具有磁阻电动机的气流纺纱机 【技术领域】
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分的气流纺纱机以及一种如权利要求11的前序部分的操作气流纺纱机的方法。
背景技术
气流纺纱机包括大量的纺纱位置。因此在每个纺纱位置处，由所供给的纵向纤维形成物纺制成纱线。该纺纱程序受牵伸单元所影响，在该牵伸单元中，通过牵伸工艺减少了单位长度内的纤维数量。因此，该牵伸单元通常包括3对罗拉，彼此前后设置，其圆周速度从一对罗拉到另一对罗拉逐渐增加。因此这样限定的纵向纤维形成物在一纺纱喷嘴中通过加捻被纺制成纱线。气流纺纱机使用气流纺纱的方法，该方法用于形成纱线，即通过气流加捻进行纱线的形成。因此通过另一对罗拉将该纱线牵离并且最终卷绕到纱线卷装上。该纱线卷装最好由本身与一电动机连接在一起地摩擦辊驱动。
在纱线断裂或者必须更换该纱线卷装之后，必须再重新启动(接头)纺纱程序。为了尽可能短的生产中断，需要牵伸单元的罗拉对和牵离装置对，以及摩擦辊对非常快地增速和/或者几乎瞬时增速。准瞬时增速并不意味着必须在很短的时间内，例如1-2秒内达到工作速度。此外，通过快速的加速，从而还确保了一定的接头质量。
在公开资料US2001/0042365A1(PAWELETZ，Anton；BAHLMANN，Bernd；BOCK，Erich；SCHULLER，Edmund)中，公开了一种具有多个单独的驱动装置的纺纱机，其中使用了同步电动机。由此其中的一个电动机用作“引导电动机”，以便通过一控制装置/调节装置，根据该引导电动机的速度，相应地控制其它电动机。然而这样的永磁电动机并不非常普通，因为安装有磁铁。
在公开资料EP1205588A1(Maschinenfabrik Rieter AG)中，公开了一种纺纱机，其中纺纱位置的牵伸单元至少部分可控并且独立于其它纺纱位置的牵伸单元被驱动，因此每个纺纱位置设置至少一个传感器装置。然而对于每个纺纱位置来说的调节装置必须是相对复杂的，因为该电动机的增速方法必须直接通过上述的传感器装置监控。
【发明内容】
本发明的主要工作是提供一种气流纺纱机和一种用于操作气流纺纱机的方法，使得对于每个纺纱位置来说，可以完成单独的增速并且不需要为此的调节装置。相对该转换电路，所需的控制装置必须简单地设置并且允许精确快速地增速。此外在稳定的操作中将获得较高的生产效率。
通过权利要求1和/或者11给出的特征部分解决了本发明的任务。
通过使用磁阻电动机来驱动一纺纱位置的罗拉，不需要使用调节装置，因为磁阻电动机的特征在于其速度与提供给该磁阻电动机的频率同步。由于在该转子的外部区域中的转子齿之间的无质量的齿间隙，因此该磁阻电动机包括一较低的惯性矩并且因此特别适合用于该罗拉对的驱动装置，因为这些罗拉对必然在很短的时间内加速到工作速度。本发明的其它优点在于：对于气流纺纱机来说，只需要一个速度精确的增速而不是一个角度精确的增速。通过非控制的磁阻电动机可以简单地满足这个条件。
在其他权利要求中给出本发明的优选实施例。
【附图说明】
将在后面通过附图详细描述本发明，附图包括：
图1为具有指定的磁阻电动机的气流纺纱机的纺纱位置的原理图；
图2是为该磁阻电动机提供电能的原理电路简图；
图3是根据本发明涉及纺纱机的磁阻电动机的磁化的工作点(iOp，Bop)的位置的定性视图；和
图4是在增速和转换期间磁阻电动机的速度和所供给的电压曲线。
【具体实施方式】
一气流纺纱机包括多个纺纱位置1，图1在一原理图示中示出一单个纺纱位置，该纺纱位置具有牵伸单元2，纺纱箱3，牵离装置4和纱线卷装6。该牵伸单元2由3对罗拉21，22和23构成，这些罗拉包括沿纺纱方向D逐级变大的圆周速度V1＜V2＜V3，以便精制所供给的纵向纤维形成物10。
在该纺纱箱3中生产的纱线10通过该牵离装置4的一对罗拉24被输送出去并且由摩擦辊5卷绕在该纱线卷装6上。一纱线移位装置8用于合适的卷绕，所述的装置根据纱线卷装6的旋转速度前后移动该纱线。通过一纱线传感器7监控该纺纱程序，在可能的纱线断裂情况下，该纱线传感器7使相应的纺纱位置停止工作。上述的罗拉对21，22，23和24以及摩擦辊5由指定的磁阻电动机11，12，13通过驱动连接装置9驱动。磁阻电动机是这样的电动机，它包括具有转子齿的无绕组转子，并且该电动机的速度表现在同步运转期间与所供给的电压频率直接成正比。将在一磁阻电动机的定子中形成的旋转磁场由三相电压形成，相对时间过程，该三相电压每次彼此换位120°。因此该定子包括三个绕组，这些绕组彼此对称地偏置设置。也将可以构造两相运转，相应地在该定子上有两个线圈。因此将供给的电压彼此偏置90°或者180°。磁阻电动机的转子仅包括一薄片金属包装和轴。在图1中分配给该罗拉对21，22，23和24的磁阻电动机11，12，13仅仅应该理解为示例性的。一个磁阻电动机还可以仅仅驱动一纺纱位置1的一对罗拉。
图2示出根据本发明用于一气流纺纱机的具有变频器的驱动系统，以便供给该磁阻电动机(能量供应)。这个整体视图建立在气流纺纱机的两个纺纱位置1和1’(虚线矩形)上，因此该纺纱位置1’示出了在平稳工作期间，该纺纱位置1示出在接头阶段和/或者增速模式期间。对于一气流纺纱机来说，当然不只两个纺纱位置。在图2中假定同时多个纺纱位置1’(，...，)处于平稳工作模式中。该变频器31，32和33供给该指定的磁阻电动机11’，12’和13’一工作电压和一预定的频率。因为每个不同的纺纱位置1，1’(，...，)设计相同，所以相应的磁阻电动机11和11’，12和12’以及13和13’可以平行切换以分别由一个变频器31和/或者32和/或者33供给电能。相应地在这里也就是说：
-磁阻电动机13，13’...用于驱动该纺纱位置1，1’...的摩擦辊5；
-磁阻电动机12，12’，...用于驱动该纺纱位置1，1’的牵离装置4的罗拉对24和牵伸单元2的罗拉对23；
-磁阻电动机11，11’...用于驱动该纺纱位置1，1’...的牵伸单元2的罗拉对21和22。
该变频器31，32和33通过汇流线55供应电能。因此，在这个实施例中，其它的变频器31和32通过直流中间电路30从变频器33被供应。该变频器41，42和43连接在公共的馈线40上并且通过一变压器56供应。因此可以供给该变频器41，42和43多个电压。在另一个实施例中，该变压器56设置为所谓的自耦变压器。用于平稳操作的变频器31，32和33需要一定程度的控制，从而必须适于相应的纺纱载荷(材料，待纺纱线的类型)的运转速度，必须被预先决定。因此进行一预定的参照变量的输入(在图1和图2中未示出)。根据图1，假定该纺纱位置1处于增速的暂态模式中。为了在增速期间供应一纺纱位置1(或者1’；...)的磁阻电动机11，12和13，提供了指定给这些磁阻电动机11，12和13的单独的变频器41，42和43。这些指定的变频器41，42和43最好加工成：它们可以同时供应仅仅一个纺纱位置1(或者1’；...)的磁阻电动机11，12和13。通过一控制装置(图2中未示出)，该增速参数被预设为可变输入命令，因此该磁阻电动机11，12和13可以在所需时间内达到运转速度。这个控制装置因此还在该平稳工作模式期间为该变频器31，32和33预设可变输入命令。在达到该运转速度nD0，nW0之后立即从该指定的变频器41，42和43到该变频器31，32和33进行能量的供应切换。因此使用开关51，52和53。这些开关通过耦合器50被致动。参照图4进一步描述该耦合器50的特别有利的设计。该开关51，52和53本身是电流类型的，即它们可以是设置有触点的开关或者还可以是以半导体类型的电源断路器为基础的电子开关。快速切换是非常重要的。根据该开关51，52和53的设计，该耦合器50可以是机械，电气或者电子实施的。在图2中开关51，52和53分别示出。这并不是必要条件，该开关51，52和53可以容纳在一个机械或者电子滑闸中。
为了阐述该增速本身，现在来参照附图4。图4示出了用于卷绕纱线的该摩擦辊5的速度nW和/或者该指定的磁阻电动机13和该罗拉对24和23和/或者该指定的磁阻电动机12的速度nD的时间决定的过程，在罗拉对24和23之间发生了纱线的形成(牵伸)。这些速度相应地用nW和nD表示，从而这些参数表示出一个时间的函数
nW：＝nW(t)，
nD：＝nD(t)。
因此即使这个电动机和相应的罗拉对21和22没有在下面的说明书中简明地被指出，下面的解释也将适合于该磁阻电动机11。该磁阻电动机12和13同步运转达到具有实用频率的运转速度nW0和nD0。在变频器42和43中，产生一三相电压，其频率从0周期每秒(cps)升至相应的用于该磁阻电动机13的例如每秒235周期的频率。通过用作该增速的可变输入命令的必须的增速控制时间例如
t0＝1..2s
可以预先设定增速周期。该运转频率的说明还被仅仅理解为示例说明。对于一纺纱位置的每个磁阻电动机来说，可以提供另一个运转频率。这些运转频率因此处于一相对宽的范围内，例如每秒95-300周期。为了增速，重要的是用于每个磁阻电动机的电压的频率比保持在增速控制时间0..t0期间内的恒定。
在图4的下部，该电压曲线u＝u(t)被示出用于该磁阻电动机13和/或者指定的变频器43。由于上述的恒定电压频率比，该电压与时间成线性地升高，达到值UW0，此时该磁阻电动机达到运转速度nW0。在达到该速度之后，电压立即可以降到值UW0stat。在增速期间达到运转速度nW0和nD0时或者之后，进行向该变频器32和33的切换以便稳定运转。对于切换时间tU和/或者tU1和tU2来说，使用关系式(见图4)
t0≤tU。
通过图4的示出，描述了两个特别有利的切换模式以及因此的该开关52和53的特别的耦合。在切换程序期间，该摩擦辊5与该纱线卷装6一起确实受到比该罗拉对24更小的速度。这建立在该摩擦辊5和纱线卷装6的较大的惯量转矩上并且因此由较大的储藏动能所支持。结果是张紧纱线10，因此纱线断裂的危险相对较高。
i)在第一实施例中，按照如下所述防止纱线张紧：该用于摩擦辊的磁阻电动机的切换发生在较早的时间点tU1。只有在时间点
tU2：＝tU1+ΔtU
用于该牵离装置4的罗拉对24的磁阻电动机12被切换到用于该稳定运转的变频器32上。用于ΔtU的常规值在微秒数量级内。在读稳定运转期间，该磁阻电动机13和12包括运转速度nW0stat和/或者nD0stat。
ii)在用于在切换期间防止一纱线张紧的实施例中，用于牵离装置4的磁阻电动机12中的一个的运转速度选择成在增速模式期间比在稳定运转模式期间稍微高：
nD0＞nD0stat。
用于速度中的常规值不是转数而是在：例如610m/min-600m/min这样的范围内。在切换期间，以这种方式可以避免不需要的额外的纱线张紧。另外，出于动力学的原因，可以相应地区别地预先设定运转速度nW0和nW0stat(在图4中未示出)。
用于切换的两个上述的实施例还可以被组合并且因此还可以适用于其它的罗拉对上以防止额外的不需要的纱线和/或者纤维材料的张紧。对于两个上述的切换模式i)和ii)来说，也可以考虑用于在磁阻电动机中降低磁通量的有限的时间。
在用于切换的两个实施例中，该磁阻电动机在从变频器31，32和33供应电能以便稳定运转的期间不是同步增速的，例如从速度值580m/min到600m/min。上述的变频器31，32和33供给具有恒定运转频率的电压，因为所有的相应的该气流纺纱机的磁阻电动机被由仅仅一个变频器并行供给。在另一个优选实施例中，规定，在增速开始之前，向一纺纱位置的单个或者所有的磁阻电动机供应直流电压。因此可以达到该磁阻电动机11，12和13和/或者由它们驱动的罗拉对21，22，23，24的限定的启动位置。
在图3中示出了一磁阻电动机的磁力和电气的大小。由一磁阻电动机的转子产生的磁导B通过所供给的具有常规的饱和过程的电流i表示。用于根据本发明的气流纺纱机的磁阻电动机的工作点Op很明显在通常的额定点N下面。这个额定点N通常在每个情况中由生产者决定，假定在饱和开始之前进行，从而该额定值例如扭矩由生产者来保证。上述的相对该额定点N对工作点OP的选择，在一具体的实施例中允许获得用于增速的所需的高扭矩，以便由其它变频器41，42，43传送的电压和因此的电流i明显相对磁阻电动机的该工作电压UOP和/或者工作电流iOP来说过大，例如大致达到值iN(见图3)。过大值的数量级的系数大致为1.5：
IN≈1.5iOp
由磁阻电动机带来的扭矩M是在该饱和范围之外由下面的等式决定的：
M＝C.u2.7
因此意味着：
c在该磁感应B(见图3)的线性范围内电动机类型指定的常数；
u供给相应的磁阻电动机的电压(平均瞬时值)。
通过确定该磁阻电动机尺寸，可以获得所需的高扭矩M。如果该工作点Op大致在一磁阻电动机的该额定点N的通常位置处，那么该电压事实上可以被类似地增加，然而因为发生了饱和效应，这不会导致所需的扭矩M。上述的根据本发明对气流纺纱机的磁阻电动机的尺寸的确定包括一相对一磁阻电动机的更好的效率，该磁阻电动机的工作点Op由生产者选定在通常预先设定的额定点N上。这建立在在该磁感应B相对电流I的仍为一定的线性范围内的操作上；见图3中的定性的视图。在气流纺纱机方面，较高的效率的优点在于在相应的纺纱车间内的较少的耗散热量必须被去除。
除了该磁阻电动机的上述电和/或者磁的大小以外，必须考虑一气流纺纱机的不同部分的负载情况。为了确定该磁阻电动机13的大小以便通过摩擦辊5驱动该纱线卷装6，必须考虑较高的惯性矩和较低的负载。与上述相比，对于驱动该牵伸单元2的磁阻电动机11和12来说，所考虑的应包括待驱动的罗拉对21，22和23的平均惯性矩，相对高的负载。
该磁阻电动机的上述的大小的确定独立于基于该磁阻电动机的操作方法。
对于根据本发明的气流纺纱机来说，在一特别的优选实施例中，将以四象限操作模式使用变频器和与其相连的磁阻电动机。在通过汇流线55供给电能出现故障的情况下，该气流纺纱机可以限定的方式变慢：
该由纱线卷装6和摩擦辊5的惯性矩储存的动能从指定的磁阻电动机13，13’，...(现在它们实际上是发电机)通过变频器33被供给直流中间电路30，以便可以供给其它磁阻电动机分别来自变频器31和32的电能。因此可以进行该气流纺纱机的同步减速。因为该同步操作模式，所以这个程序不需要调节，特别是不需要任何关于一个电动机/发电机的速度的转速表。可变输入命令将从一控制装置提供给一个变频器31和32，该控制装置构造成时间的函数。这个可变输入命令可以从频率，电压和电流的参数得出，这些参数在从该磁阻电动机13起动的变频器33中给出，并且该可变输入命令可以限定对根据本发明的气流纺纱机的减速。在减速程序的特别的结构中，规定了在直流中间电路30中的电压通过调节保持在时间上恒定。还可以应用上述的操作模式，以便回避在汇流线55上的暂时的电压中断。从而可以没有断纱地回避这种情况。
为了减轻纺纱车间的空调系统，该磁阻电动机可以装备有防水装置。用于冷却的水在携带该磁阻电动机的绕组的定子中循环。
上述将该磁阻电动机11，12，13分配给单个的罗拉21，22，23，24和5以及变频器31，32和33仅应理解为用于本发明的示例。特别地，对于在减速期间内的发电机类型的运转来说，可以使用除了上述的磁阻电动机以外的其它磁阻电动机13。
因此，从上述的实施例，容易衍生出其它的优选结构和组合，这些亦然包括在本发明的思想中。