CN102652252A - 用于电机的状态监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电机（1）的状态监视系统。为实现对于电机（1）的简单、廉价的监视，建议电机（1）的开关盒盖（3）包括用于采集电机（1）的测量量的传感器单元（10），设计为将表征测量量的特征值提供到读取装置（20）的通信装置（11）以及用于为传感器单元（10）提供能量的供给单元（12）。

Description

用于电机的状态监视系统

技术领域

本发明涉及用于电机的状态监视系统。

背景技术

为设备且特别是电机提供状态监视功能通常伴随有昂贵的安装费用。特别是在事后为电机提供以状态监视功能时通常很麻烦且可能要求结构措施。监视所需的传感器必须定位且安装在电机上。此外，传感器必须与其所隶属的控制装置进行接线。在工作空间内的自由布置的导线必须例如通过路径或地板下电缆通道设置，以防止人员和机器在工作区域内的危险。通过附加地安装传感器和附加地设置导线，可能必须重新评估设备的安全性。

在加装时，通常将对于状态监视功能所需的传感器作为单独的功能件以高成本事后安装在电机上。此类加装因此要求明显的安装费用以及参数化成本。通常为此需要高度专业化的安装人员。

发明内容

因此，本发明的任务是实现简单、廉价的电机监视。

根据本发明，此任务通过根据权利要求1的设备解决，即通过用于电机的开关盒盖解决，所述开关盒盖包括：

-用于采集电机的测量量的传感器单元，

-通信装置，所述通信装置设计为将表征测量量的特征值提供到读取装置，

-用于为传感器单元提供能量的供给单元。

本发明的有利扩展在从属权利要求2至14中给出。

以本发明实现的优点在于，通过开关盒盖实现了电机特别是电动机的状态监视功能。状态监视功能所需的部件整合在开关盒盖内。为使开关盒盖可执行对于电机的状态监视，所述开关盒盖包括至少一个设计为采集电机的测量量的传感器单元。此外，开关盒盖包括设计为将至少一个表征测量量的特征值提供到读取装置的通信装置。开关盒盖的供给单元用于为传感器单元且优选地也为通信单元供给能量。

开关盒盖因此形成了自立的监视单元，所述监视单元实现了对于电机的监视。带有整合的状态监视功能的开关盒盖的优点在于，在传感器和通信单元之间不需要麻烦的接线，因为所述接线已在开关盒盖内部实现。因此，可完全省去由于常规的状态监视传感器的接线所导致的安装成本。

通过开关盒盖的电机监视的另一个优点在于以此实现了对于最终使用者的简单的加装。最终使用者可通过带有整合的状态监视功能性的开关盒盖以简单的不复杂的方式为其已存在的设备特别是已存在的电机装配以状态监视功能。为此，仅需电机用根据本发明的开关盒盖替换现有电机的开关盒的开关盒盖。不需要在电机上的麻烦的安装和接线。

通过开关盒盖的传感器单元，可使用相应的传感器采集希望的测量量和因此电机的特征值。此测量量且特别是表征了测量量的特征值可通过通信装置提供到读取装置。读取装置在此优选地布置在电机外部。通过分开的读取装置，因此可执行电机的持续的控制。在读取装置以及通信装置的相应的设计中，也实现了对于电机的在线监视。以此方式，对于电机的状态且因此对于设备的状态可实现与位置无关的监视。

通过状态监视功能对于电机的可能出现的问题可实现及早识别，使得最终使用者可及早采取相应的应对措施。此外，通过为电机提供状态监视功能，可延长电机的寿命，因为最后为最终使用者及早指示了电机的故障，且因此不必如通常情况纯预防性地更换电机。

在本发明的有利实施例中，供给单元设置为向通信装置供给能量。

以此，开关盒盖形成了自封闭的单元，所述单元可自立地被使用。优选地，为此将供给单元设计为向通信装置和/或传感器单元完全供给能量。对于传感器单元和/或通信装置，为此不需要另外的接线。这特别地使得制造带有具有根据本发明的开关盒盖的开关盒的电机的容易，且也容易为现有的电机加装根据本发明的具有状态监视功能的开关盒盖。最终使用者因此能以简单的方式为其设备且特别是为电机装配或加装监视功能。为进行加装，最终使用者仅需将现有电机的开关盒盖替换为根据本发明的属于电机的开关盒盖。根据客户愿望，开关盒盖可优选地具有不同的状态监视功能。

在本发明的另一个有利的构造形式中，开关盒盖具有用于通过通信装置提供电机的电子铭牌的装置。

以此，可为读取装置提供电机的重要的特征值。特别有利的是将电机的电子铭牌也存储在开关盒盖内。根据电子铭牌的信息，可执行另外的对于电机特定的分析。此外，最终使用者可通过通信装置简单地调取电机相关的数据，且将此数据例如用于将来的分析。

在本发明的另一个有利的实施形式中，传感器单元具有用于部分放电测量的装置。

在部分放电测量时，通过传感器单元采集测量量或多个测量量，所述传感器单元识别部分放电的存在。表征了测量量/多个测量量的特征值最后借助于通信装置被提供到读取装置。通过读取装置获得此类信息的最终使用者可由于存在此信息而相应地反应且引入要求的措施。也可以的是具有读取装置以读取通信装置的特征值的分析单元自动地引入要求的措施。

在本发明的另外的有利实施形式中，传感器单元具有用于测量电机温度的装置，特别是用于测量定子线圈的温度和/或环境温度的装置。

借助于传感器单元，因此可确定电机的温度以及环境温度。此温度或表征此温度的特征值可通过通信装置提供到读取装置以用于进一步分析。

在本发明的另外的优选实施形式中，传感器单元具有用于测量电机的不平衡的装置。

电机的不平衡的确定可例如通过低频带的分析进行。因此，用于测量电机的不平衡的装置优选地设计为分析低频带。

在本发明的另外的优选实施形式中，传感器单元为了形成特征值具有用于确定电机的测量量和参考值的至少一个传感器，用于与所确定的传感器的测量量进行均衡。

参考值优选地存储在开关盒盖的存储器内。通过如下，即，对于开关盒盖，既呈现电机的参考值也呈现所确定的测量量，可通过所述两个值的相互对比对当前状态进行评估。

因此可根据使用情况为开关盒盖且特别是其传感器单元提供可确定电机的不同的测量量的特殊的传感器，使得通过对比所确定的测量量与电机的各测量值可确定电机的当前状态。此类确定可在开关盒盖自身内已进行，或可在随后的过程中进行。在随后的过程进行确定的情况中，通过读取装置从通信装置调取特征值或多个特征值且然后分析。

在本发明的另外的有利实施形式中，传感器单元具有用于相互分析测量值的装置。

根据各个测量值的此类相互分析，可在开关盒盖内已进行多重分析。优选地，在分析时，也一起考虑参考量以及电子铭牌的信息。通过此类分析，可获得对于电机的当前状态的更好结论。各个测量量相互的和/或所属的参考量的分析因此可导致单个表征了测量量的特征值。根据此特征值，因此可确定当前电机状态是否正常。以此方式，可将读取装置所需的通信成本最小化。

在本发明的另外的有利实施形式中，用于确定特征值的传感器单元具有处理器。

通过将处理器整合在开关盒盖内，可对各个测量量相互或与所属的参考量执行复杂的分析。此外，通过将处理器且优选地将存储器整合在开关盒盖内实现了如下可能性，即为开关盒盖事后增加另外的功能评估。通过将功能评估转移到开关盒盖内，可对于待传输的特征值执行预先选择。因此，可降低在通信装置和读取装置之间的通信。通过使分析在开关盒盖内已进行，也将除开关盒盖之外对附加的部件的需求最小化，因为最终整个电机状态监视功能连同分析都通过开关盒盖实现。

根据存储在处理器内的评估逻辑，可因此分析传感器单元的所确定的测量量，且可由此形成描述了电机的健康状态的测量量。此测量量可通过其所属的表征性特征值提供给读取装置。

在本发明的另外的有利实施形式中提供了用于与外部读取装置通信的通信装置。

因此实现了与处于电机外部的分开的读取装置的通信。与外部读取装置的通信可有线地或优选无线地实现。最终使用者可例如使用手提电脑调取电机的当前的特征值或测量量且用于另外的分析。通信装置和读取装置之间的无线通信的优点在于将安装费用降低到最小值。最终使用者因此仅需将现有电机的开关盒盖以根据本发明的开关盒盖替换。不需要设置导线。因此，开关盒盖是自立的单元，且可优选地作为现有的开关盒盖的替代无反作用地安装在电机上。

优选地，将所确定的测量量和/或特征值存储在开关盒盖的存储器内，使得测量量或特征值的分析可在时间上进行。

在本发明的另一个有利实施形式中，供给单元具有用于将能量从电机连接导线中耦合导出的装置。

此类从电机连接导线的能量耦合导出可例如通过磁性能量耦合导出、电容能量耦合导出或电阻能量耦合导出（例如，通过变压器）进行。

在本发明的另一个有利实施形式中，供给单元具有用于通过能量收集进行能量获取的装置。

在通过能量收集进行能量获取时，从源（例如环境温度、振动或空气流动）产生电流。

在本发明的另一个实施形式中，电机的开关盒具有根据本发明的开关盒盖。

在另一个优选实施形式中，电机具有带有根据本发明的开关盒盖的开关盒。

在本发明的另一个优选实施形式中，通信装置和供给单元安装在开关盒盖的印刷电路板上。

附图说明

在下文中根据在附图中图示的实施例进一步描述和解释本发明及其构造。各图为：

图1示出了电动机1的示意性图示，和

图2示出了处在安装状态中的图1中的开关盒盖3的朝向开关盒2的侧面的示意性图示。

具体实施方式

图1示出了电动电机1的示意性图示。电动机1固定在支架6上。电动机1包括轴9，电机轴承壳A侧4和电机轴承壳B侧5，它们包围了电动机7的电机壳体。电机轴承壳4、5形成了电机壳体7的前盖和后盖。通过容纳了轴9的轴承的电机轴承壳4、5保护了电机内部不被接触。电机轴承壳A侧4称为驱动侧且通常支承了整体轴承（Festlager）。电机轴承壳B侧5是“风扇托盘”且通常通过滑动座（schiebesitz）进行支承。此外，电机1具有开关盒2。此开关盒2与电动机1固定连接。通过开关盒2的连接口8，电机连接导线可与电动电机1连接以用于供给能量。开关盒2具有开关盒盖3。此开关盒盖3借助于固定元件与开关盒2机械连接。

为实现对于电动机1的状态监视，开关盒盖3具有用于采集电动机1的多个测量量的传感器单元。整合在开关盒盖3内的通信装置设计为将各测量量和/或表征测量量的特征值提供到读取装置20。通信装置和读取装置20之间的通信在此无线地进行，使得不需要用于状态监视的接线。开关盒盖3进一步包括用于为传感器单元以及通信装置供给以能量的供给单元。开关盒盖3因此形成用于电动机1的状态监视系统。

用于电动机1的此类状态监视系统的优点在于不要求麻烦的安装（接线、参数化等）。此外，不出现安全上危险的自由布置的导线的设置，因为所有部件已整合在开关盒盖3内。另外的大的优点进一步在于仅通过将开关盒盖替换以包括状态监视功能的开关盒盖3而实现了为常规的电动机加装以状态监视功能。这对于最终使用者是很大的优点。

图2示出了处在安装状态中的图1中的开关盒盖3的朝向开关盒2的侧面的示意性图示。此开关盒盖3包括传感器单元10、供给单元12、通信装置11以及用于提供电子铭牌的装置13。供给单元12为传感器单元10、通信装置11以及用于提供电子铭牌的装置13供给电能。能量获取在此通过从电机连接导线的能量耦合导出进行。替代地或补充地，也可通过能量收集措施保证各部件的供能。传感器单元10此外包括用于部分放电测量的装置14，用于测量电动机的定子线圈的温度和/或电动机的环境温度的装置15，用于测量电动机的不平衡的装置16，处理器17以及用于存储电动机的参考值和/或所确定的测量量或特征值的存储器19。为确定希望的测量值，开关盒盖3包括合适的传感器。

通过使开关盒盖3此外具有电动机的参考值3以及处理器17和存储器19，可通过开关盒盖3进行状态监视。状态监视在此具有多个子步骤。首先进行状态采集。在此，电动机的测量量/电机参数的测量通过传感器单元10的传感器进行。通过状态对比，将电动机的实际状态与预先给定的参考值进行对比。此参考值可以是电动机的应遵照的额定值以及不应上超的极限值。各参考值且因此各额定值根据检查的电动机参数在电机验收时确定或通过预先给定的量确定。此类参考值优选地已处于各电动机的电子铭牌内。在下一个步骤中，使用参考值进行所确定的测量值的诊断。这通过安装在开关盒盖3内的处理器17进行。只要分析已在开关盒盖3内进行，则通过通信装置将表征测量量的特征值提供到读取装置。此特征值通报是否发生上超额定值。此外，可根据特征值给出测量量相对于参考量的当前偏差。如果进行后续的对于所确定的测量量的分析，则表征测量量的特征值也可以仅是表征测量量的值。

通过整合存储器9可进一步更精确地观察和分析电动机的历史。通过外部读取装置可例如通过通信装置11读出且分析电动机的测量值和/或特征值的历史。此外，此类分析也可在开关盒盖3内已借助于处理器17进行。

通过整合处理器17可实时地实现电动机的连续监视和持续采集。以此方式可采集且无缝隙评价长期趋势以及突然或瞬态的状态改变。

通过开关盒盖3，最终使用者能以简单的方式无需麻烦的接线成本而在其涉及电动机的设备内加装状态监视系统。最终使用者因此可监视其设备或其电动机的可靠性且因此延长电动机的使用。因此可避免意料之外的机器故障。此外，通过开关盒盖3也可在线或离线地实现对于电动机的持续控制。另一个优点是开关盒盖3形成的自立的单元，且因此可事后无需高成本地加装在已安装的电动机上。

Claims (14)

1.一种用于电机（1）的开关盒盖（3），包括：

-用于采集电机（1）的测量量的传感器单元（10），

-通信装置（11），所述通信装置（11）设计为将表征测量量的特征值提供到读取装置（20），

-用于为传感器单元（10）提供能量的供给单元（12）。

2.根据权利要求1所述的开关盒盖（3），其中供给单元（12）构造为向通信装置（11）提供能量。

3.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中开关盒盖（3）具有用于通过通信装置（11）提供电机（1）的电子铭牌的装置（13）。

4.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中传感器单元（10）具有用于部分放电测量的装置（14）。

5.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中传感器单元（10）具有用于测量电机（1）的温度的装置（15），特别是用于测量电机（1）的定子绕组的温度和/或环境温度的装置（15）。

6.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中传感器单元（10）具有用于测量电机（1）的不平衡的装置（16）。

7.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中用于形成特征值的传感器单元（10）具有用于确定电机（1）的测量量和参考值的至少一个传感器，用于与所确定的传感器测量量进行均衡。

8.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中传感器单元（10）具有用于相互分析测量值的装置。

9.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中传感器单元（10）具有用于确定特征值的处理器（17）。

10.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中传感器单元（10）设置为具有用于与外部读取装置（20）通信的通信装置（11）。

11.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中供给单元（13）具有用于从电机连接导线耦合导出能量的供给单元（13）。

12.根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3），其中供给单元（13）具有用于通过能量收集获取能量的装置。

13.一种电机（1）的开关盒（2），所述开关盒（2）具有根据前述权利要求中一项所述的开关盒盖（3）。

14.一种电机（1），所述电机（1）具有带有根据权利要求1至12中一项所述的开关盒盖（3）的开关盒（2）。

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