CN106353096A - 用于监控轴承系统的方法 - Google Patents

用于监控轴承系统的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106353096A
CN106353096A CN201610551103.6A CN201610551103A CN106353096A CN 106353096 A CN106353096 A CN 106353096A CN 201610551103 A CN201610551103 A CN 201610551103A CN 106353096 A CN106353096 A CN 106353096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
torque
axle section
bearing arrangement
motor
axle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610551103.6A
Other languages
English (en)
Inventor
安德拉斯·莱尔凯什
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baumueller Nuernberg GmbH
Original Assignee
Baumueller Nuernberg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baumueller Nuernberg GmbH filed Critical Baumueller Nuernberg GmbH
Publication of CN106353096A publication Critical patent/CN106353096A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于监控轴承系统(50),尤其是电机(4)的轴承系统(50)的方法(64),该轴承系统具有轴区段(48)。获取加载到轴区段(48)上的第一转矩(70),并且获取由轴区段(48)加载的第二转矩(46)。由第一转矩(70)和第二转矩(46)形成差(94),并且如果差(94)大于第一极限值(98),则辨别出有故障(103)。此外,本发明还涉及一种轴承系统(50)和一种电机(4)。

Description

用于监控轴承系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监控轴承系统的方法,该轴承系统具有轴区段。例如,该轴区段具有驱动侧的区域和从动侧的区域,在这些区域之间优选布置有轴承。适宜地,轴承系统是电机的组成部分,例如电动马达的组成部分。此外,本发明还涉及一种轴承系统和一种电机。
背景技术
电机,例如电动马达,其通常具有其上固定有转子的轴。该轴本身以能围绕旋转轴线转动的方式借助轴承系统受支承。通常,轴承系统本身包括两个轴承,它们被定位在柱体形的轴的各自的端部区域中。转子布置在两个轴承之间。其中每个轴承通常都被固定在轴承盖上。为了减少摩擦,轴承通常被设计成所谓的滚动轴承。因此,其中每个轴承都包括内圈、外圈和布置在它们之间的滚动体。如果电机是内动子,则内圈被牢固地接驳到轴上,而轴承的外圈抗相对转动地(drehfest)被固定在轴承盖上,轴承盖通常在运行时相对于轴是抗相对转动的。滚动体例如被设计成球体并且以能沿切线方向自由运动的方式被定位在内圈与外圈之间。在轴进行旋转运动时,滚动体围绕轴周转,并且此外还围绕各自的轴线旋转,该轴线平行于轴的旋转轴线并且与轴的旋转轴线间隔开。
在有污物侵入内圈与外圈之间的区域中的情况下,可能会使单个的滚动体的自由旋转性受到影响。因此提高了滚动体与内圈或外圈之间的摩擦,这导致发热。这样的升温,也就是增大的摩擦,可能会损坏电机的另外的组成部分。也可能会出现所谓的轴被卡住,在该情况下使得轴,进而使在此所接驳的转子不再能够继续旋转。这种情况通常比较突然地出现,从而使借助轴驱动的构件、或驱动该轴的构件同样也比较突然地被制动。由于该原因,同样也可能使构件受损。如果该构件具有相对较高的惯性,则可能会使构件与轴之间的联接部发生断裂。
这种故障情况,也就是轴承损坏的开始通常由于运行噪音的提高而在声学上能被感知到。然而,如果在一个区域内放置了比较大数量的这种分别发出噪音的机器的话,则不再能够利用人耳来感知到其中一个机器的单个轴承的故障情况。在全自动化的工业设备中,由于在这种环境中所普遍存在的周围环境变量,如提高的温度和增大的噪声负荷以及基于安全的原因,也通常减少了人员监管的情况。
发明内容
本发明的任务在于,说明一种特别适当的用于监控轴承系统的方法、一种特别适当的轴承系统和一种特别适当的具有轴承系统的电机,其中,适宜地确保相对可靠地识别轴承系统的故障情况,并且其中,尤其降低了运行和/或生产成本。
根据本发明,该任务在方法方面通过权利要求1的特征来解决,并且在轴承系统方面通过权利要求10的特征来解决以及在电机方面通过权利要求11的特征来解决。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。
该方法被用于监控轴承系统,并且尤其被用于运行轴承系统的监控装置。换句话说,借助该方法来运行轴承系统的监控装置。轴承系统本身优选是电机的组成部分,如发电机的组成部分。然而适宜地,轴承系统是电动马达的组成部分,尤其是永久励磁的同步马达的组成部分。尤其地,电动马达是工业设备的驱动器的组成部分。例如,电动马达借助变流器来运行。适宜地,功率在0.5kW与60kW之间,并且尤其大于1kW、3kW或5kW并且适宜地小于40kW或30kW。额定转速例如在4,500U/min与7,000U/min之间。优选地,电机是无刷式的。
尤其地,轴承系统包括轴承,如滚动轴承,其例如具有内圈以及外圈,在它们之间适宜地布置有一定数量的滚动体。此外,轴承系统还包括轴区段,因此也就是轴的区段,尤其是完整的轴。如果轴承是滚动轴承的话,则轴承的其中至少一个圈抗相对转动地接驳在轴区段上。尤其地,如果轴承系统是被设计成内动子的电机的组成部分的话,则内圈被固定在轴区段上。
在第一工作步骤中获取被加载到轴区段上的第一转矩。换句话说,获取被导入到轴区段中的转矩。获取到的转矩尤其被理解为转矩的当前的值。如果在轴区段上固定有转子,则例如获取由转子加载的转矩。尤其地,获取如下结构元件所具有的转矩,该结构元件与轴区段联接并且该结构元件沿力流方向布置在轴区段之前,尤其是直接布置在该轴区段之前。
在另外的工作步骤中获取第二转矩,其中,将由轴区段本身加载的转矩考虑作为第二转矩。换句话说,获取从轴区段传递到另外的结构元件上的转矩。对此适宜地,获取沿力流方向在轴区段的端部上的转矩,尤其是在与沿力流方向布置在轴区段后面的结构元件的联接部的区域内的转矩。
例如,获取在轴区段的驱动侧的区域内的第一转矩,并且获取在轴区段的从动侧的区域内的第二转矩,其中,这两个区域尤其直接彼此连接,例如,是一体式的。替选地,这两个区域借助轴区段的彼此联接的区域来形成,这两个区域非刚性地彼此连接。尤其地,轴承系统的轴承例如在空间上和/或功能上布置在驱动侧的区域与从动侧的区域之间。将转矩导入到轴区段的驱动侧的区域内,而借助轴区段的从动侧的区域输出转矩。换句话说,驱动侧的区域沿力流方向位于从动侧的区域之前。适宜地,在驱动侧的区域与从动侧的区域之间没有将另外的力导入到轴区段中。尤其地,这两个区域彼此一体式地连接。总之,尤其在轴区段的驱动侧的区域内获取加载到轴区段上的第一转矩,并且在轴区段的从动侧的区域中获取由轴区段所加载的第二转矩。适宜地,获取加载到轴区段的驱动侧的区域上的第一转矩,并且获取由轴区段的从动侧的区域所加载的第二转矩。
在另外的工作步骤中,由第一转矩和第二转矩形成差。对此适宜地,第一转矩减去第二转矩。尤其地,在获取两个转矩与差的形成之间没有另外的算术运算。尤其地,第一转矩总是比第二转矩大,这是因为沿力流方向在第二转矩之前获取到该第一转矩。因此,差相应于由于摩擦或其他寄生效应所产生的转矩损耗。
在另外的工作步骤中,如果差大于例如等于0(零)Nm或大于0(零)Nm的第一极限值的话,辨别出有故障。尤其地,在建立轴承系统时就确定了第一极限值,并且相应于预期的、由于摩擦所产生的在转矩方面的损耗。例如,只要存在轴承的制造商数据,第一极限值就根据轴承的制造商数据来确定。因此,基于差的形成而确定的是,在轴承系统运行时转矩损耗有多大,并且这是否低于第一极限值,在该第一极限值之下则轴承系统能够安全运行。一旦辨别出存在过大的转矩流失,则辨别出轴承系统的故障情况(故障)。因此,直接获取当前的转矩流失有多大。基于第一极限值能够实现的是,确认轴承系统是否能够安全运行。对此,如果存在轴承也不需要直接对该轴承本身进行监控。尤其地,无需将对轴承的磨损程度进行获取的特定的传感器装入到轴承中。
基于双重的转矩获取,亦即第一转矩和第二转矩,还提高了轴承系统的安全性。即使由于用于获取的系统(转矩获取装置)发生功能失灵同样也能够引出差。因此,除了由于摩擦所导致的转矩损耗之外,由于对转矩的双重获取而提供了冗余的转矩获取。因此,能够实现对各个用于获取转矩的传感器进行检验。因此,也能够实现对各个传感器的故障状态进行确认,从而提高了轴承系统的安全性。例如,一旦差大于第一极限值或小于例如等于零(0)Nm的第三极限值,则实施安全功能。在该情况下,用于获取第一转矩的转矩获取装置有故障。
特别优选地,第一转矩与第二转矩同时进行获取,从而能够确认在转矩方面的当前的损耗。在对此替选的方案中,将时间上的平均值考虑用于第一转矩或第二转矩,其中,适宜地,针对第一转矩和第二转矩都确定有时间上的平均值。在此适宜地,为了形成平均值而考虑的时间窗口是一样的。
例如,直接测量第一转矩,也就是适宜地,测量与轴区段联接的沿力流布置在轴区段之前的构件所具有的转矩。然而特别优选地,根据第一物理量来计算第一转矩。例如,考虑一定数量的这种第一物理量。换句话说,首先获取第一物理量,并且根据第一物理量获知第一转矩。尤其地,如果轴承系统是电机的组成部分的话,对此考虑轴承系统的理论模型/物理模型,或优选考虑电机的理论模型。适宜地,考虑轴区段的转速作为第一物理量,也就是在获取第一转矩的时间点上围绕旋转轴线旋转的转速。在此,例如基于轴区段的已知的惯性来获知第一转矩。
如果轴承系统是电机的组成部分,在电机无刷式地设计的情况下,则特别优选地将施加在电机的定子上的电压考虑作为第一物理量。电压被施加到定子的电线圈上。对此替选地或组合地,将定子的通过电流考虑用于计算第一转矩。特别优选地,根据转速、通过电流和所施加的电压计算第一转矩。尤其地,轴承系统是电动马达的组成部分,并且根据电动马达的理论模型在转速、通过电流和所施加的电压的帮助下计算第一转矩。由这些第一物理量来计算被加载到转子上的转矩,该转子尤其接驳在轴区段上,适宜地抗相对转动地固定在该轴区段上。
如果电动马达借助变流器通电,则由于对电动马达的调节或控制已经存在这些数据,从而无需另外的传感器来获知第一转矩。因此减少了具有轴承系统的电机的制造成本。优选地,对第一物理量,也就是例如转速、通过电流或所施加的电压进行直接测量。对此,优选使用适当的传感器,例如转速传感器,电流传感器或电压传感器。
例如,第二转矩被直接测量。例如,将扭转轴引入到轴区段中,或与该轴区段联接。对此替选地,例如借助对施装在轴区段上的光学的标识部,如计量用具进行光学式获取来确定轴区段的扭转。在此,在轴向彼此交错的区域上对各个标识部进行光学式获取,并且由此确定在这些区域之间的区域中的扭转。在考虑到轴区段的物理特性的情况下,可以由此确定由于第二转矩所述引起的扭转。因此,由此能够实现获知第二转矩。优选地,第二转矩被直接测量,而第一转矩根据第一物理量来计算。因此,不需要对借助轴承系统所加载的或影响轴承系统的量进行双重获取,也就是没有两个相同的传感器,因此提供了相对较大数量的也可以另作他用的测量值。
例如,一旦辨别出有故障就报告该故障。优选地,借助输出单元,例如显示单元或借助声信号来对故障进行输出。适宜地,借助数据线路将故障传送给轴承系统的控制单元,尤其是电机的控制单元。基于已报告的故障,能够在适当的时间点实现对轴承系统进行目视检查或拆卸。尤其地,以如下方式调整第一极限值,即,即使在出现大于第一极限值的转矩损耗的情况下,轴承系统也仍然能够运行。例如,第一极限值被设计成在预期轴承系统不出现完全损坏的情况下,轴承系统仍能够运行1h、3h、4h、5h或10h。
例如,如果差大于第一极限值,则使轴承系统停止运转。换句话说,一旦获取到差大于第一极限值,就对轴承系统制动,并且尤其阻止其重新启动。这可以防止进一步的损坏轴承系统或与轴承系统电联接/机械联接的构件。适宜地使用比第一极限值大的第二极限值。特别优选地,只有当来自第一转矩和第二转矩的差大于第二极限值时,才使轴承系统停止运转。以该方式排除了轴承系统由于相对明显的故障情况而造成的损坏,而在较小的故障情况下只对故障进行辨别,例如报告该故障。因此,提高了安全性,这是因为在超过第一极限值时首先仍能运行,而在差相对较大,也就是出现大的转矩损耗的情况下才以受调节的方式使轴承系统停止运转。对此适宜地,轴区段的旋转运动斜坡式地下降直到转速相当于0(零)U/min的值。在对此替选的方案中,首先将第一转矩置于0(零)Nm,从而轴区段无力矩地自由停车。
适宜地,只要存在第一极限值和/或第二极限值,第一极限值和/或第二极限值就能够依赖于温度地进行变化。例如将轴承系统的周围环境温度或轴区段的温度考虑作为温度。例如,如果轴承系统是电机的组成部分的话,考虑电机的温度。温度例如尤其借助优选适当地定位的温度传感器来直接测量。例如,如果轴承系统是电机的组成部分的话,则将温度传感器与轴区段、轴承或电机的定子/转子热接触。在对此替选的方案中,温度根据如下的物理量来计算,对此例如考虑电机的电损耗功率。因为摩擦通常依赖于温度,所以依赖于轴承系统的当前的需求/周围环境条件来辨别出故障。因此,能够实现与温度无关地确定由于摩擦造成的转矩损耗,从而相对精确地确定故障。
例如,在建立了差前,从第一转矩中减去第一容差值。替选地或者与其组合地,建立了差前,第二转矩加上第二容差值。在另外的对此替选的方案中,两容差值是在一个工作步骤中要么与差相加或从该差中减去,要么根据容差值调整第一极限值。尤其地,在理论上计算第一容差值和/或第二容差值。为此,例如在借助所使用的获取装置(转矩获取装置)的情况下考虑到误差,也就是测量精度和可能出现的误差误差传播。例如,将容差值存储在表格中,或重新借助数学模型进行计算。例如,容差值是恒定的或依赖于第二物理量。适宜地,凭经验获知容差值,尤其是在测试轴承系统时,尤其是在轴承系统制成之后基本上立刻进行。优选地,在运行中对容差值进行调整,例如在维护时或借助自学习系统,在该自学习系统中考虑到所获知的差。尤其地,物理量是轴区段的转速。如果轴承系统是电机的组成部分,在相对较低的转速下仅能够相对不精确地进行对第一转矩的准确获取。在该情况下适宜地,选择相对较大的第一容差值。在对此替选的方案中,在低于转速极限的情况下完全结束该方法,从而不发生故障鉴别。适宜地,第一和/或第二容差值始终大于零。如果计算第一转矩,并因此考虑第一物理量的话,因此在获取第一物理量时借助第一容差值考虑故障。
轴承系统具有轴区段和监控系统。该监控系统包括用于获取加载到轴区段上的第一转矩的第一转矩获取装置和第二转矩获取装置。第一转矩获取装置被设置且设立成用于获取加载到轴区段上的第一转矩。第二转矩获取装置被设置且设立成用于获取由轴区段加载的第二转矩。在运行时,借助监控系统获取第一转矩和第二转矩,以及由它们来形成差。如果该差大于第一极限值,则辨别出有故障。
轴承系统例如是电机的组成部分,如电动马达或发电机的组成部分。在对此替选的方案中,轴承系统是包括电机并且尤其包括传动装置的驱动器的组成部分。在此适宜地,将借助接驳在轴区段上的转子加载的转矩考虑作为第一转矩。适宜地,将施加到传动装置的从动侧上的转矩考虑作为第二转矩。例如,轴承系统包括轴区段的驱动侧的轴区域和轴区段的从动侧的区域,它们彼此连接。例如,这两个区域相互直接联接或借助齿轮彼此连接。例如轴承尤其在功能上和/或在空间上布置在这两个区域之间。总之,本发明尤其涉及例如电机的轴承系统,该轴承系统具有轴区段和监控系统,该监控系统具有用于对加载到轴区段的驱动侧的区域上的第一转矩进行获取的第一转矩获取装置、用于对由轴区段的从动侧的区域加载的第二转矩进行获取的第二获取装置转矩和过程控制部,该过程控制部由第一转矩和第二转矩形成差,并且当该差大于第一极限值时辨别出有故障。
电机是发电机,或特别优选地是电动马达,例如无刷式的电动马达,优选是永久励磁的同步马达。电机具有轴承系统,该轴承系统具有轴区段和监控系统。监控系统包括第一转矩获取装置,该第一转矩获取装置被设置且设立成用于获取加载到轴区段上的第一转矩。此外,监控系统还包括第二转矩获取装置,该第二获取装置被设置且设立成用于获取由轴区段加载的第二转矩。在运行时,借助监控装置获取第一转矩和第二转矩以及由它们形成差。如果差超过第一极限值,也就是大于第一极限值,则辨别出有故障。
尤其地,电机的转子与轴区段直接机械接触。例如,轴区段的轴向延展大于转子的轴向延展,并且轴区段从电机的壳体伸出。例如,轴区段具有驱动侧的轴区域,该驱动侧的轴区域与转子直接接触,尤其被该转子在径向包围。优选地,轴区段包括轴区段的从电机的壳体伸出的从动侧的轴区域。
尤其地,电机是借助变流器运行,借助该变流器例如将电压施加在电机的定子上,并且/或者借助该变流器建立至定子的通过电流。尤其地,借助对定子的适当的通电来调整轴区段的转速。适宜地,计算第一转矩,对此例如考虑变流器的运行数据。尤其地,将考虑用于调节电机的量考虑作为第一物理量。例如,电机具有传动装置,该传动装置尤其用法兰连接到轴区段上。尤其地,获取传动装置的从动侧的第二转矩。总之,本发明涉及一种电机,例如电动马达,其具有轴承系统、轴区段和监控系统,监控系统由用于对加载到轴区段的驱动侧的区域上的第一转矩进行获取的第一转矩获取装置、用于对由轴区段的从动侧的区域加载的第二转矩进行获取的第二转矩获取装置和过程控制部构成,该过程控制部由第一转矩和第二转矩形成差,并且当该差大于第一极限值时辨别出有故障,其中,轴区段的从动侧的区域与转子直接机械接触。
附图说明
下面结合附图详细阐述本发明的实施例。其中:
图1在纵剖面中适宜性地简化示出工业设备的电动马达;
图2示出具有轴承系统的电动马达的替选的实施方式;
图3示出具有轴承系统的传动装置;
图4示出具有轴承系统的驱动器;
图5示出用于监控轴承系统的方法。
彼此相应的部分在所有附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出了驱动器2,其具有无刷式的电动马达4和受电动马达驱动的构件6,如挤出机。受驱动的构件6与电动马达4的轴8联接,该轴借助两个轴承10以能围绕旋转轴线12转动的方式受支承。轴承10分别接驳在轴承盖14上,轴承盖又固定在空心柱体形的壳体16上,在壳体的内部布置有定子18。壳体16在端侧借助两个轴承盖14封闭,轴8的端部分别穿过轴承盖,其中,其中一个端部与受驱动的构件6联接。在相对置的端部上接驳有转速计22,其中,转速计定子固定在配属于壳体16的这一侧的轴承盖14上。
转速计22借助第一数据线路24与电动马达4的过程控制部26在信号技术上联接,过程控制部借助第二数据线路28与受驱动的构件6在信号技术上连接,也就是与受驱动的构件6的传感器连接。此外,过程控制部26还包括未示出的变流器,该变流器利用电流线路30与定子18的电线圈连接。在此,借助电流线路30实现对定子18的各个线圈的加载,从而借助这些线圈在运行时提供转动磁场。借助转动磁场使具有一定数量的未示出的永磁体的转子32处于围绕旋转轴线12的旋转运动中。转子32自身布置在壳体16内部的轴承10之间,并且被防转动地固定在轴8上。
此外,在轴承10与轴8区域内的转子32之间布置有温度传感器34,并且借助第三数据线路36与过程控制部26联接。此外,过程控制部26还具有监控系统38,该监控系统具有集成到电子器件内的第一转矩获取装置40。第二转矩获取装置42借助第四数据线路44与过程控制部26在信号技术上联接。第二转矩获取装置42被定位在受驱动的构件6与电动马达4之间。第二转矩获取装置42根据光学原理工作并且根据轴8的扭转来获取由轴8加载的第二转矩46(图5)。两个轴承10、具有两个转矩获取装置40、42的监控系统38以及形成轴区段48的轴8是轴承系统50的组成部分。
在图2中示出了轴承系统50的另外的实施方式。在此,壳体16借助被设计成滚动轴承的轴承10来封闭。转子32也接驳在轴区段48上,并且借助第二转矩获取装置42获取轴区段48的扭转。
在图3中示出了轴承系统50的另外的实施方式。轴区段48又与待驱动的构件6联接,并且借助第二转矩获取装置42确定轴区段48的扭转。第二转矩获取装置42借助第四数据线路44与监控单元38在信号技术上联接,监控单元借助第五数据线路52与第一转矩获取装置40联接。第一转矩获取装置40与第二转矩获取装置42结构相同。第一转矩获取装置40配属于包括一定数量的齿轮56的轴区段48的驱动侧的区域54,经由该驱动侧的区域实现力导入。而第二转矩获取装置42配属于从动侧的区域58。两个区域54、58分别借助其中一个轴承10以能转动的方式受支承,其中,每个区域54、58都与齿轮56直接机械连接。借助齿轮56使两个区域54、58彼此联接。齿轮56又布置在传动装置壳体60之中。齿轮56、壳体60和轴区段48是传动装置52的组成部分,因此,该传动装置包括轴承系统50。
在图4中示出了驱动器2的另外的设计方案,该驱动器具有电动马达4、待驱动的构件6以及传动装置62。电动马达4相应于图1中所示的变型方案,待驱动的构件6也是如此。图3中所示的传动装置62在功能上定位在电动马达与带驱动的构件之间,其中,驱动侧的区域54借助电动马达4的轴8形成。第二转矩获取装置42又配属于轴区段48的从动侧的区域58,也就是轴区段48的与待驱动的构件6联接的区域。因此,轴区段48自身借助马达轴8并且借助从动侧的区域58以及借助传动装置62的齿轮56而且还借助将各个齿轮56连接起来的轴来形成。因此,轴区段48以及各个滚动轴承10和具有两个转矩获取装置40、42的监控系统38是轴承系统50。
在图5中以流程图示意性地示出了用于运行轴承系统50的监控系统38的方法64。在第一工作步骤66中开始方法64。这例如在开始借助过程控制部26对定子18进行通电时,或者在特定的时间段中得以实现。在第二工作步骤68中,借助第一转矩获取装置40获取第一转矩70。在图3中所示的实施变型方案中,对第一转矩70的获取借助对轴区段48的驱动侧的区域54的扭转进行直接测量来实现。在轴承系统50的图1、2和4中所示的实施变型方案中,为了获取第一转矩70而获取第一物理量72。将轴区段48的转速、借助电流线路30而存在于变流器与定子18之间的通过电流和施加在定子18上的电压考虑作为第一物理量72。根据这些物理量借助理论模型计算加载到轴8上的第一转矩70,该第一转矩借助转子32以及借助利用定子18建立起的旋转磁场产生。为此使用了第一转矩获取装置40,在该第一转矩获取装置之中存储有电动马达4的理论模型。换句话说,使用了电动马达4的物理模型并且借助数学方法计算第一转矩70。
在与第二工作步骤68同时进行的第三工作步骤74中,借助第二转矩获取装置42直接获取借助轴区段48加载的第二转矩46。此外,在第四工作步骤78中同时获取第二物理量76。同样将轴区段48的转速考虑作为第二物理量76。此外,在同时的第五工作步骤80中,借助温度传感器34获取轴区段的温度82。
在紧随着的第六工作步骤84中,借助第二物理量76获知第一容差值86。在转速相对较小进而电压/通过电流相对较小的情况下,借助理论模型仅能够以相对较大的不准确度获知第一转矩70。因此,在转速相对较低的情况下选择相对较大的第一容差值86,而在转速相对较大的情况下第一容差值86相对较小。例如,第一容差值86与转速成反比例。从第一转矩70中减去第一容差值86。在进一步的进程中,将差考虑为第一转矩70。
此外,在第七工作步骤90中,根据第二物理量76还建立第二容差值88。将第二容差值88与第二转矩46相加,并且将和考虑为第二转矩46。在时间上紧接着的第八工作步骤92中形成差94,其中,第一转矩减去第二转矩46。
在第九工作步骤96中建立第一极限值98,为此考虑到温度82。换句话说,第一极限值98依赖于温度82。第一极限值98依赖于温度82地要么存储在监控系统38的表格中,要么借助物理模型根据数学方法进行计算。
在第十工作步骤100中,将第一极限值98与差94进行比较。如果差94小于极限值98,则在第十一工作步骤102中结束方法64。如果不是这种情况,则辨别出有故障103。故障103相应于在借助系统50实现的转矩方面的损耗大于第一极限值98的情况。转矩损耗被轴承系统50吸收,其中,该负载会导致轴承10或轴区段48的一部分的损坏。
此外,在第十二工作步骤104中,借助温度82确定第二极限值106,因此,该第二极限值同样依赖于温度82。第二极限值106大于第一极限值98并且以与第一极限值98相同的方式和方法进行确定。如果差94大于第一极限值98,也就是存在有故障103的话,在第十三工作步骤108中将差94与第二极限值106进行比较。如果差94小于第二极限值106,则在第十四工作步骤110中报告有故障103。借助显示装置,例如灯来实现报告故障103。
如果差94大于第二极限值106的话,不仅要报告有故障103还要在第十五工作步骤112中使轴承系统50停止运转。为此,对借助电流线路30实现的通电进行调整,从而使马达轴8无电流地自由停车。在图3中所示的变型方案中,例如将驱动侧的区域54与驱动器脱开。
本发明并不局限于上述的实施例。而是可以由本领域技术人员从中推导出本发明的其他变型方案,而不偏离本发明的主题。此外,与各个实施例相关联地描述的单个特征也尤其能够以其他方式彼此组合,而不偏离本发明的主题。
附图标记列表
2 驱动器
4 电动马达
6 受驱动的构件
8 轴
10 轴承
12 旋转轴线
14 轴承盖
16 壳体
18 定子
20 转速计转子
22 转速计
24 第一数据线路
26 过程控制部
28 第二数据线路
30 电流线路
32 转子
34 温度传感器
36 第三数据线路
38 监控系统
40 第一转矩获取装置
42 第二转矩获取装置
44 第四数据线路
46 第二转矩
48 轴区段
50 轴承系统
52 第五数据线路
54 驱动侧的区域
56 齿轮
58 从动侧的区域
60 传动装置壳体
62 传动装置
64 方法
66 第一工作步骤
68 第二工作步骤
70 第一转矩
72 第一物理量
74 第三工作步骤
76 第二物理量
78 第四工作步骤
80 第五工作步骤
82 温度
84 第六工作步骤
86 第一容差值
88 第二容差值
90 第七工作步骤
92 第八工作步骤
94 差
96 第九工作步骤
98 第一极限值
100 第十工作步骤
102 第十一工作步骤
103 故障
104 第十二工作步骤
106 第二极限值
108 第十三工作步骤
110 第十四工作步骤
112 第十五工作步骤

Claims (11)

1.一种用于监控轴承系统(50),特别是电机(4)的轴承系统(50)的方法(64),所述轴承系统具有轴区段(48),其中,
-获取加载到所述轴区段(48)上的第一转矩(70),
-获取由所述轴区段(48)加载的第二转矩(46),
-由所述第一转矩(70)和所述第二转矩(46)形成差(94),并且
-如果所述差(94)大于第一极限值(98),则辨别出有故障(103)。
2.根据权利要求1所述的方法(64),
其特征在于,
所述第一转矩(70)与所述第二转矩(46)同时被获取。
3.根据权利要求1或2所述的方法(64),
其特征在于,
所述第一转矩(70)根据至少一个第一物理量(72)来计算。
4.根据权利要求3所述的方法(64),
其特征在于,
将所述轴区段(48)的转速、定子(18)的通过电流或施加在定子(18)上的电压考虑作为第一物理量(72)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(64)
其特征在于,
所述第二转矩(46)被直接测量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(64),
其特征在于,
报告所述故障(103)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(64),
其特征在于,
如果所述差(94)大于第二极限值(106),则所述轴承系统(50)停止运转,所述第二极限值大于所述第一极限值(98)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法(64),
其特征在于,
所述第一极限值(98)依赖于温度(82)地变化。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(64),
其特征在于,
从所述第一转矩(70)减去第一容差值(86),并且/或者所述第二转矩(46)加上第二容差值(88),其中,所述第一或第二容差值(86、88)依赖于第二物理量值(76),特别是转速。
10.一种轴承系统(50),特别是电机(4)的轴承系统,所述轴承系统具有轴区段(48)以及监控系统(38),所述监控系统具有用于对加载到所述轴区段(48)上的第一转矩(70)进行获取的第一转矩获取装置(40)和用于对由所述轴区段(48)加载的第二转矩(46)进行获取的第二转矩获取装置(42),并且所述轴承系统按照根据权利要求1至9中任一项所述的方法(64)来运行。
11.一种电机(4),特别是电动马达,所述电机具有根据权利要求10所述的轴承系统(50),其中,轴区段(48)与转子(32)直接机械接触。
CN201610551103.6A 2015-07-13 2016-07-13 用于监控轴承系统的方法 Pending CN106353096A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015213084.3A DE102015213084B4 (de) 2015-07-13 2015-07-13 Verfahren zur Überwachung eines Lagersystems
DE102015213084.3 2015-07-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106353096A true CN106353096A (zh) 2017-01-25

Family

ID=56893656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610551103.6A Pending CN106353096A (zh) 2015-07-13 2016-07-13 用于监控轴承系统的方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3118605A1 (zh)
CN (1) CN106353096A (zh)
DE (1) DE102015213084B4 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111448447A (zh) * 2017-11-03 2020-07-24 Abb瑞士股份有限公司 用于监测旋转电机的旋转轴的减摩轴承的布置结构
CN113168153A (zh) * 2018-11-30 2021-07-23 西门子股份公司 用于监视至少一个驱动组件的运行的方法和系统
CN117549535A (zh) * 2024-01-12 2024-02-13 广州孚达保温隔热材料有限公司 一种用于保温板制备的设备智能监测方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019201216B4 (de) * 2019-01-31 2021-11-25 Audi Ag Verfahren zum Überwachen wenigstens eines Lagers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, sowie Kraftfahrzeug
DE102019201985B4 (de) * 2019-02-14 2024-03-07 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Erkennen eines Fehlers einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug
DE102019207546A1 (de) * 2019-05-23 2020-07-16 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine
DE102019207545B3 (de) * 2019-05-23 2020-10-29 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine
CN110779722B (zh) * 2019-10-23 2021-01-19 西安交通大学 一种基于编码器信号局部加权的滚动轴承故障诊断方法
JP2022120265A (ja) * 2021-02-05 2022-08-18 本田技研工業株式会社 回転電機システム
US20220316394A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Honda Motor Co., Ltd. Combined power system

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4410639A1 (de) * 1994-03-26 1995-09-28 Renk Ag Lager-Prüfstand
EP1096633A3 (en) * 1999-11-01 2004-03-31 Alps Electric Co., Ltd. Method of detecting pinching of object in power window device
JP2005102914A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Juki Corp ミシンモータの駆動制御装置
DE202006001458U1 (de) * 2006-01-31 2006-03-23 Interprecise Donath Gmbh Vorrichtung zur Messung der internen Reibung von Wälzlagern
CN101116042A (zh) * 2005-12-20 2008-01-30 本田技研工业株式会社 用于工作机的故障监测方法
CN101192062A (zh) * 2006-11-30 2008-06-04 Abb研究有限公司 用于监测工业机器人的状况的方法和装置
US20080251071A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Resmed Limited Method and system for motor failure detection
DE102007037573A1 (de) * 2007-08-09 2009-02-26 Zf Lenksysteme Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Akustik und des Reibmomentes von axial belasteten Lagern
CN103081349A (zh) * 2010-07-26 2013-05-01 三菱电机株式会社 电动机控制装置及电动机控制装置的控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4410639A1 (de) * 1994-03-26 1995-09-28 Renk Ag Lager-Prüfstand
EP1096633A3 (en) * 1999-11-01 2004-03-31 Alps Electric Co., Ltd. Method of detecting pinching of object in power window device
JP2005102914A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Juki Corp ミシンモータの駆動制御装置
CN101116042A (zh) * 2005-12-20 2008-01-30 本田技研工业株式会社 用于工作机的故障监测方法
DE202006001458U1 (de) * 2006-01-31 2006-03-23 Interprecise Donath Gmbh Vorrichtung zur Messung der internen Reibung von Wälzlagern
CN101192062A (zh) * 2006-11-30 2008-06-04 Abb研究有限公司 用于监测工业机器人的状况的方法和装置
US20080251071A1 (en) * 2007-04-13 2008-10-16 Resmed Limited Method and system for motor failure detection
DE102007037573A1 (de) * 2007-08-09 2009-02-26 Zf Lenksysteme Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Akustik und des Reibmomentes von axial belasteten Lagern
CN103081349A (zh) * 2010-07-26 2013-05-01 三菱电机株式会社 电动机控制装置及电动机控制装置的控制方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111448447A (zh) * 2017-11-03 2020-07-24 Abb瑞士股份有限公司 用于监测旋转电机的旋转轴的减摩轴承的布置结构
CN111448447B (zh) * 2017-11-03 2022-03-25 Abb瑞士股份有限公司 用于监测旋转电机的旋转轴的减摩轴承的布置结构
US11781943B2 (en) 2017-11-03 2023-10-10 Abb Schweiz Ag Arrangement for monitoring antifriction bearing of rotating shaft of rotating electric machine
CN113168153A (zh) * 2018-11-30 2021-07-23 西门子股份公司 用于监视至少一个驱动组件的运行的方法和系统
CN113168153B (zh) * 2018-11-30 2022-10-25 西门子股份公司 用于监视至少一个驱动组件的运行的方法和系统
CN117549535A (zh) * 2024-01-12 2024-02-13 广州孚达保温隔热材料有限公司 一种用于保温板制备的设备智能监测方法
CN117549535B (zh) * 2024-01-12 2024-03-19 广州孚达保温隔热材料有限公司 一种用于保温板制备的设备智能监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015213084B4 (de) 2017-02-09
DE102015213084A1 (de) 2017-01-19
EP3118605A1 (de) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106353096A (zh) 用于监控轴承系统的方法
CN104875787B (zh) 旋转角检测装置以及使用了其的电动动力转向装置
US9983253B2 (en) Method and apparatus for identifying the winding short of bar wound electric machine at standstill condition
CN104578560B (zh) 一种伺服电机电子驱动机构
US9973135B2 (en) Rotary electric machine control system and control method for rotary electric machine
CN101334068A (zh) 用于起动具有磁支承转子的电机的方法和装置
CN104871424A (zh) 基于传感器速度检测和非传感器速度检测的组合来驱动旋转装置
EP3322088A1 (de) Verfahren zum überwachen des betriebes einer elektrischen rotierenden maschine
US9906185B2 (en) Method for detecting a short circuit in a synchronous machine fitted with an angular position sensor
AU2015220658B2 (en) Method for measuring the ageing of permanent magnets of a synchronous machine fitted with an angular position sensor
JP2015502736A (ja) 異常トルク反転検出器を有する駆動インバータ
US10181768B2 (en) Energy harvester and rotating shaft vibration sensor
CN103384108A (zh) 磁阻电机
CN104010868A (zh) 具有扭矩误差检测器的驱动逆变器
KR20170099175A (ko) 저전압 고주파 신호를 이용한 영구자석 동기전동기의 고장 진단 방법 및 그 장치
CN109072853B (zh) 控制集成式起动机-发电机的方法和系统
WO2018173936A1 (ja) 異常診断装置
CN103982541B (zh) 用于电力设施的带自供电监测的大尺度高速圆锥滚子轴承
US20130074609A1 (en) Method for determining the torque of an electric motor
CN105391267B (zh) 检测传感器和起动发电机
US20140001997A1 (en) Motor and method of measuring and controlling distance of air gap between rotor and stator assembly
US20120181882A1 (en) Electric machine having an integrated rotor temperature sensor
JP2011015533A (ja) ロータシャフト
CN105738805A (zh) 数据分析方法及装置
CN209692520U (zh) 一种轮式机器人轮毂驱动一体式电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170125