專利名稱：非接觸支撐在永磁體軸承裝置中的紡紗轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分的特征的、非接觸支撐在 永磁體軸承裝置中的紡紗轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸。
背景技術(shù)：
與自由端紡紗裝置相關(guān)聯(lián)地公知通過轉(zhuǎn)子軸非接觸支撐在永磁體軸 承裝置中的紡紗轉(zhuǎn)子，并且在不同的專利申請中詳細描述了這樣的紡紗 轉(zhuǎn)子。
例如EP 0 972 868 A2描述了一種自由端紡紗裝置，由單獨馬達驅(qū)動 的其紡紗轉(zhuǎn)子通過其轉(zhuǎn)子軸支撐在這類永磁體軸承裝置中。在這種情況 下，永磁體軸承裝置具有前支承點和后支承點，前支承點和后支承點又 均具有靜止安裝和可旋轉(zhuǎn)安裝的磁體軸承部件；在這種情況下磁體軸承 部件沿軸向極化，使得磁極均沿相反方向彼此相對。換言之，每個支承 點都具有布置在定子外殼上的固定永磁體環(huán)和布置在轉(zhuǎn)子軸上并與其一 起旋轉(zhuǎn)的永磁體環(huán)。這樣，轉(zhuǎn)子側(cè)上的永磁體環(huán)均固定在轉(zhuǎn)子軸的軸承 附件上，并通過環(huán)結(jié)合件抵抗紡紗操作期間產(chǎn)生的離心力從而被固定。
這類永磁體軸承裝置已經(jīng)證明是基本成功的，不過將永磁體環(huán)拉到 轉(zhuǎn)子軸的對應軸承附件上常常證實有些問題。關(guān)于將環(huán)形永磁體環(huán)拉到 轉(zhuǎn)子軸的軸承附件上，例如有兩種傳統(tǒng)方法。在第一種方法中，永磁體 環(huán)的內(nèi)徑選擇為略大于相關(guān)軸承附件的外徑，因此永磁體環(huán)可容易地定 位在軸承附件上，然后永磁體環(huán)被內(nèi)徑小于永磁體環(huán)的外徑的固定結(jié)合 件夾緊。提供的另一種方法首先通過環(huán)結(jié)合件將永磁體環(huán)固定，該環(huán)結(jié) 合件被借助壓配合拉到永磁體環(huán)的外徑上，然后還是借助于壓配合將永 磁體環(huán)壓到轉(zhuǎn)子軸的軸承附件上。
在這兩種方法中，不僅連接面的直徑必須具有非常緊密的公差(這
對于生產(chǎn)成本產(chǎn)生不利影響)，而且在拉動過程中不能總是避免比較敏感 的永磁體環(huán)的破裂或損壞。換言之，在這兩種方法中裝配永磁體環(huán)時的 廢品率都比較高。因此已經(jīng)提出應使用開槽環(huán)磁體代替閉合的永磁體環(huán)。例如在DE 10 2004 005 846 Al中描述了這類開槽永磁體環(huán)的使用。 在這些已知的開槽永磁體環(huán)中，環(huán)磁體的內(nèi)徑略微大于轉(zhuǎn)子軸的軸承附 件的外徑。環(huán)磁體的外徑又略微大于相關(guān)的固定結(jié)合件的內(nèi)徑。這類永 磁體環(huán)由于它們的槽而具有一定的彈性，能夠被相對沒有問題地推到轉(zhuǎn) 子軸的軸承附件上，然后可通過被拉到固定結(jié)合件上而被夾緊在那里。換言之，永磁體環(huán)的開槽是一種經(jīng)過試驗的方法，利用該方法可成 功地極大地降低生產(chǎn)可磁性安裝的轉(zhuǎn)子軸期間的次品率，從而明顯降低 了成本，但是永磁體環(huán)的開槽也存在幾個缺陷。例如在槽區(qū)域中，磁場 略微削弱，這對于相關(guān)磁體軸承的軸承功能沒有實質(zhì)的明顯影響，但是 在轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動期間，該磁場削弱由于限定在小角度而導致在相對的靜 止磁體軸承部件中產(chǎn)生渦流。這些渦流在高轉(zhuǎn)速下愈加活躍，具體地， 又導致紡紗轉(zhuǎn)子驅(qū)動器長期的進一步加熱，這明顯降低了其效率。發(fā)明內(nèi)容從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明基于的目的是提供一種用于非接觸支 撐在永磁體軸承裝置中的紡紗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸，該轉(zhuǎn)子軸可以簡單可靠地 將與轉(zhuǎn)子軸一起旋轉(zhuǎn)的磁體軸承部件固定在轉(zhuǎn)子軸的對應軸承附件上。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子軸實現(xiàn)。本發(fā)明的有利構(gòu)造是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸的優(yōu)點在于， 一方面通過使用閉合的永磁體環(huán) 基本避免了渦流的產(chǎn)生，另一方面使用彈性裝置確保了永磁體環(huán)在被拉 到轉(zhuǎn)子軸的軸承附件上時不會損壞。換言之，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸的獨 特之處還在于，在紡紗操作期間，磁體軸承裝置產(chǎn)生的熱發(fā)展(heat development)較低，這對于紡紗轉(zhuǎn)子驅(qū)動器的效率有積極影響。而且， 由于在拉上永磁體環(huán)時的次品率較低，所以可比較經(jīng)濟地生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸。
如權(quán)利要求2所述，在一個有利的實施方式中，軸承附件設(shè)有彈性 中間層，可將永磁體環(huán)推到該彈性中間層上而不存在損壞的風險。這意 味著，這類彈性中間層允許以小心材料的方式將永磁體環(huán)拉到轉(zhuǎn)子軸的 相關(guān)軸承附件上，而且允許在紡紗操作期間可靠地固定永磁體環(huán)。
如權(quán)利要求3所述，彈性中間層優(yōu)選通過硫化固定在轉(zhuǎn)子軸的軸承 附件上。將彈性中間層硫化在金屬基底上是機械工程中本身公知的方法， 其允許以長期而可靠的方式固定彈性中間層。
如權(quán)利要求4所述，在一可選實施方式中，彈性裝置還可由例如固 定在周向接收凹槽中的橡膠環(huán)形成，該周向接收凹槽結(jié)合在軸承附件的 表面中。以這種方式構(gòu)造的彈性裝置還允許以小心材料的方式將永磁體 環(huán)拉到軸承附件上，而且允許將永磁體環(huán)可靠固定在軸承附件上的預定 位置。
在另一可選實施方式中，軸承附件的區(qū)域設(shè)有優(yōu)選為溝槽(fluting) 的結(jié)構(gòu)(權(quán)利要求5)。
在本示例中，這類結(jié)構(gòu)的外徑略微大于永磁體環(huán)的內(nèi)徑。換言之， 在拉上永磁體環(huán)時，軸承附件的結(jié)構(gòu)的材料在永磁體環(huán)的影響下塑性和 彈性變形，并在較大區(qū)域內(nèi)被置于永磁體環(huán)的內(nèi)徑上，結(jié)構(gòu)的變形使得 永磁體環(huán)可靠地固定在轉(zhuǎn)子軸的軸承附件上。
如權(quán)利要求6所述，在另一實施方式中可以設(shè)置成軸承附件以片瓣 (lamellar)方式開槽。在這種情況下，片瓣或者布置成在所述轉(zhuǎn)子軸的 旋轉(zhuǎn)方向上略微傾斜，或者布置成逆著該旋轉(zhuǎn)方向略微傾斜，片瓣的外 徑略微大于永磁體環(huán)的內(nèi)徑。在拉上永磁體環(huán)時，片瓣由于它們的傾斜 布置而沿徑向彈性偏轉(zhuǎn)，并且以高的保持力作用在永磁體環(huán)的內(nèi)徑上。 換言之，在該實施方式中，在片瓣區(qū)域中，僅僅在彈性區(qū)域發(fā)生材料變 形。片瓣彈性地置于永磁體環(huán)的內(nèi)徑上也確保了以長的使用壽命將永磁 體環(huán)可靠地安置在轉(zhuǎn)子軸的軸承附件上。
在本發(fā)明的權(quán)利要求7所述的另一實施方式中，彈性裝置設(shè)置成可 固定在U形接收凹槽中。在這種情況下，該U形接收凹槽具有可沿彈性
裝置方向調(diào)節(jié)的側(cè)向夾持腹板，通過所述側(cè)向夾持腹板能可靠地固定彈
性裝置。
在本示例中，該接收凹槽優(yōu)選構(gòu)造成兩部分，如權(quán)利要求8所述。 換言之，所述接收凹槽具有第一夾持腹板和第二夾持腹板，該第一 夾持腹板是軸承附件的一個部件，該第二夾持腹板構(gòu)造為第二部件。所 述第二夾持腹板可通過壓配合固定在軸承附件的引導面上以固定彈性裝 置。這類構(gòu)造的優(yōu)點具體在于，彈性裝置，例如剖面為矩形的橡膠式軸 承環(huán)，可以容易地插入接收凹槽中，然后通過第二夾持腹板可靠地固定。
在一個有利的實施方式中，如權(quán)利要求9所述，第二夾持腹板為L 形。換言之，第二夾持腹板具有夾持腳和支承腳。在這種情況下，支承 腳的內(nèi)徑和軸承附件上的引導面的外徑構(gòu)造成使得在推上第二夾持腹板 時，產(chǎn)生壓配合以確保夾持腹板可靠地定位橡膠式軸承環(huán)。
如權(quán)利要求10所述，在優(yōu)選構(gòu)造中還這樣設(shè)置，即，第二夾持腹板 可固定在軸承附件的引導面上，使得在彈性裝置的組裝狀態(tài)下，在支承 腳的區(qū)域中形成有徑向氣隙。換言之，第二夾持腹板的支承腳很短，從 而在組裝狀態(tài)下確?？煽繆A持橡膠式軸承環(huán)。


下面將借助于附圖所示的實施方式更加詳細地描述本發(fā)明，附圖中 圖1表示具有紡紗轉(zhuǎn)子的自由端紡紗裝置的側(cè)視圖，該紡紗轉(zhuǎn)子由
單獨馬達驅(qū)動并非接觸地支撐在永磁體軸承裝置中；
圖2以稍微放大的比例示出了磁性安裝的紡紗轉(zhuǎn)子的縱向剖面，該
紡紗轉(zhuǎn)子可由單獨馬達驅(qū)動；
圖3沿著圖2的剖面in-ni示出了配備有彈性裝置的轉(zhuǎn)子軸的軸承
附件的第一實施方式；
圖4表示轉(zhuǎn)子軸的對應軸承附件的第二實施方式的側(cè)視圖； 圖5表示轉(zhuǎn)子軸的軸承附件的第三實施方式； 圖6表示轉(zhuǎn)子軸的軸承附件的第四實施方式；
圖7表示在固定永磁體環(huán)之前的轉(zhuǎn)子軸的軸承附件的另一可選實施
方式；
圖8表示在固定永磁體環(huán)之后的圖7所示實施方式；
圖9表示在固定永磁體環(huán)之前的轉(zhuǎn)子軸的軸承附件的另一兩部分實 施方式；
圖10表示在固定永磁體環(huán)之后的圖9所示實施方式。
具體實施例方式
圖1表示原理公知并且例如在EP 0 972 868 A2中較詳細描述了的自 由端紡紗裝置1 。該自由端紡紗裝置1具有轉(zhuǎn)子殼體2，紡紗轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn) 杯26在轉(zhuǎn)子殼體2中高速旋轉(zhuǎn)。和傳統(tǒng)方式一樣，自身向前方開口的轉(zhuǎn) 子殼體2在操作期間被可樞轉(zhuǎn)安裝的蓋元件8關(guān)閉，并經(jīng)由對應的氣動 線路10連接到負壓源11，負壓源11產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子殼體2中所需的負紡紗 壓力。而且和傳統(tǒng)方式一樣，在蓋元件8中可更換地布置有通道板轉(zhuǎn)接 器12，通道板轉(zhuǎn)接器12具有抽紗嘴B和導纖通道14的口部區(qū)域。抽紗 管15與抽紗嘴13鄰接，如已知的那樣。而且，在蓋元件8上固定有開 松輥殼體17，開松輥殼體17安裝成可圍繞樞轉(zhuǎn)銷16在有限范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。 蓋元件8還具有用于安裝開松輥21或纖維帶供給筒22的后支架19、 20。 在這種情況下，開松輥21在其錠盤23的區(qū)域中被沿著機器長度的旋轉(zhuǎn) 切向帶24驅(qū)動，同時優(yōu)選借助于與沿著機器長度的驅(qū)動軸25相連的蝸 輪裝置進行對纖維帶供給筒22的驅(qū)動(未示出)。
在可選實施方式中，開松輥21和/或纖維帶供給筒22顯然還可分別 由單獨驅(qū)動器(例如步進馬達)驅(qū)動。
如圖1所示，紡紗轉(zhuǎn)子3由單獨的電馬達驅(qū)動器18驅(qū)動，并通過其 轉(zhuǎn)子軸4非接觸地支撐在永磁體軸承裝置5的前支承點6和后支承點7 中。
圖2表示這類磁性安裝并由單獨馬達驅(qū)動的紡紗轉(zhuǎn)子3的放大圖； 換言之，紡紗轉(zhuǎn)子3通過其轉(zhuǎn)子軸4非接觸地支撐在永磁體軸承裝置5 中，轉(zhuǎn)子4在永磁體軸承裝置5的前支承點6和后支承點7之間的區(qū)域 中配備有單獨馬達驅(qū)動器18的馬達磁體9。在這種情況下，馬達磁體9
顯然還可布置在構(gòu)造成中空軸的轉(zhuǎn)子軸4內(nèi)。
支承點6和7均具有靜止安裝的磁體軸承部件27和可旋轉(zhuǎn)安裝的磁 體軸承部件28。換言之，本身具有永磁體環(huán)31和固定結(jié)合件32的可旋 轉(zhuǎn)安裝磁體軸承部件28與靜止的磁體軸承部件27相對，靜止的磁體軸 承部件27基本由永磁體環(huán)33和磁體軸承線圈34構(gòu)成，可通過連接35 而以限定的方式向磁體軸承線圈34提供電流。
從而永磁體環(huán)31分別以對應的磁取向固定在轉(zhuǎn)子軸4的軸承附件 30上，軸承附件30在其外周上配備有彈性裝置40。
如圖3至圖10所示，這些彈性裝置40可具有不同的實施方式。
在圖3所示的實施方式中，彈性中間層46例如被硫化在轉(zhuǎn)子軸4的 軸承附件30上。例如已經(jīng)預先設(shè)有固定結(jié)合件32的永磁體環(huán)31可被拉 到該彈性中間層46上，彈性中間層46的外徑略大于永磁體環(huán)的內(nèi)徑。 而且顯而易見的是，可以設(shè)想一旦永磁體環(huán)31位于軸承附件30上，就 僅將固定結(jié)合件32拉到永磁體環(huán)31上。
根據(jù)圖4的實施方式，彈性裝置40構(gòu)造為橡膠環(huán)44，例如呈O形 環(huán)的形式。在這種情況下，將橡膠環(huán)44放入轉(zhuǎn)子軸4的軸承附件30周 邊上的接收凹槽43中?？蓪?nèi)徑略大于軸承附件30的外徑的永磁體環(huán) 31推到該橡膠環(huán)44上。在這種情況下，橡膠環(huán)44卡在永磁體環(huán)31內(nèi)徑 區(qū)域中的周向凹槽45中，并將永磁體環(huán)31鎖定在軸承附件30上。在該 實施方式中，永磁體環(huán)31還優(yōu)選在拉動之前或之后配備固定結(jié)合件32。
圖5示出了轉(zhuǎn)子軸4，其中軸承附件30以片瓣方式開槽。在本示例 中，片瓣42或者布置成在旋轉(zhuǎn)方向R上略微傾斜，或者布置成逆著該旋 轉(zhuǎn)方向略微傾斜。在該實施方式中，片瓣42的外徑也略微大于永磁體環(huán) 31的內(nèi)徑，因此當永磁體環(huán)31被拉到軸承附件30上時，片瓣42發(fā)生彈 性變形，使得預先設(shè)有固定結(jié)合件32的永磁體環(huán)可靠地固定在軸承附件 30上。
在根據(jù)圖6的實施方式中，轉(zhuǎn)子軸4的軸承附件30設(shè)有結(jié)構(gòu)41。 在本示例中，優(yōu)選構(gòu)造成溝槽的該結(jié)構(gòu)41的外徑略微大于永磁體環(huán)31 的內(nèi)徑。在將通過結(jié)合件32固定的永磁體環(huán)31拉到軸承附件30上時，
結(jié)構(gòu)的頂點(peak) 41塑性和彈性變形，從而在部件之間產(chǎn)生牢固的連接。
在圖7和圖8所示的實施方式中，軸承附件30具有側(cè)向夾持腹板 36、 37，它們例如首先略微向外彎曲打開，從而具有圖7所示的接收位 置。例如呈剖面為矩形的橡膠環(huán)或橡膠式軸承環(huán)的形式的彈性裝置40可 以位于這些夾持腹板36、 37之間，并且可靠地固定，因為夾持腹板36、 37彎曲至操作位置，如圖8所示。換言之，夾持腹板36、 37沿彈性裝置 40的方向彎曲，然后將例如構(gòu)造為軸承環(huán)的彈性裝置40固定在其操作位 置。如上所述，例如已經(jīng)預先設(shè)有固定結(jié)合件32的永磁體環(huán)31可被拉 到該軸承環(huán)上，軸承環(huán)的外徑略大于永磁體環(huán)31的內(nèi)徑。
在根據(jù)圖9和圖10的實施方式中，轉(zhuǎn)子軸4的軸承附件30均為兩 部分。換言之，軸承附件30具有結(jié)合到軸承附件中的第一夾持腹板36 和用于接收分離的第二夾持腹板37的引導面38。第二夾持腹板37為L 形并具有夾持腳39和支承腳29以及支承孔47。第二夾持腹板37的支承 孔47以及軸承附件30上的引導面38彼此匹配，使得它們在接合時形成 壓配合。為了組裝永磁體環(huán)31，首先將軸承環(huán)40推到軸承接收件30上， 并通過將軸承環(huán)40推到夾持腹板37上而固定。在本示例中，夾持腹板 37的支承腳29足夠長以確保軸承環(huán)40具有足夠的支撐，并且足夠短以 確保軸承環(huán)40被牢固地定位。
如圖IO所示，還優(yōu)選在組裝狀態(tài)下在支承腳29前方設(shè)置寬度較小 的徑向氣隙。然后，預先或之后通過固定結(jié)合件32固定的永磁體環(huán)31 可固定在軸承環(huán)40上，如圖10所示。
權(quán)利要求
1. 一種自由端紡紗裝置(1)的非接觸支撐在永磁體軸承裝置中的紡紗轉(zhuǎn)子(3)的轉(zhuǎn)子軸，其具有旋轉(zhuǎn)的磁體軸承部件(28)，所述磁體軸承部件(28)布置在所述轉(zhuǎn)子軸(4)上，且均包括閉合的永磁體環(huán)(31)和固定所述永磁體環(huán)(31)以在紡紗操作期間抵抗離心力影響的環(huán)結(jié)合件(32)，所述磁體軸承部件(28)均固定在軸承附件(30)上，該轉(zhuǎn)子軸的特征在于，所述轉(zhuǎn)子軸(4)在所述軸承附件(30)上具有彈性裝置(40)，該彈性裝置(40)允許小心地將比較敏感的永磁體環(huán)(31)拉到所述轉(zhuǎn)子軸(4)的所述軸承附件(30)上并可靠地固定在其上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述軸承附件(30) 設(shè)有彈性中間層(46)，可將所述永磁體環(huán)(31)推到該彈性中間層上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述彈性中間層(46) 通過硫化固定在所述軸承附件(30)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述彈性裝置(40) 構(gòu)造為橡膠環(huán)(44)，該橡膠環(huán)可在軸承附件(30)的區(qū)域內(nèi)被固定在對 應的接收凹槽(43)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述軸承附件(30) 設(shè)有優(yōu)選為溝槽的結(jié)構(gòu)(41)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述軸承附件(30) 以片瓣方式開槽，所述片瓣(42)布置成或者在所述轉(zhuǎn)子軸(4)的旋轉(zhuǎn) 方向上略微傾斜，或者布置成逆著該旋轉(zhuǎn)方向略微傾斜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述彈性裝置(40) 可固定在U形接收凹槽(43)中，該U形接收凹槽(43)的側(cè)向夾持腹 板(36， 37)可沿所述彈性裝置(40)的方向調(diào)節(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述接收凹槽(43) 構(gòu)造成兩部分，第一夾持腹板(36)是所述軸承附件(30)的一個部件， 第二夾持腹板(37)可通過壓配合固定在所述軸承附件(30)的引導面(38)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述第二夾持腹板(37)為L形，并具有夾持腳(39)和支承腳(29)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子軸，其特征在于，所述第二夾持腹 板(37)能固定在所述軸承附件(30)的所述引導面(38)上，使得在 所述彈性裝置(40)的組裝狀態(tài)下，在所述支承腳(29)的區(qū)域中形成 有徑向氣隙(a)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自由端紡紗裝置(1)的非接觸支撐在永磁體軸承裝置中的紡紗轉(zhuǎn)子(3)的轉(zhuǎn)子軸，其具有旋轉(zhuǎn)的磁體軸承部件(28)，所述磁體軸承部件(28)布置在所述轉(zhuǎn)子軸(4)上，且均包括閉合的永磁體環(huán)(31)和固定所述永磁體環(huán)(31)以在紡紗操作期間抵抗離心力影響的環(huán)結(jié)合件(32)，并且所述磁體軸承部件(28)均固定在軸承附件(30)上。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸(4)在軸承附件(30)上具有彈性裝置(40)，該彈性裝置(40)允許將比較敏感的永磁體環(huán)(31)小心地拉到轉(zhuǎn)子軸(4)的軸承附件(30)上，并可靠地固定在其上。
文檔編號F16C39/06GK101395308SQ200780007765
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月11日
發(fā)明者諾伯特·克嫩 申請人:歐瑞康紡織有限及兩合公司