專利名稱：用于電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為設(shè)備且特別是電機(jī)提供狀態(tài)監(jiān)視功能通常伴隨有昂貴的安裝費用。特別是在事后為電機(jī)提供以狀態(tài)監(jiān)視功能時通常很麻煩且可能要求結(jié)構(gòu)措施。監(jiān)視所需的傳感器必須定位且安裝在電機(jī)上。此外，傳感器必須與其所隸屬的控制裝置進(jìn)行接線。在工作空間內(nèi)的自由布置的導(dǎo)線必須例如通過路徑或地板下電纜通道設(shè)置，以防止人員和機(jī)器在工作區(qū)域內(nèi)的危險。通過附加地安裝傳感器和附加地設(shè)置導(dǎo)線，可能必須重新評估設(shè)備的安全性。在加裝時，通常將對于狀態(tài)監(jiān)視功能所需的傳感器作為單獨的功能件以高成本事 后安裝在電機(jī)上。此類加裝因此要求明顯的安裝費用以及參數(shù)化成本。通常為此需要高度專業(yè)化的安裝人員。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是實現(xiàn)簡單、廉價的電機(jī)監(jiān)視。根據(jù)本發(fā)明，此任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求I的設(shè)備解決，即通過用于電機(jī)的開關(guān)盒蓋解決，所述開關(guān)盒蓋包括-用于采集電機(jī)的測量量的傳感器單元，-通信裝置，所述通信裝置設(shè)計為將表征測量量的特征值提供到讀取裝置，-用于為傳感器單元提供能量的供給單元。本發(fā)明的有利擴(kuò)展在從屬權(quán)利要求2至14中給出。以本發(fā)明實現(xiàn)的優(yōu)點在于，通過開關(guān)盒蓋實現(xiàn)了電機(jī)特別是電動機(jī)的狀態(tài)監(jiān)視功能。狀態(tài)監(jiān)視功能所需的部件整合在開關(guān)盒蓋內(nèi)。為使開關(guān)盒蓋可執(zhí)行對于電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)視，所述開關(guān)盒蓋包括至少一個設(shè)計為采集電機(jī)的測量量的傳感器單元。此外，開關(guān)盒蓋包括設(shè)計為將至少一個表征測量量的特征值提供到讀取裝置的通信裝置。開關(guān)盒蓋的供給單元用于為傳感器單元且優(yōu)選地也為通信單元供給能量。開關(guān)盒蓋因此形成了自立的監(jiān)視單元，所述監(jiān)視單元實現(xiàn)了對于電機(jī)的監(jiān)視。帶有整合的狀態(tài)監(jiān)視功能的開關(guān)盒蓋的優(yōu)點在于，在傳感器和通信單元之間不需要麻煩的接線，因為所述接線已在開關(guān)盒蓋內(nèi)部實現(xiàn)。因此，可完全省去由于常規(guī)的狀態(tài)監(jiān)視傳感器的接線所導(dǎo)致的安裝成本。通過開關(guān)盒蓋的電機(jī)監(jiān)視的另一個優(yōu)點在于以此實現(xiàn)了對于最終使用者的簡單的加裝。最終使用者可通過帶有整合的狀態(tài)監(jiān)視功能性的開關(guān)盒蓋以簡單的不復(fù)雜的方式為其已存在的設(shè)備特別是已存在的電機(jī)裝配以狀態(tài)監(jiān)視功能。為此，僅需電機(jī)用根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)盒蓋替換現(xiàn)有電機(jī)的開關(guān)盒的開關(guān)盒蓋。不需要在電機(jī)上的麻煩的安裝和接線。通過開關(guān)盒蓋的傳感器單元，可使用相應(yīng)的傳感器采集希望的測量量和因此電機(jī)的特征值。此測量量且特別是表征了測量量的特征值可通過通信裝置提供到讀取裝置。讀取裝置在此優(yōu)選地布置在電機(jī)外部。通過分開的讀取裝置，因此可執(zhí)行電機(jī)的持續(xù)的控制。在讀取裝置以及通信裝置的相應(yīng)的設(shè)計中，也實現(xiàn)了對于電機(jī)的在線監(jiān)視。以此方式，對于電機(jī)的狀態(tài)且因此對于設(shè)備的狀態(tài)可實現(xiàn)與位置無關(guān)的監(jiān)視。通過狀態(tài)監(jiān)視功能對于電機(jī)的可能出現(xiàn)的問題可實現(xiàn)及早識別，使得最終使用者可及早采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。此外，通過為電機(jī)提供狀態(tài)監(jiān)視功能，可延長電機(jī)的壽命，因為最后為最終使用者及早指示了電機(jī)的故障，且因此不必如通常情況純預(yù)防性地更換電機(jī)。在本發(fā)明的有利實施例中，供給單元設(shè)置為向通信裝置供給能量。以此，開關(guān)盒蓋形成了自封閉的單元，所述單元可自立地被使用。優(yōu)選地，為此將供給單元設(shè)計為向通信裝置和/或傳感器單元完全供給能量。對于傳感器單元和/或通信裝置，為此不需要另外的接線。這特別地使得制造帶有具有根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)盒蓋的開關(guān)盒的電機(jī)的容易，且也容易為現(xiàn)有的電機(jī)加裝根據(jù)本發(fā)明的具有狀態(tài)監(jiān)視功能的開關(guān)盒蓋。最終使用者因此能以簡單的方式為其設(shè)備且特別是為電機(jī)裝配或加裝監(jiān)視功能。為 進(jìn)行加裝，最終使用者僅需將現(xiàn)有電機(jī)的開關(guān)盒蓋替換為根據(jù)本發(fā)明的屬于電機(jī)的開關(guān)盒蓋。根據(jù)客戶愿望，開關(guān)盒蓋可優(yōu)選地具有不同的狀態(tài)監(jiān)視功能。在本發(fā)明的另一個有利的構(gòu)造形式中，開關(guān)盒蓋具有用于通過通信裝置提供電機(jī)的電子銘牌的裝置。以此，可為讀取裝置提供電機(jī)的重要的特征值。特別有利的是將電機(jī)的電子銘牌也存儲在開關(guān)盒蓋內(nèi)。根據(jù)電子銘牌的信息，可執(zhí)行另外的對于電機(jī)特定的分析。此外，最終使用者可通過通信裝置簡單地調(diào)取電機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)，且將此數(shù)據(jù)例如用于將來的分析。在本發(fā)明的另一個有利的實施形式中，傳感器單元具有用于部分放電測量的裝置。在部分放電測量時，通過傳感器單元采集測量量或多個測量量，所述傳感器單元識別部分放電的存在。表征了測量量/多個測量量的特征值最后借助于通信裝置被提供到讀取裝置。通過讀取裝置獲得此類信息的最終使用者可由于存在此信息而相應(yīng)地反應(yīng)且弓I入要求的措施。也可以的是具有讀取裝置以讀取通信裝置的特征值的分析單元自動地引入要求的措施。在本發(fā)明的另外的有利實施形式中，傳感器單元具有用于測量電機(jī)溫度的裝置，特別是用于測量定子線圈的溫度和/或環(huán)境溫度的裝置。借助于傳感器單元，因此可確定電機(jī)的溫度以及環(huán)境溫度。此溫度或表征此溫度的特征值可通過通信裝置提供到讀取裝置以用于進(jìn)一步分析。在本發(fā)明的另外的優(yōu)選實施形式中，傳感器單元具有用于測量電機(jī)的不平衡的裝置。電機(jī)的不平衡的確定可例如通過低頻帶的分析進(jìn)行。因此，用于測量電機(jī)的不平衡的裝置優(yōu)選地設(shè)計為分析低頻帶。在本發(fā)明的另外的優(yōu)選實施形式中，傳感器單元為了形成特征值具有用于確定電機(jī)的測量量和參考值的至少一個傳感器，用于與所確定的傳感器的測量量進(jìn)行均衡。參考值優(yōu)選地存儲在開關(guān)盒蓋的存儲器內(nèi)。通過如下，即，對于開關(guān)盒蓋，既呈現(xiàn)電機(jī)的參考值也呈現(xiàn)所確定的測量量，可通過所述兩個值的相互對比對當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行評估。因此可根據(jù)使用情況為開關(guān)盒蓋且特別是其傳感器單元提供可確定電機(jī)的不同的測量量的特殊的傳感器，使得通過對比所確定的測量量與電機(jī)的各測量值可確定電機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。此類確定可在開關(guān)盒蓋自身內(nèi)已進(jìn)行，或可在隨后的過程中進(jìn)行。在隨后的過程進(jìn)行確定的情況中，通過讀取裝置從通信裝置調(diào)取特征值或多個特征值且然后分析。在本發(fā)明的另外的有利實施形式中，傳感器單元具有用于相互分析測量值的裝置。根據(jù)各個測量值的此類相互分析，可在開關(guān)盒蓋內(nèi)已進(jìn)行多重分析。優(yōu)選地，在分析時，也一起考慮參考量以及電子銘牌的信息。通過此類分析，可獲得對于電機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)的更好結(jié)論。各個測量量相互的和/或所屬的參考量的分析因此可導(dǎo)致單個表征了測量量的特征值。根據(jù)此特征值，因此可確定當(dāng)前電機(jī)狀態(tài)是否正常。以此方式，可將讀取裝置所需的通信成本最小化。在本發(fā)明的另外的有利實施形式中，用于確定特征值的傳感器單元具有處理器。通過將處理器整合在開關(guān)盒蓋內(nèi)，可對各個測量量相互或與所屬的參考量執(zhí)行復(fù)雜的分析。此外，通過將處理器且優(yōu)選地將存儲器整合在開關(guān)盒蓋內(nèi)實現(xiàn)了如下可能性，即為開關(guān)盒蓋事后增加另外的功能評估。通過將功能評估轉(zhuǎn)移到開關(guān)盒蓋內(nèi)，可對于待傳輸?shù)奶卣髦祱?zhí)行預(yù)先選擇。因此，可降低在通信裝置和讀取裝置之間的通信。通過使分析在開關(guān)盒蓋內(nèi)已進(jìn)行，也將除開關(guān)盒蓋之外對附加的部件的需求最小化，因為最終整個電機(jī)狀態(tài)監(jiān)視功能連同分析都通過開關(guān)盒蓋實現(xiàn)。根據(jù)存儲在處理器內(nèi)的評估邏輯，可因此分析傳感器單元的所確定的測量量，且可由此形成描述了電機(jī)的健康狀態(tài)的測量量。此測量量可通過其所屬的表征性特征值提供給讀取裝置。在本發(fā)明的另外的有利實施形式中提供了用于與外部讀取裝置通信的通信裝置。因此實現(xiàn)了與處于電機(jī)外部的分開的讀取裝置的通信。與外部讀取裝置的通信可有線地或優(yōu)選無線地實現(xiàn)。最終使用者可例如使用手提電腦調(diào)取電機(jī)的當(dāng)前的特征值或測量量且用于另外的分析。通信裝置和讀取裝置之間的無線通信的優(yōu)點在于將安裝費用降低到最小值。最終使用者因此僅需將現(xiàn)有電機(jī)的開關(guān)盒蓋以根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)盒蓋替換。不需要設(shè)置導(dǎo)線。因此，開關(guān)盒蓋是自立的單元，且可優(yōu)選地作為現(xiàn)有的開關(guān)盒蓋的替代無反作用地安裝在電機(jī)上。優(yōu)選地，將所確定的測量量和/或特征值存儲在開關(guān)盒蓋的存儲器內(nèi)，使得測量量或特征值的分析可在時間上進(jìn)行。在本發(fā)明的另一個有利實施形式中，供給單元具有用于將能量從電機(jī)連接導(dǎo)線中耦合導(dǎo)出的裝置。此類從電機(jī)連接導(dǎo)線的能量耦合導(dǎo)出可例如通過磁性能量耦合導(dǎo)出、電容能量耦合導(dǎo)出或電阻能量耦合導(dǎo)出(例如，通過變壓器)進(jìn)行。在本發(fā)明的另一個有利實施形式中，供給單元具有用于通過能量收集進(jìn)行能量獲取的裝置。
在通過能量收集進(jìn)行能量獲取時，從源(例如環(huán)境溫度、振動或空氣流動)產(chǎn)生電流。
在本發(fā)明的另一個實施形式中，電機(jī)的開關(guān)盒具有根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)盒蓋。在另一個優(yōu)選實施形式中，電機(jī)具有帶有根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)盒蓋的開關(guān)盒。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施形式中，通信裝置和供給單元安裝在開關(guān)盒蓋的印刷電路板上。


在下文中根據(jù)在附圖中圖示的實施例進(jìn)一步描述和解釋本發(fā)明及其構(gòu)造。各圖為圖I示出了電動機(jī)I的示意性圖示，和圖2示出了處在安裝狀態(tài)中的圖I中的開關(guān)盒蓋3的朝向開關(guān)盒2的側(cè)面的示意 性圖示。
具體實施例方式圖I示出了電動電機(jī)I的示意性圖示。電動機(jī)I固定在支架6上。電動機(jī)I包括軸9,電機(jī)軸承殼A側(cè)4和電機(jī)軸承殼B側(cè)5,它們包圍了電動機(jī)7的電機(jī)殼體。電機(jī)軸承殼4、5形成了電機(jī)殼體7的前蓋和后蓋。通過容納了軸9的軸承的電機(jī)軸承殼4、5保護(hù)了電機(jī)內(nèi)部不被接觸。電機(jī)軸承殼A側(cè)4稱為驅(qū)動側(cè)且通常支承了整體軸承(Festlager)。電機(jī)軸承殼B側(cè)5是“風(fēng)扇托盤”且通常通過滑動座(schiebesitz)進(jìn)行支承。此外，電機(jī)I具有開關(guān)盒2。此開關(guān)盒2與電動機(jī)I固定連接。通過開關(guān)盒2的連接口 8，電機(jī)連接導(dǎo)線可與電動電機(jī)I連接以用于供給能量。開關(guān)盒2具有開關(guān)盒蓋3。此開關(guān)盒蓋3借助于固定元件與開關(guān)盒2機(jī)械連接。為實現(xiàn)對于電動機(jī)I的狀態(tài)監(jiān)視，開關(guān)盒蓋3具有用于采集電動機(jī)I的多個測量量的傳感器單元。整合在開關(guān)盒蓋3內(nèi)的通信裝置設(shè)計為將各測量量和/或表征測量量的特征值提供到讀取裝置20。通信裝置和讀取裝置20之間的通信在此無線地進(jìn)行，使得不需要用于狀態(tài)監(jiān)視的接線。開關(guān)盒蓋3進(jìn)一步包括用于為傳感器單元以及通信裝置供給以能量的供給單元。開關(guān)盒蓋3因此形成用于電動機(jī)I的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。用于電動機(jī)I的此類狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的優(yōu)點在于不要求麻煩的安裝(接線、參數(shù)化等)。此外，不出現(xiàn)安全上危險的自由布置的導(dǎo)線的設(shè)置，因為所有部件已整合在開關(guān)盒蓋3內(nèi)。另外的大的優(yōu)點進(jìn)一步在于僅通過將開關(guān)盒蓋替換以包括狀態(tài)監(jiān)視功能的開關(guān)盒蓋3而實現(xiàn)了為常規(guī)的電動機(jī)加裝以狀態(tài)監(jiān)視功能。這對于最終使用者是很大的優(yōu)點。圖2示出了處在安裝狀態(tài)中的圖I中的開關(guān)盒蓋3的朝向開關(guān)盒2的側(cè)面的示意性圖示。此開關(guān)盒蓋3包括傳感器單元10、供給單元12、通信裝置11以及用于提供電子銘牌的裝置13。供給單元12為傳感器單元10、通信裝置11以及用于提供電子銘牌的裝置13供給電能。能量獲取在此通過從電機(jī)連接導(dǎo)線的能量耦合導(dǎo)出進(jìn)行。替代地或補(bǔ)充地，也可通過能量收集措施保證各部件的供能。傳感器單元10此外包括用于部分放電測量的裝置14，用于測量電動機(jī)的定子線圈的溫度和/或電動機(jī)的環(huán)境溫度的裝置15，用于測量電動機(jī)的不平衡的裝置16，處理器17以及用于存儲電動機(jī)的參考值和/或所確定的測量量或特征值的存儲器19。為確定希望的測量值，開關(guān)盒蓋3包括合適的傳感器。通過使開關(guān)盒蓋3此外具有電動機(jī)的參考值3以及處理器17和存儲器19，可通過開關(guān)盒蓋3進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視。狀態(tài)監(jiān)視在此具有多個子步驟。首先進(jìn)行狀態(tài)采集。在此，電動機(jī)的測量量/電機(jī)參數(shù)的測量通過傳感器單元10的傳感器進(jìn)行。通過狀態(tài)對比，將電動機(jī)的實際狀態(tài)與預(yù)先給定的參考值進(jìn)行對比。此參考值可以是電動機(jī)的應(yīng)遵照的額定值以及不應(yīng)上超的極限值。各參考值且因此各額定值根據(jù)檢查的電動機(jī)參數(shù)在電機(jī)驗收時確定或通過預(yù)先給定的量確定。此類參考值優(yōu)選地已處于各電動機(jī)的電子銘牌內(nèi)。在下一個步驟中，使用參考值進(jìn)行所確定的測量值的診斷。這通過安裝在開關(guān)盒蓋3內(nèi)的處理器17進(jìn)行。只要分析已在開關(guān)盒蓋3內(nèi)進(jìn)行，則通過通信裝置將表征測量量的特征值提供到讀取裝置。此特征值通報是否發(fā)生上超額定值。此外，可根據(jù)特征值給出測量量相對于參考量的當(dāng)前偏差。如果進(jìn)行后續(xù)的對于所確定的測量量的分析，則表征測量量的特征值也可以僅是表征測量量的值。通過整合存儲器9可進(jìn)一步更精確地觀察和分 析電動機(jī)的歷史。通過外部讀取裝置可例如通過通信裝置11讀出且分析電動機(jī)的測量值和/或特征值的歷史。此外，此類分析也可在開關(guān)盒蓋3內(nèi)已借助于處理器17進(jìn)行。通過整合處理器17可實時地實現(xiàn)電動機(jī)的連續(xù)監(jiān)視和持續(xù)采集。以此方式可采集且無縫隙評價長期趨勢以及突然或瞬態(tài)的狀態(tài)改變。通過開關(guān)盒蓋3，最終使用者能以簡單的方式無需麻煩的接線成本而在其涉及電動機(jī)的設(shè)備內(nèi)加裝狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。最終使用者因此可監(jiān)視其設(shè)備或其電動機(jī)的可靠性且因此延長電動機(jī)的使用。因此可避免意料之外的機(jī)器故障。此外，通過開關(guān)盒蓋3也可在線或離線地實現(xiàn)對于電動機(jī)的持續(xù)控制。另一個優(yōu)點是開關(guān)盒蓋3形成的自立的單元，且因此可事后無需高成本地加裝在已安裝的電動機(jī)上。
權(quán)利要求
1.一種用于電機(jī)(I)的開關(guān)盒蓋(3),包括 -用于采集電機(jī)(I)的測量量的傳感器單元(10)， -通信裝置(11)，所述通信裝置(11)設(shè)計為將表征測量量的特征值提供到讀取裝置(20)， -用于為傳感器單元(10)提供能量的供給單元(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中供給單元(12)構(gòu)造為向通信裝置(11)提供能量。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中開關(guān)盒蓋(3)具有用于通過通信裝置(11)提供電機(jī)(I)的電子銘牌的裝置(13 )。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中傳感器單元(10)具有用于部分放電測量的裝置(14)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中傳感器單元(10)具有用于測量電機(jī)(I)的溫度的裝置(15)，特別是用于測量電機(jī)(I)的定子繞組的溫度和/或環(huán)境溫度的裝置(15)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中傳感器單元(10)具有用于測量電機(jī)(I)的不平衡的裝置(16)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中用于形成特征值的傳感器單元(10)具有用于確定電機(jī)(I)的測量量和參考值的至少一個傳感器，用于與所確定的傳感器測量量進(jìn)行均衡。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中傳感器單元(10)具有用于相互分析測量值的裝置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中傳感器單元(10)具有用于確定特征值的處理器(17)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中傳感器單元(10)設(shè)置為具有用于與外部讀取裝置(20 )通信的通信裝置(11)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中供給單元(13)具有用于從電機(jī)連接導(dǎo)線耦合導(dǎo)出能量的供給單元(13 )。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)，其中供給單元(13)具有用于通過能量收集獲取能量的裝置。
13.一種電機(jī)(I)的開關(guān)盒(2)，所述開關(guān)盒(2)具有根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)。
14.一種電機(jī)(I)，所述電機(jī)(I)具有帶有根據(jù)權(quán)利要求I至12中一項所述的開關(guān)盒蓋(3)的開關(guān)盒(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電機(jī)(1)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。為實現(xiàn)對于電機(jī)(1)的簡單、廉價的監(jiān)視，建議電機(jī)(1)的開關(guān)盒蓋(3)包括用于采集電機(jī)(1)的測量量的傳感器單元(10)，設(shè)計為將表征測量量的特征值提供到讀取裝置(20)的通信裝置(11)以及用于為傳感器單元(10)提供能量的供給單元(12)。
文檔編號G01D11/24GK102652252SQ200980162778
公開日2012年8月29日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者J.哈斯?fàn)?申請人:西門子公司