WO2006125518A1 - Frictional false-twist unit - Google Patents

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WO2006125518A1
WO2006125518A1 PCT/EP2006/004269 EP2006004269W WO2006125518A1 WO 2006125518 A1 WO2006125518 A1 WO 2006125518A1 EP 2006004269 W EP2006004269 W EP 2006004269W WO 2006125518 A1 WO2006125518 A1 WO 2006125518A1
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WO
WIPO (PCT)
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bearing
friction
friktionsfalschdrallaggregat
spindle
magnetic bearing
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Application number
PCT/EP2006/004269
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German (de)
French (fr)
Inventor
Detlef GÖRGENS
Original Assignee
Schaeffler Kg
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/02—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist
    • D02G1/04—Devices for imparting false twist
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D02G1/02—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist
    • D02G1/04—Devices for imparting false twist
    • D02G1/08—Rollers or other friction causing elements
    • D02G1/082—Rollers or other friction causing elements with the periphery of at least one disc
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0402—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means combined with other supporting means, e.g. hybrid bearings with both magnetic and fluid supporting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C39/00—Relieving load on bearings
    • F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
    • F16C39/063—Permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a Fritationsfalschdrallaggregat for texturing of yarns, wherein a plurality of friction spindles each have two axially spaced bearings, of which one, namely a roller bearing, acts as a fixed bearing and the second bearing as a floating bearing.
  • Friction false-twisting units for texturing yarns are known, for example, from EP 0 571 580 B1 and from DE 29 36 845 A1. In such aggregates, rotation is applied to the yarn by disc-shaped friction elements. The goal is to increase the overall volume and / or elastic elongation of originally smooth filament yarns.
  • a friction false-twist unit typically comprises three friction spindles whose axes of rotation are arranged in the form of an equilateral triangle. The drive of the individual friction spindles is typically done by means of a belt.
  • two bearings with different properties namely a fixed bearing and a damped floating bearing can be provided to support a friction spindle. Nevertheless, especially at higher speeds, the occurrence of resonances can be problematic.
  • the invention has for its object to provide a Fritationsfalschdrallaggregat for texturing yarns, which is characterized by a particularly wide usable speed range.
  • This object is achieved by a Fritationsfalschdrallaggregat with the features of claim 1.
  • This provided for texturing yarn aggregate has a number, typically three, friction spindles, each by means of a first bearing acting as a bearing and a second, axially spaced therefrom Loslagers, are stored.
  • the first bearing is in the form of a rolling bearing, in particular deep groove ball bearings
  • the second bearing which has damping properties that are at least slightly dampening, is designed as a magnetic bearing.
  • the particular advantage of the magnetic bearing is that it does not completely fix the radial position of the rotating part, in this case the shaft of the friction spindle, and at the same time has particular suitability for high rotational speeds of, for example, several tens of thousands of revolutions per minute.
  • the magnetic bearing is designed as permanent magnetic bearing. This can either be attractive or repulsive.
  • magnetic bearings active, i. Magnetic bearings operating with electromagnets are used.
  • a combination of active and passive magnetic bearing is feasible, for example, in the case of an otherwise passive magnetic bearing only the damping is actively controlled.
  • the air gap of the bearing limiting Pol lake has. Due to the inclination of the pole faces, which is preferably 30 ° to 60 °, the magnetic bearing has both axial and radial guiding properties. Due to the size of the air gap between the pole faces, the damping and pretensioning properties of the magnetic bearing functioning as a loose bearing of the friction spindle can be adjusted in a simple manner.
  • the inclined pole faces of the magnetic bearing describe a cone whose tip may face or face away from the fixed bearing of the friction spindle.
  • the pole faces of the magnetic bearing are composed of mutually orthogonal partial surfaces serving for the axial or radial mounting. This makes it possible to adjust the storage, in particular damping properties in the axial and Raidalraum independently.
  • the friction spindle has an integrated electromotive drive, wherein rotor and stator of the electric motor are preferably arranged axially between the rolling bearing and the magnetic bearing.
  • the electric motor is preferably constructed as a permanent magnet motor, but also, for example, a foreign-excited electric motor can be used.
  • sleeves which are rotatably connected to the friction spindles and are preferably made as deep-drawn parts.
  • the housing enclosing the bearing can be produced particularly efficiently as a deep-drawn part.
  • housing covers and for connecting parts that allow a rotatable mounting of the friction spindle can also be formed in one piece with the substantially cylindrical housing jacket or with a housing cover.
  • the magnetic bearing rings of which the magnetic bearing is made up are in In terms of engineering, it is preferable for it to be glued to the shaft of the friction spindle or to a non-rotating housing part.
  • a mechanically acting damping device can be provided.
  • the rolling bearing exactly defines the axial and radial position of the shaft of the friction spindle.
  • the rolling bearing may have rolling elements, in particular balls, made of steel in simple embodiments.
  • rolling elements in particular balls, made of steel in simple embodiments.
  • the outer ring of the rolling bearing is made of steel. In a more complex design also full ceramic bearings are used as a fixed bearing.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a friction spindle of a
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a friction spindle of a friction false-twist aggregate
  • FIG. 3 shows a friction spindle of a friction false-twist aggregate with an alternative embodiment of a magnetic bearing.
  • Figure 4 shows another embodiment of a friction spindle with magnetic bearing
  • FIG. 5 in detail a magnetic bearing of a friction spindle of a
  • FIGS. 1 to 5 each schematically show an embodiment of a friction spindle 1 of a friction false-twist aggregate, not further illustrated, for texturing yarns.
  • a friction spindle 1 of a friction false-twist aggregate not further illustrated, for texturing yarns.
  • a shaft 3 of the friction spindle 1 mounted on one side in a bearing area 2 to be described in more detail below has a plurality of friction disks 4, the friction disks 4 of a plurality of friction spindles 1 overlapping during operation of the friction false-twist unit.
  • the entire storage area 2 is surrounded by a housing 5 in all embodiments.
  • Within the housing 5 is located on the friction discs 4 side facing away from acting as a fixed bearing bearings 6, which defines both the axial and the radial position of the shaft 3 at this point exactly.
  • the free end of the friction spindle 1 side facing the storage area 2 is located, also within the housing 5, another camp, namely acting as a floating bearing bearing 7.
  • the embodiments of Figure 1 and Figure 2 differ essentially in that in First embodiment, an electric motor 8, namely a permanent magnet electric motor, in the housing 5 in addition.
  • a permanent magnet rotor 9 is located directly on the shaft 3 of the friction spindle 1.
  • the rotor 9 can also be fastened on a sleeve 10 which is only partially indicated and surrounds the shaft 3.
  • a stator surrounding the rotor 9 radially with windings embedded in the housing 5 is identified by the reference numeral 11.
  • the rolling bearing 6 is designed as a deep groove ball bearing.
  • the magnetic bearing 7 has the design of a so-called bias magnetic bearing. This allows for an axial tension between the bearings 6, 7 and on the other hand a defined radial damping. Between a permanent magnet inner ring 13 and an equally permanent magnetic outer ring 14 of the magnetic bearing 7 act repulsive forces, i. the shaft 3 is loaded by the magnetic bearing 7 relative to the housing 5 with a force in the direction of the free end of the friction spindle 1. Both bearing elements 13, 14 of the magnetic bearing 7 have pole faces 15, 16, between which an air gap 17 is formed.
  • the pole faces 15, 16 describe the surface of a truncated cone and close with the axis of rotation A of the shaft 3 a skew angle ⁇ of 45 °.
  • the damping properties of the magnetic bearing 7 can be influenced by suitable selection of the skew angle ⁇ in a simple manner.
  • the properties of a fixed bearing bearing or a softer bearing on the magnetic bearing 7 adjustable by the width of the air gap 17 is suitably selected.
  • the storage of the shaft 3 by means of the magnetic bearing 7 is the harder, the narrower the air gap 17 is set.
  • the critical speed of the friction spindle 1 can be influenced.
  • FIG. 3 shows a magnetic bearing 7 whose conical pole faces 15, 16 are inclined in the opposite direction in comparison to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, so that the tip of the cone faces the friction discs 4.
  • the embodiment of the magnetic bearing 7 according to FIG. 3 is both, as shown, with a direct electromotive drive 8, as well as (see FIG. 2) can be combined with a belt drive of the friction spindle 1.
  • the housing 5 is composed of several parts, namely a cylindrical housing shell 18 and an upper housing cover 19 and a lower housing cover 20. All housing parts 18, 19, 20 are produced by chipless deformation. On the housing covers 19, 20 integrally connecting parts 21 are integrally formed with mounting holes 22. The fastening devices 21,22 allow hinge parts as the pivotal mounting of the friction spindle 1 to a spindle upper part, not shown.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5 each show a friction spindle 1 with a magnetic bearing 7 designed as a radial-axial bearing.
  • the friction spindle 1 according to FIG. 4 coincides with the exemplary embodiment according to FIG.
  • Each pole face 15, 16 of the radial-axial magnetic bearing 7 has different, mutually orthogonal partial surfaces 23, 24 which receive radial or axial loads.
  • the north poles of the partial surfaces 23, 24 of the rotating bearing element 13 are arranged opposite the north poles of the partial surfaces 23, 24 of the stationary bearing element 14, so that it is a repulsive magnetic bearing.
  • the magnetic bearing 7 according to Figure 4 is suitable in contrast to the embodiments of Figures 1 to 3 for receiving axial forces in both directions.
  • a magnet ring 25 engages with the formation of two parallel air gaps 17 normal to the axis of rotation A between two parallel partial surfaces 24 of the magnetic bearing 7.
  • the friction spindle 1 according to FIG. 4 can also be driven, for example, with a traction mechanism drive.
  • the working range of the damped by means of the magnetic bearing 7 mounted friction spindle 1 ranges from less than 4,000 U / min to more than 22,000 U / min.
  • the so-called hybrid bearing with the bearing 6 as a fixed bearing and the magnetic bearing 7 as a floating bearing is particularly suitable for supercritical operation, the means operation at speeds above a critical resonant generating speed suitable.
  • the friction spindle 1 is characterized by a very low maintenance and high reliability.

Abstract

The invention relates to a frictional false-twist unit for texturing yarns. Said unit comprises a number of friction spindles (1), each friction spindle (1) being mounted by means of two axially spaced bearings (6, 7), the first of which being configured as a fixed bearing (6) in the form of an anti-friction bearing and the second bearing being configured as a floating bearing (7) in the form of a magnetic bearing.

Description

Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
FriktionsfalschdrallaggregatFriktionsfalschdrallaggregat
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Friktionsfalschdrallaggregat zum Texturieren von Garnen, wobei mehrere Friktionsspindeln jeweils zwei axial voneinander beabstandete Lager aufweisen, von welchen eines, nämlich ein Wälzlager, als Festlager und das zweite Lager als Loslager fungiert .The invention relates to a Friktionsfalschdrallaggregat for texturing of yarns, wherein a plurality of friction spindles each have two axially spaced bearings, of which one, namely a roller bearing, acts as a fixed bearing and the second bearing as a floating bearing.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Friktionsfalschdrallaggregate zum Texturieren von Garnen sind beispielsweise aus der EP 0 571 580 B1 sowie aus der DE 29 36 845 A1 bekannt. Bei derartigen Aggregaten wird eine Drehung auf das Garn durch scheibenförmige Reibungselemente aufgebracht. Ziel ist es, das Gesamtvolumen und/oder die elastische Dehnung von ursprünglich glatten Filamentgamen zu erhöhen. Ein Friktionsfalschdrallaggregat umfasst typischerweise drei Friktionsspindeln, deren Rotationsach- sen in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Der Antrieb der einzelnen Friktionsspindeln geschieht typischerweise mittels eines Riemens. Um die Eignung für hohe Drehzahlen zu verbessern, können zur Lagerung einer Friktionsspindel zwei Lager mit unterschiedlichen Eigenschaften, nämlich ein Festlager und ein gedämpftes Loslager vorgesehen sein. Dennoch kann insbesondere bei höhe- ren Drehzahlen das Auftreten von Resonanzen problematisch sein. Aufgabe der ErfindungFriction false-twisting units for texturing yarns are known, for example, from EP 0 571 580 B1 and from DE 29 36 845 A1. In such aggregates, rotation is applied to the yarn by disc-shaped friction elements. The goal is to increase the overall volume and / or elastic elongation of originally smooth filament yarns. A friction false-twist unit typically comprises three friction spindles whose axes of rotation are arranged in the form of an equilateral triangle. The drive of the individual friction spindles is typically done by means of a belt. In order to improve the suitability for high speeds, two bearings with different properties, namely a fixed bearing and a damped floating bearing can be provided to support a friction spindle. Nevertheless, especially at higher speeds, the occurrence of resonances can be problematic. Object of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Friktionsfalschdrallaggregat zum Texturieren von Garnen anzugeben, welches sich durch ein besonders breites nutzbares Drehzahlband auszeichnet.The invention has for its object to provide a Friktionsfalschdrallaggregat for texturing yarns, which is characterized by a particularly wide usable speed range.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Friktionsfalschdrallaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses zum Texturieren von Garnen vorgesehene Aggregat weist eine Anzahl, typischerweise drei, Friktionsspindeln auf, welche jeweils mittels eines ersten, als Festlager fungierenden Lagers und eines zweiten, axial von diesem beabstandeten Loslagers, gelagert sind. Erfin- dungsgemäß ist das erste Lager als Wälzlager, insbesondere Rillenkugellager, und das zweite, zumindest in geringem Maße dämpfende Eigenschaften aufweisende Lager als Magnetlager ausgebildet. Hierbei ist das Magnetlager dem vom Lagerbereich auskragenden freien Ende der Friktionsspindel zugewandt. Der besondere Vorteil des Magnetlagers besteht darin, dass es die radiale Position des rotierenden Teiles, hier der Welle der Friktionsspindel, nicht vollkommen festlegt und gleichzeitig eine besondere Eignung für hohe Drehzahlen von beispielsweise mehreren 10.000 Umdrehungen/min aufweist.This object is achieved by a Friktionsfalschdrallaggregat with the features of claim 1. This provided for texturing yarn aggregate has a number, typically three, friction spindles, each by means of a first bearing acting as a bearing and a second, axially spaced therefrom Loslagers, are stored. According to the invention, the first bearing is in the form of a rolling bearing, in particular deep groove ball bearings, and the second bearing, which has damping properties that are at least slightly dampening, is designed as a magnetic bearing. Here, the magnetic bearing facing the cantilevered from the storage area free end of the friction spindle. The particular advantage of the magnetic bearing is that it does not completely fix the radial position of the rotating part, in this case the shaft of the friction spindle, and at the same time has particular suitability for high rotational speeds of, for example, several tens of thousands of revolutions per minute.
Nach einer besonders einfachen Ausfϋhrungsform ist das Magnetlager als Perma- nentmagnetlager ausgebildet. Dieses kann entweder attraktiv oder repulsiv wirken. Ebenso können als Magnetlager jedoch auch aktive, d.h. mit Elektromagneten arbeitende Magnetlager zum Einsatz kommen. Auch eine Kombination aktiver und passiver Magnetlagerung ist realisierbar, indem beispielsweise bei einem ansonsten passiven Magnetlager lediglich die Dämpfung aktiv geregelt wird.According to a particularly simple embodiment, the magnetic bearing is designed as permanent magnetic bearing. This can either be attractive or repulsive. However, as magnetic bearings, active, i. Magnetic bearings operating with electromagnets are used. A combination of active and passive magnetic bearing is feasible, for example, in the case of an otherwise passive magnetic bearing only the damping is actively controlled.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Magnetlager relativ zur Rotationsachse der Friktionsspindel schräggestellte, den Luftspalt des Lagers begrenzende Polflächen aufweist. Durch die Schrägstellung der Polflächen, welche vorzugsweise 30° bis 60° beträgt, weist das Magnetlager sowohl axiale als auch radiale Führungseigenschaften auf. Durch die Größe des Luftspaltes zwischen den Polflächen sind auf einfache Weise die Dämpfungs- und Vorspanneigenschaften des als Los- lager der Friktionsspindel fungierenden Magnetlagers einstellbar. Die schräg gestellten Polflächen des Magnetlagers beschreiben einen Konus, dessen Spitze dem Festlager der Friktionsspindel zugewandt oder abgewandt sein kann.It has proven to be advantageous if the magnetic bearing inclined relative to the axis of rotation of the friction spindle, the air gap of the bearing limiting Polflächen has. Due to the inclination of the pole faces, which is preferably 30 ° to 60 °, the magnetic bearing has both axial and radial guiding properties. Due to the size of the air gap between the pole faces, the damping and pretensioning properties of the magnetic bearing functioning as a loose bearing of the friction spindle can be adjusted in a simple manner. The inclined pole faces of the magnetic bearing describe a cone whose tip may face or face away from the fixed bearing of the friction spindle.
Nach einer besonders vorteilhaften Alternative setzen sich die Polflächen des Magnetlagers aus zueinander orthogonalen, der Axial- beziehungsweise Radiallagerung dienenden Teilflächen zusammen. Damit ist es möglich, die Lagerungs-, insbesondere Dämpfungseigenschaften in Axial- und Raidalrichtung unabhängig voneinander zu verstellen.According to a particularly advantageous alternative, the pole faces of the magnetic bearing are composed of mutually orthogonal partial surfaces serving for the axial or radial mounting. This makes it possible to adjust the storage, in particular damping properties in the axial and Raidalrichtung independently.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Friktionsspindel einen integrierten elektromotorischen Antrieb auf, wobei Rotor und Stator des Elektromotors vorzugsweise axial zwischen dem Wälzlager und dem Magnetlager angeordnet sind. Der Elektromotor ist vorzugsweise als Permanentmagnetmotor aufgebaut, ebenso ist jedoch beispielsweise auch ein fremderregter Elektromotor verwendbar. Zur Lagerung von Rotorwicklungen bzw. Permanentmagneten eignen sich Hülsen, die drehfest mit den Friktionsspindeln verbunden sind und bevorzugt als Tiefziehteile gefertigt sind.According to an advantageous development, the friction spindle has an integrated electromotive drive, wherein rotor and stator of the electric motor are preferably arranged axially between the rolling bearing and the magnetic bearing. The electric motor is preferably constructed as a permanent magnet motor, but also, for example, a foreign-excited electric motor can be used. For the storage of rotor windings or permanent magnets are sleeves which are rotatably connected to the friction spindles and are preferably made as deep-drawn parts.
Unabhängig davon, ob die Friktionsspindel direkt elektromotorisch oder indirekt, beispielsweise über einen Riemen, angetrieben ist, ist das die Lager umhüllende, ggf. auch den Elektromotor aufnehmende Gehäuse besonders rationell als Tiefziehteil herstellbar. Entsprechendes gilt für Gehäuseabdeckungen sowie für Anschlussteile, die eine drehbare Lagerung der Friktionsspindel ermöglichen. Letztgenannte Anschlussteile können auch einteilig mit dem im Wesentlichen zylindri- sehen Gehäusemantel oder mit einer Gehäuseabdeckung ausgebildet sein.Regardless of whether the friction spindle is driven directly by electric motor or indirectly, for example via a belt, the housing enclosing the bearing, possibly also accommodating the electric motor, can be produced particularly efficiently as a deep-drawn part. The same applies to housing covers and for connecting parts that allow a rotatable mounting of the friction spindle. The latter connection parts can also be formed in one piece with the substantially cylindrical housing jacket or with a housing cover.
Die Magnetlagerringe, aus welchen das Magnetlager aufgebaut ist, sind in ferti- gungstechnisch besonders günstiger Weise bevorzugt mit der Welle der Friktionsspindel bzw. mit einem nicht rotierenden Gehäuseteil verklebt. Zusätzlich zum Magnetlager kann eine mechanisch wirkende Dämpfungsvorrichtung vorgesehen sein. Im Gegensatz zum Magnetlager legt das Wälzlager die axiale und radiale Position der Welle der Friktionsspindel genau fest. Das Wälzlager kann in einfachen Ausgestaltungen Wälzkörper, insbesondere Kugeln, aus Stahl aufweisen. Von besonderem Vorteil, insbesondere aufgrund der geringeren Massen, ist jedoch der Einsatz eines Hybridlagers mit Wälzkörpern aus Keramik. Der Außenring des Wälzlagers ist hierbei aus Stahl gefertigt. In einer aufwändigeren Bauform sind auch Vollkeramiklager als Festlager verwendbar.The magnetic bearing rings of which the magnetic bearing is made up are in In terms of engineering, it is preferable for it to be glued to the shaft of the friction spindle or to a non-rotating housing part. In addition to the magnetic bearing, a mechanically acting damping device can be provided. In contrast to the magnetic bearing, the rolling bearing exactly defines the axial and radial position of the shaft of the friction spindle. The rolling bearing may have rolling elements, in particular balls, made of steel in simple embodiments. However, of particular advantage, in particular due to the lower masses, is the use of a hybrid bearing with ceramic rolling elements. The outer ring of the rolling bearing is made of steel. In a more complex design also full ceramic bearings are used as a fixed bearing.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert: Hierin zeigen:Several exemplary embodiments of the invention will be explained in greater detail below with reference to a drawing, in which:
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Friktionsspindel einesFigure 1 shows a first embodiment of a friction spindle of a
Friktionsfalschdrallaggregats,Friktionsfalschdrallaggregats,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Friktionsspindel eines Friktionsfalschdrallaggregats,FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a friction spindle of a friction false-twist aggregate,
Figur 3 eine Friktionsspindel eines Friktionsfalschdrallaggregats mit einer alternativen Ausführungsform einer Magnetlagerung.FIG. 3 shows a friction spindle of a friction false-twist aggregate with an alternative embodiment of a magnetic bearing.
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Friktionsspindel mit Magnetlagerung, undFigure 4 shows another embodiment of a friction spindle with magnetic bearing, and
Figur 5 im Detail eine Magnetlagerung einer Friktionsspindel einesFigure 5 in detail a magnetic bearing of a friction spindle of a
Friktionsfalschdrallaggregats. Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFriktionsfalschdrallaggregats. Detailed description of the drawings
Die Figuren 1 bis 5 zeigen schematisch jeweils eine Ausführungsform einer Friktionsspindel 1 eines nicht weiter dargestellten Friktionsfalschdrallaggregats zum Texturieren von Garnen. Zur prinzipiellen Funktion von Friktionsfalschdrallag- gregaten wird auf die EP 0571 580 B1 sowie auf die DE 2936845 A1 verwiesen.FIGS. 1 to 5 each schematically show an embodiment of a friction spindle 1 of a friction false-twist aggregate, not further illustrated, for texturing yarns. Regarding the basic function of friction-false-impact units, reference is made to EP 0571 580 B1 and to DE 2936845 A1.
Eine einseitig in einem nachstehend noch näher beschriebenen Lagerbereich 2 gelagerte Welle 3 der Friktionsspindel 1 weist mehrere Friktionsscheiben 4 auf, wobei sich im Betrieb des Friktionsfalschdrallaggregats die Friktionsscheiben 4 mehrerer Friktionsspindeln 1 überlappen.A shaft 3 of the friction spindle 1 mounted on one side in a bearing area 2 to be described in more detail below has a plurality of friction disks 4, the friction disks 4 of a plurality of friction spindles 1 overlapping during operation of the friction false-twist unit.
Der gesamte Lagerbereich 2 ist in allen Ausführungsbeispielen von einem Gehäuse 5 umgeben. Innerhalb des Gehäuses 5 befindet sich auf der den Friktions- Scheiben 4 abgewandten Seite ein als Festlager fungierendes Wälzlager 6, welches sowohl die axiale als auch die radiale Position der Welle 3 an dieser Stelle exakt festlegt. Auf der dem Wälzlager 6 gegenüber liegenden, d.h. dem freien Ende der Friktionsspindel 1 zugewandten Seite des Lagerbereichs 2 befindet sich, ebenfalls innerhalb des Gehäuses 5, ein weiteres Lager, nämlich ein als Loslager fungierendes Magnetlager 7. Die Ausführungsformen nach Figur 1 und nach Figur 2 unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, dass sich im erstgenannten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Elektromotor 8, nämlich ein Permanentmagnet- Elektromotor, im Gehäuse 5 befindet. Ein Permanentmagnet-Rotor 9 befindet sich in der Ausführungsform nach Figur 1 direkt auf der Welle 3 der Friktionsspindel 1. Abweichend hiervon kann der Rotor 9 auch auf einer lediglich abschnittsweise angedeuteten, die Welle 3 umgebenden Hülse 10 befestigt sein. Ein den Rotor 9 radial umgebender Stator mit im Gehäuse 5 eingebetteten Wicklungen ist mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet.The entire storage area 2 is surrounded by a housing 5 in all embodiments. Within the housing 5 is located on the friction discs 4 side facing away from acting as a fixed bearing bearings 6, which defines both the axial and the radial position of the shaft 3 at this point exactly. On the rolling bearing 6 opposite, i. The free end of the friction spindle 1 side facing the storage area 2 is located, also within the housing 5, another camp, namely acting as a floating bearing bearing 7. The embodiments of Figure 1 and Figure 2 differ essentially in that in First embodiment, an electric motor 8, namely a permanent magnet electric motor, in the housing 5 in addition. In the embodiment according to FIG. 1, a permanent magnet rotor 9 is located directly on the shaft 3 of the friction spindle 1. Deviating from this, the rotor 9 can also be fastened on a sleeve 10 which is only partially indicated and surrounds the shaft 3. A stator surrounding the rotor 9 radially with windings embedded in the housing 5 is identified by the reference numeral 11.
Im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 kein eigener Antrieb der Welle 3 vorgesehen. Stattdessen ragt die Welle 3 stirnseitig auf der den Friktionsscheiben 4 abgewandten Seite über das Gehäuse 5 hinaus und trägt in diesem Bereich ein auch als Wirtel bezeichnetes Ritzel 12 für einen Riemenantrieb. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Synchronisation der einzelnen Friktionsspindeln 1 innerhalb des Frikti- onsfalschdrallaggregats gegeben. Dagegen hat die Ausführungsform nach Figur 1 den Vorteil eines besonders kompakten Aufbaus sowie des Wegfalls einiger Verschleißteile, insbesondere eines Antriebsriemens.In contrast to the embodiment described above, no separate drive of the shaft 3 is provided in the embodiment of Figure 2. Instead, the shaft 3 projects on the front side on the side facing away from the friction disks 4 beyond the housing 5 and carries in this area also referred to as whorl sprocket 12 for a belt drive. In this way, there is a particularly simple synchronization of the individual friction spindles 1 within the friction false-twist aggregate. In contrast, the embodiment of Figure 1 has the advantage of a particularly compact design and the elimination of some wear parts, in particular a drive belt.
In beiden Ausführungsformen ist das Wälzlager 6 als Rillenkugellager ausgebildet. Das Magnetlager 7 hat die Bauform eines so genannten Schrägmagnetlagers. Dies ermöglicht zum einen eine axiale Verspannung zwischen den Lagern 6, 7 und zum anderen eine definierte radiale Dämpfung. Zwischen einem permanentmagnetischen Innenring 13 und einem ebenso permanentmagnetischen Außenring 14 des Magnetlagers 7 wirken repulsive Kräfte, d.h. die Welle 3 wird durch das Magnetlager 7 gegenüber dem Gehäuse 5 mit einer Kraft in Richtung zum freien Ende der Friktionsspindel 1 belastet. Beide Lagerelemente 13, 14 des Magnetlagers 7 weisen Polflächen 15, 16 auf, zwischen denen ein Luftspalt 17 gebildet ist. Die Polflächen 15, 16 beschreiben die Oberfläche eines Kegelstumpfes und schließen mit der Rotationsachse A der Welle 3 einen Schrägstellungswinkel α von 45° ein. Die Dämpfungseigenschaften des Magnetlagers 7 sind durch geeignete Auswahl des Schrägstellungswinkels α auf einfache Weise beeinflussbar. Bei der Montage der Friktionsspindel 1 ist eine härtere, d.h. eher die Eigenschaften eines Festlagers aufweisende Lagerung oder eine weichere Lagerung am Magnetlager 7 einstellbar, indem die Breite des Luftspalts 17 geeignet gewählt wird. Hierbei ist die Lagerung der Welle 3 mittels des Magnetlagers 7 umso härter, je schmaler der Luftspalt 17 eingestellt ist. Über die Einstellung des Luftspalts 17 ist auch die kritische Drehzahl der Friktionsspindel 1 beeinflussbar.In both embodiments, the rolling bearing 6 is designed as a deep groove ball bearing. The magnetic bearing 7 has the design of a so-called bias magnetic bearing. This allows for an axial tension between the bearings 6, 7 and on the other hand a defined radial damping. Between a permanent magnet inner ring 13 and an equally permanent magnetic outer ring 14 of the magnetic bearing 7 act repulsive forces, i. the shaft 3 is loaded by the magnetic bearing 7 relative to the housing 5 with a force in the direction of the free end of the friction spindle 1. Both bearing elements 13, 14 of the magnetic bearing 7 have pole faces 15, 16, between which an air gap 17 is formed. The pole faces 15, 16 describe the surface of a truncated cone and close with the axis of rotation A of the shaft 3 a skew angle α of 45 °. The damping properties of the magnetic bearing 7 can be influenced by suitable selection of the skew angle α in a simple manner. When mounting the friction spindle 1 is a harder, i. rather, the properties of a fixed bearing bearing or a softer bearing on the magnetic bearing 7 adjustable by the width of the air gap 17 is suitably selected. Here, the storage of the shaft 3 by means of the magnetic bearing 7 is the harder, the narrower the air gap 17 is set. About the setting of the air gap 17 and the critical speed of the friction spindle 1 can be influenced.
In Figur 3 ist ein Magnetlager 7 dargestellt, dessen konische Polflächen 15, 16 im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 im umgekehr- ten Sinne schräg gestellt sind, so dass die Spitze des Konus den Friktionsscheiben 4 zugewandt ist. Die Ausgestaltung des Magnetlagers 7 nach Figur 3 ist sowohl, wie dargestellt, mit einem direkten elektromotorischen Antrieb 8, als auch (s. Fig. 2) mit einem Riemenantrieb der Friktionsspindel 1 kombinierbar.FIG. 3 shows a magnetic bearing 7 whose conical pole faces 15, 16 are inclined in the opposite direction in comparison to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, so that the tip of the cone faces the friction discs 4. The embodiment of the magnetic bearing 7 according to FIG. 3 is both, as shown, with a direct electromotive drive 8, as well as (see FIG. 2) can be combined with a belt drive of the friction spindle 1.
Das Gehäuse 5 setzt sich aus mehreren Teilen zusammen, nämlich einem zylindrischen Gehäusemantel 18 sowie einer oberen Gehäuseabdeckung 19 und einer unteren Gehäuseabdeckung 20. Sämtliche Gehäuseteile 18, 19, 20 sind durch spanlose Verformung hergestellt. An die Gehäuseabdeckungen 19, 20 sind einstϋckig Anschlussteile 21 mit Befestigungsöffnungen 22 angeformt. Die Befestigungsvorrichtungen 21,22 ermöglichen als Scharnierteile die schwenkbare Lagerung der Friktionsspindel 1 an einem nicht dargestellten Spindeloberteil.The housing 5 is composed of several parts, namely a cylindrical housing shell 18 and an upper housing cover 19 and a lower housing cover 20. All housing parts 18, 19, 20 are produced by chipless deformation. On the housing covers 19, 20 integrally connecting parts 21 are integrally formed with mounting holes 22. The fastening devices 21,22 allow hinge parts as the pivotal mounting of the friction spindle 1 to a spindle upper part, not shown.
Die Ausfϋhrungsbeispiele nach den Figuren 4 und 5 zeigen jeweils eine Friktionsspindel 1 mit einem als Radial-Axial-Lager ausgebildeten Magnetlager 7. Mit Ausnahme des Magnetlagers 7 stimmt die Friktionsspindel 1 nach Fig. 4 mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 überein. Jede Polfläche 15, 16 des Radial-Axial- Magnetlagers 7 weist verschiedene, zueinander orthogonale Teilflächen 23, 24 auf, die Radial- beziehungsweise Axialbelastungen aufnehmen. Wie aus Figur 5 ersichtlich, sind beispielsweise die Nordpole der Teilflächen 23, 24 des rotierenden Lagerelements 13 den Nordpolen der Teilflächen 23, 24 des feststehenden Lagerelements 14 gegenüberliegend angeordnet, so daß es sich um eine repulsive Magnetlagerung handelt.The exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5 each show a friction spindle 1 with a magnetic bearing 7 designed as a radial-axial bearing. With the exception of the magnetic bearing 7, the friction spindle 1 according to FIG. 4 coincides with the exemplary embodiment according to FIG. Each pole face 15, 16 of the radial-axial magnetic bearing 7 has different, mutually orthogonal partial surfaces 23, 24 which receive radial or axial loads. As can be seen from FIG. 5, for example, the north poles of the partial surfaces 23, 24 of the rotating bearing element 13 are arranged opposite the north poles of the partial surfaces 23, 24 of the stationary bearing element 14, so that it is a repulsive magnetic bearing.
Das Magnetlager 7 nach Figur 4 ist im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 zur Aufnahme von Axialkräften in beiden Richtungen geeignet. Hierbei greift ein Magnetring 25 unter Bildung von zwei parallelen, zur Rotationsachse A normalen Luftspalten 17 zwischen zwei parallele Teilflächen 24 des Magnetlagers 7 ein. Statt mit einem elektrischen Direktantrieb ist die Friktionsspindel 1 nach Figur 4 beispielsweise auch mit einem Zugmitteltrieb antreibbar.The magnetic bearing 7 according to Figure 4 is suitable in contrast to the embodiments of Figures 1 to 3 for receiving axial forces in both directions. In this case, a magnet ring 25 engages with the formation of two parallel air gaps 17 normal to the axis of rotation A between two parallel partial surfaces 24 of the magnetic bearing 7. Instead of having an electric direct drive, the friction spindle 1 according to FIG. 4 can also be driven, for example, with a traction mechanism drive.
Der Arbeitsbereich der mittels des Magnetlagers 7 gedämpft gelagerten Friktions- Spindel 1 reicht von weniger als 4.000 U/min bis mehr als 22.000 U/min. Die auch als Hybridlagerung bezeichnete Lagerung mit dem Wälzlager 6 als Festlager und dem Magnetlager 7 als Loslager ist besonders für den überkritischen Betrieb, das heißt den Betrieb mit Drehzahlen oberhalb einer kritischen, Resonanzen erzeugenden Drehzahl, geeignet. Insbesondere in der Ausfϋhrungsform mit integriertem elektromotorischen Antrieb 8 zeichnet sich die Friktionsspindel 1 darüber hinaus durch einen sehr geringen Wartungsaufwand bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit aus. The working range of the damped by means of the magnetic bearing 7 mounted friction spindle 1 ranges from less than 4,000 U / min to more than 22,000 U / min. The so-called hybrid bearing with the bearing 6 as a fixed bearing and the magnetic bearing 7 as a floating bearing is particularly suitable for supercritical operation, the means operation at speeds above a critical resonant generating speed suitable. In particular, in the embodiment with integrated electromotive drive 8, the friction spindle 1 is characterized by a very low maintenance and high reliability.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
I Friktionsspindel 2 LagerbereichI friction spindle 2 storage area
3 Welle3 wave
4 Friktionsscheibe4 friction disc
5 Gehäuse5 housing
6 Festlager, Wälzlager 7 Loslager, Magnetlager6 fixed bearings, roller bearings 7 floating bearings, magnetic bearings
8 Elektromotor8 electric motor
9 Rotor9 rotor
10 Hülse10 sleeve
I 1 Stator 12 RitzelI 1 stator 12 pinion
13 Innenring13 inner ring
14 Außenring14 outer ring
15 Polfläche15 pole area
16 Polfläche 17 Luftspalt16 pole face 17 air gap
18 Gehäusemantel18 housing jacket
19 Gehäuseabdeckung19 housing cover
20 Gehäuseabdeckung20 housing cover
21 Anschlussteil 22 Befestigungsöffnung21 connector 22 mounting hole
23 Teilfläche23 partial area
24 Teilfläche24 partial area
25 Magnetring25 magnet ring
A Rotationsachse α Schrägstellungswinkel A rotation axis α inclination angle

Claims

PatentansprücheFriktionsfalschdrallaggregat PatentansprücheFriktionsfalschdrallaggregat
1. Friktionsfalschdrallaggregat zum Texturieren von Garnen, mit einer Anzahl Friktionsspindeln (1), wobei jede Friktionsspindel (1) mittels zweier axial beabstandeter Lager (6,7), von welchen das erste Lager als Festlager (6) in Form eines Wälzlagers und das zweite Lager als Loslager (7) ausgebildet ist, gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager der Friktions- spindel (1 ) ein Magnetlager (7) ist.1. Friction False twisting unit for texturing yarns, with a number of friction spindles (1), each friction spindle (1) by means of two axially spaced bearings (6,7), of which the first bearing as a fixed bearing (6) in the form of a rolling bearing and the second Bearing as a floating bearing (7) is formed, is stored, characterized in that the second bearing of the friction spindle (1) is a magnetic bearing (7).
2. Friktionsfalschdrallaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Friktionsspindel (1) einen integrierten elektromotorischen Antrieb (8) aufweist.2. Friction false swirl unit according to claim 1, characterized in that the friction spindle (1) has an integrated electromotive drive (8).
3. Friktionsfalschdrallaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (9) und der Stator (11) des elektromotorischen Antriebs (8) axial zwischen den Lagern (6,7) angeordnet sind.3. Friktionsfalschdrallaggregat according to claim 2, characterized in that the rotor (9) and the stator (11) of the electromotive drive (8) are arranged axially between the bearings (6,7).
4. Friktionsfalschdrallaggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb (8) einen Permanentmagnetrotor (9) aufweist.4. Friktionsfalschdrallaggregat according to claim 2 or 3, characterized in that the electromotive drive (8) has a permanent magnet rotor (9).
5. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeich- net durch eine zur Halterung des Rotors (9) des elektromotorischen Antriebs (8) vorgesehene, die Welle (3) der Friktionsspindel (1) umgebende Hülse (10).5. friction false-agitator unit according to one of claims 2 to 4, marked by a for holding the rotor (9) of the electromotive drive (8) provided, the shaft (3) of the friction spindle (1) surrounding sleeve (10).
6. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Lager (6,7) der Friktionsspindel (1) in einem tiefgezogenen Gehäuse (5) angeordnet sind. 6. friction false-agitator unit according to one of claims 1 to 5, character- ized in that the bearings (6,7) of the friction spindle (1) in a deep-drawn housing (5) are arranged.
7. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) mindestens eine als Tiefziehteil ausgebildete, normal zur Rotationsachse (A) der Friktionsspindel (1) angeordnete Abdeckung (19,20) aufweist.7. Friktionsfalschdrallaggregat according to one of claims 1 to 6, characterized in that the housing (5) has at least one formed as a deep-drawn part, normal to the axis of rotation (A) of the friction spindle (1) arranged cover (19,20).
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8. Friktionsfalschdrallaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (19,20) eine Aufnahme für einen Lageraußenring eines Lagers (6,7) bildet.8. Friktionsfalschdrallaggregat according to claim 7, characterized in that the cover (19,20) forms a receptacle for a bearing outer ring of a bearing (6,7).
10 9. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) mindestens eine als Tiefziehteil ausgebildete Befestigungsvorrichtung (21 ,22) aufweist.10 9. Friktionsfalschdrallaggregat according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing (5) has at least one formed as a deep-drawn part fastening device (21, 22).
10. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge- 15 kennzeichnet, dass das Wälzlager (6) als Rillenkugellager ausgebildet ist.10. Friction false swirl unit according to one of claims 1 to 9, characterized 15 characterized in that the rolling bearing (6) is designed as a deep groove ball bearing.
11. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (6) Keramikwälzkörper aufweist.11. Friktionsfalschdrallaggregat according to one of claims 1 to 10, characterized in that the rolling bearing (6) comprises Keramikwälzkörper.
20 12. Friktionsfalschdrallaggregat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (6) als VoI I kerami klager ausgebildet ist.20 12. Friktionsfalschdrallaggregat according to claim 11, characterized in that the rolling bearing (6) is formed as VoI I kerami klager.
13. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager (7) Lagerelemente (13,14) aufweist,13. friction false twist unit according to one of claims 1 to 12, characterized in that the magnetic bearing (7) has bearing elements (13,14),
25 welche mit der Welle (3) der Friktionsspindel (1) bzw. mit einem nicht rotierenden Gehäuseteil des Gehäuses (5) verklebt sind.25 which are glued to the shaft (3) of the friction spindle (1) or with a non-rotating housing part of the housing (5).
14. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager (7) relativ zur Rotationsachse (A) der14. Friction false swirl unit according to one of claims 1 to 13, characterized in that the magnetic bearing (7) relative to the axis of rotation (A) of
30 Friktionsspindel (1) schräggestellte, einen Luftspalt (17) begrenzende Polflächen (15,16) aufweist. 30 Friktionsspindel (1) inclined, an air gap (17) defining pole faces (15,16).
15. Friktionsfalschdrallaggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägstellungswinkel (α) der Polflächen (15,16) in Bezug zur Rotationsachse (A) der Friktionsspindel (1) mindestens 30° und höchstens 60° beträgt.15. friction false twist unit according to claim 14, characterized in that the skew angle (α) of the pole faces (15,16) with respect to the axis of rotation (A) of the friction spindle (1) is at least 30 ° and at most 60 °.
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16. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager (7) Lagerelemente (13,14) aufweist, welche zueinander orthogonale, der Axial- beziehungsweise Radiallagerung dienende Teilflächen (23,24) als Polflächen (15,16) aufweisen.16. Friction false swirl unit according to one of claims 1 to 13, characterized in that the magnetic bearing (7) has bearing elements (13,14) which mutually orthogonal, the axial or radial bearing serving partial surfaces (23,24) as pole faces (15,16 ) exhibit.
1010
17. Friktionsfalschdrallaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager (7) als aktives Magnetlager ausgebildet ist.17. Friktionsfalschdrallaggregat according to one of claims 1 to 16, characterized in that the magnetic bearing (7) is designed as an active magnetic bearing.
15 18. Friktionsfalschdrallaggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager (7) eine geregelte Dämpfung aufweist. 15 18. Friktionsfalschdrallaggregat according to claim 17, characterized in that the magnetic bearing (7) has a controlled damping.
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