagnetic segments 15 rotate with respect to one or more Hall sensors 7 with premagnetizing permanent magnets 8 , comparable to the permanent magnets 8 on the spindle shaft shown in FIG. 3 2nd In the second embodiment, too, interference fields B are superimposed on the auxiliary field B of the permanent magnet, which changes in a pulsed manner, as in the first embodiment of the rotational position detector 7 , 8 , but these, weakened by the shielding element 9 , cannot switch the digital Hall sensors 7 incorrectly. Both in FIG. 4 and in FIG. 6, the angle entspricht corresponds to an angle of rotation of the rotor 3 , so that the rotational speed n and the rotor position can be determined in an unadulterated manner using the rotational position detector 7 , 8 , 15 .
Claims (8)
daß mindestens ein stationärer Hallsensor (7) neben dem Rotor (3) im sich synchron zur Spindeldrehung ändernden magnetischen Hilfsfeld der Permanentmagnete (8) befestigt ist,
daß um den Hallsensor (7) ein ferro- oder paramagnetisches Abschirmelement (9) mit eine Breite größer als die des Hallsensors (7) zwischen diesem und den aktiven Motorteilen Rotor (3) und Stator (4) befestigt ist,
daß von dem Hallsensor (7) Signalleitungen an eine Spindel-Drehzahlüberwachung und/oder an eine Steueranordnung des Motorfeldes geführt sind.1. Single-motor drive of a spindle in spinning machines, the spindle shaft of which is firmly connected to the rotor of the electric motor, with a rotary position detector consisting of at least one Hall sensor and a permanent magnet, the rotating auxiliary magnetic field of which generates pulses in the Hall sensor, characterized in that
that at least one stationary Hall sensor ( 7 ) is attached next to the rotor ( 3 ) in the magnetic auxiliary field of the permanent magnets ( 8 ) that changes synchronously with the spindle rotation,
that to the Hall sensor (7) comprises a ferromagnetic or paramagnetic shielding member (9) having a width as that of the Hall sensor (7) between it and the active motor parts of the rotor (3) and stator is fixed (4) is greater,
that the Hall sensor ( 7 ) leads to a spindle speed monitor and / or to a control arrangement of the motor field.
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