CN101617075B - 导丝辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可感应加热的、被驱动的导丝辊以及用于运行可感应加热的导丝辊的方法。为了节省导丝辊的构造空间，在导丝辊外壳内、在一公共的支架上设置用于加热的加热线圈和用于驱动导丝辊的定子线圈，其中所述定子线圈设置在加热区域内。在此交替地布置多个线圈或线圈的线匝。同样还规定，将相同的线圈用于加热和电机驱动。

Description

导丝辊

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的导丝辊/导丝盘。

背景技术

可被驱动、可感应加热的导丝辊例如在专利文献EP 0 511 549 B1中已知。所述导丝辊在加工长丝的设备中使用，以便引导和输送长丝。对此，导丝辊具有可旋转驱动的外壳，可以以半圈的形式或者与一第二导丝辊或过绕辊相结合以多圈的形式引导长丝。基于艾特尔万(Eytelweinschen)公式，可以将力传递到长丝上。为此导丝辊借助于电机来驱动导丝辊。

为了使长丝获得确定的物理特性，导丝辊外壳另外被感应加热。对此在导丝辊外壳内设置感应线圈，所述感应线圈产生高频电磁交变场。这在导丝辊外壳中感应出导丝辊涡流，该涡流给导丝辊外壳加热。

被驱动的导丝辊的不利方面在于结构体积大，所述结构体积由在导丝辊的背侧法兰连接的电机得出。由现有技术已知解决方案，其中电机设置在导丝辊外壳内。

在专利申请EP 1 475 340 A1中提出，将这种类型的、但不加热的辊设计成外转子电机，其中在内部设置固定不动的定子，而辊的外壳设计成转子。

在专利申请DE 199 02 315 A1中公开了，将由定子和转子组成的电机集成到加热的导丝盘中。由于额外地在导丝辊外壳内集成转子和定子，导丝辊的构造长度延长到超过长丝引导区域，由此同样形成大的结构体积。虽然在此导丝辊的全部长度都用于长丝运行，但是可以仅加热导丝辊外壳长度的一部分。

在专利申请JP 10-210710 A中公开了，将电机和加热器径向布置在导丝辊外壳内。对此，在固定的轴上设置定子，所述定子驱动支承在所述轴上的管型转子。在转子外设置一用于加热线圈的支架。再在该支架外设置一导丝辊外壳，所述导丝辊外壳在端侧与转子连接。即使所述布置使构造长度很短，这却是用大导丝辊直径换取的。然而在加工长丝的设备中部分应用大量的导丝辊，因而较大的导丝辊直径必然导致设备的结构体积较大。

发明内容

本发明的目的在于，以短且细的构造方式提供一种以电机驱动的、加热的导丝辊。

所述目的根据本发明通过权利要求1的特征来实现。在此所要求的短的构造方式这样实现：导丝辊中的加热装置在一区域上沿导丝辊轴向延伸从而为长丝提供加热，该区域与电机的转子和定子延伸的区域至少部分地重合，同时将加热装置和定子设置在一公共的支架上。已表明，不强制要求为了均匀加热导丝辊外壳而均匀地铺设带感应线圈的加热区域。已知，在加热区域的边缘区中需要较高的加热功率，以便补偿在边缘区中的热损失。因此在边缘区之间可以以较小的匝数铺设感应线圈，从而在此为定子提供空间。因此本发明的一种扩展方案提出，电机区域处于加热区域内。

在专利申请EP 1 231 308 A1中已知，在这种类型的导丝辊的导丝辊外壳内，沿径向和轴向交替地设置用于磁性轴承(Magnetlager)的线圈和用于加热的感应线圈。因此与实现(本发明)目的的解决方案并不相近，因为在EP 1 231 308 A1中公开的线圈布置结构在原理上不适合于以电机的方式驱动导丝辊外壳。

在本发明的一种变型中，一个或多个定子线圈与多个加热线圈一起沿轴向设置在电机区域和加热区域内。这种轴向布置结构实现了：例如为特别是待加强加热的边缘区提供自己的加热线圈。在所述加热线圈之间的空间便可用于一个定子线圈或多个定子线圈，在所述定子线圈之间分别设置另一加热线圈。

在另一变型中，所述线圈沿径向设置。所以在该变型中包括了这样的解决方案：在公共的支架上首先设置例如加热线圈，而定子线圈在加热线圈外设置在公共的支架上。同样可以实现相反的布置。

在另一变型中，所述定子线圈和加热线圈以沿切向分布的方式布置在周向上。通常，定子线圈在三相供电时设置成，以在周向分布的方式形成3个或6个线圈，其中各线圈的轴线沿径向取向。由此产生了，定子线圈的线匝主要沿轴向延伸。因此特别适合于本发明的是，将加热线圈的线匝安插在各定子线匝之间的空隙中。这里加热线匝不仅在定子线匝的全部长度上延伸，而且被划分为多个区。

所述变型还可以彼此组合。因此例如有利的是：沿轴向在边缘区中的两个加热线圈之间设置一具有沿切向或沿径向设置的加热和定子线匝的区域。

在本发明的一个改进方案中，定子线圈的线匝和其中至少一个加热线圈的线匝卷绕成一公共的线圈。这例如可以这样实现：以交替的层将加热线圈的导线和定子线圈的导线卷绕到一公共的芯上。

在本发明一个特别优选的改进方案中，至少部分地将相同的线匝用于定子线圈的功能和加热线圈的功能。对此所述线圈由两个交流电源馈电，其中第一交流电源以导丝辊外壳的旋转频率产生一导丝辊旋转场，第二交流电源产生用于给导丝辊外壳感应加热的场。

根据本发明的导丝辊的一种可特别经济地制造的实施形式提出，具有沿切向环绕的线匝的一个或多个线圈。所述线匝安装在铁氧体磁芯上，所述铁氧体磁芯指向导丝辊外壳具有多个在周向上分布的极。

在导丝辊外壳上安装的永磁体与所述多个极一致。因此，为线圈通电会引起穿过铁氧体磁芯的极的磁通量，其中所述极中的一排分别具有相同的极性，而第二排具有相反的极性。根据永磁体的极性是相同还是相反，引起吸引或相斥的电磁力以用于旋转导丝辊外壳。

在根据本发明的用于运行导丝辊的方法中，所述导丝辊利用一可旋转地支承的、可利用加热线圈感应加热的导丝辊外壳来引导和输送长丝，其中提出，至少给加热线圈的一部分额外地供给交变电流，所述交变电流产生旋转场从而使导丝辊外壳旋转导丝辊导丝辊。这可通过将用于加热的高频交变电流调制为一较低频率的交变电流同时实现。在此，没有或者几乎没有发生相互影响，因为所述频率至少相差10倍到20倍。

或者，以加热频率和用于使导丝辊外壳旋转的频率交替地进行所述通电。

如果以轴向加热区的形式提供多个加热线圈，交替地通电优选以这种形式实现：即尽可能始终，至少在大部分时间内，在各线圈中的至少一个上施加用于旋转导丝辊外壳的频率，由此施加均匀的转矩。

附图说明

下面参照附图详细描述实施例。附图中：

图1示出根据本发明的导丝辊的变型，该导丝辊具有轴向划分的加热线圈和定子线圈。

图2示出根据本发明的导丝辊的另一变型，其中定子线圈和加热线圈卷绕成一具有径向设置的线圈绕组的公共线圈。

图3示出根据本发明的导丝辊的变型，该导丝辊具有轴向划分的加热线圈和定子线圈导丝辊，其中加热线圈中的一个和定子线圈用作公共的线圈线匝。

图4示出根据本发明的导丝辊的变型，该导丝辊具有多个轴向划分的线圈，导丝辊所述线圈同时作为加热线圈和定子线圈。

具体实施方式

图1以截面图示出一导丝辊1。该导丝辊1主要包括可加热的导丝辊外壳2，所述导丝辊外壳与可旋转地支承在轴承11中的轴10相连接。在导丝辊外壳2的外周上，可以以半圈的形式或与一第二导丝辊或过绕辊相结合以多圈的形式在引导区域3内引导长丝。一方面能够基于摩擦将一拉力施加到长丝上，另一方面通过与导丝辊外壳的接触将导丝辊外壳的热量传递给长丝。

长丝可以在轴向延伸的引导区域3内被引导。在一轴向延伸的加热区域5内对导丝辊进行加热。显然，实际可用的引导区域局限于加热区域5。

其中固定有轴承11的支架12同时承载加热线圈9和定子6。加热线圈9由加热线圈馈电装置13通过馈电线16馈给高频交变电流。由此，在导电的导丝辊外壳中感应出涡流，该涡流给导丝辊外壳加热。定子6由定子馈电装置14通过定子线圈馈电线15馈给通常的多相交变电流。如通常对交流电机的定子那样，定子6的定子线圈7如此卷绕，使得所述定子线圈形成多个在周向均匀分布的线圈，其轴线沿径向设置。一般设置有三个或六个被馈给三相交变电流的线圈。由此基于线圈的数量以交变电流的全部或一半频率形成一旋转场。图1示出平行于导丝盘外壳的旋转轴线设置的线圈线匝。定子6对应于在导丝辊外壳内设置的转子8，该转子如常规电机那样通常地构造。在此，转子8由永磁体或者由短路线圈构成。定子6和转子8的位置确定了轴向延伸的电机区域4。

加热线圈9由三个线圈9.1至9.3组成。加热区域5的边缘部分5.1和5.3由线圈9.1和9.3感应地加热。由于热量的散发，在此需要比在加热区域的中间部分5.2中更高的加热功率。因此以比边缘部分小的厚度(dicht)来卷绕加热线圈9.2便足够了。由此在该部分处为定子线圈7形成了额外空间，所述定子线圈沿径向卷绕在加热线圈9.2外。

在图2和图3中分别示出了加热线圈9和定子线圈7的可选实施例。

在图2中，与在图1中所示不同，定子6的定子线圈7在整个加热区域5上延伸。在这个实例中，交替地、相互层叠地卷绕加热线圈9.1至9.3的绕组层和定子线圈7的绕组(Abwicklung)的层。

在图3中，中间的加热线圈9.2和定子线圈7通过公共线匝形成。对此，定子线圈馈电线15和加热线圈馈电线16通过一接点17连接在一起。由此，线圈9.2或7不仅产生一旋转场，而且产生一(频率)更高的高频感应场。

图4示出了三个线圈9.1至9.3的一种布置结构，所述线圈不仅与加热线圈馈电装置13连接，而且与定子馈电装置14连接，其中可以独立地给线圈9.1至9.3中的每一个供电。线圈9.1至9.3沿周向方向卷绕。所述线圈围绕U形铁氧体磁芯9.4卷绕，所述铁氧体磁芯形成指向导丝辊外壳2的磁轭9.5和9.6。所述磁轭在外周上被分割，从而每个磁轭在周向上具有多个极。这(所述分割)这样实现：铁氧体磁芯9.4由多个不连续地在周向上分布的U形铁氧体磁芯形成。也可以设置一个环或多个环部，所述环部在周向上被切开成独立的部段。

在导丝辊外壳侧，为磁轭9.5、9.6的每个极导丝辊分配一永磁体18，在此，所述永磁体的南北极布置在轴向方向上，其中永磁体18的极与磁轭9.5、9.6相面对。永磁体的具有相同作用的其它布置结构也是可能的。如果这时给线圈9.1供电，则围绕该绕组形成一磁场，其中例如在磁轭9.6上形成南极、而在磁轭9.5上形成北极，从而吸引所示永磁体。这使导丝辊外壳旋转，直到磁轭的极和永磁体相面对。接着使电流换向，排斥(anstoβen)所述极并使所述导丝辊外壳继续转动。

通过使相邻线圈的极方向偏转例如切线极距的一半，在旋转时可以避免死点，这特别是在开始运行时有利。这种布置结构在电机领域已知。

线圈9.1至9.3可以同时以一频率馈电用以加热，并以(另)一频率馈电用以驱动导丝辊外壳。

或者，例如始终对线圈中的一个或多个以一频率馈电用以驱动导丝辊外壳，而其它线圈用于加热。以重复的时间间隔交换线圈的功能。同样可以实现有益的操作方式。例如这是有利的，在使导丝辊外壳加速或减速时，整个线圈都仅以用于驱动导丝辊外壳的频率来运行。热惯性和质量惯性在此都有助于应用很不同的操作方式和操作次序。

附图标记清单

1       导丝辊

2       导丝辊外壳

3       引导区域

4         电机区域

5         加热区域

5.1-5.3   加热区域部分

6         定子

7         定子线圈

8         转子

9         加热线圈

9.1-9.3   加热线圈

9.4       铁氧体磁芯

9.5、9.6  磁轭

10        轴

11        轴承

12        支架

13        加热线圈馈电装置

14        定子馈电装置

15        定子线圈馈电线

16        加热线圈馈电线

17        接点

18        永磁体

Claims (11)

1.一种用于引导和输送长丝的导丝辊(1)，

其中，所述导丝辊(1)具有一能旋转地支承的导丝辊外壳(2)，通过所述导丝辊外壳的表面在一轴向延伸的引导区域(3)内引导长丝，

其中，所述导丝辊外壳(2)能借助于一定子(6)和一转子(8)以电机的方式驱动，所述定子沿轴向在一电机区域(4)上延伸并包括定子线圈(7)，所述转子与所述导丝辊外壳(2)相连接并与所述定子(6)共同作用，

其中，所述导丝辊外壳(2)能借助加热线圈(9)感应加热，所述加热线圈沿轴向在一加热区域(5)上延伸，

其中，在所述导丝辊外壳(2)内，所述定子线圈(7)和加热线圈(9)位于一公共的支架(12)上，

其特征在于，所述电机区域(4)和加热区域(5)至少部分地重合。

2.根据权利要求1所述的导丝辊，其特征在于，所述电机区域(4)处于所述加热区域(5)内。

3.根据权利要求1或2所述的导丝辊，其特征在于，一个或多个定子线圈(7)以及多个加热线圈(9)沿轴向设置在所述电机区域(4)和加热区域(5)内。

4.根据权利要求1或2所述的导丝辊，其特征在于，一个或多个定子线圈(7)以及一个或多个加热线圈(9)沿径向设置在所述电机区域(4)和加热区域(5)内。

5.根据权利要求1或2所述的导丝辊，其特征在于，一个或多个定子线圈(7)以及一个或多个加热线圈(9)沿切向、以分布在周向上的方式设置在所述电机区域(4)和加热区域(5)内。

6.根据权利要求1或2所述的导丝辊，其特征在于，所述定子线圈(7)和加热线圈(9)的线匝至少部分地卷绕成一公共的线圈。

7.根据权利要求1或2所述的导丝辊，其特征在于，至少部分地将相同的线匝用于所述定子线圈(7)和加热线圈(9)的功能。

8.根据权利要求7所述的导丝辊，其特征在于，所述导丝辊具有一个或多个切向卷绕的公共的加热和定子线圈(9.1-9.3)，

各线圈卷绕在铁氧体磁芯(9.4)上，所述铁氧体磁芯在对应于所述导丝辊外壳(2)的外周上具有在周向上分布的极，

在所述导丝辊外壳上设置成排的永磁体(18)，所述永磁体的极分别与由所述铁氧体磁芯(9.4)形成的极共同作用。

9.一种用于运行导丝辊(1)的方法，所述导丝辊用于引导和输送长丝，

其中，所述导丝辊(1)具有一能旋转地支承的导丝辊外壳(2)，通过所述导丝辊外壳的表面在一轴向延伸的引导区域(3)内引导长丝，

其中，所述导丝辊外壳(2)能借助沿轴向在一加热区域(5)上延伸的线圈来感应加热，

其中，所述线圈被馈给一交变电流，所述交变电流使所述导丝辊外壳(2)被感应加热，

其特征在于，至少加热线圈(9)的一部分被附加地馈给一交变电流，该交变电流产生一旋转场从而使所述导丝辊外壳(2)旋转。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，以短的时间序列交替地进行：对所述加热线圈(9)馈给交变电流以产生旋转场和馈给交变电流以加热导丝辊外壳。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述导丝辊沿轴向划分为多个区，所述区中的每一个都具有加热线圈(9)，这样调谐对各区的交替馈电：使得始终或至少主要地给所述加热线圈(9)中的至少一个馈给交变电流以产生旋转场。

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