專利名稱：具有磁阻電動機的氣流紡紗機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1的前序部分的氣流紡紗機以及一種如權利要求11的前序部分的操作氣流紡紗機的方法。
背景技術：
氣流紡紗機包括大量的紡紗位置。因此在每個紡紗位置處，由所供給的縱向纖維形成物紡制成紗線。該紡紗程序受牽伸單元所影響，在該牽伸單元中，通過牽伸工藝減少了單位長度內的纖維數量。因此，該牽伸單元通常包括3對羅拉，彼此前后設置，其圓周速度從一對羅拉到另一對羅拉逐漸增加。因此這樣限定的縱向纖維形成物在一紡紗噴嘴中通過加捻被紡制成紗線。氣流紡紗機使用氣流紡紗的方法，該方法用于形成紗線，即通過氣流加捻進行紗線的形成。因此通過另一對羅拉將該紗線牽離并且最終卷繞到紗線卷裝上。該紗線卷裝最好由本身與一電動機連接在一起的摩擦輥驅動。
在紗線斷裂或者必須更換該紗線卷裝之后，必須再重新啟動(接頭)紡紗程序。為了盡可能短的生產中斷，需要牽伸單元的羅拉對和牽離裝置對，以及摩擦輥對非常快地增速和/或者幾乎瞬時增速。準瞬時增速并不意味著必須在很短的時間內，例如1-2秒內達到工作速度。此外，通過快速的加速，從而還確保了一定的接頭質量。
在公開資料US2001/0042365A1(PAWELETZ，Anton；BAHLMANN，Bernd；BOCK，Erich；SCHULLER，Edmund)中，公開了一種具有多個單獨的驅動裝置的紡紗機，其中使用了同步電動機。由此其中的一個電動機用作“引導電動機”，以便通過一控制裝置/調節(jié)裝置，根據該引導電動機的速度，相應地控制其它電動機。然而這樣的永磁電動機并不非常普通，因為安裝有磁鐵。
在公開資料EP1205588A1(Maschinenfabrik Rieter AG)中，公開了一種紡紗機，其中紡紗位置的牽伸單元至少部分可控并且獨立于其它紡紗位置的牽伸單元被驅動，因此每個紡紗位置設置至少一個傳感器裝置。然而對于每個紡紗位置來說的調節(jié)裝置必須是相對復雜的，因為該電動機的增速方法必須直接通過上述的傳感器裝置監(jiān)控。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要工作是提供一種氣流紡紗機和一種用于操作氣流紡紗機的方法，使得對于每個紡紗位置來說，可以完成單獨的增速并且不需要為此的調節(jié)裝置。相對該轉換電路，所需的控制裝置必須簡單地設置并且允許精確快速地增速。此外在穩(wěn)定的操作中將獲得較高的生產效率。
通過權利要求1和/或者11給出的特征部分解決了本發(fā)明的任務。
通過使用磁阻電動機來驅動一紡紗位置的羅拉，不需要使用調節(jié)裝置，因為磁阻電動機的特征在于其速度與提供給該磁阻電動機的頻率同步。由于在該轉子的外部區(qū)域中的轉子齒之間的無質量的齒間隙，因此該磁阻電動機包括一較低的慣性矩并且因此特別適合用于該羅拉對的驅動裝置，因為這些羅拉對必然在很短的時間內加速到工作速度。本發(fā)明的其它優(yōu)點在于對于氣流紡紗機來說，只需要一個速度精確的增速而不是一個角度精確的增速。通過非控制的磁阻電動機可以簡單地滿足這個條件。
在其他權利要求中給出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


將在后面通過附圖詳細描述本發(fā)明，附圖包括圖1為具有指定的磁阻電動機的氣流紡紗機的紡紗位置的原理圖；圖2是為該磁阻電動機提供電能的原理電路簡圖；圖3是根據本發(fā)明涉及紡紗機的磁阻電動機的磁化的工作點(iOp，Bop)的位置的定性視圖；和圖4是在增速和轉換期間磁阻電動機的速度和所供給的電壓曲線。
具體實施例方式
一氣流紡紗機包括多個紡紗位置1，圖1在一原理圖示中示出一單個紡紗位置，該紡紗位置具有牽伸單元2，紡紗箱3，牽離裝置4和紗線卷裝6。該牽伸單元2由3對羅拉21，22和23構成，這些羅拉包括沿紡紗方向D逐級變大的圓周速度V1＜V2＜V3，以便精制所供給的縱向纖維形成物10。
在該紡紗箱3中生產的紗線10通過該牽離裝置4的一對羅拉24被輸送出去并且由摩擦輥5卷繞在該紗線卷裝6上。一紗線移位裝置8用于合適的卷繞，所述的裝置根據紗線卷裝6的旋轉速度前后移動該紗線。通過一紗線傳感器7監(jiān)控該紡紗程序，在可能的紗線斷裂情況下，該紗線傳感器7使相應的紡紗位置停止工作。上述的羅拉對21，22，23和24以及摩擦輥5由指定的磁阻電動機11，12，13通過驅動連接裝置9驅動。磁阻電動機是這樣的電動機，它包括具有轉子齒的無繞組轉子，并且該電動機的速度表現在同步運轉期間與所供給的電壓頻率直接成正比。將在一磁阻電動機的定子中形成的旋轉磁場由三相電壓形成，相對時間過程，該三相電壓每次彼此換位120°。因此該定子包括三個繞組，這些繞組彼此對稱地偏置設置。也將可以構造兩相運轉，相應地在該定子上有兩個線圈。因此將供給的電壓彼此偏置90°或者180°。磁阻電動機的轉子僅包括一薄片金屬包裝和軸。在圖1中分配給該羅拉對21，22，23和24的磁阻電動機11，12，13僅僅應該理解為示例性的。一個磁阻電動機還可以僅僅驅動一紡紗位置1的一對羅拉。
圖2示出根據本發(fā)明用于一氣流紡紗機的具有變頻器的驅動系統(tǒng)，以便供給該磁阻電動機(能量供應)。這個整體視圖建立在氣流紡紗機的兩個紡紗位置1和1’(虛線矩形)上，因此該紡紗位置1’示出了在平穩(wěn)工作期間，該紡紗位置1示出在接頭階段和/或者增速模式期間。對于一氣流紡紗機來說，當然不只兩個紡紗位置。在圖2中假定同時多個紡紗位置1’(，...，)處于平穩(wěn)工作模式中。該變頻器31，32和33供給該指定的磁阻電動機11’，12’和13’一工作電壓和一預定的頻率。因為每個不同的紡紗位置1，1’(，...，)設計相同，所以相應的磁阻電動機11和11’，12和12’以及13和13’可以平行切換以分別由一個變頻器31和/或者32和/或者33供給電能。相應地在這里也就是說-磁阻電動機13，13’...用于驅動該紡紗位置1，1’...的摩擦輥5；-磁阻電動機12，12’，...用于驅動該紡紗位置1，1’的牽離裝置4的羅拉對24和牽伸單元2的羅拉對23；-磁阻電動機11，11’...用于驅動該紡紗位置1，1’...的牽伸單元2的羅拉對21和22。
該變頻器31，32和33通過匯流線55供應電能。因此，在這個實施例中，其它的變頻器31和32通過直流中間電路30從變頻器33被供應。該變頻器41，42和43連接在公共的饋線40上并且通過一變壓器56供應。因此可以供給該變頻器41，42和43多個電壓。在另一個實施例中，該變壓器56設置為所謂的自耦變壓器。用于平穩(wěn)操作的變頻器31，32和33需要一定程度的控制，從而必須適于相應的紡紗載荷(材料，待紡紗線的類型)的運轉速度，必須被預先決定。因此進行一預定的參照變量的輸入(在圖1和圖2中未示出)。根據圖1，假定該紡紗位置1處于增速的暫態(tài)模式中。為了在增速期間供應一紡紗位置1(或者1’；...)的磁阻電動機11，12和13，提供了指定給這些磁阻電動機11，12和13的單獨的變頻器41，42和43。這些指定的變頻器41，42和43最好加工成它們可以同時供應僅僅一個紡紗位置1(或者1’；...)的磁阻電動機11，12和13。通過一控制裝置(圖2中未示出)，該增速參數被預設為可變輸入命令，因此該磁阻電動機11，12和13可以在所需時間內達到運轉速度。這個控制裝置因此還在該平穩(wěn)工作模式期間為該變頻器31，32和33預設可變輸入命令。在達到該運轉速度nD0，nW0之后立即從該指定的變頻器41，42和43到該變頻器31，32和33進行能量的供應切換。因此使用開關51，52和53。這些開關通過耦合器50被致動。參照圖4進一步描述該耦合器50的特別有利的設計。該開關51，52和53本身是電流類型的，即它們可以是設置有觸點的開關或者還可以是以半導體類型的電源斷路器為基礎的電子開關。快速切換是非常重要的。根據該開關51，52和53的設計，該耦合器50可以是機械，電氣或者電子實施的。在圖2中開關51，52和53分別示出。這并不是必要條件，該開關51，52和53可以容納在一個機械或者電子滑閘中。
為了闡述該增速本身，現在來參照附圖4。圖4示出了用于卷繞紗線的該摩擦輥5的速度nW和/或者該指定的磁阻電動機13和該羅拉對24和23和/或者該指定的磁阻電動機12的速度nD的時間決定的過程，在羅拉對24和23之間發(fā)生了紗線的形成(牽伸)。這些速度相應地用nW和nD表示，從而這些參數表示出一個時間的函數nW＝nW(t)，nD＝nD(t)。
因此即使這個電動機和相應的羅拉對21和22沒有在下面的說明書中簡明地被指出，下面的解釋也將適合于該磁阻電動機11。該磁阻電動機12和13同步運轉達到具有實用頻率的運轉速度nW0和nD0。在變頻器42和43中，產生一三相電壓，其頻率從0周期每秒(cps)升至相應的用于該磁阻電動機13的例如每秒235周期的頻率。通過用作該增速的可變輸入命令的必須的增速控制時間例如t0＝1..2s可以預先設定增速周期。該運轉頻率的說明還被僅僅理解為示例說明。對于一紡紗位置的每個磁阻電動機來說，可以提供另一個運轉頻率。這些運轉頻率因此處于一相對寬的范圍內，例如每秒95-300周期。為了增速，重要的是用于每個磁阻電動機的電壓的頻率比保持在增速控制時間0..t0期間內的恒定。
在圖4的下部，該電壓曲線u＝u(t)被示出用于該磁阻電動機13和/或者指定的變頻器43。由于上述的恒定電壓頻率比，該電壓與時間成線性地升高，達到值UW0，此時該磁阻電動機達到運轉速度nW0。在達到該速度之后，電壓立即可以降到值UW0stat。在增速期間達到運轉速度nW0和nD0時或者之后，進行向該變頻器32和33的切換以便穩(wěn)定運轉。對于切換時間tU和/或者tU1和tU2來說，使用關系式(見圖4)t0≤tU。
通過圖4的示出，描述了兩個特別有利的切換模式以及因此的該開關52和53的特別的耦合。在切換程序期間，該摩擦輥5與該紗線卷裝6一起確實受到比該羅拉對24更小的速度。這建立在該摩擦輥5和紗線卷裝6的較大的慣量轉矩上并且因此由較大的儲藏動能所支持。結果是張緊紗線10，因此紗線斷裂的危險相對較高。
i)在第一實施例中，按照如下所述防止紗線張緊該用于摩擦輥的磁阻電動機的切換發(fā)生在較早的時間點tU1。只有在時間點tU2＝tU1+ΔtU用于該牽離裝置4的羅拉對24的磁阻電動機12被切換到用于該穩(wěn)定運轉的變頻器32上。用于ΔtU的常規(guī)值在微秒數量級內。在讀穩(wěn)定運轉期間，該磁阻電動機13和12包括運轉速度nW0stat和/或者nD0stat。
ii)在用于在切換期間防止一紗線張緊的實施例中，用于牽離裝置4的磁阻電動機12中的一個的運轉速度選擇成在增速模式期間比在穩(wěn)定運轉模式期間稍微高nD0＞nD0stat。
用于速度中的常規(guī)值不是轉數而是在例如610m/min-600m/min這樣的范圍內。在切換期間，以這種方式可以避免不需要的額外的紗線張緊。另外，出于動力學的原因，可以相應地區(qū)別地預先設定運轉速度nW0和nW0stat(在圖4中未示出)。
用于切換的兩個上述的實施例還可以被組合并且因此還可以適用于其它的羅拉對上以防止額外的不需要的紗線和/或者纖維材料的張緊。對于兩個上述的切換模式i)和ii)來說，也可以考慮用于在磁阻電動機中降低磁通量的有限的時間。
在用于切換的兩個實施例中，該磁阻電動機在從變頻器31，32和33供應電能以便穩(wěn)定運轉的期間不是同步增速的，例如從速度值580m/min到600m/min。上述的變頻器31，32和33供給具有恒定運轉頻率的電壓，因為所有的相應的該氣流紡紗機的磁阻電動機被由僅僅一個變頻器并行供給。在另一個優(yōu)選實施例中，規(guī)定，在增速開始之前，向一紡紗位置的單個或者所有的磁阻電動機供應直流電壓。因此可以達到該磁阻電動機11，12和13和/或者由它們驅動的羅拉對21，22，23，24的限定的啟動位置。
在圖3中示出了一磁阻電動機的磁力和電氣的大小。由一磁阻電動機的轉子產生的磁導B通過所供給的具有常規(guī)的飽和過程的電流i表示。用于根據本發(fā)明的氣流紡紗機的磁阻電動機的工作點Op很明顯在通常的額定點N下面。這個額定點N通常在每個情況中由生產者決定，假定在飽和開始之前進行，從而該額定值例如扭矩由生產者來保證。上述的相對該額定點N對工作點OP的選擇，在一具體的實施例中允許獲得用于增速的所需的高扭矩，以便由其它變頻器41，42，43傳送的電壓和因此的電流i明顯相對磁阻電動機的該工作電壓UOP和/或者工作電流iOP來說過大，例如大致達到值iN(見圖3)。過大值的數量級的系數大致為1.5IN≈1.5iOp由磁阻電動機帶來的扭矩M是在該飽和范圍之外由下面的等式決定的M＝C.u2.7因此意味著c在該磁感應B(見圖3)的線性范圍內電動機類型指定的常數；u供給相應的磁阻電動機的電壓(平均瞬時值)。
通過確定該磁阻電動機尺寸，可以獲得所需的高扭矩M。如果該工作點Op大致在一磁阻電動機的該額定點N的通常位置處，那么該電壓事實上可以被類似地增加，然而因為發(fā)生了飽和效應，這不會導致所需的扭矩M。上述的根據本發(fā)明對氣流紡紗機的磁阻電動機的尺寸的確定包括一相對一磁阻電動機的更好的效率，該磁阻電動機的工作點Op由生產者選定在通常預先設定的額定點N上。這建立在在該磁感應B相對電流I的仍為一定的線性范圍內的操作上；見圖3中的定性的視圖。在氣流紡紗機方面，較高的效率的優(yōu)點在于在相應的紡紗車間內的較少的耗散熱量必須被去除。
除了該磁阻電動機的上述電和/或者磁的大小以外，必須考慮一氣流紡紗機的不同部分的負載情況。為了確定該磁阻電動機13的大小以便通過摩擦輥5驅動該紗線卷裝6，必須考慮較高的慣性矩和較低的負載。與上述相比，對于驅動該牽伸單元2的磁阻電動機11和12來說，所考慮的應包括待驅動的羅拉對21，22和23的平均慣性矩，相對高的負載。
該磁阻電動機的上述的大小的確定獨立于基于該磁阻電動機的操作方法。
對于根據本發(fā)明的氣流紡紗機來說，在一特別的優(yōu)選實施例中，將以四象限操作模式使用變頻器和與其相連的磁阻電動機。在通過匯流線55供給電能出現故障的情況下，該氣流紡紗機可以限定的方式變慢該由紗線卷裝6和摩擦輥5的慣性矩儲存的動能從指定的磁阻電動機13，13’，...(現在它們實際上是發(fā)電機)通過變頻器33被供給直流中間電路30，以便可以供給其它磁阻電動機分別來自變頻器31和32的電能。因此可以進行該氣流紡紗機的同步減速。因為該同步操作模式，所以這個程序不需要調節(jié)，特別是不需要任何關于一個電動機/發(fā)電機的速度的轉速表。可變輸入命令將從一控制裝置提供給一個變頻器31和32，該控制裝置構造成時間的函數。這個可變輸入命令可以從頻率，電壓和電流的參數得出，這些參數在從該磁阻電動機13起動的變頻器33中給出，并且該可變輸入命令可以限定對根據本發(fā)明的氣流紡紗機的減速。在減速程序的特別的結構中，規(guī)定了在直流中間電路30中的電壓通過調節(jié)保持在時間上恒定。還可以應用上述的操作模式，以便回避在匯流線55上的暫時的電壓中斷。從而可以沒有斷紗地回避這種情況。
為了減輕紡紗車間的空調系統(tǒng)，該磁阻電動機可以裝備有防水裝置。用于冷卻的水在攜帶該磁阻電動機的繞組的定子中循環(huán)。
上述將該磁阻電動機11，12，13分配給單個的羅拉21，22，23，24和5以及變頻器31，32和33僅應理解為用于本發(fā)明的示例。特別地，對于在減速期間內的發(fā)電機類型的運轉來說，可以使用除了上述的磁阻電動機以外的其它磁阻電動機13。
因此，從上述的實施例，容易衍生出其它的優(yōu)選結構和組合，這些亦然包括在本發(fā)明的思想中。
權利要求
1.包括多個紡紗位置(1)的氣流紡紗機，因此每個紡紗位置(1)含有-一包括多個羅拉對(21，22，23)的牽伸單元(2)；-一包括一對羅拉(24)的牽離裝置(4)；-一由摩擦輥(5)驅動的紗線卷裝(6)，和-一些電驅動電動機(11，12，13)，它們設置用于驅動這些羅拉對(21，22，23，24)和摩擦輥(5)，其特征在于，每個上述的電動機設置為磁阻電動機(11，12，13)，每個電動機通過一開關與變頻器(31，32，33；41，42，43)(51，52，53)連接在一起。
2.根據權利要求1所述的氣流紡紗機，其特征在于，在平穩(wěn)工作模式中，通過該開關(51，52，53)由一變頻器(31，32，33)供應每個磁阻電動機(11，12，13)，對于增速模式來說，每個磁阻電動機(11，12，13)可以通過該開關(51，52，53)切換到一指定的變頻器(41，42，43)。
3.根據權利要求2所述的氣流紡紗機，其特征在于，在用于平穩(wěn)工作的每個變頻器(31，32，33)的其它的紡紗位置處，相應的電動機(11，11’；12，12’；13，13’)通過開關(51，52，53)被并聯。
4.根據權利要求2或者3所述的氣流紡紗機，其特征在于，用于增速的每個變頻器(41，42，43)在每個情況中通過開關(51，52，53)與僅僅一個磁阻電動機(11，12，13)連接在一起。
5.根據權利要求2-4任一項所述的氣流紡紗機，其特征在于，該開關(51，52，53)設計為電子開關或者電流開關。
6.根據權利要求5所述的氣流紡紗機，其特征在于，為了對切換一紡紗位置(1，1’)的磁阻電動機(11，12，13)的定時程序進行控制，該開關(51，52，53)包括一耦合器(50)。
7.根據權利要求2-6任一項所述的氣流紡紗機，其特征在于，該磁阻電動機(11，11’；12，12’；13，13’)的工作點(Op)位于額定點(N)下面。
8.根據權利要求7所述的氣流紡紗機，其特征在于，對應于該工作點(Op)和額定點(N)的該電流強度iN，iOp通過如下的等式聯系iN≈1.5iOp。
9.根據權利要求2-8任一項所述的氣流紡紗機，其特征在于，該變頻器(31，32，33)包括一用于平穩(wěn)工作的公共直流中間電路(30)。
10.根據權利要求2-9任一項所述的氣流紡紗機，其特征在于，該磁阻電動機(11，11’...；12，12’...13，13’)的定子包括一水冷卻裝置。
11.用于操作一氣流紡紗機的方法，該氣流紡紗機包括多個紡紗位置(1，1’)，而每個紡紗位置(1，1’)包括-一包括多個羅拉對(21，22，23)的牽伸單元(2)；-一包括一對羅拉(24)的牽離裝置(4)；-一由摩擦輥(5)驅動的紗線卷裝(6)，和-一些電驅動電動機(11，12，13)，它們設置用于驅動羅拉對(21，22，23，24)和摩擦輥(5)，其特征在于，每個上述的電動機設置為磁阻電動機(11，12，13)，通過合適的一個開關每個磁阻電動機(11，12，13)連接到一個紡紗位置(1，1’)處，并且A為了增速，通過一致動的開關(51，52，53)分別從一個指定的變頻器(41，42，43)供應一紡紗位置(1，1’)的每個磁阻電動機(11，12，13)，和B在增速之后，通過該指定的開關(51，52，53)進行切換，以便在平穩(wěn)運轉模式中，通過該指定的開關(51，52，53)分別從一個變頻器(31，32，3 3)供應多個紡紗位置(1，1’)的相應的磁阻電動機(11，11’，12，12’，13，13’)。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，在步驟A期間，一紡紗位置的磁阻電動機(11，12，13)被以恒定的電壓頻率關系供應，并且該磁阻電動機(11，12，13)同步增速到所供給的頻率。
13.根據權利要求11或者12所述的方法，其特征在于，在步驟A期間，所獲得速度(nD0)在該磁阻電動機(12)驅動該牽離裝置(4)的羅拉對(24)的增速期間比在平穩(wěn)工作期間的速度(nD0stat)高，以便避免紗線的張緊。
14.根據權利要求11或者12所述的方法，其特征在于，在步驟B期間，該磁阻電動機(13)驅動該摩擦輥(5)的開關時間點(tU1)位于該磁阻電動機(12)驅動該用于牽離裝置(4)的羅拉對(24)的開關時間點(tU2)之前，以便因此避免紗線的張緊。
15.根據權利要求11-14任一項所述的方法，其特征在于，在步驟B期間，緊接在在切換之后的磁阻電動機(11，12，13)相對該平穩(wěn)工作的運轉速度(nD0stat，nW0stat)非同步地增速。
16.根據權利要求11-15任一項所述的方法，其特征在于用于平穩(wěn)工作的變頻器(31，32，33)包括一公共的直流中間電路(30)，該變頻器(31，32，33)能夠四象限操作。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，在電源供應出現故障時，驅動摩擦輥(5)的磁阻電動機(13，13’)被如同發(fā)電機一樣被驅動，所發(fā)出的電能供應其它磁阻電動機(11，11’...；12，12’...)以驅動羅拉對(21，22，23，24)，以便以限定的(受控的)方式減慢地驅動氣流紡紗機，因此避免發(fā)生紗線的斷裂。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，減慢該氣流紡紗機時，直流中間電路(30)保持有一恒定電壓。
全文摘要
對于一氣流紡紗機來說，每個紡紗位置(1，1’)設置有驅動牽伸裝置(2)的羅拉對(21，22，23，4)、牽離裝置(4)和摩擦輥(5)、磁阻電動機(11，12，13)。為了例如在紗線斷裂之后紡紗位置增速，設置了一特別的變頻器(41，42，43)。在達到工作速度(nW0)后，將開關轉接到另一個變頻器(31，32，33)上，在此時進一步的紡紗位置(1’)的相應的磁阻電動機(11，12，13)被平行驅動。利用磁阻電動機(11，12，13)可以無需復雜的速度調節(jié)裝置。該磁阻電動機的特別的尺寸允許在穩(wěn)定工作期間獲得非?？斓脑鏊俸头浅：玫男?。
文檔編號D01H4/42GK1490445SQ0315884
公開日2004年4月21日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權日2002年9月16日
發(fā)明者O·維斯特, H·沃爾夫, , O 維斯特 申請人:里特機械公司