CN211508952U - 感应电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种感应电机(1)，特别是具有定子和转子的电动机，配设有用于对所述感应电机(1)的转子的旋转和转速n进行控制的电动机控制器(10)，其中所述电动机控制器(10)整体具有振动传感机构(20)，以便检测所述感应电机(1)与所述转速n相关的振动的实际测量值。

Description

感应电机
技术领域
本实用新型涉及一种用于对感应电机进行振动监测的装置。
背景技术
在现有技术中，已知有各种不同的用来对制造机器、生产设备或马达及其时间特性进行诊断的方法。旋转型机器(例如马达、风扇或通风机)的设备可用性是这一设备的经济效用的一个重要因素。
具体而言，对旋转型或旋转式机器和马达的状态进行监测的方法，其主要任务是尽量在不中断运行的情况下，能够对当前机器状态、机器负荷以及机器状态在振动行为和同轴度方面的任何变化进行评估。其中，“机器状态”主要是指在特定的运行参数的基础上针对机器的振动行为所做出的评价。
例如在感应电机中，不均匀的质量分布可能会引起旋转的径向分力，从而导致机器(特别是在特定转速下)发生振荡和振动，加重机器磨损。
例如，已知有通过借助传感器分析振型来监测连续运动且/或旋转的机器零件(特别是机器轴承)的方法。为此所需要的振动监测系统长时间地测量振动，并且在总振动水平超过极限值时例如直接报错。
上述方法的缺点在于，一方面，在实际超过极限值参数时才只是进行检测，另一方面也难以估测改变了的振动行为的来源。但特别不利的是，无法通过直接影响马达的控制响应来彻底消除可能是自振行为而非失衡所引发的振动。这就会一再地出现以下现象：受转速和负载影响，在特定转速下例如在自振或谐振频率范围内产生非期望的振动。
已知的解决方案通常基于借助外部电子器件进行暂时振动分析这一原则。其中除了用于检测振动的传感机构之外，总是还需要使用其他测量装置来检测转速。再者，用于分析振动的电子器件对电机的控制往往完全没有影响，涉及的是技术上没有相互作用的组件，这些组件具体被设计为用于以测量技术检测振动。考虑到这类设备高昂的市场价格，不会永久性地安装这些分析单元。例如，仅是以特定的时间间隔或者在特定的测量时间点上进行暂时测量并对这些测量进行分析。这种情况下需要考虑的是，在感应电机上安装测量设备，这就已经会对感应电机的质量-弹簧系统产生影响，导致所产生的结果不同于不存在测量装置时的结果。
如果成功进行了振动分析，就需要实施进一步的措施并通过外部或内部的控制器将这些措施提供给系统。为了实现这一点，现有技术例如对数据进行单独的调整或转换，以便接下来可以通过控制技术来使用这部分数据。此外，实施测量所需要的转速加快(Drehzahlhochlauf)必须由用户加以单独控制。分析结束时，最初还不清楚如何能使振动停止。可能需要更换设备(风扇/马达)或进行修整(例如平衡或加固结构)。
实用新型内容
因此，从现有技术出发，本实用新型的目的是克服上述缺点并提出一种装置和方法，所述方法能以简单的方式可靠地监测并识别旋转型机器或感应电机的振动行为，特别是提出如何避免振动行为的相应措施。
这个目的通过下文中给出的特征而达成。
本实用新型的基本理念是：对电动机控制器本身进行配置，使得振动技术分析整体存在于电动机控制器中，可以完全弃用外部传感机构。
为此，振动传感机构直接整合在电动机电子器件的或者说感应电机的电子器件的印制电路板上。通过整合在电动机电子器件中，可以进行连续振动监测以及直接调整电动机的控制变量(例如电动机的转速)。
运行信息(例如转速)本来就是从传统的电动机控制器获得。通过将振动监测整合在电动机电子器件中，此前为手动启动且以手动方式被评估的测量(例如用于谐振测定的转速加快)可以通过控制技术而完全自动化。
借助本实用新型的特别是用于以传感器诊断监测旋转式感应电机的装置，可以在运行过程中自动识别特定转速下关于旋转型机器的振动行为的状态信息，特别是动态谐振，并且在必要时将这个转速作为不允许的转速从可能的运行转速的集合或范围中选除(ausblenden)。
为此，本实用新型提出一种感应电机，特别是具有定子和转子的电动机，配设有用于对所述感应电机的转子的旋转和转速n进行控制的电动机控制器，其中所述电动机控制器整体具有振动传感机构，以便检测所述感应电机与所述转速n相关的振动的实际测量值。
特别有利的是：所述电动机控制器整体具有用于对借助所述振动传感机构检测到的振动的实际测量值进行分析的构件。其中，对电动机的振动行为进行控制和诊断监测所需要的所有电子器件均可容置在电动机控制器的单独一个印制电路板上。进一步有利地，这个电动机控制器直接整合在电动机壳体中，这样就不必在电动机、电动机控制器与分析单元之间设置传感机构的(从外部提供的)附加连接线。在此情况下，整个连接技术可以紧凑地整体安置在电动机壳体内部。
在本实用新型的另一优选技术方案中，如下设置：对所述用于分析所述实际值的构件进行配置，使得所述电动机控制器根据保存的额定值和极限值来识别所述相应转速下的不允许的振动。为此，可以在电动机起转时检测并选出会引起非期望或不允许的振动和谐振的不允许的转速值，并且将这些转速值保存在系统存储器中，使得电动机控制器工作时将这些转速当作不允许的转速而不予控制。
补充性地，可如下设置：借助振动分析在各离散的不允许的转速值以下和以上测定转速谱(Drehzahlspektrum)，在该转速谱中所产生的振动至少以一定的系数小于在所述离散的不允许的转速下所产生的不允许的振幅，其中这个以上述方式测定的转速范围总是作为由下限值和上限值限定的不允许的转速范围而被排除。
在本实用新型的另一优选技术方案中，如下设置：所述电动机控制器具有至少一个以信号技术与振动传感器耦合的处理器并且将从控制指令获得的信息处理成系统参数，所述系统参数而后在运行中被用来控制所述电动机。
所述感应电机有利地是通风机或风扇的电动机，这就可以通过上述方式连续地监测和控制通风机和风扇的振动行为。
本实用新型的另一个方面涉及一种操作上述感应电机或上述电动机的方法，其中电动机控制器被配置成以下述运行条件对感应电机进行控制：
i)转速n：0<n≤nmax
(转速必须小于预定的最大允许转速)，以及
ii)n≠nunz
其中nunz表示所有正常使用所不允许的转速，感应电机(1)起转时按以下方式测定这些转速：
a)在从感应电机的停机状态开始连续提高转速n的过程中，借助振动传感机构检测振动行为的实际测量值；
b)其中，电动机控制器在某个转速ni下通过与允许的额定测量值比较而检测到不允许的实际测量值时，将这个转速ni作为感应电机正常运行所不允许的转速nunz保存在系统存储器中；
c)其中，重复或继续实施提高转速n这一操作和步骤b)中的措施，直至达到最大允许转速nmax。
本实用新型所称的“起转(Hochlauf)”是指电动机从停机状态开始通过提高转速而起动。这种试运行可以在开始时进行一次，零星地进行或者每当电动机加速至额定转速时就进行一次。替代性地，也可以总是在停机(Herunterfahren)或停转(Herunterlauf)时检测试运行。为此需要反过来实施上述步骤，并且是减小而非提高转速。
本实用新型的另一个方面涉及一种操作上述感应电机或上述电动机的方法，其中电动机控制器被配置成以下述运行条件对感应电机进行控制：
i)转速n：0<n≤nmax
j)n≠nunz
其中nunz表示所有正常使用所不允许的转速，感应电机(1)起转时按以下方式测定这些转速：
a)在从感应电机(1)的最大转速或实际转速开始通过连续减小转速n而达到停机状态的过程中，借助振动传感机构(20)检测振动行为的实际测量值；
b)其中，电动机控制器(10)在某个转速ni下通过与允许的额定测量值比较而检测到不允许的实际测量值时，将这个转速ni作为感应电机(1)正常运行所不允许的转速nunz保存在系统存储器中；
c)其中，重复或继续实施减小转速n这一操作和步骤b)中的措施，直至达到停机状态。
如此一来，在进一步的运行阶段中也能确保将某些转速识别为正常运行所不允许的转速并将这些转速选除。举例而言，可以设想的是：电动机的工作性能由于磨损或其他因素而发生变化，或者经过较长时间的运行后在某个转速下产生非期望的振动，而这些振动在电动机起动时是不成问题的。借此可在电动机的允许转速的整个转速范围内实现对振动行为的连续监测。
关于本实用新型其他有利改进方案的特征请参阅上文，下面参照附图并结合本实用新型的优选实施方案予以详细说明。
附图说明
其中：
图1为本实用新型装置的示意性线路图；
图2为连续振动监测的原理示意图；以及
图3为试运行流程图。
具体实施方式
下面将参考图1至图3并借助实施例对本实用新型进行详细阐述，其中相同的附图标记指向附图中相同的结构特征和/或功能特征。
图1示出本实用新型装置的示意性线路图，所述装置在此是电动机1。电动机1具有转子2和定子3。电动机1还具有用于控制转子2的转速n的电动机控制器10。
电动机控制器10整体具有振动传感机构20，以便检测电动机1与转速n相关的振动的实际测量值。
SP表示系统参数，电动机控制器10借助处理器11以这些系统参数控制电动机1的运行。系统参数SP例如是转速n和最大允许转速nmax。此外，基于振动分析而获得的系统参数SP如转速的选除范围(Ausblendbereich)、不允许的转速nunz、不允许的振动等被保存为运行参数。
图3示出以本实用新型的理念所能实现的例示性试运行。
在第一步骤中，转速n从停机状态在电动机1起动后升高。只要转速n低于最大允许转速nmax，就继续提高转速，直至读出振动传感器20时检测到非期望的振动状态。如果未发生这样的测量事件，就将电动机1加速至最大允许转速nmax并结束试运行，因为没有出现干扰性的振动状态。
一旦在某个转速ni下超过了振动状态的允许(保存)极限值，就将这个转速ni存储为不允许的转速nunz并继续运行这个循环，同时继续提高转速n，直至达到最大允许转速nmax。在整个试运行结束时确定那些运行时需要加以“选除”的转速nunz。
图2示出进行连续监测时电动机1的正常运行。振动传感器20监测运行，并且电动机控制器10定期或连续检测振动传感器20的数据。超过定义极限值时产生信号，可以通过信号技术以不同的方式处理该信号。举例而言，可以报警或者发出关断电动机1的指令。替代性地，电动机控制器10可以根据调整指令对转速n进行调整，直至再度以一定的系数低于极限值。

Claims (10)

1.一种感应电机(1)，其特征在于，配设有至少用于对所述感应电机(1)的转子的旋转的转速n进行控制的电动机控制器(10)，其中所述电动机控制器(10)整体具有振动传感机构(20)，以便检测所述感应电机(1)基于所述转速n而产生的振动的实际测量值，所述电动机控制器(10)整合在所述感应电机(1)中。
2.根据权利要求1所述的感应电机(1)，其特征在于，所述感应电机(1)是具有定子和转子的电动机。
3.根据权利要求1所述的感应电机(1)，其特征在于，所述电动机控制器整体具有用于对借助所述振动传感机构(20)检测到的振动的实际测量值进行分析的构件。
4.根据权利要求3所述的感应电机(1)，其特征在于，对用于分析所述实际测量值的所述构件进行配置，使得所述电动机控制器(10)根据保存的额定值和极限值来识别且/或处理相应转速n下的不允许的振动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应电机(1)，其特征在于，所述电动机控制器(10)包括至少一个印制电路板，所述振动传感机构(20)的振动传感器安装在所述印制电路板上。
6.根据权利要求5所述的感应电机(1)，其特征在于，所述电动机控制器(10)包括一个印制电路板。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的感应电机(1)，其特征在于，所述电动机控制器(10)具有至少一个以信号技术与振动传感器耦合的处理器(11)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的感应电机(1)，其特征在于，所述电动机控制器(10)被构建为：根据所述振动传感机构(20)在一个或数个特定转速ni下的实际测量值，将所述这些转速作为电动机控制所不允许的转速nunz保存在所述电动机控制器(10)的系统存储器中。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的感应电机(1)，其特征在于，所述感应电机(1)是通风机的电动机。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的感应电机(1)，其特征在于，所述感应电机(1)是风扇的电动机。
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