自由端纺纱转子的单机传动装置制造方法及图纸

自由端纺纱转子的单独电动机传动装置带有一根在壳体（３）中可旋转支承纺纱转子（１）的轴（２），磁阻式电动机的转子（７）固定在轴（２）上，而它的定子（６）则同轴固定在转子（７）外面的壳体（３）上。磁阻式电动机设计成控制磁阻电动机，至少它的转子（７）用于一种具有居里温度至少为２１０℃、饱和磁通密度最多为０．８Ｔ、在１００ＫＨｚ和０．３Ｔ时的损耗最多为１５０Ｗ／ｋｇ和抗拉强度至少为４００Ｎ／ｍｍ↑［２］的铁磁材料作成。这种材料可用非晶体的金属或晶体的铁镍、铁钴或铁镍钴合金。这一电动机在磁滞电流和涡流损耗最低时可以达到高于４０，０００转／分的高转速。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高转速旋转部件的特别是自由纺纱转子的传动装置。该装置带有一根在一个壳体中可旋转支承上述旋转部件的轴，此轴上抗扭地装有磁阻式电动机的转子，而其定子则同轴地固装在转子外面的壳体上。这里所谓“高转速”是指大于40，000转/分的转速。自由端纺纱转子的经典传动装置乃是切向皮带传动，这种传动装置至今仍在广泛使用。例如德国专利DE-OS 3533 717曾述及这种皮带传动，并叙述了带有支承纺纱转子的轴的圆盘支承的切向皮带传动。切向皮带传动有许多缺点滑转引起的功率消耗大，由于切向皮带打滑引起轴到轴的转速差、产生附加的噪声(例如由传动轴、紧带轮等引起的噪声)、切向皮带导向需要的场地和支承纺纱转子的轴的圆盘支承需要许多昂贵的轴颈，以及由于圆盘涂层的磨损而需要频繁的定期维修。由于这些缺点，人们早就想用单机传动来代替切向皮带传动。对自由端纺纱转子传动装置的传动电动机有如下的基本要求-高转速-无级调速-轴到轴无转速差-高的过程可靠性-短的起动时间-很高的效率(由于场地原因往往不可能用风扇冷却)-维修少-换向器不引起火花-电动机和相应的电力电子器件价值低廉人们早就提出了各种不同的方案来解决这个传动问题采用异步电动机、同步电动机，亦有用磁阻式电动机的。例如德国专利DE-OS 2 644 749和DE-OS 3 710 962提出了用异步电动机的自由端纺纱转子的传动装置。如所周知，异步电动机有许多优点价格较低、维修少和可直接用不同频率的电源电压起动，而不需要附加的起动措施。但用这种电动机来传动自由端纺纱转子时则存在一些严重的缺点。在不调速运行时，由异步电动机的基本原理所引起的与负载有关的转差率约为2％～3％。在多工位纺织机械时，轴到轴达到的实际转速的同步性和纱线质量取决于电动机的制造公差和瞬态负荷(如纤维扭缠和纤维蓬松等)。在控制异步电动机时，电动机到电动机的转数差通常对某一给定的运行转数而言约为0.5％。不用昂贵的调速是不可能达到恒定转数的。在自由端纺纱转子达到很高转数(约100,000转/分)时，由于打滑引起的转子频率产生的损耗会导致效率降低。由于转子损耗产生的热只可能通过轴承进行不良散热，所以，有时需要附加的冷却而使系统昂贵。三相异步电动机需要控制用的昂贵电力电子控制器件。需要用三相和双极的变频器。目前市售的变频器的最大输出振荡频率一般为400～1,000赫。这就把双极三相异步电动机的转速限制到60,000转/分。所以对上述使用场合必须采用以少量昂贵的电力电子器件组合的特殊结构的变频器，这样就大大地降低了三相异步电动机这种解决方案在价格上的优越性。因此，例如德国专利DE-OS 2 235 686和DE-OS 4 224 757提出了用永久磁铁励磁的同步电动机解决方案。这种电动机可以避免转子损耗和转差率。尽管如此，仍然有如下的缺点由于使用磁性材料(例如钐钴合金)而需要在转子上考虑克服电磁铁离心力的固定装置(见DE-OS 4 224 757)，因而造价昂贵。也象三相异步电动机那样，需要花费控制用的电力电子器件。为了达到要求的高转速，同样必须象三相异步电动机那样采用昂贵的特殊结构变频器。德国专利DE-OS 2 235 686提出用磁阻式电动机，但这种磁阻式电动机如何达到这样高的转速，则没有说明。该文件结合电路图叙述的实施例是采用永久磁铁励磁的同步电动机。基于上述认识，本专利技术认为，以前和新近发展的控制磁阻式电动机(例如见“电子学”期刊1992年第10期，29～31页和1992年26期72～75页)从基本原理上已经能够满足大部分上述要求并适用于自由端纺纱转子的传动装置。这种电动机通过改变馈电频率而可实现无级调速。在传动装置已知的和几乎是恒定的系统特性时，一个供电网的多工位系统即“纺织机”的全部电动机都可受控运行。在这种情况下，由于电动机不打滑，所以从电动机到电动机不产生转速差。如果在单工位转速预选时需要较大的灵活性，则纺织机的每台电动机都可以考虑一个与它对应的电力电子器件。与其他类型的电动机比较起来，控制磁阻式电动机的优点是，电力电子器件花费很小，因为与感应电动机的双极通电比较起来，控制磁阻式电动机只需要单极通电。在这种结构时，电动机同样可受控运行。但为了在传动系统的系统特性在很大范围内波动时保证过程的可靠性和改善动态特性，特别是短的起动时间，不需要大的附加费用也能实现调速运行。此外，不象永久磁铁励磁的同步电机那样由于需要克服永久磁铁离心力的固定装置而引起的转速限制。在控制磁阻式电动机的转子中，除铁损耗外，不象异步电动机那样会产生感应电流引起的附加温升而限制最大转速和增加冷却费用。最大转速主要取决于所用的轴承。高的最大扭转可使控制磁阻式电动机在短的起动时间内升到额定转数。其次，这种电动机没有炭刷，可满足“无火花”和“无维修”的要求。控制磁阻式电动机的机械结构特别简单。定子和转子都由钢板冲片叠成。定子的极绕组可单个预先加工，因而电动机的加工简单，成本低廉。而且控制磁阻式电动机控制用的电力电子器件的费用也很少，因为它只需要绕组单极通电，而不象感应电动机那样需要双极通电。控制磁阻式电动机以其很适用于高转速已被建议用于高速转轴和离心机。在这种高转速应用中，由铁损耗引起的电动机温升一般可通过附加的冷却措施降到容许的温度值。而在考虑用于传动自由端纺纱转子时，则几乎不可能采取附加的冷却措施。此外，人们还有这样的疑虑这种电动机的噪声一般高于感应电动机，且功率因数λ(＝有效功率/视在功率)一般比相同功率的感应电动机差。所以，至今尚未作自由端纺纱转子的传动装置。本专利技术的任务在于，提出一种具有上述和权利要求1的前序部分所述特征的传动装置，这种传动装置不但能满足前面提到的要求，而且可使磁滞损耗和涡流损耗保持最小，这点特别是因为在上述使用场合中几乎不可能采取附加的冷却措施而显得尤为重要。本专利技术是按权利要求1所述的特征来解决这个问题的，本专利技术的其他优点在从属权利要求中进行了叙述。本专利技术基于这样的主导思想如果把铁损耗引起的电动机温升下降到不需要附加的冷却措施，而且电动机的特性，特别是噪声和功率因数获得了附加的改善，则上述控制磁阻式电动机很适用于自由端纺纱转子的传动装置。在钢板作成的铁磁性材料时，铁损耗至少随磁通密度β的增加呈平方而增加并至少以馈电频率的1.5次幂而增加。在固定了电动机极数时，馈电频率确定了要达到的转数。这样，减少铁损耗就只能通过减少磁通密度来实现。根据本专利技术的电动机实施例，用一种适当的材料来限制转子或定子的磁通密度，这种材料具有饱和磁通密度低和铁损耗小以及足够机械强度的特点。这种例如在权利要求2和3中所述的材料是众所周知的，但其应用至今只限于通信技术的器件和电力电子器件，而用于电动机制造则闻所未闻。最好把具有本专利技术前述特点的材料只用于转子，这就足够了。因为通过转子材料的饱和，同时限制了定子的磁通密度，这样定子可用价格较低的材料。由于在上述应用中必须达到相当小的扭转力矩，同时达到高转速的效率，所以磁通密度减小所引起的电动机体积的增加保持在可接受的限度内。控制磁阻式电动机绕组的单极通电对损耗起有利作用，且由此而使磁通密度比双极通电时小。这种电动机结构与经典的电动机结构不同，后者通常追求很高的利用率(＝扭转力矩/电动本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有高转速旋转部件特别是自由端纺纱转子的传动装置具有一根在壳体内可旋转支承上述高转速部件的轴，磁阻式电动机的转子固定装在这根轴上，电动机的定子则同轴固定在转子外边的壳体上，其特征是，磁阻式电动机是作为控制磁阻式电动机设计的，这种电动机至少转子（７）由一种具有居里温度至少为２１０℃、饱和磁通密度最高为０．８Ｔ、在１００ＫＨ Ｚ和０．３Ｔ时的损耗最多为１５０Ｗ／ｋｇ和抗拉强度至少为４００Ｎ／ｍｍ↑［２］的铁磁材料作成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U巴尔豪森，G施皮斯，K巴克豪斯，P施罗尔斯，
申请(专利权)人：帕利特克斯计划有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]