电动机以及用于评估电动机的振动状态的方法技术

公开了一种电动机，其具有定子(2)、可相对于该定子旋转地安装的转子以及电机电子设备。电机电子设备被布置在电子设备外壳(7)中并被安装在电路板(10)上。在电路板(10)上布置有至少一个振动传感器(13)，该至少一个振动传感器(13)被配置成测量电动机(1)的振动在至少一个方向上的加速度和/或速度。另外，所述电路板(10)可通过至少一个耦合元件来与电动机(1)的其它组件振动地耦合，以使得该电动机的振动的至少各部分被传送至振动传感器(13)。此外，公开了一种风扇，包括根据本发明专利技术的电动机以及叶轮。此外，公开了一种用于评估电动机的振动状态的方法，其中所述电动机可由根据本发明专利技术的电动机来形成。动机来形成。动机来形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机以及用于评估电动机的振动状态的方法


[0001]本专利技术涉及一种电动机，其具有定子、可相对于该定子旋转地安装的转子以及电机电子设备，其中所述电机电子设备被布置在电子设备外壳中并被安装在电路板上。本专利技术还涉及一种具有这一电动机的风扇。
[0002]本专利技术还涉及一种用于评估电动机的振动状态的方法。

技术介绍

[0003]电动机在其运行期间经受各种类型的振动。这些振动可由电动机本身、由驱动负载、或由其中安装该电动机的环境导致。例如，当电动机是风扇的组件时，叶轮不平衡或失速可产生振动。另外，可以例如由脉动的DC母线电压引发的不均匀驱动转矩可进一步加剧振动。如果风扇被安装在工业环境中，则来自该环境的振动也可被传递至电动机。如果风扇还以出现风扇共振的转速运行，则振动甚至可以更明显。
[0004]在交付给客户之前或者在安装在外壳中之前，电机或风扇通常通过减少非对称重量分布或其他产生振动的情况来动态地平衡。然而，在安装在外壳中期间、在运输到客户期间、在客户申请安装期间、或者在终端客户处进行安装期间可能已经出现损坏，该损坏可影响平衡质量。当风扇在沾有污垢的环境中(例如在农业中或在严重腐蚀的环境条件下)运作时，在风扇的整个使用寿命中，平衡质量也会受到影响，因为例如沉积物或腐蚀会影响重量分布。
[0005]不平衡导致振动增加，这进而给电动机的组件带来重载。例如，与振动较少的系统相比，轴承经受多得多的应力。高水平的振动可导致电动机和/或其组件的使用寿命被显著缩短。测量电动机所经受的振动因此是值得的。<br/>[0006]EP 2 972 431 B1公开了具有监测电机轴承的功能的电动机。出于该目的，振动传感器通过由金属体声音元件附连在定子法兰的背离转子的一侧。该振动传感器测量来自电动机的振动。以此方式，电动机的轴承引发的问题可被标识出。通过将振动传感器附连到定子法兰，电动机的振动可被有效地且可靠地测量。然而，将振动传感器附连在定子法兰上是复杂的并因此是昂贵的。此外，电动机的强烈冲击可损坏振动传感器。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的目的是以使得以低成本可靠地测量电动机振动和/或可靠地确定电动机振动状态成为可能的方式配置并开发出一种上文所提及的类型的电动机、风扇和方法。
[0008]根据本专利技术，上述目标是通过权利要求1的特征来实现的。因此，所述电动机表征为至少一个振动传感器被布置在电路板上，该振动传感器被配置成测量电动机振动在至少一个方向上的加速度和/或速度，并且电路板可通过至少一个耦合元件振动地耦合到电动机的其它组件，以使得该电动机的振动的至少各部分被传递至振动传感器。
[0009]关于风扇，以上目的通过权利要求14的特征来实现。因此，所述风扇包括根据本发
明的电动机以及叶轮，该叶轮连接到电动机转子。
[0010]关于方法，以上目的通过权利要求15的特征来实现。因此，所述方法包括以下步骤：
[0011]通过至少一个振动传感器来生成测量信号，其中所述至少一个振动传感器被配置成用于测量电动机振动在至少一个方向上的加速度和/或速度，
[0012]确定测量信号的幅值和/或相位和/或频率以确定电动机振动的至少一个参数，
[0013]将所确定的至少一个参数与对应的参考参数相比较，以及
[0014]基于所确定的至少一个参数与对应的参考参数的比较结果来确定电动机的振动状态。
[0015]根据本专利技术，首先认识到可不需要将振动传感器直接附连在电动机的定子衬套上。相反，关于电动机的振动行为的信息还可通过将振动传感器布置在电路板上来获取，该电路板被布置在电动机的电子设备外壳中，并且所述振动传感器测量振动在至少一个方向上的加速度和/或速度。已经认识到电动机的振动可被充分良好地传递至电路板以使得电动机的振动可由布置在电路板上的振动传感器测量。然而，振动频谱的各个频率或范围可由电路板或其紧固件来衰减或滤除。然而，到达振动传感器的振动的信息量足够大以使得能够获取关于电动机的振动行为的信息。因此，根据本专利技术，不直接测量电动机的振动，而是测量被传递至电机电子设备的电路板的振动。由于电机电子设备不管如何都必须以一工序集成到电动机中，因此当振动传感器被布置在电机电子设备的电路板上时在组装电动机期间不存在附加工序，以使得生产成本实际上不受振动传感器的影响。
[0016]从而使得在振动传感器与根据本专利技术的电动机的其它组件之间存在明确耦合，至少一个耦合元件被用来将电路板和/或振动传感器与电动机的其它组件振动地耦合。如果电动机的振动与振动传感器收集到的测得值之间的关系例如通过校准测量来知晓，则可以从测得值中得出关于电动机的振动行为的结论。
[0017]其间至少一个耦合元件旨在改进振动传递的“电动机的其它组件”可由电动机的各种组件形成。仅仅作为示例而非限制，“电动机的其它组件”可由定子衬套、电机外壳、轴承管、定子线圈包装、电动机或电子设备外壳的固定件来形成。
[0018]在振动传感器被布置在其上的电路板上，电机电子设备可满足各种功能。在最简单的情形中，电机电子设备可由具有连接导体和焊盘的电路板来形成。这样的电路板可以例如用于将定子的各个线圈彼此连接。然而，优选地，电机电子设备还包括附加电气和/或电子组件。在该情形中，电机电子设备可包括向电动机的外部控制设备提供例如针对转速的传感器信号的简单传感器。电机电子设备还可承担控制任务和/或包括电源部分。然而，非常特别优选的是，电机电子设备向定子绕组和/或转子绕组提供电源信号。出于该目的，电机电子设备可具有电源电压输入，在其中输入电源电压(例如，DC电压或三相系统)。电机电子设备然后从输入电源电压生成一族系的电源信号，这些电源信号使电动机的转子执行旋转移动。
[0019]原则上，电路板还可由各种材料制成。然而，电路板优选地由其上施加有导体迹线的刚性复合材料制成。通常，此类电路板由纤维增强塑料制成。电路板可在若干层上具有导体迹线，例如在顶侧和底侧，并且可任选地还在插入在顶侧和底侧之间的一个或多个中间层中。相应的电路板在实践中是众所周知的。
[0020]振动传感器可以按各种方式形成。重要的是，振动传感器能够提供所测得的振动的加速度和/或速度值。在此，振动传感器可由MEMS(微机电系统)加速度传感器、压电式加速度传感器、麦克风(例如，MEMS麦克风)或应变计形成。出于该目的的合适传感器在实践中是众所周知的。
[0021]如已经提及的，振动传感器被配置成测量电动机振动在至少一个方向上的加速度和/或速度。可存在其中测量在仅仅一个方向上是足够的配置。例如，当电动机趋于在所述一个方向上表现出特别强烈的振动而其他方向发展出相对较少的振动趋势时，可能是这种情况。然而，优选地，振动在若干方向上测量，特别优选地在三个方向上测量，其中各个方向不彼此平行。其中测量振动的方向的选择可取决于其中电动机通常在其中振动的振动模式。然而，在一优选配置中，其中测量振动的方向被形成为彼此垂直，所述三个方向例如形成经典的笛卡尔坐标系。在此情形中，例如第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动机，其具有定子(2)、能相对于所述定子旋转地安装的转子以及电机电子设备，其中所述电机电子设备被布置在电子设备外壳(7)中并被安装在电路板(10)上，其特征在于，至少一个振动传感器(13)被布置在所述电路板(10)上并被配置成测量所述电动机(1)的振动在至少一个方向上的加速度和/或速度，并且所述电路板(10)能通过至少一个耦合元件振动地耦合到所述电动机(1)的其它组件，以使得所述电动机的振动的至少各部分被传送至所述振动传感器(13)。2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述电子设备外壳(7)具有底部(8)以及优选的侧壁(9)。3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述至少一个振动传感器(13)被布置在所述电路板(10)的面向所述电子设备外壳(7)的底部(8)的一侧。4.如权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，所述电子设备外壳(7)的底部(8)在所述至少一个振动传感器(13)的区域中具有突出部(19)以使得所述至少一个振动传感器(13)与所述电子设备外壳(7)之间的距离被缩短。5.如权利要求1到4中的任一项所述的电动机，其特征在于，所述至少一个耦合元件由塑料制成。6.如权利要求1到5中的任一项所述的电动机，其特征在于，所述至少一个耦合元件包括填充所述电子设备外壳(7)与所述电路板(10)之间的区域的至少各部分的浇铸料(14、15、22、23)。7.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，所述浇铸料通过分隔壁(20)来分成第一浇铸料(22)和第二浇铸料(23)，所述第二浇铸料(23)具有比所述第一浇铸料(22)低的弹性，并且其中所述第二浇铸料(23)被布置在所述振动传感器(13)处。8.如权利要求1到7中的任一项所述的电动机，其特征在于，所述至少一个耦合元件包括粘垫(21)或粘合剂。9.如权利要求1到8中的任一项所述的电动机，其特征在于，所述至少一个耦合元件包括附连...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：施乐百有限公司，
类型：发明
国别省市：