BR112021000023A2

BR112021000023A2 - Motor elétrico, ventilador e sistema que consiste em motor elétrico e unidade de avaliação

Info

Publication number: BR112021000023A2
Application number: BR112021000023-2A
Authority: BR
Inventors: Joachim Knorr
Original assignee: Ziehl -Abegg Se
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2021-03-30
Also published as: CN112514212B; CN112514212A; US11894730B2; US20210273527A1; JP7337144B2; DE102018211848B3; WO2020015797A1; JP2021531460A; EP3824531A1

Abstract

a presente invenção refere-se a um motor elétrico (1) com pelo menos um rolamento (4), por meio do qual um veio (8) ou um eixo do motor elétrico (1) é montado de forma rotativa. durante a operação do motor elétrico (1), é gerado som que pode ser detectado por meio de um sensor de som (12), em que uma fonte de som pode ser formada em particular por pelo menos um rolamento (4). um espaço de som (13) é formado no motor elétrico (1) e é delimitado por várias superfícies de delimitação. pelo menos uma das superfícies de delimitação compreende uma superfície de som, em que a superfície de som é formada por uma superfície do rolamento (4) ou por uma superfície de um corpo condutor de som para a superfície. o sensor de som (12) é disposto no espaço de som (13) e é projetado para detectar som (15) transmitido da superfície de som para o sensor de som via ar. o motor elétrico (1) pode ser parte de um ventilador e / ou um sistema com uma unidade de avaliação. no primeiro caso, é previsto um impulsor que é conectado a um rotor do motor elétrico (1). no segundo caso mencionado, a unidade de avaliação tem uma interface de comunicação através da qual os valores medidos de um sensor de som (12) e / ou valores medidos processados do sistema eletrônico do sensor (16) podem ser recebidos pela unidade de avaliação. a unidade de avaliação é então projetada para avaliar os valores medidos e / ou os valores medidos processados.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MOTOR ELÉTRICO, VENTILADOR E SISTEMA QUE CONSISTE EM MOTOR ELÉTRICO E UNIDADE DE AVALIAÇÃO".

[0001] A invenção refere-se a um motor elétrico com pelo menos um rolamento, por meio do qual um veio ou eixo do motor elétrico é montado de forma rotativa, em que durante a operação do motor elé- trico é gerado um som, que pode ser detectado por meio de um sen- sor de som. A invenção também se refere a um ventilador com um mo- tor elétrico e um sistema que consiste em um motor elétrico e uma unidade de avaliação.

[0002] Os motores elétricos geralmente compreendem um estator e um rotor que é montado rotativamente em relação ao estator. O veio do motor ou eixo do motor é frequentemente apoiado por um ou mais rolamentos. Esses rolamentos são geralmente projetados como rola- mentos de esferas e de rolos, que consistem em um anel externo, um anel interno e uma pluralidade de elementos rolantes dispostos entre o anel interno e o anel externo. Os elementos rolantes permitem que o anel interno gire livremente em relação ao anel externo e garanta que o rolamento opere praticamente sem folga. Em muitos casos, os ele- mentos rolantes são projetados em formato esférico ou formato cilín- drico e são mantidos em posição por uma gaiola. Os elementos rolan- tes entre o anel externo e interno são lubrificados por um lubrificante, geralmente óleo ou graxa de rolamento.

[0003] Como muitos dispositivos que se movem mecanicamente, os rolamentos também estão sujeitos ao desgaste. Isso pode ser de- sencadeado ou promovido por partículas lascadas, lubrificação inade- quada, gaiolas para rolamentos defeituosas, partículas estranhas pe- netrantes, ranhuras, carga não uniforme (por exemplo, devido à ten- são), vibrações fortes ou semelhantes e levar a danos no rolamento. Dependendo de seu progresso, o desgaste é geralmente expresso em vibrações mecânicas que são transmitidas a outros componentes do motor elétrico por meio das caixas de rolamento. Essas vibrações po- dem ser medidas com sensores de vibração, especialmente em caso de danos graves. Sensores de vibração são usados principalmente para medir uma aceleração ou velocidade das vibrações.

[0004] Um sistema desse tipo é divulgado, por exemplo, no do- cumento EP 2 972 431 B1. Para tanto, um sensor de vibração é fixado ao flange do estator no lado oposto ao rotor por meio de um elemento de vibração mecânica metálico. O sensor de vibração mede as vibra- ções do motor elétrico, por meio do qual problemas com o rolamento do motor elétrico podem ser detectados.

[0005] Se houver pouco desgaste ou se houver tensão nos rola- mentos, ainda é útil se a condição dos rolamentos puder ser determi- nada, pois isso permite uma resposta precoce às condições críticas de operação. No entanto, as vibrações mecânicas resultantes são tão baixas que só podem ser medidas com sensores de vibração de alta qualidade, que são inadequados para produção em larga escala devi- do aos altos custos. Sensores de vibração baratos, no entanto, são geralmente limitados em sua largura de banda e só podem medir com uma frequência limitada em boa qualidade e resolução. Sensores de aceleração MEMS (sistema microeletromecânico) de baixo custo típi- cos podem medir frequências de sinal de no máximo 5 kHz com uma resolução de 8 bits, por exemplo. Se uma resolução mais alta, por exemplo, 10 bits ou 12 bits, for necessária, as taxas de amostragem caem rapidamente para 2 kHz ou menos. No entanto, essas frequên- cias não são adequadas para detectar danos emergentes em rolamen- tos.

[0006] Portanto, são conhecidos dispositivos nos quais um micro- fone é usado além de um sensor de vibração. Um tal dispositivo para monitorar a condição de um rolamento de esferas e rolos é divulgado no documento DE 10 2012 220 222 A1, por exemplo. Além de um sensor de vibração, é usado um sensor de emissão de som que mede as emissões de som do rolamento na faixa ultrassônica. O sinal do sensor de vibração é usado para classificar a condição do rolamento em uma das quatro categorias com base nos valores limite. As emis- sões sonoras medidas são usadas para ajustar os valores limite. No entanto, os microfones ultrassônicos usados são caros. Além disso, um sensor de vibração de alta qualidade ainda é necessário neste sis- tema.

[0007] Um aparelho de diagnóstico do estado do rolamento é co- nhecido a partir do documento DE 10 2008 053 875 A1, no qual os ru- ídos dos rolamentos são registrados por meio de sensores de ruído e comparados com os dados previamente registrados. Para melhorar a relação sinal-ruído, canais de guia de ruído são formados dentro do motor elétrico, que orientam o som do rolamento para o sensor de ruí- do. Um dispositivo de comutação pode conectar um dos vários canais de guia de som a um sensor de som. Isso significa que os ruídos ge- rados pelos rolamentos podem ser medidos com eficácia, mas a pro- dução dos canais de guia de ruído necessários é complexa e, portan- to, cara.

[0008] A presente invenção é, portanto, baseada no objetivo de projetar e desenvolver um motor elétrico, um ventilador e um sistema do tipo mencionado no início de tal forma que o som gerado durante a operação do motor elétrico possa ser avaliado usando meios simples e baratos.

[0009] De acordo com a invenção, o objetivo acima é alcançado pelas características da reivindicação 1. De acordo com isso, o motor elétrico em questão é caracterizado por um espaço sonoro que se forma no motor elétrico e é delimitado por várias superfícies de delimi- tação, em que pelo menos uma das superfícies de delimitação com-

preende uma superfície de som, em que a superfície de som é forma- da por uma superfície do rolamento ou por uma superfície de um corpo que conduz o som para a superfície, em que o sensor de som está disposto no espaço de som e em que o sensor de som é projetado pa- ra detectar o som transmitido da superfície do som para o sensor de som via ar.

[00010] No que diz respeito a um ventilador, o objeto acima é al- cançado pelas características da reivindicação 15, de acordo com a qual o ventilador de acordo com a invenção compreende um motor elétrico inventivo e um impulsor, o impulsor sendo conectado a um ro- tor do motor elétrico.

[00011] No que diz respeito a um sistema, o objetivo acima é alcan- çado pelas características da reivindicação 16. O sistema de acordo com a invenção consiste então em um motor elétrico de acordo com a invenção e uma unidade de avaliação, em que a unidade de avaliação tem uma interface de comunicação através da qual os valores medidos de um sensor de som e / ou valores medidos processados podem ser recebidos de um sistema eletrônico do sensor para a unidade de ava- liação, e em que a unidade de avaliação é projetada para avaliar os valores medidos e / ou os valores medidos processados.

[00012] Da maneira de acordo com a invenção, foi primeiramente reconhecido que os danos ao rolamento ou danos emergentes ao ro- lamento são frequentemente expressos como ruídos claramente audí- veis na faixa de 3 kHz a 5 kHz. Até mesmo tensões nos rolamentos causam ruídos nessa faixa de frequência. Outras fontes de som, tais como ar circulante, desbalanceamentos, cargas conectadas ao rotor do motor elétrico ou grades de ventilação, também podem causar som nesta faixa de frequência durante a operação do motor elétrico. Essas frequências não podem ser gravadas com resolução e qualidade sufi- cientes com sensores de vibração baratos. No entanto, sensores de som baratos podem preencher essa lacuna e, assim, complementar ou mesmo substituir o uso de um sensor de vibração.

[00013] Uma vez que as amplitudes das ondas sonoras são fre- quentemente relativamente pequenas, de acordo com a invenção, a fim de melhorar a capacidade de detecção, um espaço sonoro é for- mado no motor elétrico no sensor de som, que é delimitado por várias superfícies de delimitação. Este espaço sonoro funciona como uma es- pécie de volume de ressonância que promove a propagação das ondas sonoras pelo ar e melhora a medição com um sensor de som. Pelo me- nos uma das superfícies de delimitação do espaço sonoro é formada por uma superfície sonora. Uma superfície sonora desse tipo pode ser for- mada pelas mais variadas superfícies que transmitem o som da fonte sonora, por exemplo, um rolamento do motor elétrico, para o espaço so- noro. Em uma concretização, tal superfície de som é formada por uma superfície do rolamento. Esta superfície pode ser, por exemplo, um lado frontal do rolamento ou uma parte do anel interno e / ou externo. Em ou- tra concretização, tal superfície de som é formada por uma superfície de um corpo condutor de som que guia o som para sua superfície. No caso de um rolamento como fonte de som, o corpo condutor de som conduziria o som do rolamento para sua superfície. Em princípio, am- bas as concretizações também podem ser combinadas.

[00014] Setal superfície de som de acordo com a invenção limitar o espaço de som em pelo menos um lado, o som transmitido pela estru- tura poderá ser emitido da superfície de som para o ar no espaço de som. Um sensor de som disposto no espaço de som pode, assim, me- dir o som que emana do rolamento ou de outra fonte de som. Ao pre- ver o espaço de som, um sensor de som barato pode ser usado ape- sar das amplitudes relativamente pequenas, de modo que um disposi- tivo para reconhecer danos ao rolamento ou danos emergentes ao ro- lamento pode ser criado de uma maneira simples.

[00015] Deve-se destacar que o ensinamento aqui descrito não se limita ao uso de um único sensor de som. Em vez disso, vários senso- res de som podem ser usados para medir o som em diferentes pontos do motor elétrico. É concebível que a pluralidade de sensores de som sejam dispostos em pontos diferentes no espaço de som. Por exem- plo, em uma sala de som com várias superfícies de som, um sensor de som separado pode ser disposto para cada uma ou algumas das su- perfícies de som.

[00016] Uma "operação do motor elétrico", durante a qual o som é gerado e é acoplado pelo menos em partes do motor elétrico, é enten- dida como um movimento rotativo do rotor do motor elétrico em rela- ção ao estator do motor elétrico. No que diz respeito ao rolamento, es- ta operação significa um movimento de rotação do anel interno em re- lação ao anel externo. É amplamente irrelevante a velocidade com que o movimento rotativo ocorre, uma vez que mesmo movimentos muito pequenos produzirão ruídos de funcionamento. Preferivelmente, no entanto, a operação do motor elétrico é entendida como significando operação normal, isto é, os ruídos de funcionamento do rolamento ou outros ruídos durante a operação são registrados e avaliados durante o uso normal do motor elétrico. Naturalmente, isso não exclui que os ruídos de funcionamento do rolamento sejam registrados e avaliados durante uma operação de colocação em funcionamento ou calibração, a fim de identificar se os rolamentos estão empenados e se estão fun- cionando corretamente.

[00017] Em princípio, o espaço sonoro pode ter uma grande varie- dade de formas. Formas cilíndricas, cuboides ou prismáticas (por exemplo, com uma área de base hexagonal ou octogonal) são referi- das apenas a título de exemplo, mas não como forma de limitação. As superfícies limites do espaço sonoro podem ser lisas ou estruturadas. É importante apenas que a superfície sonora possa transferir bem o som para o espaço sonoro e que o som possa se propagar bem no espaço sonoro. No entanto, esse requisito pode ser criado com relativa facilidade.

[00018] No caso da superfície sonora, é particularmente favorável se for de metal. Em particular, se a superfície sonora for formada por uma superfície de um corpo condutor de som, isso favorecerá a transmissão do som e a emissão do som para o espaço sonoro.

[00019] O motor elétrico também pode ter uma grande variedade de configurações. Os motores elétricos com configuração de rotor interno também podem ser equipados com um espaço de som, assim como os motores elétricos com configuração de rotor externo. Consequen- temente, vários tipos de motor podem ser usados. O uso de um motor síncrono, um motor assíncrono ou um motor EC (motor eletronicamen- te comutado) é referido apenas como um exemplo.

[00020] “Uma unidade de monitoramento de desgaste pode ser for- necida para avaliar a condição do (s) rolamento (s). Tal unidade de monitoramento de desgaste pode ser parte do sistema de eletrônico do sensor ou sistema eletrônico do motor ou pode ser projetada como uma unidade funcional separada. A unidade pode ser integrada no mo- tor elétrico ou implementada em uma unidade externa. A tarefa de tal unidade de monitoramento de desgaste é extrair valores característi- cos dos sinais de medição do sensor de som e ser capaz de fazer uma declaração sobre a condição do (s) rolamento (s) a partir deles. Em uma concretização particularmente simples, o sinal de medição pode ser visto em uma banda de frequência, por exemplo, 3 kHz a 5 kHz, e as amplitudes do sinal de medição podem ser avaliadas. Isso pode incluir, por exemplo, detectar a amplitude máxima ou uma amplitude média nesta banda de frequência. Com base na avaliação da amplitu- de, podem-se tirar conclusões sobre a condição do rolamento. Em ou- tra concretização, uma análise espectral do sinal de medição pode ocorrer, por exemplo, por meio de uma FFT (Fast Fourier Transforma- tion). A extensão e às vezes até o tipo de desgaste pode então ser de- terminada a partir do espectro ou geralmente do resultado da análise.

[00021] “Como já foi dito, o motor elétrico de acordo com a invenção pode, em princípio, ser projetado para detectar e avaliar os mais diver- sos ruídos que surgem durante o seu funcionamento. Meramente a título de exemplo, é feita referência a vibrações devido a desbalance- amentos, a vibrações de uma grade de ventilação, a ruídos devido ao ar circulante, por exemplo, quando o motor elétrico é usado em um ventilador, ou devido a vibrações de uma carga conectada ao rotor do motor elétrico. Desde que o som resultante seja transmitido para uma das superfícies de som da sala de som, esses ruídos podem ser de- tectados e avaliados de forma adequada. De uma maneira muito parti- cularmente preferida, no entanto, o motor elétrico de acordo com a in- venção é usado para detectar ruídos de pelo menos um rolamento do motor elétrico. Neste caso, o som gerado durante a operação do motor elétrico compreende o som que é emitido por pelo menos um rola- mento do motor elétrico. Pode ser vantajoso aqui se outros ruídos que não resultam da operação de pelo menos um rolamento forem atenua- dos por medidas de projeto adequadas.

[00022] Em um desenvolvimento posterior, o espaço sonoro pode ser formado entre uma placa de circuito impresso e uma bucha do es- tator do motor elétrico. A área do motor elétrico que carrega o pacote de enrolamento do estator do motor elétrico é geralmente chamada de bucha do estator. No caso de motores de rotor externo em particular, é comum prever uma caixa do sistema eletrônico no lado da bucha de estator afastado do pacote de enrolamento do estator, na qual uma placa de circuito impresso pode ser disposta. Vários circuitos podem ser formados em tal placa de circuito impresso, que incluem, por exemplo, sensores eletrônicos, interruptores de energia ou componen-

tes para controlar funções do motor elétrico. Em uma modalidade pre- ferencial, no entanto, a placa de circuito carrega eletrônicos do motor que são projetados para controlar os enrolamentos do estator e / ou do rotor do motor elétrico.

[00023] Neste desenvolvimento do espaço sonoro entre a placa de circuito impresso e a bucha do estator, a superfície do som é formada por uma superfície da bucha do estator. Esta superfície geralmente será a superfície da bucha do estator que fica de frente para a placa de circuito impresso. O espaço de som pode ser delimitado em dire- ções paralelas à placa de circuito pelas paredes laterais de uma caixa de sistema eletrônico. Em uma concretização preferida, no entanto, um elemento de delimitação é disposto entre a placa de circuito im- presso e a bucha do estator, que delimita o espaço de som em dire- ções paralelas à placa de circuito impresso. Tal elemento de delimita- ção pode ser formado a partir dos mais variados materiais. No entanto, o elemento de delimitação é, preferivelmente, um componente de plás- tico que está disposto entre a placa de circuito impresso e a bucha do estator. O elemento de delimitação pode ter diferentes áreas. Uma área de base quadrada, redonda, elíptica, retangular, hexagonal ou octogonal deve ser referida apenas como um exemplo, mas não se limitando a estes.

[00024] Em princípio, existem várias maneiras pelas quais o sensor de som pode ser disposto neste desenvolvimento do espaço sonoro. No entanto, o sensor de som é preferivelmente disposto na placa de circuito impresso que delimita o espaço de som em uma direção. O sensor de som é preferivelmente disposto no lado da placa de circuito que fica de frente para a bucha do estator. Desta forma, uma instala- ção simples e, ao mesmo tempo, uma boa mensurabilidade das ondas sonoras pode ser alcançada.

[00025] Em outro desenvolvimento, o espaço sonoro pode ser for-

mado em um tubo de rolamento que envolve pelo menos partes do eixo ou eixo do motor elétrico e no qual pelo menos uma área de alo- jamento de rolamento para o (s) rolamento (s) é formada. Em tal con- cretização, o espaço sonoro seria limitado pelas paredes do tubo do rolamento, que limita os rolamentos e o eixo / veio. No caso de um mo- tor de rotor externo, as áreas de alojamento dos rolamentos são nor- malmente formadas em ambos os lados do tubo do rolamento, em ca- da um dos quais um rolamento é alojado. Um espaço intermediário é formado entre o eixo e o tubo do rolamento, que geralmente apresenta entre 4 mm e 8 mm de largura. Desse modo, é criado um espaço que pode ser usado como um espaço de som no contexto da presente in- venção. Quase todas as superfícies de delimitação do espaço sonoro podem servir como superfícies sonoras. Por outro lado, as superfícies dos rolamentos direcionados na direção do espaço sonoro podem emitir ondas sonoras para o espaço sonoro e, assim, formar superfícies sono- ras. Por outro lado, o eixo / veio e as paredes do tubo do rolamento ficam em contato direto com os rolamentos. Uma vez que tanto o eixo / veio quanto as paredes do tubo do rolamento são geralmente feitos de mate- riais metálicos, eles podem transmitir as ondas sonoras geradas pelo rolamento particularmente bem no interior do espaço sonoro.

[00026] Neste desenvolvimento, o sensor de som pode ser parte de um arranjo de sensor que é projetado para ser introduzido no tubo do rolamento. Tal arranjo de sensor é descrito em mais detalhes no do- cumento DE 10 2018 211 833 A1, cujo conteúdo é aqui expressamen- te referido.

[00027] Para melhorar os resultados ao detectar o som gerado pe- los rolamentos, o sensor de som é preferivelmente colocado perto da superfície do som. "Perto de" significa que a distância entre a superfí- cie do som e o sensor de som é inferior a 5 cm. De uma maneira parti- cularmente preferida, o sensor de som está a menos de 1 cm de dis-

tância da superfície de som. Isso também pode significar que o sensor de som está disposto na menor distância possível em relação à super- fície de som. Se houver várias superfícies de som, o sensor de som também só poderá ser colocado próximo de uma das várias superfí- cies de som, enquanto os outros botões ficarão a uma distância maior. A distância indica a distância pela qual a superfície do som é espaça- da da área ativa do sensor de som.

[00028] Em princípio, o sensor de som pode ser projetado das mais variadas formas. Deve ser importante que o sensor de som seja sufici- entemente robusto para poder ser usado no respectivo cenário de aplicação. Além disso, o sensor de som, especialmente quando usado dentro do tubo do mancal, deverá ser suficientemente resistente à temperatura e robusto a ondas eletromagnéticas. Além disso, o sensor de som deve ser projetado para medir ondas sonoras na faixa audível, ou seja, entre aproximadamente 20 Hz a 20 kHz. Um sensor de som que pode detectar frequências entre 1 kHz e 10 kHz é preferivelmente usado. O sensor de som é preferivelmente particularmente sensível na faixa entre 3 kHz e 5 kHz. No entanto, muitos dos sensores de som conhecidos na prática podem atender a esses requisitos.

[00029] Em uma concretização preferida, o sensor de som é forma- do por um MEMS (sistema microeletromecânico). De uma maneira particularmente preferida, o sensor de som é um microfone MEMS. Esses microfones MEMS estão disponíveis no mercado com dimen- sões muito compactas. Por exemplo, a Infineon vende microfones MEMS com apenas 3 x 4 x 1,2 mm de tamanho. Microfones MEMS com dimensões semelhantes também estão disponíveis em outros fa- bricantes. As faixas de medição começam na faixa de Hertz de dois dígitos e se estendem até 20 kHz. Esses microfones MEMS são ide- almente adequados para o motor elétrico de acordo com a invenção.

[00030] Em um desenvolvimento, os componentes eletrônicos do sensor são fornecidos e são projetados para controlar o sensor de som. O quão especificamente os sistemas eletrônicos do sensor são projetados depende do sensor de som específico usado. Normalmen- te, os componentes eletrônicos do sensor tendem a ter uma grande variedade de componentes elétricos e eletrônicos. Componentes dis- cretos podem ser usados, bem como componentes integrados. Mera- mente a título de exemplo, mas não limitado a estes, é feita referência ao uso de circuitos integrados, resistores, bobinas, capacitores, cone- xões de plugue e / ou transistores. Neste caso, os componentes são preferivelmente usados que são projetados como componentes SMD.

[00031] Para obter uma imagem o mais abrangente possível da condição do rolamento, o sistema eletrônico do sensor pode ser proje- tado para gerar repetidamente valores medidos e avaliar a condição do rolamento. A geração repetida de valores medidos e avaliação re- petida do estado pode ser acionada por certos eventos. É concebível, por exemplo, que uma avaliação durante um teste de aceleração seja acionada durante um teste final do motor elétrico. Também é concebí- vel que seja realizada uma avaliação em conexão com a ligação do motor elétrico, por exemplo, 10 segundos após a ligação. Tal evento também pode consistir em trabalho de manutenção em que um técnico de manutenção se conecta ao sistema eletrônico do sensor através de uma interface e aciona a aquisição de valores medidos.

[00032] A geração repetida de valores medidos e a avaliação repe- tida do estado ocorrem preferivelmente periodicamente. Como a con- dição de um rolamento geralmente muda de maneira relativamente lenta, muitas vezes não será necessário avaliar a condição dos rola- mentos a cada segundo ou minuto. Em vez disso, geralmente será su- ficiente se a duração do período estiver na faixa de horas ou mesmo na faixa de dias.

[00033] Em uma concretização do sistema eletrônico do sensor,

este apresenta um processador que pode realizar várias tarefas. O processador é preferivelmente projetado como um microcontrolador. O processador pode processar e / ou avaliar os valores medidos do sen- sor de som. Tal processamento / avaliação pode ocorrer de diversas maneiras. Seria concebível que uma conversão analógica / digital seja realizada, de modo que um sinal de medição do sensor de som esteja então disponível como uma sequência de valores de medição digitali- zados. O processamento pode incluir linearização do sinal de medição do sensor de som. Também é concebível que a filtragem seja realiza- da em relação a frequências particularmente interessantes. O proces- samento também pode significar uma análise espectral do sinal de medição, por exemplo, realizando uma transformação de Fourier do sinal de medição. O processamento dos valores medidos pode ser uma primeira etapa na avaliação dos valores medidos. Se, por exem- plo, o sinal de medição for avaliado por meio de uma avaliação de am- plitude, uma filtragem de frequência do sinal de medição deverá ser realizada em uma primeira etapa e somente depois feita uma avalia- ção de amplitude. No caso de uma ponderação de frequência, uma decomposição espectral deve ser antecipadamente apresentada.

[00034] O sistema eletrônico do sensor pode apresentar uma me- mória na qual os valores medidos do sensor de som e / ou valores medidos processados e / ou resultados de uma avaliação dos valores medidos podem ser armazenados. A memória pode ser projetada das mais variadas formas. Para evitar a perda de dados no caso de falha no fornecimento de energia, a memória é, preferivelmente, uma me- mória não volátil. Essa memória não volátil pode ser, por exemplo, uma memória flash, uma EEPROM (Electronically Erasable Program- mable Read-Only Memory), uma NVRAM (Non-volatile Random Ac- cess Memory) ou outra memória de semicondutores.

[00035] O tamanho de memória dependerá de vários fatores. Se você precisar armazenar um grande número de valores medidos, você precisará de uma memória maior do que se você apenas armazenasse menos valores medidos. Se os valores medidos armazenados contive- rem dados brutos que serão posteriormente submetidos a uma análise de frequência, isso exigirá mais espaço de armazenamento. Além dis- so, a frequência com que os valores medidos são registrados terá um efeito, porque com o registro horário dos valores medidos, significati- vamente mais valores medidos serão gerados do que com o registro diário ou semanal.

[00036] Em um desenvolvimento posterior, o sistema eletrônico do sensor pode ter um relógio de tempo real (RTC). Este relógio em tem- po real pode ser usado para uma ampla variedade de processos contro- lados por tempo e / ou baseados no tempo dentro do sistema eletrônico do sensor. Se, por exemplo, a medição e avaliação dos ruídos dos rola- mentos precisarem ser acionadas de hora em hora ou diariamente pelo sistema eletrônico do sensor, o relógio em tempo real poderá acionar es- te processo. Em uma concretização particularmente preferida, o relógio em tempo real é usado para registrar um valor medido obtido ou um grupo de valores medidos. Ao armazenar um valor medido, um carimbo de tempo também seria armazenado, o que é representativo do ponto no tempo em que o valor medido armazenado foi gerado.

[00037] Para que os valores medidos obtidos, os valores medidos processados e / ou os resultados das avaliações dos valores medidos também possam ser usados fora do arranjo do sensor, o sistema ele- trônico do sensor apresenta preferivelmente uma interface de comuni- cação. A interface de comunicação pode ser usada para acoplar o sis- tema eletrônico do sensor a um dispositivo de leitura. Dessa forma, as informações podem ser obtidas enquanto o motor está funcionando. Um acoplamento a um gateway loT (Internet of Things) também é con- cebível. Essa interface de comunicação pode ser com ou sem fio. Os meios de comunicação óptica que usam uma caixa de ar ou uma fibra óptica também podem ser usados. Faz sentido se a interface de co- municação permitir acesso aos valores medidos que estão armazena- dos em uma memória. Esta memória pode ser formada pela mencio- nada memória não volátil. No entanto, os valores medidos também podem ser lidos de uma memória principal de um processador, por exemplo, uma RAM (memória de acesso aleatório) ou um cache.

[00038] A interface de comunicação pode ser construída das mais variadas formas. Métodos de transmissão sem fio, por exemplo, méto- dos baseados em rádio ou sistemas ópticos, podem ser usados, bem como métodos com fio. A transmissão pode ser analógica ou digital, serial ou paralela, em pacotes ou em fluxos de dados, via barramento ou conexões diretas. A tecnologia de transmissão utilizada dependerá do respectivo cenário de aplicação. Como exemplos, mas não se limi- tando a estes, é feita referência a Bluetooth, Bluetooth LE (Low Ener- gy), NFC (Near Field Communication), Ethernet, RS485, Modbus, Pro- fibus, CAN bus ou USB (Universal Serial Bus). A interface de comuni- cação oferece preferivelmente - direta ou indiretamente — um acesso a uma rede de longa distância.

[00039] Usando uma tal interface de comunicação, um sistema de acordo com a invenção que consiste em um motor elétrico e uma uni- dade de avaliação pode ser criado. A interface de comunicação seria projetada para transmitir valores medidos do sensor de som e / ou va- lores medidos processados do sistema eletrônico do sensor para a unidade de avaliação. A unidade de avaliação é projetada para avaliar os valores medidos recebidos e / ou os valores medidos processados recebidos. A unidade de avaliação pode ser formada de várias manei- ras. A unidade de avaliação pode ser uma unidade dedicada que é projetada apenas para este propósito. No entanto, a unidade de avali- ação é preferivelmente formada por um laptop, um tablet, um smar-

tphone ou algum outro dispositivo móvel no qual um software adequa- do assume as tarefas da unidade de avaliação. É aconselhável, neste caso, se a interface de comunicação for sem fio.

[00040] Em um cenário de aplicação, por exemplo, a unidade de avaliação pode ser formada por um smartphone com um aplicativo cor- respondente, que pode acessar os valores medidos do sensor de som usando Bluetooth LE como uma interface de comunicação. O aplicati- vo pode usar a interface de comunicação para fazer com que o siste- ma eletrônico do sensor registre os valores medidos do sensor de som e os transmita para a unidade de avaliação em formato digital através da interface de comunicação. O aplicativo poderia então ser usado, por exemplo, para realizar uma análise espectral, comparar os resulta- dos com o conteúdo de um banco de dados e fornecer informações sobre as condições do (s) rolamento (s) ao usuário. Desta forma, uma avaliação da condição do (s) rolamento (s) pode ser facilmente imple- mentada enquanto o motor elétrico está em operação. Além disso, não há necessidade de fornecer uma memória abrangente e recursos de computação extensos no sistema eletrônico do sensor.

[00041] Existem agora várias possibilidades para conceber e de- senvolver os ensinamentos da presente invenção de uma maneira vantajosa. Para este propósito, por um lado, é feita referência às rei- vindicações dependentes da reivindicação 1 e, por outro lado, à se- guinte explicação de exemplos de concretização preferidos da inven- ção com referência ao desenho. Em conexão com a explicação dos exemplos de concretização preferidos da invenção com referência aos desenhos, concretizações e desenvolvimentos geralmente preferidos do ensinamento também são explicados, onde no desenho:

[00042] a figura1 mostra uma seção através de um tubo de rola- mento de um motor de rotor externo no qual um espaço sonoro é for- mado pelo tubo de rolamento,

[00043] a figura2 mostra uma seção através de um tubo de rola- mento de outro motor de rotor externo em que um espaço de som também é formado pelo tubo de rolamento e em que o sensor de som é parte de um arranjo de sensor inserido no tubo de rolamento,

[00044] afigura3 mostra uma seção através de uma bucha de es- tator de um motor de rotor externo, em que o sensor de som está dis- posto em um motor eletrônico do motor elétrico e

[00045] a figura4 mostra uma seção ampliada do espaço de som do exemplo de concretização de acordo com a figura 3.

[00046] A figura 1 mostra um corte através de uma primeira forma de concretização de um motor elétrico de acordo com a invenção, que é concebido como um motor de rotor externo e no qual o espaço de som é formado em um tubo de rolamento. Por uma questão de clare- za, apenas uma representação esquemática é escolhida e apenas os elementos essenciais do motor elétrico são mostrados. Por exemplo, o rotor do motor elétrico não é mostrado. O motor elétrico 1 compreende um tubo de rolamento 2 que é formado em uma bucha de estator do motor elétrico. Nas duas extremidades longitudinais, são formadas áreas de alojamento de rolamento 3, em cada uma das quais um ro- lamento 4 fica disposto. Cada rolamento 4 consiste em um anel exter- no 5 e um anel interno 6, com vários rolamentos de esferas e rolos 7 dispostos entre o anel externo 5 e o anel interno 6. Nos anéis internos 6 dos rolamentos 4, é alojado um eixo 8 do motor elétrico, que por meio dos rolamentos 4 pode ser girado em relação a um pacote de enrolamen- to do estator 9 disposto em torno do tubo do rolamento. Entre os rola- mentos 5, 6, fica disposta uma estrutura de suporte 10 é disposta, a qual sustenta uma placa de circuito 11. Um sensor de som 12, que po- de detectar ondas sonoras, fica disposto na placa de circuito 11.

[00047] Um espaço sonoro 13 é formado dentro do tubo de rola- mento 2, que é delimitado pelas paredes internas do tubo de rolamen-

to 2, pelas paredes internas da estrutura de suporte 10 e pelos lados frontais 14 dos rolamentos 4. Durante a operação dos rolamentos 4, que consiste em um movimento rotativo do eixo 8 em relação ao paco- te de enrolamento do estator e, portanto, um movimento rotativo dos anéis internos 6 em relação aos anéis externos 5, ondas sonoras 15 são emitidas pelos rolamentos 4, o que é indicado por uma série de arcos circulares em 1. Quase todas as superfícies de delimitação do espaço de som 13 podem ser superfícies de som no sentido da pre- sente invenção. Os lados frontais 14 dos rolamentos 4 funcionarão principalmente como superfícies sonoras e emitirão ondas sonoras. No entanto, o eixo 8 é acoplado aos rolamentos 4 por meio dos anéis internos 6 pelo controle de vibrações, de modo que o ruído provenien- te da estrutura gerado durante a operação dos rolamentos seja trans- mitido ao eixo 8 e, portanto, também emitido para o espaço sonoro. O eixo 8 serve como corpo condutor de som, cuja superfície emite som no sentido de superfície sonora para o espaço sonoro. O mesmo se aplica às paredes internas do tubo de rolamento 2, que são acopladas aos anéis externos 5 dos rolamentos 4 com controle de vibração e, portanto, também podem transmitir ruído proveniente da estrutura do rolamento 4. As paredes internas do tubo de rolamento 2 também po- dem ser superfícies sólidas no sentido da presente invenção. A estru- tura de suporte 10 pode - dependendo de seu material e projeto - ter um efeito de amortecimento ou transmitir o som das paredes internas do tubo de rolamento 2 para o espaço de som.

[00048] “Quando o motor elétrico está em operação, as ondas sono- ras 15 geradas pelos rolamentos 4 são emitidas das superfícies sono- ras para o espaço sonoro. O sensor de som 12 pode receber essas ondas sonoras atingindo o sensor de som 12 via ar e gerar valores medidos a partir delas. O sensor de som 12 está disposto próximo ao lado frontal 14 de um dos dois rolamentos 4. Os valores medidos obti-

dos pelo sensor de som 12 podem ser processados e / ou avaliados pelo sistema eletrônico do sensor 16, mostrado simbolicamente. Uma interface de comunicação 17, que é projetada, por exemplo, na forma de Bluetooth LE e faz parte do sistema eletrônico do sensor, pode ser usada para transmitir valores medidos para uma unidade de avaliação (não mostrada) fora do motor elétrico.

[00049] A figura 2 mostra uma ilustração um pouco mais detalhada de uma bucha de estator 18 de um segundo exemplo de concretização de um motor elétrico de acordo com a invenção. Na bucha do estator 18, um tubo de rolamento 2 é novamente formado, em cujas extremi- dades as áreas de alojamento de rolamento 3 são formadas. Em cada uma das áreas de alojamento de rolamento 3, os rolamentos 4 são dispostos, os quais, por sua vez, possuem anéis externos, anéis inter- nos e rolamentos de esferas e rolos. Além disso, 4 anéis 19 estão dis- postos nos rolamentos, cada um fechando o espaço entre o anel inter- no e o anel externo e neutralizando a perda de graxa do rolamento. Um arranjo de sensor é disposto no tubo de rolamento 2, conforme descrito em mais detalhes no documento DE 10 2018 211 833 A1. Uma placa de circuito impresso 11 é disposta em uma luva de suporte do arranjo do sensor e um sensor de som 12 é disposto em cada uma de suas extremidades longitudinais. Cada sensor de som 12 é projetado para detectar som do rolamento próximo e gerar sinais de medição a partir dele.

[00050] A figura 3 mostra uma seção através de um outro exemplo de concretização de um motor elétrico de acordo com a invenção, em que um espaço de som é formado entre uma placa de circuito impres- so e uma bucha de estator. No caso de um eixo de motor 21, um tubo de rolamento 2 é formado, em cada uma de cujas extremidades longi- tudinais uma área de alojamento de rolamento 3 é formada. Nas áreas de alojamento de rolamentos 3, rolamentos, não mostrados, são aloja-

dos, por meio dos quais um eixo do motor elétrico, também não mos- trado, é montado de forma rotativa. Uma bucha de estator 18 é forma- da por um componente de alumínio, em uma extremidade do qual o tubo de rolamento 2 e na outra extremidade do qual uma caixa de sis- tema eletrônico 22 para acomodar os componentes eletrônicos do mo- tor é formada. A caixa de sistema eletrônico 22 apresenta uma base 23 e paredes laterais 24. O sistema eletrônico do motor gera sinais de alimentação e os envia para os enrolamentos do estator e / ou enrola- mentos do rotor. Por razões de clareza, apenas uma placa de circuito impresso 11 é mostrada do sistema eletrônico do motor, que está em- butida em uma massa de selagem 25. Um sensor de som 12 também está disposto na placa de circuito 11 no lado da placa de circuito volta- do para a base 23. Um elemento de delimitação 26 é disposto entre a placa de circuito impresso 11 e a base 23 e deixa uma área funcio- nando como um espaço de som 13 livre na massa de selagem 25.

[00051] Na figura 4, uma seção ampliada é mostrada novamente. Placa de circuito 11, base 23 e elemento de delimitação 26 cada um delimita um espaço de som 13 no qual um sensor de som 12 está dis- posto. O fundo 23 ou a área de fundo localizada entre o elemento de delimitação 26 funciona como uma superfície sonora que emite ondas sonoras 15 para o espaço sonoro, que por sua vez é indicada por ar- cos circulares. A bucha do estator 18 transmite o som dos rolamentos para a superfície da bucha do estator, no caso discutido aqui o fundo

23. Este som emitido para o espaço de som pode ser detectado pelo sensor de som 12.

[00052] No que diz respeito a outros aperfeiçoamentos vantajosos do motor elétrico de acordo com a invenção, é feita referência à parte geral da descrição e às reivindicações anexas, a fim de evitar a repetição.

[00053] Finalmente, deve ser expressamente apontado que os exemplos de concretização descritos acima servem apenas para expli-

car o ensinamento reivindicado, mas este não é limitado pelos exem- plos de concretização.

Lista de Sinais de Referência 1 motor elétrico 2 tubo de rolamento 3 áreas de alojamento 4 rolamentos anel externo 6 anel interno 7 rolamentos de esferas e rolos 8 eixo 9 pacote de enrolamento do estator estrutura de suporte 11 placa de circuito 12 sensor de som 13 espaço de som 14 lados frontais ondas sonoras 16 sistema eletrônico de sensores 17 interface de comunicação 18 bucha do estator 19 anéis luva de suporte 21 eixo do motor 22 caixa de sistema eletrônico 23 fundo 24 paredes laterais massa de selagem 26 elemento de delimitação

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Motor elétrico com pelo menos um rolamento (4), atra- vés do qual um veio (8) ou um eixo do motor elétrico (1) é montado rotativamente, em que durante a operação do motor elétrico é gerado som, que pode ser detectado por meio de um sensor de som (12), ca- racterizado pelo fato de que ele apresenta um espaço de som (13), que é formado no motor elétrico (1) e delimitado por várias superfícies de delimitação, em que pelo menos uma das superfícies de delimita- ção compreende uma superfície de som, em que a superfície de som é formada por uma superfície do rolamento (4) ou por uma superfície de um corpo condutor de som para a superfície, em que o sensor de som (12) fica disposto no espaço de som (13) e em que o sensor de som (12) é projetado para detectar som (15) transmitido da superfície de som para o sensor de som via ar.

2. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizado pelo fato de que o som gerado durante o funcionamento do motor elétrico compreende o som emitido por pelo menos um rolamen- to (4).

3. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca- racterizado pelo fato de que o espaço de som (13) é formado entre uma placa de circuito impresso (11) e uma bucha de estator (18) do motor elétrico (1), em que a placa de circuito impresso (11) porta pre- ferivelmente um sistema eletrônico de motor do motor elétrico (1).

4. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 3, caracte- rizado pelo fato de que um elemento de delimitação (26) fica disposto entre a placa de circuito impresso (11) e a bucha do estator (18), que delimita o espaço de som (13) em direções paralelas à placa de circui- to impresso (11).

5. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, ca- racterizado pelo fato de que o sensor de som (12) fica disposto na placa de circuito impresso (11), preferivelmente no lado voltado para a bucha do estator (18).

6. Motor elétrico, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o corpo condutor de som é formado por uma bucha do estator (18) do motor elétrico (1) e que uma superfície de soam é formada por uma superfície (23) da bucha do estator (18).

7. Motor elétrico, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o espaço de som (13) é formado por um tubo de rolamento (2) que envolve pelo menos partes do veio (8) ou do eixo do motor elétrico (1) e no qual pelo menos uma área de alojamento de rolamento (3) para o (s) rolamento (s) (4) é for- mada.

8. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 7, caracte- rizado pelo fato de que o sensor de som (12) faz parte de um arranjo de sensor que é projetado para a colocação no tubo de rolamento.

9. Motor elétrico, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 8, caracterizado pelo facto de que o sensor de som (12) fica disposto na superfície de som, preferivelmente a uma distância inferior a 5 cm, mais preferivelmente a uma distância inferior a 1 cm.

10. Motor elétrico, de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o sensor de som (12) é constituído por um MEMS - sistema microeletromecânico, em parti- cular um microfone MEMS.

11. Motor elétrico, de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que ele apresenta um sistema eletrônico de sensor (16), que é projetado para controlar o sensor de som (12).

12. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 11, ca- racterizado pelo fato de que o sistema eletrônico do sensor (16)

apresenta um processador para processamento e / ou avaliação dos valores medidos do sensor de som (12).

13. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o sistema eletrônico do sensor (16) apresenta uma memória para armazenamento dos valores medidos do sensor de som (12) e / ou de valores medidos processados e / ou de resultados de uma avaliação dos valores medidos.

14. Motor elétrico, de acordo com qualquer uma das reivin- dicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que o sistema eletrôni- co do sensor (16) apresenta uma interface de comunicação (17) atra- vés da qual podem ser transmitidos valores medidos e / ou valores medidos processados e / ou resultados de uma avaliação dos valores medidos.

15. Ventilador com motor elétrico, como definido em qual- quer uma das reivindicações 1 a 14 e com um impulsor, caracterizado pelo fato de que o impulsor fica conectado a um rotor do motor elétri- Co.

16. Sistema consistindo em um motor elétrico, como defini- do em qualquer uma das reivindicações 1 a 14 e em uma unidade de avaliação, caracterizado pelo fato de que a unidade de avaliação apresenta uma interface de comunicação através da qual os valores medidos de um sensor de som e / ou valores medidos processados podem ser recebidos de um sistema eletrônico do sensor para a uni- dade de avaliação, e em que a unidade de avaliação é projetada para avaliar os valores medidos e / ou os valores medidos processados.

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