WO1993018212A1 - Antrieb und lager für einen schaftlosen oe-spinnrotor - Google Patents

Antrieb und lager für einen schaftlosen oe-spinnrotor Download PDF

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WO1993018212A1
WO1993018212A1 PCT/EP1993/000443 EP9300443W WO9318212A1 WO 1993018212 A1 WO1993018212 A1 WO 1993018212A1 EP 9300443 W EP9300443 W EP 9300443W WO 9318212 A1 WO9318212 A1 WO 9318212A1
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WO
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stator
bearing
housing
gas
housing part
Prior art date
Application number
PCT/EP1993/000443
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Birkenmaier
Anton Paweletz
Original Assignee
Skf Textilmaschinen-Komponenten Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Skf Textilmaschinen-Komponenten Gmbh filed Critical Skf Textilmaschinen-Komponenten Gmbh
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Priority to JP5515294A priority patent/JPH07507104A/ja
Priority to EP93904021A priority patent/EP0630430A1/de
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/04—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by contact of fibres with a running surface
    • D01H4/08—Rotor spinning, i.e. the running surface being provided by a rotor
    • D01H4/12—Rotor bearings; Arrangements for driving or stopping
    • D01H4/14—Rotor driven by an electric motor

Definitions

  • the invention relates to a device for a 0E spinning machine with drive and bearing for a shaftless spinning rotor according to the preamble of claim 1.
  • a device with drive and bearing for a shaftless OE spinning rotor is known from patent application WO 92/01096.
  • Their combined magnetic-gas bearing with plane-parallel bearing surfaces is characterized by extremely low friction losses and by a radial force-free rotation of the spinning rotor mounted on it around the axis of gravity in the supercritical speed range.
  • Such a device is particularly suitable for driving very rapidly rotating spinning rotors.
  • the structure of the device is still too expensive.
  • Another disadvantage is that due to the many components of the device, numerous joining tolerances can add up and the exact position of the spinning rotor axis relative to the axis of the draw-off nozzle in the spinning machine can be impaired.
  • the tolerance requirements, the manufacturing and installation costs make the known device more expensive. Damage to the spinning rotor in the event of possible extreme deflections of the spinning rotor cannot be prevented with this device.
  • the axial space requirement should also be reduced.
  • the device should be suitable for driving spinning rotors of different sizes. This object is achieved with the device according to claim 1.
  • stator core with its winding sits firmly in a one-piece stator housing, for example made of injection-molded plastic.
  • the housing for the gas bearing, the gas distribution, areas for cooling the stator and the bearing, as well as holders for the spring and damping elements of the stator suspension are also formed in this stator housing.
  • This one-piece stator housing has the advantage that positional deviations that occur when joining several parts are excluded. This ensures that the magnetic guide axis coincides with the axis of gravity of the spinning rotor, because inaccuracies due to joining tolerances and magnetic tolerances do not occur during assembly.
  • the yoke plate of the magnetic bearing and connections for the supply lines are integrated in the stator housing.
  • the space for the compressed gas in the stator housing is sealed on its open side with a gas bearing cover.
  • a yoke disk injected into the stator housing has a threaded pin for the gas bearing cover and the gas bearing cover has a gas connecting piece with a threaded bore.
  • the dimensional stability of the bearing is improved by reinforcing ribs in the gas space of the stator housing.
  • the device housing consists of an upper housing part and lower housing part, the spring and damping elements for the stator being formed in one piece with the lower housing part.
  • the stator housing is set with its holders on bar springs, which sit in holders at the free end of leaf springs of the lower housing part.
  • a one-piece design according to claim 6 of the stator housing and lower housing part, in which the damped stator suspension is realized by means of elastic connections between the two housings, further simplifies the assembly of the device. This configuration combines a compact structure with the elastic suspension of the stator.
  • the width of the annular gap between the guide ring and the inserted spinning rotor is dimensioned such that a start of the spinning rotor on the spinning machine, for example when passing through the critical speed in the free runout, is reliably prevented.
  • both the Hall sensors for motor control and temperature sensors for controlling the bearing temperature are positioned and contacted on the sensor board designed as a conductor foil. Both types of sensors are located in the free winding gaps, the temperature sensors preferably being in other winding gaps as the Hall sensors.
  • the connections of the sensor board and the winding are each led through a segment-shaped opening of the stator housing to a contact point.
  • a particularly effective heat dissipation from the stator and the gas bearing is achieved by a cooling channel through which cooling liquid flows in the region of the winding.
  • window-like openings in the stator housing serve to dissipate heat to the ambient air in the region of the winding. In both cases, the good thermal conductivity of the winding is used effectively to cool the bearing surface.
  • an advantageous and inexpensive to produce pressure distribution in the bearing surface is achieved in particular for larger rotors in that the outlet bores are in the cross-sectional area of the core of the stator and that the gas distribution takes place in an annular gap without disturbing the " uniformity of the magnetic flux , which is formed by concentric partial cores and is closed on both sides by interconnected rings into which the outlet holes are easy to insert.
  • an advantageous embodiment results for special operating conditions in that the gas bearing is designed as a two-circuit system with outlet bores in the area of the inner diameter and the cross section of the stator core, the two circuits being able to be operated together or individually, with the same or different gas pressure .
  • This version enables different combinations, with which one can meet the most varied requirements regarding operating conditions or operational safety. In the event of faults in one circuit, operational safety is guaranteed by the other circuit.
  • pressure sensors are provided, which are arranged in the single-circuit gas system and in the two-circuit system in the gas distribution and in the annular gap or in the gas feed line. This enables specific monitoring and controllability of the storage gas pressure.
  • the positioning is carried out according to claim 15 by moving the lower housing part to the upper housing part, which is used in the spinning machine.
  • Claims 16 and 17 indicate different embodiments of the fitting elements, to which the stator is centered according to the method of claim 14.
  • a reduction in the many individual parts of the device also reduces its installation space requirement.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the device with a single-circuit gas system
  • Fig. 2 top view of the stator without the device housing with two partial sections in the stator housing;
  • Lower housing part as a version with a one-piece common housing
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through the two rings of the embodiment according to FIG. 4;
  • Figure 1 shows a longitudinal section of the device with attached spinning rotor 1, which is positioned in a spinning machine, not shown, that the axis of rotation and the extraction nozzle are aligned.
  • a core 2 of the stator with multi-phase winding 3 is firmly and tightly cast with a sealing compound 5 in a one-piece stator housing 4.
  • a yoke disk 14 for holding and centering magnets 15 and connections 16 for supply lines 17 are integrated in the stator housing 4.
  • the potting compound 5 filling the winding gaps, together with the wall of the stator housing 4 and the holding and centering magnets 15, form the plane-parallel bearing surface 8. Exit bores 19 coming from a gas space 18 and lying close to its edge open into this.
  • the open side of the gas space 18 in the stator housing 4 is sealed by a gas bearing cover 20 with an injected connecting piece 21 containing a threaded bore.
  • the gas bearing cover 20 is screwed to a threaded pin 22 of the yoke disk 14 injected into the stator housing 4.
  • the gas space 18 of the stator housing 4 is reinforced by internal ribs 23.
  • the winding connections 24 are led out through segment-shaped openings in the stator housing 4 and connected to a contact point 25 together with the sensor board 13.
  • the elastic suspension of the stator consists of the spring and damping elements 10 and 11 which are designed as leaf springs 10 molded onto a lower housing part 26 of a device housing 27 and molded rod springs 11 at their free ends.
  • the bar springs 11 are snapped into the holder 9 of the stator housing 4.
  • the centering neck of the device housing 27 serves as a fitting element 28 for the installation of the device in the spinning machine.
  • the bearing center determined by the holding and centering magnets 15 is positioned by determining it with the help of the spinning rotor 1 rotating in the installation position of the device and by radial displacement of the lower housing part 26 relative to an upper housing part 29 is brought into the central position and is fixed there by connecting screws 30 of the device housing 27.
  • the device works as follows: A balance is formed between the gas pressure and the magnetic force of the holding and centering magnets 15, so that the spinning rotor 1 can rotate about its axis of gravity without contact and supercritically. So that the spinning rotor 1 can pass through critical speeds without any problems, the vibrations which occur and are transmitted to the stator via a rigid magnetic guide are damped by its elastic suspension in the device housing 27.
  • the spinning rotor 1 is surrounded by a guide ring 32 of the device housing 27 to form an annular gap 31, which guides the rotor deflection e.g. in the critical speed, limited.
  • FIG. 2 shows a top view of the stator with two partial sections of its stator housing 4.
  • the other partial section shows the winding 3 located under the potting compound 5 and the sensor board 13 with a sensor 33 in the winding gap 34.
  • the combined magnetic-gas bearing 35 are shown as rings; a circle of gas outlet bores 19 in the stator housing 4 is visible around the annular holding and centering magnets 15.
  • the sensor board 13 is guided to the contact point 25 through a segment-shaped opening in the stator housing 4.
  • 3 shows in longitudinal section an embodiment with a one-piece stator and device housing.
  • the stator housing 4 and the lower housing part 26 are a common part, wherein between the two connections 36 are designed as spring and damping elements. This one-piece housing is positioned using the same means of the exemplary embodiment described.
  • FIGS. 5 and 6 " show the exemplary embodiment of a stator with a gas bearing 35 as a two-circuit system, in which the outlet bores 19 of one circle lie in the inner diameter region of the core 2 and outlet bores 37 of the second circle lie in the cross-sectional region of the core 2.
  • the core 2 consists of two concentric partial cores 38; 39, which form an annular gap 40 for gas distribution, which at both ends of rings 41; 42 is sealed. These are shown in more detail in FIGS. 5 and 6 " .
  • Fig. 5 shows the two rings 41; 42 in longitudinal section.
  • the upper ring 41 is connected to the lower ring 42 by webs 43, the thickness of which is smaller than the width of the annular gap 40.
  • the upper ring 41 has axial projections 45 for the outlet bores 37. After the assembly, the projections 45 lie in winding gaps 34 of the stator and have the length of the cast winding 3.
  • the lower ring 42 has a gas inlet opening 46 which can be connected to a connecting piece 44.
  • Fig. 6 shows a top view of the upper ring 41; The webs 43 are visible in 3 partial sections.
  • the axial projections 45 which end in the bearing surface 8 after the stator has been installed, are shown with the outlet bores 37.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 can be simplified by dispensing with the inner gas bearing circuit. This eliminates the inner outlet bores 19 and the gas bearing cover 20 with connecting pieces. If the outlet bores 37 lie in the cross-sectional area of the stator, a gas pressure distribution which is matched to the larger rotor diameter is obtained.

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  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)

Abstract

Für OE-Spinnmaschinen ist eine Vorrichtung mit dem Antrieb und dem Lager für sehr schnell drehende, schaftlose Spinnrotoren (1) erforderlich, die sehr verlustarm und sicher unterschiedliche Spinnrotoren antreibt und lagert. Der Aufbau und die Montage der Vorrichtung muss kostengünstig sein. Diese Vorrichtung mit einem Axialfeldmotor, dessen Läufer am Spinnrotor und dessen Stator (2) im einstückigen Stator-Lagergehäuse (4) befestigt sind, ist einfach, genau und kompakt montierbar. Das einstückige Statorgehäuse (4) umfasst ausser dem Gehäuse für das kombinierte Magnet-Gaslager (35) die übrigen Elemente der Vorrichtung in seinem gemeinsamen Gehäuse, an dem auch Halter (9) für die elastische Statoraufhängung (10, 11) angeformt sind. Die Integration der Teile der Vorrichtung in ein Statorgehäuse verbilligt nicht nur deren Herstellung, sondern vermeidet auch Ungenauigkeiten aus Fügetoleranzen von Einzelteilen und den sich aus dem Verkleben von Einzelteilen ergebenden Zeitaufwand. Ein Zweikreis-Gassystem (14, 37) für das Lager (35) kann die Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen verbessern und Betriebssicherheit erhöhen. Die Vorrichtung ermöglicht die Justierung der Rotationsachse des OE-Spinnrotors zur Achse der Abzugsdüse, so dass beide Achsen fluchten.

Description

I*
Beschreibung
Antrieb und Lager für einen schaftlosen OE-Spinnrotor
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine 0E-Spinnmaschine mit Antrieb und Lager für einen schaftlosen Spinnrotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Vorrichtung mit Antrieb und Lager für einen schaftlosen OE-Spinnrotor ist aus der Patentanmeldung WO 92/01096 bekannt-. Deren kombiniertes Magnet- Gaslager mit planparallelen Lagerflächen zeichnet sich durch extrem niedrige Reibungsverluste und durch eine radialkräftefreie Rotation des darauf gelagerten Spinnrotors um die Schwerachse im überkritischen Drehzahlbereich aus. Eine solche Vorrichtung eignet sich besonders für den Antrieb sehr schnell rotierender Spinnrotoren. Der Aufbau der Vorrichtung ist noch zu kostenaufwendig. Nachteilig ist auch, daß sich durch die vielen Bauteile der Vorrichtung zahlreiche Fügetoleranzen summieren können und dadurch die exakte Lage der Spinnrotorachse zur Achse der Abzugsdüse in der Spinnmaschine beeinträchtigt werden kann. Die Toleranzanforderungen, die Herstellungs- und Einbaukosten verteuern die bekannte Vorrichtung. Beschädigungen des Spinnrotors bei möglichen extremen Auslenkungen des Spinnrotors können mit .dieser Vorrichtung nicht verhindert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen, die
Betriebssicherheit und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Auch soll der axiale Raumbedarf reduziert werden. Die Vorrichtung soll für den Antrieb unterschiedlich großer Spinnrotoren geeignet sein. Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
In einem einteiligen Statorgehäuse, beispielsweise aus gespritztem Kunststoff, sitzt fest der Statorkern mit seiner Wicklung. In diesem Statorgehäuse sind auch das Gehäuse für das Gaslager, die Gasverteilung, Bereiche für die Kühlung des Stators und des Lagers sowie Halter für die Feder- und Dämpfungselemente der Statoraufhängung ausgeformt. Dieses einteilige Statorgehäuse hat den Vorteil, daß Lageabweichungen, die beim Fügen mehrerer Teile entstehen, ausgeschlossen werden. Damit wird erreicht, daß die magnetische Führungsachse mit der Schwerachse des Spinnrotors übereinstimmt, weil Ungenauigkeiten durch Fügetoleranzen und magnetische Toleranzen bei der Montage nicht auftreten.
In das Statorgehäuse sind die Jochscheibe des Magnetlagers und Anschlüsse für die Versorgungsleitungen integriert. Der Raum für das Druckgas im Statorgehäuse ist auf seiner offenen Seite mit einem Gaslagerdeckel abgedichtet. Das Zusammenfassen mehrerer Teile und Funktionen zu einem gemeinsamen Statorgehäuse senkt die Herstellkosten der Vorrichtung, weil dadurch mehrere
Arbeitsschritte mit positionsgenauem Fügen und Kleben und zwischengeschaltetem Aushärten entfallen. Die Verbesserungen durch das neue einstückige Statorgehäuse mit den ausgeformten Teilen der Vorrichtung führen auch zu einer zuverlässigeren Vorrichtung. Der Führungsring, der den eingesetzten Spinnrotor mit einem Ringspalt umgibt, begrenzt dessen mögliche Auslenkung, so daß der Spinnrotor das Feld der Halte- und Zentriermagnete im Statorgehäuse nicht verlassen kann, sondern wieder in das Lagerzentrum zurückgeführt wird.
Gemäß Anspruch 2 weist eine in das Statorgehäuse eingespritzte Jochscheibe einen Gewindezapfen für den Gaslagerdeckel und der Gaslagerdeckel einen Gasanschlußstutzen mit Gewindebohrung auf. Nach -Anspruch 3 wird die Formstabilität des Lagers durch Verstärkungsrippen im Gasraum des Statorgehäuses verbessert.
In der Ausgestaltung nach Anspruch 4 besteht das Vorrichtungsgehäuse aus Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil, wobei die Feder- und Dämpfungselemente für den Stator einteilig mit dem Gehäuseunterteil ausgeformt sind.
Nach Anspruch 5 ist das Statorgehäuse mit seinen Haltern auf Stabfedern gesetzt, die in Haltern am freien Ende von Blattfedern des Gehäuseunterteiles sitzen. Eine einstückige Ausbildung nach Anspruch 6 von Statorgehäuse und Gehäuseunterteil, in der die gedämpfte Statoraufhängung mittels elastischer Verbindungen beider Gehäuse realisiert wird, vereinfacht die Montage der Vorrichtung weiter. Diese Ausgestaltung kombiniert einen kompakten Aufbau mit der elastischen Aufhängung des Stators.
Nach Anspruch 7 wird die Breite des Ringspaltes zwischen Führungsring und eingesetztem Spinnrotor so bemessen, daß ein Anlaufen des Spinnrotors an der Spinnmaschine, beispielsweise beim Durchfahren der kritischen Drehzahl im freien Auslauf, sicher verhindert wird.
Nach Anspruch 8 sind auf der als Leiterfolie ausgebildeten Sensorplatine sowohl die Hallsensoren zur Motorsteuerung als auch Temperatursensoren zur Kontrolle der Lagertemperatur positioniert und kontaktiert. Beide Arten von Sensoren liegen in den freien Wicklungsspalten, wobei vorzugsweise die Temperatursensoren in anderen Wicklungsspalten wie die Hallsensoren liegen. Die Anschlüsse der Sensorplatine und der Wicklung sind jeweils durch segmentförmige Öffnungen des Statorgehäuses zu einer Kontaktstelle geführt. Nach Anspruch 9 wird eine besonders effektive Wärmeabfuhr aus dem Stator und dem Gaslager durch einen von Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkanal im Bereich der Wicklung erzielt.
Bei einer besonders einfachen Ausführung nach Anspruch 10 dienen fensterartige Öffnungen des Statorgehäuses im Bereich der Wicklung der Wärmeabfuhr an die ümgebungsluft. In beiden Fällen wird die gute Wärmeleitfähigkeit der Wicklung zur Kühlung der Lagerfläche wirksam eingesetzt.
Nach Anspruch 11 wird besonders für größere Rotoren eine vorteilhafte und kostengünstig herstellbare Druckverteilung in der .Lagerfläche dadurch erreicht, daß die Austrittsbohrungen im Querschnittsbereich des Kerns des Stators liegen und daß die GasVerteilung, ohne die" Gleichmäßigkeit des magnetischen Flusses zu stören, in einem Ringspalt erfolgt, der von konzentrischen Teilkernen gebildet und beidseitig von miteinander verbundenen Ringen abgeschlossen wird, in die die Austrittsbohrungen einfach einzubringen sind.
Nach Anspruch 12 ergibt sich für besondere Betriebsbedingungen eine vorteilhafte Ausführung dadurch, daß das Gaslager als ZweikreisSystem mit Austrittsbohrungen im Bereich des Innendurchmessers und des Querschnitts des Statorkerns ausgebildet ist, wobei die beiden Kreise gemeinsam oder je einzeln, mit gleichem oder verschiedenem Gasdruck, betrieben werden können. Diese Ausführung ermöglicht verschiedene Kombinationen, mit denen man den unterschiedlichsten Anforderungen bezüglich Betriebszustände oder Betriebssicherheit gerecht werden kann. Bei Störungen in einem Kreis wird durch den anderen Kreis die Betriebssicherheit gewährleistet. Gemäß Anspruch 13 sind Drucksensoren vorgesehen, die beim Einkreis- GasSystem und beim ZweikreisSystem in der Gasverteilung und im Ringspalt oder in der Gaszuleitung angeordnet sind. Damit ist eine spezifische Überwachung und Regelbarkeit des Lagergasdruckes möglich.
Mit dem Verfahren zum Positionieren des Lagerzentrums der Vorrichtung nach Anspruch 14 können auf sehr einfache Weise Maß- und magnetische Ungleichmäßigkeiten der Halte- und Zentriermagnete kompensiert werden, die zu einem Versatz des Lagerzentrums führen, nach dem sich die Rotationsachse des Spinnrotors ausrichtet. In Einbaulage der Vorrichtung wird diese Rotationsachse, mit Hilfe eines aufgesetzten und überkritisch drehenden Spinnrotors ermittelt und auf eine zentrische Position zu den Paßelementen des Vorrichtungsgehäuses positioniert und fixiert. Dies geschieht zweckmäßigerweise mittels einer Justiereinrichtung, mit deren Hilfe die Rotationsachse des Spinnrotors erfaßt und in die zentrische Position zu den Paßelementen für die Spinnmaschine gebracht wird.
Die Positionierung erfolgt nach Anspruch 15 durch die Verschiebung des Gehäuseunterteils zum Gehäuseoberteil, das in die Spinnmaschine eingesetzt wird.
Die Ansprüche 16 und 17 geben verschiedene Ausführungsformen der Paßelemente an, zu denen nach dem Verfahren nach Anspruch 14 der Stator zentriert wird.
Eine Reduzierung der vielen Einzelteile der Vorrichtung verringert auch deren Bauraumbedarf.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Längsschnitt durch die Vorrichtung mit einem Einkreis- Gassyste ;
Fig. 2 Draufsicht auf den Stator ohne das Vorrichtungsgehäuse mit zwei Teilschnitten im Statorgehäuse;
Fig. 3 Längsschnitt durch das Statorgehäuse und
Gehäuseunterteil als Ausführung mit einteiligem gemeinsamen Gehäuse;
Fig. 4 Längsschnitt durch den Stator mit einem Zweikreis- Gassystem;
Fig. 5 Längsschnitt durch die beiden Ringe der Ausführung nach Fig. 4;
Fig. 6 Draufsicht auf den oberen Ring in der Ausführung nach Fig. 4.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt der Vorrichtung mit aufgesetztem Spinnrotor 1, die so in einer nicht dargestellten Spinnmaschine positioniert ist, daß Rotations- und Abzugsdüsenachse fluchten. Ein Kern 2 des Stators mit mehrphasiger Wicklung 3 ist in ein einteiliges Statorgehäuse 4 fest und dicht mit einer Vergußmasse 5 eingegossen.
Im Statorgehäuse 4 sind folgende Elemente zu einem Teil zusammengefaßt bzw. an diesem ausgeformt: Gaslagergehäuse mit Gasverteilung 6, ein Kühlkanal 7 für die Kühlung des Stators und einer Lagerfläche 8, Halter 9 für die Feder- und Dämpfungselemente 10; 11, ein Träger 12 für eine Sensorplatine 13. Eine Jochscheibe 14 für Halte- und Zentriermagnete 15 und Anschlüsse 16 für Versorgungsleitungen 17 sind in das Statorgehäuse 4 • integriert. Auf der rotorzugewandten Seite des Stators bildet die die Wicklungsspalte ausfüllende Vergußmasse 5 zusammen mit der Wand des Statorgehäuses 4 und den Halte- und Zentriermagneten 15 die planparallele Lagerfläche 8. In diese münden aus einem Gasraum 18 kommende und dicht an dessen Rand liegende Austrittsbohrungen 19.
Die offene Seite des Gasraumes 18 im Statorgehäuse 4 wird durch einen Gaslagerdeckel 20 mit eingespritztem, eine Gewindebohrung enthaltenden Anschlußstutzen 21 abgedichtet. Der Gaslagerdeckel 20 ist mit einem Gewindezapfen 22 der in das Statorgehäuse 4 eingespritzten Jochscheibe 14 verschraubt. Der Gasraum 18 des Statorgehäuses 4 ist durch innenliegende Rippen 23 verstärkt. Auf dem Täger 12 des Statorgehäuses 4 liegt die Sensorplatine 13, die als flexible Leiterfolie ausgebildet ist und in der Lagerfläche 8 durch die Vergußmasse 5 fixiert wird. Die Wicklungsanschlüsse 24 sind durch segmentförmige Öffnungen im Statorgehäuse 4 herausgeführt und zusammen mit der Sensorplatine 13 an einer Kontaktstelle 25 angeschlossen.
Die elastische Aufhängung des Stators besteht aus den Feder- und Dämpfungselementen 10 und 11, die als an einem Gehäuseunterteil 26 eines Vorrichtungsgehäuses 27 angespritzte Blattfedern 10 und an deren freien Enden angeformte Stabfedern 11 ausgebildet sind. Die Stabfedern 11 sind in die Halter 9 des Statorgehäuses 4 eingerastet. Als Paßelement 28 für den Einbau der Vorrichtung in die Spinnmaschine dient der Zentrierhals des Vorrichtungsgehäuses 27. Zu diesem wird das von den Halte- und Zentriermagneten 15 bestimmte Lagerzentrum positioniert, indem es mit Hilfe des in der Einbaulage der Vorrichtung überkritisch drehenden Spinnrotors 1 ermittelt und durch radiale Verschiebung des Gehäuseunterteils 26 gegenüber einem Gehäuseoberteil 29 in die zentrische Lage gebracht und dort durch Verbindungsschrauben 30 des Vorrichtungsgehäuses 27 fixiert wird.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Zwischen Gasdruck und der Magnetkraft der Halte- und Zentriermagneten 15 bildet sich ein Gleichgewicht aus, so daß der Spinnrotor 1 berührungslos und überkritisch um seine Schwerachse rotieren kann. Damit der Spinnrotor 1 problemlos kritische Drehzahlen durchfahren kann, werden die dabei auftretenden und über eine steife magnetische Führung auf den Stator übertragenen Schwingungen durch dessen elastische Aufhängung im Vorrichtungsgehäuse 27 gedämpft. Der Spinnrotor 1 ist unter Bildung eines Ringspaltes 31 von einem Führungsring 32 des Vorrichtungsgehäuses 27 umgeben, der die Rotorauslenkung z.B. in der kritischen Drehzahl, begrenzt.
Fig. 2 zeigt als Draufsicht den Stator mit zwei Teilschnitten seines Statorgehäuses 4. In einem Teilschnitt sind die im Statorgehäuse 4 integrierten Anschlüsse 16 der Versorgung für den Kühlkanal 7 sichtbar gemacht. Der andere Teilschnitt zeigt die unter der Vergußmasse 5 befindliche Wicklung 3 und die Sensorplatine 13 mit einem Sensor 33 im Wicklungsspalt 34. Im Zentrum sind als Ringe das kombinierte Magnet-Gaslager 35 dargestellt; um die ringförmigen Halte- und Zentriermagnete 15 ist ein Kreis von Gas- Austrittsbohrungen 19 im Statorgehäuse 4 sichtbar. Durch eine segmentförmige Öffnung im Statorgehäuse 4 ist die Sensorplatine 13 zur Kontaktstelle 25 geführt. Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine Ausführung mit einem einteiligen Stator-und Vorrichtungsgehäuse. Das Statorgehäuse 4 und das Gehäuseunterteil 26 sind ein gemeinsames Teil, wobei zwischen beiden Verbindungen 36 als Feder- und Dämpfungselemente ausgeführt sind. Die Positionierung dieses einstückigen Gehäuses erfolgt mit- den gleichen Mitteln des beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Fig. 4 zeigt das Ausführungsbeispiel eines Stators mit einem Gaslager 35 als Zweikreissystem, bei dem die Austrittsbohrungen 19 des einen Kreises im Innendurchmesserbereich des Kerns 2 und Austrittsbohrungen 37 des zweiten Kreises im Querschnittsbereich des Kerns 2 liegen. Die beiden Kreise können je nach den Betriebsbedingungen einzeln oder gemeinsam, mit gleichem oder unterschiedlichem Gasdruck zugeschaltet werden. Der Kern 2 besteht aus zwei konzentrischen Teilkernen 38; 39, die einen Ringspalt 40 zur Gasverteilung bilden, der an beiden Enden von Ringen 41; 42 dichtend abgeschlossen wird. Diese sind in den Figuren 5 und 6" genauer dargestellt.
Fig. 5 zeigt die beiden Ringe 41; 42 im Längsschnitt. Der obere Ring 41 ist mit dem unteren Ring 42 durch Stege 43 verbunden, deren Dicke kleiner als die Breite des Ringspaltes 40 ist. Der obere Ring 41 besitzt axiale Vorsprünge 45 für die Austrittsbohrungen 37. Die Vorsprünge 45 liegen nach der Montage in Wicklungsspalten 34 des Stators und haben die Länge der vergossenen Wicklung 3. Der untere Ring 42 weist eine mit einem Anschlußstutzen 44 verbindbare Gaseintrittsöffnung 46 auf.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf den oberen Ring 41; in 3 Teilschnitten sind die Stege 43 sichtbar. Auf dem oberen Ring 41 sind die axialen Vorsprünge 45, die in der Lagerfläche 8 nach der Montage des Stators enden, mit den Austrittsbohrungen 37 dargestellt. Für Spinnrotoren größeren Durchmessers kann das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 vereinfacht werden, indem auf den inneren Gaslagerkreis verzichtet wird. Dadurch entfallen die inneren Austrittsbohrungen 19 und der Gaslagerdeckel 20 mit Anschlußstutzen. Liegen die Austrittsbohrungen 37 im Querschnittsbereich des Stators, erhält man eine auf den größeren Rotordurchmesser abgestimmte Gasdruckverteilung.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung für eine OE-Spinnmaschine mit Antrieb und Lager für einen schaftlosen Spinnrotor, der den Läufer eines
Axialfeldmotors bildet, wobei die Vorrichtung den Stator mit einem nutlosen, hohlzylindrischen Kern und mehrphasiger Wicklung und mit Sensoren zur Erfassung der Spinnrotorstellung in Spalten der Wicklung und ein kombiniertes Magnet-Gaslager mit Gas- Austrittsbohrungen in einer axialen, planparallelen Lagerfläche, achssymmetrischer Gasverteilung und zentrisch in der Lagerfläche angeordneten Halte- und Zentriermagneten und Mittel zur Kühlung des Stators und des Magnet- Gaslagers sowie eine elastische, gedämpfte Statoraufhängung an einem Vorrichtungsgehäuse umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse von Stator und Gaslager zu einem einteiligen Statorgehäuse (4) zusammengefaßt sind, in dem die Mittel zur Kühlung (7), die Gasverteilung (6), Halter (9) für Feder- und Dämpfungselemente (10; 11) der Aufhängung des Statorgehäuses (4) und Träger (12) für eine Sensorplatine (13) ausgeformt und eine Jochscheibe (14) des Magnetlagers (35) und Anschlüsse (16) für Versorgungsleitungen (17) integriert sind und ein Gasraum (18) auf der offenen Seite von einem Gaslagerdeckel (20) dichtend abgeschlossen wird und daß das Vorrichtungsgehäuse (27) auf die Spinnmaschine abgestimmte Paßelemente (28) aufweist und der Spinnrotor (1) unter Bildung eines Ringspaltes (31) von einem Führungsring (32) umgeben ist, der dessen Auslenkung aus dem Lagerzentrum begrenzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Statorgehäuse (4) die Jochscheibe (14) vorzugsweise mit Gewindezapfen (22) und in den Gaslagerdeckel (20) ein Gasanschlußstutzen (21) mit Gewindebohrung eingespritzt sind und Statorgehäuse (4) und Gaslagerdeckel (20) dichtend miteinander verschraubt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorgehäuse (4) in seinem Gasraum (18) durch innenliegende Rippen (23) versteift ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrichtungsgehäuse (27) aus Gehäuseoberteil (29) und Gehäuseunterteil (26) mit verbindenden Feder- und Dämpfungsgelementen (10, 11) besteht, wobei diese Elemente (10, 11) mit dem Gehäuseunterteil (26) ausgeformt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder- und Dämpfungselemente (10, 11) als Blattfedern (10) am Gehäuseunterteil (26) und als Stabfedern (11), die zwischen den Haltern (9) am Statorgehäuse (4) und den Blattfedern (10) sitzen, ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Statorgehäuse (4) und Gehäuseunterteil (26) einteilig ausgebildet sind, wobei Verbindungen (36) zwischen beiden als Feder- und Dämpfungselemente ausgeführt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringspalt (31) zwischen Führungsring (32) und eingesetztem Spinnrotor (1) enger als dessen Abstand zur Spinnmaschine ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorplatine (13) als flexible Leiterfolie ausgebildet ist, auf der Hallsensoren (33) zur Motorsteuerung und Temperatursensoren nahe dem Magnet-Gaslager (35) positioniert und kontaktiert sind und das Statorgehäuse (4) segmentförmige Öffnungen aufweist, durch welche die Wicklungsanschlüsse zur Kontaktstelle (25) herausgeführt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Kühlung des Stators und des Gaslagers ein von einer Kühlflüssigkeit durchströmter Kühlkanal (7) im Bereich der Wicklung (3) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorgehäuse (4) im Bereich der Wicklung (3) Öffnungen aufweist, über die eine gezielte Wärmeabfuhr an die Umgebungsluft vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Austrittsbohrungen (37) im Querschnittsbereich des Kerns (2) des Stators liegen, wobei dieser aus zwei konzentrischen Teilkernen (38; 39) besteht, die einen Ringspalt (40) für die Gasverteilung bilden, der beidseitig durch Ringe (41; 42) abgeschlossen ist, die durch Stege (43) miteinander verbunden sind, deren Dicke kleiner als die Ringspaltbreite ist, daß der obere Ring (41) axiale Vorsprünge (45) für die Austrittsbohrungen (37) aufweist, die in den Wicklungsspalten liegen und die Höhe der vergossenen Wicklung haben und daß der obere Ring (41) im Bereich der Austrittsbohrungen (37) Aussparungen zur Verkürzung der Bohrungslänge hat und daß der untere Ring (42) eine mit einem Anschlußstutzen (44) in Verbindung stehende Gaseintrittsöffnung (46) aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaslager (35) als ZweikreisSystem ausgebildet ist, wobei die. Austrittsbohrungen (19) des einen Kreises im Bereich des Innendurchmessers des Kerns (2) und die Austrittsbohrungen (37) des zweiten im Bereich seines Querschnittes liegen und daß die beiden Kreise betriebsbedingungsabhängig einzeln oder gemeinsam, mit gleichem oder verschiedenem Gasdruck zugeschaltet werden können.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksensoren im EinkreisSystem und im Zweikreissystem in den Gaszuleitungen oder in der Gasverteilung (6) und im Ringspalt (40) zur Überwachung des Gasdruckes für das Gaslager (35) vorgesehen sind.
14. Verfahren zum Positionieren des Lagerzentrums einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auf deren Sitz in der Spinnmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Halte- und Zentriermagneten (15) des Stators bestimmte Lagerzentrum mit Hilfe eines in der Einbaulage der Vorrichtung aufgesetzten und überkritisch drehenden Spinnrotors (1) ermittelt und auf eine zentrische Position zu den Paßelementen (28) des Vorrichtungsgehäuses (27) fixiert wird.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrichtüngsgehäuse (27) aus Gehäuseoberteil (29) und Gehäuseunterteil (26) besteht, die zur Zentrierung des Lagerzentrums gegeneinander verschiebbar und fixierbar sind, wobei das Gehäuseunterteil (26) die Verbindungselemente zum Stator und das Gehäuseoberteil (29) die Paßelemente (28) zur Spinnmaschine enthält.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Spinnmaschine abgestimmten Paßelemente (28) des Vorrichtungsgehäuses (27) wahlweise als Zentrierhals am Gehäuseoberteil (29) oder als Stiftbohrungen oder Zapfen ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei spielfrei gefügtem Vorrichtungsgehäuse (27) an dessen Gehäuseoberteil (29) zum Lagerzentrum positionierte, spangebend bearbeitete Paßflächen angeordnet sind.
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