EP3824532A1 - Electric motor and ventilator with corresponding electric motor - Google Patents

Electric motor and ventilator with corresponding electric motor

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Publication number
EP3824532A1
EP3824532A1 EP19734683.6A EP19734683A EP3824532A1 EP 3824532 A1 EP3824532 A1 EP 3824532A1 EP 19734683 A EP19734683 A EP 19734683A EP 3824532 A1 EP3824532 A1 EP 3824532A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electric motor
sensor
electronics
motor
motor according
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
EP19734683.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Schmezer
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.)
Ziehl Abegg SE
Original Assignee
Ziehl Abegg SE
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 Ziehl Abegg SE filed Critical Ziehl Abegg SE
Publication of EP3824532A1 publication Critical patent/EP3824532A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a stator and a rotor which is rotatably mounted about a motor axis relative to the stator.
  • the invention further relates to a fan with a corresponding electric motor.
  • the invention relates to motor electronics for controlling an electric motor, the motor electronics being designed to control windings of a stator and / or windings of a rotor of the electric motor.
  • Electric motors have a stator and a rotor which can be rotated relative to the stator. Very often, especially in the case of medium and high power motors, the rotor is rotatably supported by means of one or more bearings. When installing such electric motors, the spatial orientation in which the electric motor is later operated can in many cases be chosen relatively freely. This applies in particular to fans with an external rotor design.
  • the shaft of the electric motor can be oriented horizontally, vertically upwards, vertically downwards or in any other angular position.
  • the installation position of the electric motor during its operation has an impact on some properties of the electric motor.
  • the bearing load is very different due to weight forces and the bearing position in different installation positions. This results in a different bearing life from different installation positions.
  • the nominal bearing service life L10h is defined in the ISO 281 standard and indicates the service life that is achieved by 90% of the bearings tested under the same operating conditions. This means that the nominal service life L10h stands for a 10 percent failure probability. Due to the higher load depending on the installation position, a motor with a vertically downwardly directed motor shaft will generally have a shorter service life L10h than a motor in which the shaft is aligned horizontally.
  • the installation position also has an effect with regard to a possible loss of lubricant. This means that bearing grease can escape from the bearing more easily in a vertical installation position, so that - depending on the installation position - different grease usage times can occur.
  • Another problem area that results from different installation positions relates to heat dissipation.
  • the electric motor and any motor electronics integrated in it generate waste heat that must be dissipated appropriately.
  • This waste heat is usually released into the ambient air via cooling surfaces or cooling fins by means of convection.
  • the cooling surfaces or cooling fins may not work optimally and heat may build up. This can damage temperature-sensitive components and / or lead to a loss of power in the electric motor.
  • moisture for example due to precipitation, can penetrate more or less well into the motor or the motor electronics. If, for example, cable ducts are directed upwards, there is a greater risk of moisture penetration than if the cable ducts are directed downwards. In the latter case, moisture can also drain off the connection cable and drip at a safe point.
  • the present invention is therefore based on the object of designing and developing an electric motor, a fan and motor electronics of the type mentioned at the outset in such a way that operation which is as safe as possible is ensured in different installation positions of the electric motor or the motor electronics.
  • the electric motor in question is characterized by an inclination measuring unit with at least one sensor and sensor electronics, the at least one sensor being arranged in an unchangeable position and orientation relative to the stator, the sensor electronics controlling the at least one sensor and wherein the at least one sensor is designed to generate measured values that allow conclusions to be drawn about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the electric motor.
  • the fan according to the invention comprises an electric motor according to the invention and an impeller.
  • the motor electronics in question is characterized by an inclination measuring unit with at least one sensor and one sensor electronics, the at least one sensor being arranged in an unchangeable position and orientation relative to the motor electronics, the sensor electronics actuating the at least one sensor and the at least one Sensor for generating measured values is formed Allow conclusions to be drawn about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the motor electronics
  • the electric motor has an inclination measuring unit that can be used to determine the spatial orientation of the electric motor.
  • the inclination measuring unit has at least one sensor and sensor electronics, the sensor electronics controlling the sensor (s).
  • the at least one sensor is installed in the electric motor or attached to the electric motor in such a way that its position and orientation relative to the stator does not change, or at most only insignificantly.
  • the at least one sensor generates measured values that allow conclusions to be drawn about the spatial orientation of the sensor (s).
  • the spatial orientation of the sensor (s) and the spatial orientation of the motor can be concluded from these measured values.
  • motor electronics are equipped with an inclination measuring unit and are operated in accordance with the inclination measuring unit of the electric motor.
  • the installation position of the motor electronics can be determined, so that it is possible to react to unfavorable heat dissipation or possible moisture ingress.
  • this motor electronics is attached to an electric motor that is not designed to measure the installation position, the installation position of the entire electric motor can also be determined, as a result of which this functionality can be retrofitted by exchanging the motor electronics.
  • Most of the following explanations therefore apply accordingly to the motor electronics according to the invention, which is why to avoid them of repetitions below only dealt with the design of the electric motor.
  • a person skilled in the art will readily recognize which aspects can be correspondingly transferred to the engine electronics.
  • the term "installation position" is generally understood in which spatial orientation the electric motor is installed in the surrounding system.
  • the installation position is defined in particular by the direction in which the shaft of the electric motor is oriented. In many cases, this means that the installation position of the electric motor can already be defined with sufficient accuracy.
  • This information can be used, for example, to infer the load on the bearings and the possibility of a loss of lubricant. This information then allows a prediction of the bearing life, a prediction of the grease service life, a calculation of actually acting forces or an adjustment of maintenance intervals.
  • the installation position can be defined by an angle through which the motor is rotated around the motor axis, the motor axis being the axis around which the rotor rotates.
  • This further dimension of the installation position can be relevant, for example, in order to calculate the penetration probability of moisture into the motor or possibly unfavorable heat dissipation.
  • a third dimension of the installation position could be the angle through which the electric motor is rotated about an axis perpendicular to the motor axis or about an axis parallel to the gravitational vector of the earth. However, since this direction is not important for most of the operating parameters of the electric motor, this third dimension of the installation position can be dispensed with in most applications. Overall, the spatial orientation in which the electric motor is installed is defined by a one-dimensional, a two-dimensional or a three-dimensional size.
  • the sensor electronics can also be constructed in various ways. In the simplest case, the sensor electronics can be formed by a current limitation using a series resistor. In the case of capacitively measuring systems, the sensor electronics could also include an oscillating circuit with which the sensor is supplied with an alternating voltage. What the sensor electronics look like will depend on the sensor used. If the sensor has multiple sub-sensors or multiple sensors are used, the Activate sensor electronics jointly all sub-sensors or all sensors. However, individual parts of the sensor electronics can also be used individually for one of the part sensors. Corresponding sensor electronics are known from the prior art.
  • the sensor electronics can also process the sensor signals. This processing could consist of digitizing an analog signal. Depending on the sensor used, it is also conceivable that a spatial orientation of the sensor cannot be read directly in the sensor signals. In such a case, the sensor electronics could evaluate the sensor signals in such a way that values for the spatial orientation of the sensor can be output. This short, exemplary list shows how flexible and differently the sensor electronics can be designed.
  • the defined spatial relationship between the sensor and the stator can also be formed in various ways.
  • the sensor can thus be arranged on a circuit board, while the circuit board is screwed to a stator socket (for example in an electronics housing formed there). Since the stator is invariably connected to the stator socket, this creates a defined and unchangeable spatial relationship between the sensor and the stator, even if, in principle, the circuit board could be slightly deformed by vibrations.
  • a defined spatial relationship would also be understood when the sensor is embedded in a potting compound that is slightly deformable. In this case too, the position and spatial orientation of the sensor relative to the stator remains largely unchanged, since the sensor is usually only deflected in a defined manner and will return to its starting position.
  • the senor can also be part of a sensor arrangement which is arranged, for example, in a bearing tube.
  • a sensor arrangement which is arranged, for example, in a bearing tube.
  • the sensor is integrated in motor electronics that are flanged to a motor housing. Since the motor housing is in a defined and unchangeable spatial relationship to the stator and the motor electronics are fixed to the motor housing is fixed, there is a defined spatial relationship between the sensor and stator.
  • the at least one sensor can be designed in various ways. It is important that the sensor signals generated by the at least one sensor can be used to provide conclusions about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the electric motor. However, this requirement can be met by a wide variety of sensors.
  • the at least one sensor is formed by an inclination sensor that uses the effects of the earth's gravitational field.
  • an inclination sensor acts like a digital spirit level and is often constructed as a MEMS (Micro Electro Mechanical System).
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • an inclination sensor delivers one or two measured values, each of which specifies an angle relative to a vector of the gravitational field, the directions to which the angles relate each being perpendicular to one another.
  • two 1-axis inclination sensors can be used instead of a 2-axis inclination sensor, the two 1-axis inclination sensors then being arranged in this way should be that measurements are made in two directions oriented perpendicular to each other.
  • the angle values obtained relative to the gravitational field can be used to determine the spatial orientation of the sensor, since the vector of the gravitational field always points to the center of the earth.
  • the at least one sensor comprises a 3-axis vibration sensor.
  • an electric motor oscillates characteristically depending on the installation position. This is due in particular to the fact that the bearings and other parts of the electric motor are loaded differently by the weight depending on the installation position and therefore vibrate differently. If those If vibrations are measured in three vertical directions, the installation position of the electric motor can be determined. To do this, the sensor signals of the individual axes must be analyzed accordingly and compared with reference values. These reference values can be determined by calibration measurements during the commissioning of the electric motor. For this purpose, the electric motor would be operated in different but known spatial orientations and the vibrations measured in each case. A speed dependency can also be recorded.
  • the reference values can also come from measurements of another electric motor of the same type.
  • the measured values of the 3-axis vibration sensor allow the orientation of the 3-axis vibration sensor to be determined relative to a reference vector. In practice, this reference vector should mostly be the vector of the gravitational field.
  • the at least one sensor comprises a 2-axis inclination sensor, for example, one of the measuring axes of the sensor could be parallel to the motor axis.
  • a further measuring axis of the inclination measuring unit can be arranged essentially parallel or perpendicular to a reference plane of the electric motor, wherein the reference plane can be formed by different planes and preferably runs parallel to the motor axis. It is essential for the reference plane that it has a defined position relative to the electric motor. This enables the position and spatial orientation of other elements of the electric motor, such as cable bushings or the position of cooling surfaces or cooling fins, to be determined.
  • a preferred reference level is formed by a connection level of the electric motor, the connection level being the area of the electric motor to which the supply cable (s) for the electric motor is / are connected. In many cases there are cable bushings with these connections Axes are parallel to each other. The connection level would then be the level that is perpendicular to the axes of the cable entries.
  • Electric motors often have motor electronics that generate supply voltages for the windings of the stator and / or the rotor.
  • This motor electronics can contain, for example, the power section of the inverter and / or the control electronics.
  • the motor electronics are arranged in an electronics housing of the electric motor or a separate housing is attached to the electric motor. In both cases, the motor electronics have a defined position and spatial orientation relative to the electric motor. In one embodiment, this fact is used for the inclination measuring unit to be integrated in the motor electronics. This can mean that the inclination measuring unit is arranged on the circuit board of the motor electronics. This embodiment offers the advantage that an energy supply for the inclination measuring unit is already available.
  • Parts of the engine electronics can also be used. For example, a microprocessor of the engine electronics can be used to carry out calculations or a memory of the engine electronics can be used to store measured values.
  • the inclination measuring unit is arranged in a bearing tube, the bearing tube enclosing at least parts of the shaft of the electric motor and being formed on the at least one bearing receiving area for bearings of the shaft.
  • the inclination measuring unit comprises an evaluation unit, which is designed to determine information about the spatial orientation of the at least one sensor and / or the electric motor from measured values of the at least one sensor.
  • the evaluation unit can be designed in various ways. It is conceivable that the evaluation unit uses a look-up table in which relationships between measured values and a spatial orientation are established. This look-up table can have been generated during a calibration measurement of the electric motor. In many cases However, the installation position does not have to be determined with an accuracy of a few degrees or below, so that any installation tolerances of the inclination measuring unit relative to the stator are mostly of minor importance. In these cases, a look-up table of an identical electric motor can be made available to the evaluation unit.
  • the evaluation unit can also carry out calculations based on the measured values. In the simplest case, this can include an interpolation or a calculation of an approximation polynomial. However, complex calculations can also be carried out. If, for example, the inclination measuring unit comprises one or more vibration sensors, the evaluation unit can carry out a frequency analysis in the form of an FFT (Fast Fourier Transform).
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the information about the spatial orientation of the at least one sensor and / or of the electric motor determined by the evaluation unit preferably includes a data record that indicates angles with respect to a reference direction.
  • the reference direction is formed by a vector of the gravitational force. With this, for example, the inclination of the motor axis relative to the gravitational field and the rotation of the electric motor around the motor axis relative to a reference plane can be determined.
  • a second reference direction may be necessary, which is formed, for example, by the earth's magnetic field.
  • the data set indicates how the electric motor deviates from this reference direction (or from the reference directions). Depending on how exactly the orientation of the electric motor is to be specified, the data set can be one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional.
  • the information about the spatial orientation of the at least one sensor and / or the electric motor can additionally or alternatively include an evaluation number.
  • This rating number can indicate how favorable or unfavorable the currently determined spatial orientation is.
  • the rating number can assume a 0 and a 1, for example a 0 indicating that the Electric motor is in an installation position that does not allow safe operation.
  • the rating number can also be a natural number, for example between 1 and 10, with 1 being particularly unfavorable and 10 being particularly favorable. This information can also be used to draw the user's attention to the unfavorable or even impermissible installation position.
  • an LED could indicate that safe operation is not possible.
  • an LED light emitting diode
  • An unfavorable installation position can also exist if heat removal due to the installation position can no longer be ensured to a sufficient extent.
  • the inclination measuring unit can measure the spatial orientation when the electric motor is started up for the first time. This measured value can be stored in a memory and used for future operation. However, it is also possible for the spatial orientation to be recorded repeatedly. This repeated recording can take place through special events or at periodic intervals. A special event can include, for example, switching the electric motor on again. If the spatial orientation is recorded periodically, the period length may depend on external factors. A daily survey would be conceivable, for example, if no significant spatial changes in orientation are to be expected. If the electric motor is installed in a moving system, for example in a wind power plant, a detection with a significantly shorter period length can be appropriate. Here, several acquisitions per second can even be useful.
  • the inclination measuring unit can have a memory which is designed to store measured values of the at least one sensor and / or to store processed measured values of the at least one sensor.
  • the memory can be designed in various ways. In order to avoid data loss when the power supply fails, however, the memory is preferably in the form of non-volatile memory.
  • a non-volatile memory can be, for example, a flash memory, an EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory), an NVRAM (Non-volatile Random Access Memory) or another semiconductor memory.
  • the inclination measuring unit can additionally have a communication interface via which a current measured value, measured values stored in a memory of the inclined measuring unit and / or information derived from the measured values can be transmitted.
  • the communication interface can be constructed in many different ways. Wireless transmission methods, for example radio-based or optical methods, can be used as well as wired methods.
  • the transmission can be analog or digital, serial or parallel, packetized or in direct connections.
  • the transmission technology used in each case will depend on the respective application scenario. As an example, but not limited to this, reference is made to Bluetooth, Bluetooth LE (Low Energy), NFC (Near Field Communication), Ethernet, RS485, Modbus, Profibus, CAN-Bus or USB (Universal Serial Bus).
  • the communication interface can be designed in such a way that the communication is read out, for example in the case of service, in order to be able to better understand the cause of the failure.
  • the communication interface can also be communicatively connected to engine electronics.
  • the motor electronics can be designed to adapt the windings of the stator and / or the rotor to be adjusted based on measured values and / or derived information received via the communication interface.
  • a measured value can indicate that the installation position is very unfavorable, which leads to damage to the motor during long-term operation. This can be due, for example, to the fact that adequate heat dissipation from temperature-sensitive components cannot be adequately ensured due to the installation position.
  • the engine electronics can control the engine with less power or adjust the control objectives, for example for a particularly quiet run.
  • the communication interface can be communicatively connected to a network that enables communication with the inclination measuring unit.
  • the network (or parts thereof) is then preferably a wide area network that is based on cables or radio.
  • This network can, for example, network an "Industry 4.0" environment or a loT environment (Internet of Things).
  • Measured values can be transmitted to a monitoring unit directly, via a data aggregator or via a gateway.
  • the data obtained can then be further evaluated in the monitoring unit. It would be conceivable that the maintenance intervals for the electric motor are adapted to the current installation position, so that any damage that occurs is prevented. In this way it can be prevented that an increased risk of bearing grease loss due to the installation position leads to destruction of the bearing.
  • the electric motor can additionally have an estimation unit which is designed to estimate a service life.
  • the installation position affects the service life of individual components of the electric motor. These lifetimes can be calculated in advance by the estimation unit.
  • Such a predictable service life can be the service life of a bearing of the electric motor, a temperature-sensitive component of the electric motor and / or of bearing lubricants.
  • loads on the bearing (s) It is relatively well known how bearings behave under a certain load and how the L10h value changes as a result, so that the life of the bearing (s) can be estimated well and maintenance can be initiated, for example, when the end of life is approaching.
  • the electric motor can be constructed in various ways. However, the teaching according to the invention is preferably used in connection with electric motors in the medium and large power range (ie from about 100 W to 15 kW).
  • the electric motor is an EC motor (electronically commutated motor) which has no commutator and in which a variable rotating field is fed into the stator and / or rotor windings.
  • the electric motor is constructed in an external rotor construction, i.e. the rotor is arranged around the stator.
  • the electric motor according to the invention is preferably part of a fan according to the invention.
  • the shaft of the electric motor is connected to an impeller and drives it.
  • FIG. 1 shows a section through a stator of an electric motor according to the invention, which is constructed in external rotor construction
  • FIG. 2 shows a schematic drawing of the motor electronics of an electric motor according to the invention, the axis of the inclination sensor being arranged parallel to the connection plane
  • 3 shows a schematic drawing similar to FIG. 2, the axis of the inclination sensor being arranged approximately parallel to the connection plane of the power semiconductors
  • Fig. 1 shows a section through an electric motor 1 according to the invention, the clarity of the rotor of the electric motor is not shown for clarity.
  • the electric motor is constructed in the form of an external rotor.
  • the stator 2 with a motor axis 3 and the rotor (not shown in FIG. 1) is arranged around the stator 2.
  • a bearing tube 4 is formed, on the longitudinal ends of which a bearing receiving area 5 is formed, the bearing tube 4 and bearing receiving areas 5 being formed in a stator bushing. Bearings are accommodated in the bearing receiving areas 5, via which a shaft of the electric motor, which is also not shown, is rotatably mounted.
  • the stator bushing 6 is formed by an aluminum component, at one end of which the bearing tube 4 and at the other end an electronics housing 18 for receiving the motor electronics is formed. Since the electric motor 1 is an EC motor, motor electronics are required which generate and output a feed signal for the stator and / or rotor windings. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, this motor electronics is arranged in the electronics housing 18. A circuit board 7 of the motor electronics is shown in FIG. 1, which carries components of the motor electronics. An elastic potting compound 8 is arranged above and below the circuit board 7, so that the motor electronics are damped in relation to the electronics housing 18. At the same time, the position and orientation of the circuit board 7 and of the components arranged thereon are unchangeable relative to the stator 2. An inclination sensor 9, which is part of an inclination measuring unit, is arranged on the circuit board 7. A measuring axis 10 of the inclination sensor is arranged parallel to the motor axis 3.
  • FIG. 2 shows a view into the electronics housing 18 of the electric motor 1.
  • the circuit board 7, which carries the inclination sensor 9, is arranged in the electronics housing 18.
  • the inclination sensor 9 is another Measuring axis 12 drawn in, which forms a second measuring axis of the inclination sensor 9.
  • this measuring axis 12 is arranged parallel to a connection plane 13 of the electric motor, which forms a reference plane in this exemplary embodiment.
  • the connection level 13 is formed by the surface of the stator socket to which the cable bushings 14 are attached.
  • the cable bushings 14 enable a connection via connection cable 15 to the motor electronics on the circuit board 7.
  • FIG. 3 shows a very similar exemplary embodiment to FIG. 2, the reference plane for the alignment of the further measuring axis 12 ′ being formed in this exemplary embodiment by a connection plane 16 for power semiconductors 17 of the electric motor.
  • the connection level 16 is rotated by approximately 8 ° with respect to the connection level 13.
  • the connection plane 16 can also form a reference plane, parallel to which a measurement axis 12 'of the inclination sensor 9 can be arranged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric motor with a stator (2) and a rotor which is mounted in a rotatable manner about a motor axis (3) relative to the stator (2). The electric motor (1) comprises an inclination measuring unit with at least one sensor and an electronic sensor unit, wherein the at least one sensor is arranged in a fixed position and orientation relative to the stator (2), and the electronic sensor unit actuates the at least one sensor. The at least one sensor is designed to generate measurement values which allow conclusions to be drawn regarding the spatial orientation of the sensor and thus conclusions regarding the spatial orientation of the electric motor. The electric motor can be part of a ventilator according to the invention. Additionally, a corresponding electronic motor unit is provided which is designed to actuate such an electric motor.

Description

ELEKTROMOTOR SOWIE VENTILATOR MIT ENTSPRECHENDEM  ELECTRIC MOTOR AND FAN WITH CORRESPONDING
ELEKTROMOTOR  ELECTRIC MOTOR
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator und einem relativ zu dem Stator um eine Motorachse drehbar gelagerten Rotor. Die Erfindung betrifft ferner einen Ventilator mit einem entsprechenden Elektromotor. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Motorelektronik zum Ansteuern eines Elektromotors, wobei die Motorelektronik zum Ansteuern von Wicklungen eines Stators und/oder von Wicklungen eines Rotors des Elektromotors ausgebildet ist. The invention relates to an electric motor with a stator and a rotor which is rotatably mounted about a motor axis relative to the stator. The invention further relates to a fan with a corresponding electric motor. Furthermore, the invention relates to motor electronics for controlling an electric motor, the motor electronics being designed to control windings of a stator and / or windings of a rotor of the electric motor.
Elektromotoren weisen einen Stator und einen relativ zu dem Stator drehbaren Rotor auf. Sehr häufig, insbesondere bei Motoren mit mittleren und hohen Leistun- gen, ist der Rotor mittels eines oder mehrerer Lager drehbar gelagert. Bei der Installation derartiger Elektromotoren ist vielfach die räumliche Orientierung, in der der Elektromotor später betrieben wird, relativ frei wählbar. Dies trifft insbesondere bei Ventilatoren in Außenläufer-Bauform zu. So kann die Welle des Elektromotors beispielsweise horizontal, vertikal nach oben, vertikal nach unten oder in anderen beliebigen Winkellagen orientiert sein. Electric motors have a stator and a rotor which can be rotated relative to the stator. Very often, especially in the case of medium and high power motors, the rotor is rotatably supported by means of one or more bearings. When installing such electric motors, the spatial orientation in which the electric motor is later operated can in many cases be chosen relatively freely. This applies in particular to fans with an external rotor design. For example, the shaft of the electric motor can be oriented horizontally, vertically upwards, vertically downwards or in any other angular position.
Die Einbaulage des Elektromotors während seines Betriebs hat jedoch Auswirkun- gen auf einige Eigenschaften des Elektromotors. Die Lagerbelastung ist aufgrund von Gewichtskräften und der Lageranstellung bei unterschiedlichen Einbaulagen sehr unterschiedlich. Damit resultiert aus unterschiedlichen Einbaulagen eine unterschiedliche Lagerlebensdauer. Die nominelle Lagerlebensdauer L10h ist in der Norm ISO 281 definiert und gibt die Lebensdauer an, die von 90 % der unter gleichen Betriebsbedingungen geprüften Lagern erreicht wird. Damit steht die nominelle Lebensdauer L10h für eine 10-prozentige Ausfallwahrscheinlichkeit. Aufgrund der höheren Belastung in Abhängigkeit der Einbaulage wird ein Motor mit einer vertikal nach unten gerichteten Motorwelle im Allgemeinen eine geringere Lebensdauer L10h aufweisen als ein Motor, bei dem die Welle horizontal ausgerichtet ist. Auch bezüglich eines eventuellen Schmierstoffverlusts hat die Einbaulage eine Auswirkung. So kann Lagerfett bei einer vertikalen Einbaulage leichter aus dem Lager austreten, so dass - je nach Einbaulage - unterschiedliche Fettgebrauchs- dauern entstehen können. However, the installation position of the electric motor during its operation has an impact on some properties of the electric motor. The bearing load is very different due to weight forces and the bearing position in different installation positions. This results in a different bearing life from different installation positions. The nominal bearing service life L10h is defined in the ISO 281 standard and indicates the service life that is achieved by 90% of the bearings tested under the same operating conditions. This means that the nominal service life L10h stands for a 10 percent failure probability. Due to the higher load depending on the installation position, a motor with a vertically downwardly directed motor shaft will generally have a shorter service life L10h than a motor in which the shaft is aligned horizontally. The installation position also has an effect with regard to a possible loss of lubricant. This means that bearing grease can escape from the bearing more easily in a vertical installation position, so that - depending on the installation position - different grease usage times can occur.
Ein anderer Problemkreis, der sich durch unterschiedliche Einbaulagen ergibt, betrifft die Wärmeabfuhr. Der Elektromotor und eine eventuell in diesem integrierte Motorelektronik erzeugen Abwärme, die geeignet abgeführt werden muss. Diese Abwärme wird üblicherweise über Kühlflächen oder Kühlrippen mittels Konvektion an die Umgebungsluft abgegeben. Je nach Einbaulage können dabei die Kühl flächen bzw. Kühlrippen nicht optimal arbeiten und es kann zu einer Anstauung von Wärme kommen. Dies kann zu einer Beschädigung temperaturempfindlicher Bauteile und/oder zu einem Leistungsverlust des Elektromotors führen. Another problem area that results from different installation positions relates to heat dissipation. The electric motor and any motor electronics integrated in it generate waste heat that must be dissipated appropriately. This waste heat is usually released into the ambient air via cooling surfaces or cooling fins by means of convection. Depending on the installation position, the cooling surfaces or cooling fins may not work optimally and heat may build up. This can damage temperature-sensitive components and / or lead to a loss of power in the electric motor.
Ferner kann bei unterschiedlichen Einbaulagen Feuchtigkeit, beispielsweise durch Niederschläge, mehr oder weniger gut in den Motor oder die Motorelektronik ein- dringen. Wenn beispielsweise Kabeldurchführungen nach oben gerichtet sind, be- steht eher die Gefahr eines Eindringens von Feuchtigkeit, als bei einer Aus- richtung der Kabeldurchführungen nach unten. Auch kann in letzterem Fall Feuchtigkeit über das Anschlusskabel abfließen und an ungefährlicher Stelle abtropfen. Furthermore, in different installation positions, moisture, for example due to precipitation, can penetrate more or less well into the motor or the motor electronics. If, for example, cable ducts are directed upwards, there is a greater risk of moisture penetration than if the cable ducts are directed downwards. In the latter case, moisture can also drain off the connection cable and drip at a safe point.
Die beiden letztgenannten Problemkreise können auch dann auftreten, wenn die Motorelektronik als separate Baugruppe ausgeführt ist. Auch in diesem Fall kann die Einbaulage entscheidend dafür sein, wie gut Wärme abgeführt werden kann oder wie hoch das Risiko eines Feuchtigkeitseintritts in die Motorelektronik ist. The latter two problem areas can also occur if the motor electronics are designed as a separate assembly. In this case too, the installation position can be decisive for how well heat can be dissipated or how high the risk of moisture entering the motor electronics is.
In den meisten Fällen ist einem Hersteller eines Elektromotors nicht bekannt, in welcher Einbaulage ein Elektromotor bei einem Kunden eingebaut und betrieben wird. Damit liegen viele unbekannte Parameter vor, die Auswirkungen auf die Le- bensdauer und den Betrieb des Elektromotors haben. Es bestünde die Möglichkeit, lediglich bestimmte Einbaulagen eines Elektromotors zuzulassen, beispielsweise eine horizontal ausgerichtete Motorwelle. Insbesondere bei dem Elektromotor eines Ventilators ist dies jedoch schwierig realisierbar, da häufig die Einbaulage des Elektromotors nicht frei wählbar ist, sondern durch die Einbau- situation vorgegeben ist. Eine andere Möglichkeit, auf unterschiedlichste Einbau- lagen vorbereitet zu sein, bestünde darin, den Elektromotor so auszulegen, dass unabhängig von der Einbaulage die spezifizierten Parameter erfüllt sind. Allerdings entstünde dadurch ein Elektromotor, der teuer und für viele Einbaulagen über- dimensioniert ist. In most cases, a manufacturer of an electric motor does not know in which installation position an electric motor is installed and operated by a customer. This means that there are many unknown parameters that have an impact on the service life and operation of the electric motor. It would be possible to only permit certain installation positions of an electric motor, for example a horizontally aligned motor shaft. However, this is difficult to achieve, in particular in the case of the electric motor of a fan, since the Installation position of the electric motor is not freely selectable, but is determined by the installation situation. Another possibility of being prepared for a wide variety of installation positions would be to design the electric motor in such a way that the specified parameters are met regardless of the installation position. However, this would result in an electric motor that is expensive and oversized for many installation positions.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor, einen Ventilator und eine Motorelektronik der eingangs genannten Art derart aus- zugestalten und weiterzubilden, dass ein möglichst sicherer Betrieb bei unter- schiedlichen Einbaulagen des Elektromotors bzw. der Motorelektronik gewähr- leistet ist. The present invention is therefore based on the object of designing and developing an electric motor, a fan and motor electronics of the type mentioned at the outset in such a way that operation which is as safe as possible is ensured in different installation positions of the electric motor or the motor electronics.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des An- spruchs 1 gelöst. Danach ist der in Rede stehende Elektromotor gekennzeichnet durch eine Neigungsmesseinheit mit mindestens einem Sensor und einer Sensor- elektronik, wobei der mindestens eine Sensor relativ zu dem Stator in einer unveränderlichen Position und Orientierung angeordnet ist, wobei die Sensor- elektronik den mindestens einen Sensor ansteuert und wobei der mindestens eine Sensor zum Erzeugen von Messwerten ausgebildet ist, die Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Sensors und damit Rückschlüsse über die räumliche Orientierung des Elektromotors zulassen. According to the invention, the above object is achieved by the features of claim 1. According to this, the electric motor in question is characterized by an inclination measuring unit with at least one sensor and sensor electronics, the at least one sensor being arranged in an unchangeable position and orientation relative to the stator, the sensor electronics controlling the at least one sensor and wherein the at least one sensor is designed to generate measured values that allow conclusions to be drawn about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the electric motor.
Hinsichtlich eines Ventilators ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 18 gelöst. Danach umfasst der erfindungsgemäße Ventilator einen erfindungsgemäßen Elektromotor und ein Flügelrad. With regard to a fan, the above object is achieved by the features of claim 18. Thereafter, the fan according to the invention comprises an electric motor according to the invention and an impeller.
Hinsichtlich einer Motorelektronik ist die voranstehende Aufgabe durch die Merk- male des Anspruchs 19 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Motorelektronik gekennzeichnet durch eine Neigungsmesseinheit mit mindestens einem Sensor und einer Sensorelektronik, wobei der mindestens eine Sensor relativ zu der Motorelektronik in einer unveränderlichen Position und Orientierung angeordnet ist, wobei die Sensorelektronik den mindestens einen Sensor ansteuert und wobei der mindestens eine Sensor zum Erzeugen von Messwerten ausgebildet ist, die Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Sensors und damit Rück- schlüsse auf die räumliche Orientierung der Motorelektronik zulassen With regard to motor electronics, the above object is achieved by the features of claim 19. According to this, the motor electronics in question is characterized by an inclination measuring unit with at least one sensor and one sensor electronics, the at least one sensor being arranged in an unchangeable position and orientation relative to the motor electronics, the sensor electronics actuating the at least one sensor and the at least one Sensor for generating measured values is formed Allow conclusions to be drawn about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the motor electronics
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass eine Be- schränkung der Einbaulage oder ein„Überdimensionieren“ des Elektromotors oder der Motorelektronik für alle denkbaren Einbaulagen nicht erforderlich ist, wenn Informationen über die räumliche Orientierung des Elektromotors vorliegen und damit geeignet auf die Einbaulage reagiert werden kann. Dies kann erfin- dungsgemäß dadurch erreicht werden, dass der Elektromotor eine Neigungs- messeinheit aufweist, die zur Bestimmung der räumlichen Orientierung des Elektromotors genutzt werden kann. Hierzu weist die Neigungsmesseinheit mindestens einen Sensor und eine Sensorelektronik auf, wobei die Sensor- elektronik den Sensor/die Sensoren ansteuert. Der mindestens eine Sensor ist derart in den Elektromotor eingebaut oder an den Elektromotor angebaut, dass sich seine Position und Orientierung relativ zu dem Stator nicht oder allenfalls unwesentlich verändert. Wenn mehrere Sensoren verwendet werden, sollten auch diese in einer festen räumlichen Beziehung zueinander stehen. Auf diese Weise besteht ein definierter Zusammenhang zwischen der Orientierung des mindestens einen Sensors und der Orientierung des gesamten Elektromotors. Der mindestens eine Sensor erzeugt Messwerte, die Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Sensors/der Sensoren zulassen. Aus diesen Messwerten kann auf die räumliche Orientierung des Sensors/der Sensoren und auf die räumliche Orien- tierung des Motors geschlossen werden. In the manner according to the invention, it was first recognized that a restriction of the installation position or an “oversizing” of the electric motor or the motor electronics is not necessary for all conceivable installation positions if information about the spatial orientation of the electric motor is available and thus a suitable reaction to the installation position can. According to the invention, this can be achieved in that the electric motor has an inclination measuring unit that can be used to determine the spatial orientation of the electric motor. For this purpose, the inclination measuring unit has at least one sensor and sensor electronics, the sensor electronics controlling the sensor (s). The at least one sensor is installed in the electric motor or attached to the electric motor in such a way that its position and orientation relative to the stator does not change, or at most only insignificantly. If several sensors are used, these should also have a fixed spatial relationship to one another. In this way, there is a defined relationship between the orientation of the at least one sensor and the orientation of the entire electric motor. The at least one sensor generates measured values that allow conclusions to be drawn about the spatial orientation of the sensor (s). The spatial orientation of the sensor (s) and the spatial orientation of the motor can be concluded from these measured values.
Entsprechendes kann erreicht werden, wenn eine Motorelektronik mit einer Nei- gungsmesseinheit ausgestattet ist und entsprechend der Neigungsmesseinheit des Elektromotors betrieben wird. Durch diese Ausgestaltung kann die Einbaulage der Motorelektronik ermittelt werden, sodass auf ungünstige Wärmeabfuhr oder möglichen Feuchtigkeitseintritt reagiert werden kann. Wenn diese Motorelektronik an einen Elektromotor, der nicht zum Messen der Einbaulage ausgebildet ist, angebracht ist, kann auch die Einbaulage des gesamten Elektromotors bestimmt werden, wodurch sich diese Funktionalität durch Austausch der Motorelektronik nachrüsten lässt. Die meisten der nachfolgenden Ausführungen gelten daher für die erfindungsgemäße Motorelektronik entsprechend, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen nachfolgend lediglich auf die Ausgestaltung bei dem Elektromotor eingegangen. Ein Fachmann wird ohne Weiteres erkennen, welche Aspekte entsprechend auf die Motorelektronik übertragbar sind. The same can be achieved if motor electronics are equipped with an inclination measuring unit and are operated in accordance with the inclination measuring unit of the electric motor. With this configuration, the installation position of the motor electronics can be determined, so that it is possible to react to unfavorable heat dissipation or possible moisture ingress. If this motor electronics is attached to an electric motor that is not designed to measure the installation position, the installation position of the entire electric motor can also be determined, as a result of which this functionality can be retrofitted by exchanging the motor electronics. Most of the following explanations therefore apply accordingly to the motor electronics according to the invention, which is why to avoid them of repetitions below only dealt with the design of the electric motor. A person skilled in the art will readily recognize which aspects can be correspondingly transferred to the engine electronics.
Unter dem Begriff„Einbaulage“ wird ganz allgemein verstanden, in welcher räum- lichen Orientierung der Elektromotor in der umgebenden Anlage eingebaut ist. Die Einbaulage ist insbesondere durch die Richtung definiert, in der die Welle des Elektromotors orientiert ist. Damit kann in vielen Fällen die Einbaulage des Elektromotors bereits hinreichend genau definiert werden. Über diese Information kann beispielsweise auf die Beanspruchung der Lager und auf die Möglichkeit eines Schmiermittelverlusts geschlossen werden. Diese Informationen lassen dann eine Vorausberechnung der Lagerlebensdauer, eine Vorausberechnung der Fettgebrauchsdauer, eine Berechnung tatsächlich wirkender Kräfte oder eine Anpassung von Wartungsintervallen zu. Zusätzlich kann die Einbaulage durch einen Winkel definiert werden, um den der Motor um die Motorachse gedreht ist, wobei die Motorachse die Achse ist, um die sich der Rotor dreht. Diese weitere Dimension der Einbaulage kann beispielsweise relevant sein, um die Eindring wahrscheinlichkeit von Feuchtigkeit in den Motor oder eventuell ungünstige Wärmeabführung zu berechnen. Eine dritte Dimension der Einbaulage könnte der Winkel sein, um den der Elektromotor um eine Achse senkrecht zur Motorachse oder um eine Achse parallel zum Gravitationsvektor der Erde gedreht ist. Da diese Richtung für die meisten Betriebsparameter des Elektromotors jedoch nicht von Bedeutung ist, kann in den meisten Anwendungsfällen auf diese dritte Dimension der Einbaulage verzichtet werden. Insgesamt ist damit die räumliche Orientierung, in der der Elektromotor eingebaut ist durch eine eindimensionale, eine zwei- dimensionale oder eine dreidimensionale Größe definiert. The term "installation position" is generally understood in which spatial orientation the electric motor is installed in the surrounding system. The installation position is defined in particular by the direction in which the shaft of the electric motor is oriented. In many cases, this means that the installation position of the electric motor can already be defined with sufficient accuracy. This information can be used, for example, to infer the load on the bearings and the possibility of a loss of lubricant. This information then allows a prediction of the bearing life, a prediction of the grease service life, a calculation of actually acting forces or an adjustment of maintenance intervals. In addition, the installation position can be defined by an angle through which the motor is rotated around the motor axis, the motor axis being the axis around which the rotor rotates. This further dimension of the installation position can be relevant, for example, in order to calculate the penetration probability of moisture into the motor or possibly unfavorable heat dissipation. A third dimension of the installation position could be the angle through which the electric motor is rotated about an axis perpendicular to the motor axis or about an axis parallel to the gravitational vector of the earth. However, since this direction is not important for most of the operating parameters of the electric motor, this third dimension of the installation position can be dispensed with in most applications. Overall, the spatial orientation in which the electric motor is installed is defined by a one-dimensional, a two-dimensional or a three-dimensional size.
Die Sensorelektronik kann ebenso verschiedentlich aufgebaut sein. Im einfachsten Fall kann die Sensorelektronik durch eine Strombegrenzung mittels Vorschalt- widerstand gebildet sein. Bei kapazitiv messenden Systemen könnte die Sensor- elektronik auch einen Schwingkreis umfassen, mit dem der Sensor mit einer Wechselspannung beaufschlagt wird. Wie die Sensorelektronik konkret aussieht, wird von dem jeweils verwendeten Sensor abhängen. Sofern der Sensor mehrere Teilsensoren aufweist oder mehrere Sensoren eingesetzt werden, kann die Sensorelektronik gemeinsam alle Teilsensoren oder alle Sensoren ansteuern. Es können aber auch einzelne Teile der Sensorelektronik individuell für einen der Teilsensoren verwendet werden. Entsprechende Sensorelektroniken sind aus dem Stand der Technik bekannt. The sensor electronics can also be constructed in various ways. In the simplest case, the sensor electronics can be formed by a current limitation using a series resistor. In the case of capacitively measuring systems, the sensor electronics could also include an oscillating circuit with which the sensor is supplied with an alternating voltage. What the sensor electronics look like will depend on the sensor used. If the sensor has multiple sub-sensors or multiple sensors are used, the Activate sensor electronics jointly all sub-sensors or all sensors. However, individual parts of the sensor electronics can also be used individually for one of the part sensors. Corresponding sensor electronics are known from the prior art.
Zusätzlich zu der Ansteuerung des Sensors kann die Sensorelektronik auch eine Aufbereitung der Sensorsignale vornehmen. Diese Aufbereitung könnte darin bestehen, ein analoges Signal zu digitalisieren. Je nach verwendetem Sensor ist es auch denkbar, dass in den Sensorsignalen nicht unmittelbar eine räumliche Orientierung des Sensors ablesbar ist. In einem derartigen Fall könnte die Sensorelektronik die Sensorsignale derart auswerten, dass Werte für die räumliche Orientierung des Sensors ausgebbar sind. Diese kurze, beispielhafte Auflistung zeigt, wie flexibel und unterschiedlich die Sensorelektronik ausgestaltet sein kann. In addition to controlling the sensor, the sensor electronics can also process the sensor signals. This processing could consist of digitizing an analog signal. Depending on the sensor used, it is also conceivable that a spatial orientation of the sensor cannot be read directly in the sensor signals. In such a case, the sensor electronics could evaluate the sensor signals in such a way that values for the spatial orientation of the sensor can be output. This short, exemplary list shows how flexible and differently the sensor electronics can be designed.
Der definierte räumliche Zusammenhang zwischen Sensor und Stator kann ebenso verschiedentlich gebildet sein. So kann der Sensor auf einer Platine ange- ordnet sein, während die Platine mit einer Statorbuchse (beispielsweise in einem dort ausgebildeten Elektronikgehäuse) verschraubt ist. Da der Stator unver- änderlich mit der Statorbuchse verbunden ist, entsteht auf diese Weise ein definierter und unveränderlicher räumlicher Zusammenhang zwischen Sensor und Stator, auch wenn prinzipiell durch Schwingungen die Platine geringfügig verformt werden könnte. Unter einem definierten räumlichen Zusammenhang würde auch verstanden werden, wenn der Sensor in einer Vergussmasse eingebettet ist, die geringfügig verformbar ist. Denn auch in diesem Fall bleibt die Position und räumliche Orientierung des Sensors relativ zu dem Stator weitgehend unverändert, da der Sensor üblicherweise lediglich definiert ausgelenkt und in seine Ausgangsposition zurückkehren wird. Der Sensor kann aber auch Teil einer Sensoranordnung sein, die beispielsweise in einem Lagerrohr angeordnet ist. Auch hier ergibt sich ein definierter räumlicher Zusammenhang zwischen Sensor und Stator. Entsprechende Ausführungen gelten auch, wenn der Sensor in einer Motorelektronik integriert ist, die an ein Motorgehäuse angeflanscht ist. Da das Motorgehäuse in einem definierten und unveränderlichen räumlichen Zusammen- hang zu dem Stator steht und die Motorelektronik fest an dem Motorgehäuse befestigt ist, ergibt sich ein definierter räumlicher Zusammenhang zwischen Sensor und Stator. The defined spatial relationship between the sensor and the stator can also be formed in various ways. The sensor can thus be arranged on a circuit board, while the circuit board is screwed to a stator socket (for example in an electronics housing formed there). Since the stator is invariably connected to the stator socket, this creates a defined and unchangeable spatial relationship between the sensor and the stator, even if, in principle, the circuit board could be slightly deformed by vibrations. A defined spatial relationship would also be understood when the sensor is embedded in a potting compound that is slightly deformable. In this case too, the position and spatial orientation of the sensor relative to the stator remains largely unchanged, since the sensor is usually only deflected in a defined manner and will return to its starting position. However, the sensor can also be part of a sensor arrangement which is arranged, for example, in a bearing tube. Here, too, there is a defined spatial relationship between the sensor and the stator. Corresponding explanations also apply if the sensor is integrated in motor electronics that are flanged to a motor housing. Since the motor housing is in a defined and unchangeable spatial relationship to the stator and the motor electronics are fixed to the motor housing is fixed, there is a defined spatial relationship between the sensor and stator.
Ebenso kann der mindestens eine Sensor auf verschiedentliche Weise ausge- bildet sein. Wichtig ist, dass die durch den mindestens einen Sensor erzeugten Sensorsignale dazu verwendet werden können, Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Sensors und damit Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Elektromotors zu liefern. Diese Forderung kann jedoch von den ver- schiedensten Sensoren erfüllt werden. Likewise, the at least one sensor can be designed in various ways. It is important that the sensor signals generated by the at least one sensor can be used to provide conclusions about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the electric motor. However, this requirement can be met by a wide variety of sensors.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des mindestens einen Sensors ist dieser durch einen Neigungssensor gebildet, der die Auswirkungen des Gravitationsfeldes der Erde nutzt. Ein derartiger Neigungssensor wirkt ähnlich einer digitalen Wasserwaage und ist häufig als MEMS (Micro Electro Mechanical System) aufgebaut. Abhängig von der Anzahl messbarer Achsen, liefert ein Neigungssensor ein oder zwei Messwerte, die jeweils einen Winkel relativ zu einem Vektor des Gravitationsfeldes angeben, wobei die Richtungen, auf die sich die Winkel beziehen jeweils senkrecht zueinander stehen werden. Da der Messbereich bei 2-Achsen-Neigungssensoren vielfach gegenüber 1-Achsen- Neigungssensoren eingeschränkt ist, können statt eines 2-Achsen-Neigungs- sensors auch zwei 1-Achsen-Neigungssensoren verwendet werden, wobei die beiden 1-Achsen-Neigungssensoren dann so angeordnet sein sollten, dass Messungen in zwei senkrecht zueinander orientierte Richtungen vorgenommen werden. Unabhängig von der Ausgestaltung können die gewonnenen Winkelwerte relativ zu dem Gravitationsfeld dazu genutzt werden, die räumliche Orientierung des Sensors zu bestimmen, da der Vektor des Gravitationsfeldes stets zum Erdmittelpunkt zeigt. In a preferred embodiment of the at least one sensor, it is formed by an inclination sensor that uses the effects of the earth's gravitational field. Such an inclination sensor acts like a digital spirit level and is often constructed as a MEMS (Micro Electro Mechanical System). Depending on the number of measurable axes, an inclination sensor delivers one or two measured values, each of which specifies an angle relative to a vector of the gravitational field, the directions to which the angles relate each being perpendicular to one another. Since the measuring range for 2-axis inclination sensors is often restricted compared to 1-axis inclination sensors, two 1-axis inclination sensors can be used instead of a 2-axis inclination sensor, the two 1-axis inclination sensors then being arranged in this way should be that measurements are made in two directions oriented perpendicular to each other. Regardless of the configuration, the angle values obtained relative to the gravitational field can be used to determine the spatial orientation of the sensor, since the vector of the gravitational field always points to the center of the earth.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel des mindestens einen Sensors umfasst dieser einen 3-Achsen-Schwingungssensor. Es ist erkannt worden, dass ein Elektromotor abhängig von der Einbaulage charakteristisch schwingt. Dies hängt insbesondere damit zusammen, dass die Lager und andere Teile des Elektromotors durch die Gewichtskraft je nach Einbaulage unter- schiedlich belastet werden und damit unterschiedlich schwingen. Wenn diese Schwingungen in drei senkrechten Richtungen gemessen werden, kann daraus die Einbaulage des Elektromotors ermittelt werden. Dazu müssen die Sensor- signale der einzelnen Achsen entsprechend analysiert und mit Referenzwerten verglichen werden. Diese Referenzwerte können durch Kalibrierungsmessungen während der Inbetriebnahme des Elektromotors ermittelt werden. Hierzu würde der Elektromotor in unterschiedlichen, aber bekannten räumliche Orientierungen betrieben und die Schwingungen jeweils gemessen. Dabei kann auch eine Drehzahlabhängigkeit erfasst werden. Alternativ können die Referenzwerte auch aus Messungen eines anderen Elektromotors gleicher Bauart stammen. In jedem Fall lassen die Messwerte des 3-Achsen-Schwingungssensors zu, dass die Orientierung des 3-Achsen-Schwingungssensors relativ zu einem Referenzvektor ermittelt werden kann. Dieser Referenzvektor dürfte in der Praxis meist der Vektor des Gravitationsfeldes sein. In another preferred exemplary embodiment of the at least one sensor, it comprises a 3-axis vibration sensor. It has been recognized that an electric motor oscillates characteristically depending on the installation position. This is due in particular to the fact that the bearings and other parts of the electric motor are loaded differently by the weight depending on the installation position and therefore vibrate differently. If those If vibrations are measured in three vertical directions, the installation position of the electric motor can be determined. To do this, the sensor signals of the individual axes must be analyzed accordingly and compared with reference values. These reference values can be determined by calibration measurements during the commissioning of the electric motor. For this purpose, the electric motor would be operated in different but known spatial orientations and the vibrations measured in each case. A speed dependency can also be recorded. Alternatively, the reference values can also come from measurements of another electric motor of the same type. In any case, the measured values of the 3-axis vibration sensor allow the orientation of the 3-axis vibration sensor to be determined relative to a reference vector. In practice, this reference vector should mostly be the vector of the gravitational field.
Zur Vereinfachung des Zusammenhangs zwischen der Orientierung des Elektro- motors und der Orientierung des mindestens einen Sensors empfiehlt es sich, den Sensor derart mit dem Elektromotor zu verbinden, dass eine Messachse der Neigungsmesseinheit parallel zur Motorachse angeordnet ist. Wenn der mindestens eine Sensor beispielsweise einen 2-Achsen-Neigungssensor umfasst, so könnte eine der Messachsen des Sensors parallel zur Motorachse sein. To simplify the relationship between the orientation of the electric motor and the orientation of the at least one sensor, it is advisable to connect the sensor to the electric motor in such a way that a measuring axis of the inclination measuring unit is arranged parallel to the motor axis. If the at least one sensor comprises a 2-axis inclination sensor, for example, one of the measuring axes of the sensor could be parallel to the motor axis.
Zusätzlich oder alternativ kann eine weitere Messachse der Neigungsmesseinheit im Wesentlichen parallel oder senkrecht zu einer Referenzebene des Elektro- motors angeordnet sein, wobei die Referenzebene durch verschiedentliche Ebenen gebildet sein kann und vorzugsweise parallel zur Motorachse verläuft. Wesentlich für die Referenzebene ist, dass sie eine definierte Lage relativ zu dem Elektromotor aufweist. Denn dadurch kann die Position und räumliche Orientie- rung anderer Elemente des Elektromotors, wie beispielsweise Kabel- durchführungen oder die Lage von Kühlflächen oder Kühlrippen, ermittelt werden. Eine bevorzugte Referenzebene ist durch eine Anschlussebene des Elektromotors gebildet, wobei die Anschlussebene der Bereich des Elektromotors ist, an dem das/die Versorgungskabel für den Elektromotor angeschlossen wird/werden. Vielfach sind bei diesen Anschlüsse Kabeldurchführungen vorhanden, deren Achsen jeweils parallel zueinander sind. Die Anschlussebene wäre dann die Ebene, die senkrecht zu den Achsen der Kabeldurchführungen steht. Additionally or alternatively, a further measuring axis of the inclination measuring unit can be arranged essentially parallel or perpendicular to a reference plane of the electric motor, wherein the reference plane can be formed by different planes and preferably runs parallel to the motor axis. It is essential for the reference plane that it has a defined position relative to the electric motor. This enables the position and spatial orientation of other elements of the electric motor, such as cable bushings or the position of cooling surfaces or cooling fins, to be determined. A preferred reference level is formed by a connection level of the electric motor, the connection level being the area of the electric motor to which the supply cable (s) for the electric motor is / are connected. In many cases there are cable bushings with these connections Axes are parallel to each other. The connection level would then be the level that is perpendicular to the axes of the cable entries.
Vielfach weisen Elektromotoren eine Motorelektronik auf, die Versorgungsspan- nungen für die Wicklungen des Stators und/oder des Rotors erzeugt. Diese Motor- elektronik kann beispielsweise den Leistungsteil des Wechselrichters und/oder die Steuerelektronik enthalten. Die Motorelektronik ist dabei in einem Elektronikge- häuse des Elektromotors angeordnet oder es ist ein separates Gehäuse an dem Elektromotor befestigt. In beiden Fällen hat die Motorelektronik eine definierte Position und räumliche Orientierung relativ zu dem Elektromotor. Dieser Umstand wird in einer Ausgestaltung dazu genutzt, dass die Neigungsmesseinheit in der Motorelektronik integriert ist. Dies kann bedeuten, dass die Neigungsmesseinheit auf der Platine der Motorelektronik angeordnet ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass bereits eine Energieversorgung für die Neigungsmesseinheit zur Verfügung steht. Außerdem lassen sich Teile der Motorelektronik mitverwenden. So können beispielsweise ein Mikroprozessor der Motorelektronik zur Durch- führung von Berechnungen oder ein Speicher der Motorelektronik zum Ablegen von Messwerten genutzt werden. Electric motors often have motor electronics that generate supply voltages for the windings of the stator and / or the rotor. This motor electronics can contain, for example, the power section of the inverter and / or the control electronics. The motor electronics are arranged in an electronics housing of the electric motor or a separate housing is attached to the electric motor. In both cases, the motor electronics have a defined position and spatial orientation relative to the electric motor. In one embodiment, this fact is used for the inclination measuring unit to be integrated in the motor electronics. This can mean that the inclination measuring unit is arranged on the circuit board of the motor electronics. This embodiment offers the advantage that an energy supply for the inclination measuring unit is already available. Parts of the engine electronics can also be used. For example, a microprocessor of the engine electronics can be used to carry out calculations or a memory of the engine electronics can be used to store measured values.
In einer anderen Ausgestaltung ist die Neigungsmesseinheit in einem Lagerrohr angeordnet, wobei das Lagerrohr zumindest Teile der Welle des Elektromotors umschließt und an dem mindestens ein Lageraufnahmebereich für Lager der Welle ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung ist in der DE 10 2018 211 833 A1 näher beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. In another embodiment, the inclination measuring unit is arranged in a bearing tube, the bearing tube enclosing at least parts of the shaft of the electric motor and being formed on the at least one bearing receiving area for bearings of the shaft. Such an embodiment is described in more detail in DE 10 2018 211 833 A1, to which express reference is hereby made.
In einer Weiterbildung umfasst die Neigungsmesseinheit eine Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, aus Messwerten des mindestens einen Sensors Informationen über die räumliche Orientierung des mindestens einen Sensors und/oder des Elektromotors zu bestimmen. Die Auswerteeinheit kann dabei verschiedentlich ausgebildet sein. So ist denkbar, dass die Auswerteeinheit eine Look-up-Tabelle nutzt, in der Beziehungen zwischen Messwerten und einer räumlichen Orientierung hergestellt sind. Diese Look-up-Tabelle kann bei einer Kalibrierungsmessung des Elektromotors erzeugt worden sein. In vielen Fällen muss die Einbaulage allerdings nicht mit einer Genauigkeit von wenigen Grad oder darunter bestimmt werden, so dass eventuelle Einbautoleranzen der Neigungsmesseinheit relativ zu dem Stator meist von untergeordneter Bedeutung sind. In diesen Fällen kann eine Look-up-Tabelle eines baugleichen Elektromotors der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden. Die Auswerteeinheit kann jedoch auch Berechnungen basierend auf den Messwerten durchführen. Dies kann im einfachsten Fall eine Interpolation oder eine Berechnung eines Näherungspolynoms beinhalten. Allerdings können auch aufwändige Be- rechnungen durchgeführt werden. Wenn beispielsweise die Neigungsmesseinheit einen oder mehrere Schwingungssensoren umfasst, so kann die Auswerteeinheit eine Frequenzanalyse in Form einer FFT (Fast Fourier Transform) durchführen. In one development, the inclination measuring unit comprises an evaluation unit, which is designed to determine information about the spatial orientation of the at least one sensor and / or the electric motor from measured values of the at least one sensor. The evaluation unit can be designed in various ways. It is conceivable that the evaluation unit uses a look-up table in which relationships between measured values and a spatial orientation are established. This look-up table can have been generated during a calibration measurement of the electric motor. In many cases However, the installation position does not have to be determined with an accuracy of a few degrees or below, so that any installation tolerances of the inclination measuring unit relative to the stator are mostly of minor importance. In these cases, a look-up table of an identical electric motor can be made available to the evaluation unit. However, the evaluation unit can also carry out calculations based on the measured values. In the simplest case, this can include an interpolation or a calculation of an approximation polynomial. However, complex calculations can also be carried out. If, for example, the inclination measuring unit comprises one or more vibration sensors, the evaluation unit can carry out a frequency analysis in the form of an FFT (Fast Fourier Transform).
Die durch die Auswerteeinheit bestimmten Informationen über die räumliche Orientierung des mindestens einen Sensors und/oder des Elektromotors umfasst vorzugsweise einen Datensatz, der Winkel bezüglich einer Referenzrichtung angibt. Die Referenzrichtung ist im einfachsten Fall durch einen Vektor der Gravitationskraft gebildet. Hiermit kann beispielsweise die Neigung der Motorachse relativ zu dem Gravitationsfeld und die Drehung des Elektromotors um die Motorachse relativ zu einer Referenzebene ermittelt werden. Sollen noch weitere Informationen zur räumlichen Orientierung des Elektromotors gewonnen werden, so kann eine zweite Referenzrichtung notwendig sein, die beispielsweise durch das Magnetfeld der Erde gebildet ist. Der Datensatz gibt an, wie der Elektromotor von dieser Referenzrichtung (bzw. von den Referenzrichtungen) abweicht. Je nachdem, wie genau die Orientierung des Elektromotors angegeben werden soll, kann der Datensatz dabei eindimensional, zweidimensional oder dreidimensional sein. The information about the spatial orientation of the at least one sensor and / or of the electric motor determined by the evaluation unit preferably includes a data record that indicates angles with respect to a reference direction. In the simplest case, the reference direction is formed by a vector of the gravitational force. With this, for example, the inclination of the motor axis relative to the gravitational field and the rotation of the electric motor around the motor axis relative to a reference plane can be determined. If further information on the spatial orientation of the electric motor is to be obtained, a second reference direction may be necessary, which is formed, for example, by the earth's magnetic field. The data set indicates how the electric motor deviates from this reference direction (or from the reference directions). Depending on how exactly the orientation of the electric motor is to be specified, the data set can be one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional.
In einigen Fällen kann es genügen, qualitative Aussagen über die räumliche Orientierung des Elektromotors bereitzustellen. Daher können die Informationen über die räumliche Orientierung des mindestens einen Sensors und/oder des Elektromotors ergänzend oder alternativ eine Bewertungszahl umfassen. Diese Bewertungszahl kann angeben, wie günstig oder ungünstig die aktuell bestimmte räumliche Orientierung ist. Im einfachsten Fall kann die Bewertungszahl eine 0 und eine 1 annehmen, wobei beispielsweise eine 0 angibt, dass sich der Elektromotor in einer Einbaulage befindet, die keinen sicheren Betrieb erlaubt. Die Bewertungszahl kann auch eine natürliche Zahl, beispielsweise zwischen 1 und 10 sein, wobei 1 für besonders ungünstig und 10 für besonders günstig steht. Diese Information kann auch dazu genutzt werden, einen Nutzer auf die ungünstige oder gar unzulässige Einbaulage aufmerksam zu machen. So könnte beispielsweise eine LED (Licht Emittierende Diode) anzeigen, dass kein sicherer Betrieb möglich ist. Auf diese Weise ist beispielsweise bereits bei der ersten Inbetriebnahme des Elektromotors erkennbar, wenn durch eine nicht-bestimmungsgemäße Einbaulage beispielsweise ein Eindringen von Wasser durch eine Kondensatwasseröffnung oder eine Kabeleinführung in den Elektromotor droht. Eine ungünstige Einbaulage kann auch dann vorliegen, wenn eine Wärmeabfuhr infolge der Einbaulage nicht mehr in ausreichendem Maße sichergestellt werden kann. In some cases, it may be sufficient to provide qualitative statements about the spatial orientation of the electric motor. Therefore, the information about the spatial orientation of the at least one sensor and / or the electric motor can additionally or alternatively include an evaluation number. This rating number can indicate how favorable or unfavorable the currently determined spatial orientation is. In the simplest case, the rating number can assume a 0 and a 1, for example a 0 indicating that the Electric motor is in an installation position that does not allow safe operation. The rating number can also be a natural number, for example between 1 and 10, with 1 being particularly unfavorable and 10 being particularly favorable. This information can also be used to draw the user's attention to the unfavorable or even impermissible installation position. For example, an LED (light emitting diode) could indicate that safe operation is not possible. In this way, it can be seen, for example, when the electric motor is started up for the first time that, if it is not installed properly, there is a risk of water entering through a condensate drain or a cable entry into the electric motor. An unfavorable installation position can also exist if heat removal due to the installation position can no longer be ensured to a sufficient extent.
Da Elektromotoren in aller Regel in einer festen Orientierung eingebaut sind, kann die Neigungsmesseinheit die räumliche Orientierung bei der ersten Inbetriebnahme des Elektromotors messen. Dieser Messwert kann in einem Speicher abgelegt werden und für den zukünftigen Betrieb verwendet werden. Es ist aber auch möglich, dass die räumliche Orientierung wiederholt erfasst wird. Diese wiederholte Erfassung kann durch besondere Ereignisse oder in periodischen Zeitabständen erfolgen. Ein besonderes Ereignis kann beispiels- weise das erneute Einschalten des Elektromotors umfassen. Wenn die räumliche Orientierung periodisch erfasst wird, so kann die Periodenlänge von äußeren Faktoren abhängen. Denkbar wäre beispielsweise eine tägliche Erfassung, wenn keine nennenswerten räumlichen Orientierungsänderungen zu erwarten sind. Wenn der Elektromotor in einem sich bewegenden System verbaut ist, beispiels- weise in einer Windkraftanlage, so kann eine Erfassung mit deutlich kürzerer Periodenlänge angebracht sein. Hier können sogar mehrere Erfassungen pro Sekunde sinnvoll sein. Since electric motors are generally installed in a fixed orientation, the inclination measuring unit can measure the spatial orientation when the electric motor is started up for the first time. This measured value can be stored in a memory and used for future operation. However, it is also possible for the spatial orientation to be recorded repeatedly. This repeated recording can take place through special events or at periodic intervals. A special event can include, for example, switching the electric motor on again. If the spatial orientation is recorded periodically, the period length may depend on external factors. A daily survey would be conceivable, for example, if no significant spatial changes in orientation are to be expected. If the electric motor is installed in a moving system, for example in a wind power plant, a detection with a significantly shorter period length can be appropriate. Here, several acquisitions per second can even be useful.
Die Neigungsmesseinheit kann einen Speicher aufweisen, der zum Speichern von Messwerten des mindestens einen Sensors und/oder zum Speichern von aufbe- reiteten Messwerten des mindestens einen Sensors ausgebildet ist. Der Speicher kann verschiedentlich ausgebildet sein. Zum Vermeiden eines Datenverlusts bei Ausfall der Energieversorgung ist der Speicher jedoch vorzugsweise als nichtflüchtiger Speicher ausgebildet. Ein derartiger nichtflüchtiger Speicher kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory), ein NVRAM (Non-volatile Random Access Memory) oder ein anderer Halbleiterspeicher sein. The inclination measuring unit can have a memory which is designed to store measured values of the at least one sensor and / or to store processed measured values of the at least one sensor. The memory can be designed in various ways. In order to avoid data loss when the power supply fails, however, the memory is preferably in the form of non-volatile memory. Such a non-volatile memory can be, for example, a flash memory, an EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory), an NVRAM (Non-volatile Random Access Memory) or another semiconductor memory.
In einer Weiterbildung kann die Neigungsmesseinheit zusätzlich eine Kommunika- tionsschnittstelle aufweisen, über die ein aktueller Messwert, in einem Speicher der Neigungsmesseinheit gespeicherte Messwerte und/oder aus den Messwerten abgeleitete Informationen übertragen werden können. Die Kommunikationsschnitt- steile kann auf verschiedenste Weise aufgebaut sein. Drahtlose Übertragungsver- fahren, beispielsweise funkbasierte oder optische Verfahren, lassen sich ebenso einsetzen wie kabelgebundene Verfahren. Die Übertragung kann analog oder digi- tal, seriell oder parallel, paketiert oder in Direktverbindungen erfolgen. Die jeweils eingesetzte Übertragungstechnik wird von dem jeweiligen Einsatzszenarium abhängen. Beispielhaft, jedoch nicht auf diese beschränkt sei auf Bluetooth, Bluetooth LE (Low Energy), NFC (Near Field Communication), Ethernet, RS485, Modbus, Profibus, CAN-Bus oder USB (Universal Serial Bus) verwiesen. In one development, the inclination measuring unit can additionally have a communication interface via which a current measured value, measured values stored in a memory of the inclined measuring unit and / or information derived from the measured values can be transmitted. The communication interface can be constructed in many different ways. Wireless transmission methods, for example radio-based or optical methods, can be used as well as wired methods. The transmission can be analog or digital, serial or parallel, packetized or in direct connections. The transmission technology used in each case will depend on the respective application scenario. As an example, but not limited to this, reference is made to Bluetooth, Bluetooth LE (Low Energy), NFC (Near Field Communication), Ethernet, RS485, Modbus, Profibus, CAN-Bus or USB (Universal Serial Bus).
Die Kommunikationsschnittstelle kann derart ausgebildet sein, dass die Kommuni- kation beispielsweise im Service-Fall ausgelesen werden, um die Ursache für den Ausfall besser nachvollziehen zu können. The communication interface can be designed in such a way that the communication is read out, for example in the case of service, in order to be able to better understand the cause of the failure.
Die Kommunikationsschnittstelle kann aber auch kommunizierend mit einer Motor- elektronik verbunden sein. Dabei kann die Motorelektronik dazu ausgebildet sein, basierend auf über die Kommunikationsschnittstelle empfangenen Messwerten und/ oder abgeleiteter Informationen eine Anpassung einer Ansteuerung der Wicklungen des Stators und/oder des Rotors vorzunehmen. So kann beispiels- weise ein Messwert anzeigen, dass eine sehr ungünstige Einbaulage vorliegt, die bei länger anhaltendem Betrieb zu einer Schädigung des Motors führt. Dies kann beispielsweise daran liegen, dass eine ausreichende Wärmeabfuhr von temperaturempfindlichen Bauteilen infolge der Einbaulage nicht ausreichend sichergestellt werden kann. In diesem Fall kann die Motorelektronik den Motor mit geringerer Leistung ansteuern oder die Regelungsziele anpassen, beispielsweise für einen besonders ruhigen Lauf. Zusätzlich oder alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle mit einem Netzwerk kommunizierend verbunden sein, die eine Kommunikation mit der Neigungsmesseinheit ermöglicht. Das Netzwerk (oder Teile davon) ist dann vorzugsweise ein Weitbereichsnetzwerk, das kabel- oder funkbasiert aufgebaut ist. Dieses Netzwerk kann beispielsweise eine „Industrie 4.0“-Umgebung bzw. einem loT-Umfeld (Internet of Things) vernetzen. Dabei können Messwerte direkt, über einen Datenaggregator oder über ein Gateway an eine Überwachungseinheit übermittelt werden. Bei der Überwachungseinheit können dann die erhaltenen Daten weiter ausgewertet werden. Denkbar wäre, dass die Wartungsintervalle für den Elektromotor an die aktuelle Einbaulage angepasst werden, damit aufkommende Schäden verhindert werden. So kann verhindert werden, dass ein infolge der Einbaulage erhöhtes Risiko eines Lagerfettverlusts zu einer Zerstörung des Lagers führt. However, the communication interface can also be communicatively connected to engine electronics. In this case, the motor electronics can be designed to adapt the windings of the stator and / or the rotor to be adjusted based on measured values and / or derived information received via the communication interface. For example, a measured value can indicate that the installation position is very unfavorable, which leads to damage to the motor during long-term operation. This can be due, for example, to the fact that adequate heat dissipation from temperature-sensitive components cannot be adequately ensured due to the installation position. In this case, the engine electronics can control the engine with less power or adjust the control objectives, for example for a particularly quiet run. Additionally or alternatively, the communication interface can be communicatively connected to a network that enables communication with the inclination measuring unit. The network (or parts thereof) is then preferably a wide area network that is based on cables or radio. This network can, for example, network an "Industry 4.0" environment or a loT environment (Internet of Things). Measured values can be transmitted to a monitoring unit directly, via a data aggregator or via a gateway. The data obtained can then be further evaluated in the monitoring unit. It would be conceivable that the maintenance intervals for the electric motor are adapted to the current installation position, so that any damage that occurs is prevented. In this way it can be prevented that an increased risk of bearing grease loss due to the installation position leads to destruction of the bearing.
Der Elektromotor kann ergänzend eine Schätzeinheit aufweisen, die zum Schätzen einer Lebensdauer ausgebildet ist. Wie bereits ausgeführt, wirkt sich die Einbaulage auf die Lebensdauer einzelner Komponenten des Elektromotors aus. Diese Lebensdauern können durch die Schätzeinheit vorausberechnet werden. Eine derartige vorausberechenbare Lebensdauer kann die Lebensdauer eines Lagers des Elektromotors, eines temperaturempfindlichen Bauteils des Elektro- motors und/oder von Lagerschmiermittel sein. Je nach Einbaulage ergeben sich unterschiedliche Belastungen des/der Lager. Dabei ist relativ gut bekannt, wie sich Lager bei einer bestimmten Belastung verhalten und wie sich der L10h-Wert dadurch ändert, sodass die Lebensdauer des/der Lager gut abgeschätzt und beispielsweise bei Annähern an das Lebensdauerende eine Wartung angestoßen werden kann. Bezüglich der Lebensdauer temperaturempfindlicher Bauteile wirkt sich insbesondere aus, wenn eine ungünstige Einbaulage die Wärmeabfuhr behindert und dadurch die Kühlung der Bauteile nicht mehr ausreichend sichergestellt werden kann. Hier sind insbesondere Halbleiterschalter zu nennen, die bei der Erzeugung der Wechselspannungen für die Wicklungen des Stators/des Rotors eingesetzt werden. Höhere Temperaturen der Bauteile reduzieren deren Lebensdauer, was sich ebenfalls abschätzen lässt. Die Lebens- dauer des Lagerschmiermittels betrifft das Risiko, mit dem das Schmiermittel abhängig von der Einbaulage aus dem Lager austritt. Hier kann die Fettgebrauchsdauer vorausberechnet und zur Anpassung von Wartungsintervallen herangezogen werden. The electric motor can additionally have an estimation unit which is designed to estimate a service life. As already stated, the installation position affects the service life of individual components of the electric motor. These lifetimes can be calculated in advance by the estimation unit. Such a predictable service life can be the service life of a bearing of the electric motor, a temperature-sensitive component of the electric motor and / or of bearing lubricants. Depending on the installation position, there are different loads on the bearing (s). It is relatively well known how bearings behave under a certain load and how the L10h value changes as a result, so that the life of the bearing (s) can be estimated well and maintenance can be initiated, for example, when the end of life is approaching. With regard to the service life of temperature-sensitive components, this has an effect in particular if an unfavorable installation position hinders heat dissipation and the cooling of the components can no longer be adequately ensured as a result. Semiconductor switches that are used in the generation of the alternating voltages for the windings of the stator / rotor are particularly worth mentioning here. Higher component temperatures reduce their service life, which can also be estimated. The service life of the bearing lubricant relates to the risk with which the lubricant escapes from the bearing depending on the installation position. Here you can Grease service life can be calculated in advance and used to adjust maintenance intervals.
Der Elektromotor kann verschiedentlich aufgebaut sein. Vorzugsweise kommt die erfindungsgemäße Lehre jedoch im Zusammenhang mit Elektromotoren im mittle- ren und größeren Leistungsbereich (also von etwa 100 W bis 15 kW) zum Einsatz. Dabei ist der Elektromotor in einer bevorzugten Ausgestaltung ein EC-Motor (Electronically Commutated Motor), der keinen Kommutator aufweist und bei dem ein veränderliches Drehfeld in die Stator- und/oder Rotorwicklungen eingespeist wird. In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Elektromotor in Außenläuferbauweise aufgebaut, d.h. der Rotor ist um den Stator herum angeord- net. The electric motor can be constructed in various ways. However, the teaching according to the invention is preferably used in connection with electric motors in the medium and large power range (ie from about 100 W to 15 kW). In a preferred embodiment, the electric motor is an EC motor (electronically commutated motor) which has no commutator and in which a variable rotating field is fed into the stator and / or rotor windings. In a very particularly preferred embodiment, the electric motor is constructed in an external rotor construction, i.e. the rotor is arranged around the stator.
Der erfindungsgemäße Elektromotor ist vorzugsweise Teil eines erfindungsgemä- ßen Ventilators. Dabei ist die Welle des Elektromotors mit einem Laufrad verbun- den und treibt dieses an. The electric motor according to the invention is preferably part of a fan according to the invention. The shaft of the electric motor is connected to an impeller and drives it.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nach- folgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre er- läutert. In der Zeichnung zeigen There are now various possibilities for advantageously designing and developing the teaching of the present invention. For this purpose, reference is made on the one hand to the claims subordinate to claim 1 and on the other hand to the following explanation of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing, preferred configurations and developments of the teaching are also explained in general. Show in the drawing
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Stator eines erfindungsgemäßen Elektro- motors der in Außenläuferbauweise aufgebaut ist, 1 shows a section through a stator of an electric motor according to the invention, which is constructed in external rotor construction,
Fig. 2 eine schematische Zeichnung der Motorelektronik eines erfindungsge- mäßen Elektromotors, wobei die Achse des Neigungssensors parallel zu der Anschlussebene angeordnet ist, Fig. 3 eine schematische Zeichnung ähnlich Fig. 2, wobei die Achse des Neigungssensors annähernd parallel zu der Anbindungsebene der Leistungshalbleiter angeordnet ist, 2 shows a schematic drawing of the motor electronics of an electric motor according to the invention, the axis of the inclination sensor being arranged parallel to the connection plane, 3 shows a schematic drawing similar to FIG. 2, the axis of the inclination sensor being arranged approximately parallel to the connection plane of the power semiconductors,
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor 1 , wobei der Übersichtlichkeit wegen der Rotor des Elektromotors nicht dargestellt ist. Dabei ist der Elektromotor in Außenläuferbauform aufgebaut. Dies bedeutet, dass der Stator 2 bei einer Motorachse 3 und der Rotor (in Fig. 1 nicht dargestellt) um den Stator 2 herum angeordnet ist. Bei der Motorachse 3 ist ein Lagerrohr 4 ausgebildet, an dessen längsseitigen Enden jeweils ein Lageraufnahmebereich 5 ausgebildet ist, wobei Lagerrohr 4 und Lageraufnahmebereiche 5 in einer Statorbuchse gebildet sind. In die Lageraufnahmebereiche 5 sind Lager aufgenommen, über die eine ebenso nicht dargestellte Welle des Elektromotors drehbar gelagert ist. Die Statorbuchse 6 ist durch ein Aluminium-Bauteil gebildet, an dessen einen Ende das Lagerrohr 4 und an dessen anderen Ende ein Elektronikgehäuse 18 zur Aufnahme der Motorelektronik ausgebildet ist. Da der Elektromotor 1 ein EC-Motor ist, ist eine Motorelektronik erforderlich, die ein Speisesignal für die Stator- und/oder Rotorwicklungen erzeugt und ausgibt. Diese Motorelektronik ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Elektronikgehäuse 18 angeordnet. Von der Motorelektronik ist in Fig. 1 eine Platine 7 abgebildet, die Bauteile der Motorelektronik trägt. Oberhalb und unterhalb der Platine 7 ist eine elastische Vergussmasse 8 angeordnet, so dass die Motorelektronik schwingungsgedämpft in Bezug zu dem Elektronikgehäuse 18 ist. Gleichzeitig ergibt sich eine relativ zu dem Stator 2 unveränderliche Position und Orientierung der Platine 7 sowie der darauf angeordneten Bauteile. Auf der Platine 7 ist ein Neigungssensor 9 angeordnet, der Teil einer Neigungsmess- einheit ist. Eine Messachse 10 des Neigungssensors ist dabei parallel zu der Motorachse 3 angeordnet. Fig. 1 shows a section through an electric motor 1 according to the invention, the clarity of the rotor of the electric motor is not shown for clarity. The electric motor is constructed in the form of an external rotor. This means that the stator 2 with a motor axis 3 and the rotor (not shown in FIG. 1) is arranged around the stator 2. In the motor axis 3, a bearing tube 4 is formed, on the longitudinal ends of which a bearing receiving area 5 is formed, the bearing tube 4 and bearing receiving areas 5 being formed in a stator bushing. Bearings are accommodated in the bearing receiving areas 5, via which a shaft of the electric motor, which is also not shown, is rotatably mounted. The stator bushing 6 is formed by an aluminum component, at one end of which the bearing tube 4 and at the other end an electronics housing 18 for receiving the motor electronics is formed. Since the electric motor 1 is an EC motor, motor electronics are required which generate and output a feed signal for the stator and / or rotor windings. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, this motor electronics is arranged in the electronics housing 18. A circuit board 7 of the motor electronics is shown in FIG. 1, which carries components of the motor electronics. An elastic potting compound 8 is arranged above and below the circuit board 7, so that the motor electronics are damped in relation to the electronics housing 18. At the same time, the position and orientation of the circuit board 7 and of the components arranged thereon are unchangeable relative to the stator 2. An inclination sensor 9, which is part of an inclination measuring unit, is arranged on the circuit board 7. A measuring axis 10 of the inclination sensor is arranged parallel to the motor axis 3.
Fig. 2 zeigt einen Blick in das Elektronikgehäuse 18 des Elektromotors 1. Deutlich zu erkennen ist dabei der Flanschrand 11 , der um das Elektronikgehäuse 18 herum angeordnet ist. Im Elektronikgehäuse 18 ist die Platine 7 angeordnet, die den Neigungssensor 9 trägt. Bei dem Neigungssensor 9 ist eine weitere Messachse 12 eingezeichnet, die eine zweite Messachse des Neigungssensors 9 bildet. Diese Messachse 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu einer Anschlussebene 13 des Elektromotors angeordnet, die in diesem Ausführungs- beispiel eine Referenzebene bildet. Die Anschlussebene 13 wird dabei durch die Fläche der Statorbuchse gebildet, an der Kabeldurchführungen 14 befestigt sind. Die Kabeldurchführungen 14 ermöglichen eine Verbindung über Anschlusskabel 15 mit der Motorelektronik auf der Platine 7. FIG. 2 shows a view into the electronics housing 18 of the electric motor 1. The flange edge 11, which is arranged around the electronics housing 18, can be clearly seen. The circuit board 7, which carries the inclination sensor 9, is arranged in the electronics housing 18. The inclination sensor 9 is another Measuring axis 12 drawn in, which forms a second measuring axis of the inclination sensor 9. In this exemplary embodiment, this measuring axis 12 is arranged parallel to a connection plane 13 of the electric motor, which forms a reference plane in this exemplary embodiment. The connection level 13 is formed by the surface of the stator socket to which the cable bushings 14 are attached. The cable bushings 14 enable a connection via connection cable 15 to the motor electronics on the circuit board 7.
Fig. 3 zeigt ein sehr ähnliches Ausführungsbeispiel wie Fig. 2, wobei die Referenz- ebene für die Ausrichtung der weiteren Messachse 12' in diesem Ausführungsbei- spiel durch eine Anbindungsebene 16 für Leistungshalbleiter 17 des Elektromotors gebildet ist. Bei der Motorelektronik des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 ist die Anbindungsebene 16 um ca. 8° gegenüber der Anschlussebene 13 gedreht. Auch die Anbindungsebene 16 kann eine Referenzebene bilden, parallel zu der eine Messachse 12' des Neigungssensors 9 angeordnet sein kann. FIG. 3 shows a very similar exemplary embodiment to FIG. 2, the reference plane for the alignment of the further measuring axis 12 ′ being formed in this exemplary embodiment by a connection plane 16 for power semiconductors 17 of the electric motor. In the motor electronics of the exemplary embodiment according to FIG. 3, the connection level 16 is rotated by approximately 8 ° with respect to the connection level 13. The connection plane 16 can also form a reference plane, parallel to which a measurement axis 12 'of the inclination sensor 9 can be arranged.
Nachfolgend werden nochmals einige Funktionen und bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Elektromotors stichpunktartig zusammengefasst: In the following, some functions and preferred further developments of the electric motor according to the invention are summarized briefly:
1. Ermittlung der Lebensdauer kritischer Bauelemente auf der Elektronik durch Erfassung der räumlichen Lage von Wärmequellen und Wärme- senken/Kühlkörpern und somit der Konvektion/Wärmeabfuhr der Bauteile, wodurch beispielsweise lageabhängige Leistungsanpassung möglich und eine Verlängerung der Lebensdauer temperaturkritischer Bauteile er- reichbar ist. 1. Determination of the lifespan of critical components on the electronics by detecting the spatial position of heat sources and heat sinks / heat sinks and thus the convection / heat dissipation of the components, which, for example, enables position-dependent performance adjustment and extends the lifespan of temperature-critical components.
2. Vorausberechnung der Lagerlebensdauer durch Erfassung der Einbaulage, dadurch unterschiedliche Lagerbelastungen/Lagersitzbelastungen. 2. Predicting the bearing life by recording the installation position, resulting in different bearing loads / bearing seat loads.
3. Vorausberechnung der Fettgebrauchsdauer durch Erfassung der Einbaulage, wobei sich durch eine senkrechte Einbaulage ein unter- schiedlicher Faktor in der Fettgebrauchsdauerberechnung ergibt. Dadurch auch Ermittlung und Ausgabe von Wartungsintervallen. 4. Erkennung einer nicht bestimmungsgemäßen Einbaulage des Elektro- motors. Durch Erkennung der räumlichen Lage der Kabeleinführung und der Kondensatwasseröffnungen kann eine Warnmeldung bei Inbetrieb- nahme erzeugt werden. Beim Auftreten eines Ausfalls kann Eindringen von Wasser in den Motor oder die Elektronik nachvollzogen werden und es ist eine einfachere Schadensdiagnose möglich. 3. Advance calculation of the grease service life by recording the installation position, whereby a vertical factor results in a different factor in the grease service life calculation. This also determines and outputs maintenance intervals. 4. Detection of an improper installation position of the electric motor. By recognizing the spatial position of the cable entry and the condensate water openings, a warning message can be generated during commissioning. If a failure occurs, water can penetrate into the motor or the electronics and a simpler damage diagnosis is possible.
5. Erfassung der Einbaulage und daraus Ermittlung der tatsächlich wirkenden Kräfte auf Bauteile von Ventilatoren zur Schadensdiagnose bei Bauteil- versagen bzw. Erkennung von Lageänderungen von MotorenA/entilatoren, die in Anlagen mitrotieren, beispielsweise in Windkraftanlagen. 5. Detection of the installation position and from this determination of the forces actually acting on components of fans for damage diagnosis in the event of component failure or detection of changes in position of motors and fans that rotate in systems, for example in wind turbines.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Elektromotors wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen. With regard to further advantageous refinements of the electric motor according to the invention, reference is made to the general part of the description and to the appended claims in order to avoid repetition.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend be- schriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Elektromotors lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Finally, it should be expressly pointed out that the above-described exemplary embodiments of the electric motor according to the invention only serve to explain the claimed teaching, but do not restrict them to the exemplary embodiments.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Elektromotor (Rotor nicht 1 electric motor (rotor not
dargestellt)  shown)
2 Stator  2 stator
3 Motorachse  3 motor axis
4 Lagerrohr  4 bearing tube
5 Lageraufnahmebereich  5 storage area
6 Statorbuchse  6 stator socket
7 Platine  7 board
8 Vergussmasse  8 potting compound
9 Neigungssensor  9 inclination sensor
10 Messachse des Neigungssensors 10 measuring axis of the inclination sensor
11 Flanschrand11 flange edge
, 12' weitere Messachse , 12 'further measuring axis
13 Anschlussebene  13 connection level
14 Kabeldurchführungen  14 cable entries
15 Anschlusskabel  15 connection cables
16 Anbindungsebene  16 connection level
17 Leistungshalbleiter  17 power semiconductors
18 Elektronikgehäuse  18 electronics housing

Claims

A n s p r ü c h e Expectations
1. Elektromotor mit einem Stator (2) und einem relativ zu dem Stator (2) um eine Motorachse (3) drehbar gelagerten Rotor, 1. Electric motor with a stator (2) and a rotor that is rotatable relative to the stator (2) about a motor axis (3),
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Neigungsmesseinheit mit mindestens einem Sensor und einer Sensorelektronik, wobei der mindestens eine Sensor relativ zu dem Stator (2) in einer unveränderlichen Position und Orientierung angeordnet ist, wobei die Sensorelektronik den mindestens einen Sensor ansteuert und wobei der mindestens eine Sensor zum Erzeugen von Messwerten ausgebildet ist, die Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Sensors und damit Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Elektromotors zulassen. characterized by an inclination measuring unit with at least one sensor and sensor electronics, the at least one sensor being arranged in an unchangeable position and orientation relative to the stator (2), the sensor electronics controlling the at least one sensor and the at least one sensor for generating measured values is designed to allow conclusions about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the electric motor.
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindes- tens eine Sensor einen Neigungssensor (9) umfasst, der basierend auf dem Gravitationsfeld der Erde die Orientierung des Neigungssensors (9) relativ zu einem Vektor des Gravitationsfeldes bestimmt. 2. Electric motor according to claim 1, characterized in that the at least one sensor comprises an inclination sensor (9) which, based on the gravitational field of the earth, determines the orientation of the inclination sensor (9) relative to a vector of the gravitational field.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor einen 3-Achsen-Schwingungssensor umfasst, der Schwingungen des Elektromotors in drei Richtungen misst, wobei derart gewonnene Messwerte Rückschlüsse auf die Orientierung des 3-Achsen- Schwingungssensors relativ zu einem Referenzvektor zulassen. 3. Electric motor according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one sensor comprises a 3-axis vibration sensor which measures vibrations of the electric motor in three directions, the measurement values obtained in this way drawing conclusions about the orientation of the 3-axis vibration sensor relative to allow a reference vector.
4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messachse (10) der Neigungsmesseinheit parallel zu der Motorachse (3) angeordnet ist. 4. Electric motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that a measuring axis (10) of the inclination measuring unit is arranged parallel to the motor axis (3).
5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Messachse (12) der Neigungsmesseinheit im Wesentlichen parallel oder senkrecht zu einer Referenzebene des Elektromotors angeordnet ist, wobei die Referenzebene vorzugsweise durch eine Anschlussebene (13) des Elektromotors (1) oder durch eine Anbindungsebene (16) für Leistungshalbleiter (17) gebildet ist. 5. Electric motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that a further measuring axis (12) of the inclination measuring unit is arranged substantially parallel or perpendicular to a reference plane of the electric motor, the reference plane preferably through a connecting plane (13) of the Electric motor (1) or by a connection level (16) for power semiconductors (17) is formed.
6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsmesseinheit in einer Motorelektronik integriert ist, wobei die Motorelektronik zum Ansteuern von Wicklungen des Stators und/oder des Rotors ausgebildet ist und vorzugsweise in einem Elektronikgehäuse angeordnet ist. 6. Electric motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inclination measuring unit is integrated in a motor electronics, the motor electronics being designed to control windings of the stator and / or the rotor and is preferably arranged in an electronics housing.
7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsmesseinheit in einem Lagerrohr (4) angeordnet ist, das zumin- dest Teile einer Welle des Elektromotors umschließt und an dem mindestens ein Lageraufnahmebereich (5) für Lager der Welle ausgebildet ist. 7. Electric motor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inclination measuring unit is arranged in a bearing tube (4) which encloses at least parts of a shaft of the electric motor and on which at least one bearing receiving area (5) is formed for bearings of the shaft is.
8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsmesseinheit eine Auswerteeinheit aufweist, wobei die Aus- werteeinheit dazu ausgebildet ist, aus Messwerten des mindestens einen Sensors Informationen über die räumliche Orientierung des mindestens einen Sensors und/oder des Elektromotors zu bestimmen. 8. Electric motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inclination measuring unit has an evaluation unit, the evaluation unit being designed to obtain information about the spatial orientation of the at least one sensor and / or the electric motor from measured values of the at least one sensor to determine.
9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Informa- tionen einen Datensatz umfassen, der Winkel bezüglich einer Referenzrichtung angibt. 9. Electric motor according to claim 8, characterized in that the information comprises a data record which indicates the angle with respect to a reference direction.
10. Elektromotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen eine Bewertungszahl umfassen, die angibt, wie günstig oder ungünstig eine aktuell bestimmte räumliche Orientierung ist. 10. Electric motor according to claim 8 or 9, characterized in that the information comprises an evaluation number which indicates how favorable or unfavorable a currently determined spatial orientation is.
11. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsmesseinheit dazu ausgebildet ist, bei einer Inbetriebnahme des Elektromotors, bei jedem Einschalten des Elektromotors und/oder periodisch die räumliche Orientierung des Elektromotors zu bestimmen. 11. Electric motor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the inclination measuring unit is designed to determine the spatial orientation of the electric motor when the electric motor is started up, each time the electric motor is switched on and / or periodically.
12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsmesseinheit einen Speicher aufweist, der zum Speichern von Messwerten des mindestens einen Sensors und/oder zum Speichern von aufbe- reiteten Messwerten des mindestens einen Sensors ausgebildet ist. 12. Electric motor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the inclination measuring unit has a memory which is designed for storing measured values of the at least one sensor and / or for storing processed measured values of the at least one sensor.
13. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungsmesseinheit zusätzlich eine Kommunikationsschnittstelle auf- weist, über die ein aktueller Messwert, in einem Speicher der Neigungs- messeinheit gespeicherte Messwerte und/oder aus den Messwerten abgeleitete Informationen übertragen werden können. 13. Electric motor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the inclination measurement unit additionally has a communication interface via which a current measurement value, measurement values stored in a memory of the inclination measurement unit and / or information derived from the measurement values can be transmitted ,
14. Elektromotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kom- munikationsschnittstelle mit einer Motorelektronik kommunizierend verbunden ist, wobei die Motorelektronik dazu ausgebildet ist, basierend auf über die Kommuni- kationsschnittstelle empfangenen Messwerte und/oder abgeleiteter Informationen eine Anpassung einer Ansteuerung der Wicklungen des Stators und/oder des Rotors vorzunehmen. 14. Electric motor according to claim 13, characterized in that the communication interface is communicatively connected to a motor electronics, the motor electronics being designed to adapt a control of the windings of the. Based on measured values and / or derived information received via the communication interface Stator and / or the rotor.
15. Elektromotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle mit einem Netzwerk, vorzugsweise einem Weitbe- reichsnetzwerk, kommunizierend verbunden ist. 15. Electric motor according to claim 13 or 14, characterized in that the communication interface is communicatively connected to a network, preferably a wide area network.
16. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Schätzeinheit, die zum Schätzen einer Lebensdauer ausgebildet ist, vorzugsweise der Lebensdauer eines Lagers des Elektromotors, eines temperaturempfindlichen Bauteils des Elektromotors und/oder von Lagerschmier- mittel. 16. Electric motor according to one of claims 1 to 15, characterized by an estimation unit which is designed to estimate a service life, preferably the life of a bearing of the electric motor, a temperature-sensitive component of the electric motor and / or of bearing lubricant.
17. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor durch einen EC-Motor - Electronically Commutated Motor - gebildet und/oder in Außenläuferbauweise aufgebaut ist. 17. Electric motor according to one of claims 1 to 16, characterized in that the electric motor is formed by an EC motor - electronically commutated motor - and / or is constructed in an external rotor design.
18. Ventilator mit einem Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und einem mit der Motorwelle verbundenen Laufrad. 18. Fan with an electric motor according to one of claims 1 to 17 and an impeller connected to the motor shaft.
19. Motorelektronik zum Ansteuern eines Elektromotors, insbesondere eines Elektromotors nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Motorelektronik zum19. Motor electronics for driving an electric motor, in particular an electric motor according to one of claims 1 to 17, wherein the motor electronics for
Ansteuern von Wicklungen eines Stators und/oder von Wicklungen eines Rotors des Elektromotors ausgebildet ist, Driving windings of a stator and / or windings of a rotor of the electric motor is formed,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Neigungsmesseinheit mit mindestens einem Sensor und einer Sensorelektronik, wobei der mindestens eine Sensor relativ zu der Motorelektronik in einer unveränderlichen Position und Orientierung angeordnet ist, wobei die Sensorelektronik den mindestens einen Sensor ansteuert und wobei der mindestens eine Sensor zum Erzeugen von Messwerten ausgebildet ist, die Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung des Sensors und damit Rückschlüsse auf die räumliche Orientierung der Motorelektronik zulassen. characterized by an inclination measuring unit with at least one sensor and sensor electronics, the at least one sensor being arranged in an unchangeable position and orientation relative to the motor electronics, the sensor electronics controlling the at least one sensor and the at least one sensor being designed to generate measured values, allow conclusions to be drawn about the spatial orientation of the sensor and thus conclusions about the spatial orientation of the motor electronics.
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