本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控軸承系統(tǒng)的方法，該軸承系統(tǒng)具有軸區(qū)段。例如，該軸區(qū)段具有驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域和從動(dòng)側(cè)的區(qū)域，在這些區(qū)域之間優(yōu)選布置有軸承。適宜地，軸承系統(tǒng)是電機(jī)的組成部分，例如電動(dòng)馬達(dá)的組成部分。此外，本發(fā)明還涉及一種軸承系統(tǒng)和一種電機(jī)。

背景技術(shù)：

電機(jī)，例如電動(dòng)馬達(dá)，其通常具有其上固定有轉(zhuǎn)子的軸。該軸本身以能?chē)@旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式借助軸承系統(tǒng)受支承。通常，軸承系統(tǒng)本身包括兩個(gè)軸承，它們被定位在柱體形的軸的各自的端部區(qū)域中。轉(zhuǎn)子布置在兩個(gè)軸承之間。其中每個(gè)軸承通常都被固定在軸承蓋上。為了減少摩擦，軸承通常被設(shè)計(jì)成所謂的滾動(dòng)軸承。因此，其中每個(gè)軸承都包括內(nèi)圈、外圈和布置在它們之間的滾動(dòng)體。如果電機(jī)是內(nèi)動(dòng)子，則內(nèi)圈被牢固地接駁到軸上，而軸承的外圈抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地(drehfest)被固定在軸承蓋上，軸承蓋通常在運(yùn)行時(shí)相對(duì)于軸是抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的。滾動(dòng)體例如被設(shè)計(jì)成球體并且以能沿切線方向自由運(yùn)動(dòng)的方式被定位在內(nèi)圈與外圈之間。在軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體圍繞軸周轉(zhuǎn)，并且此外還圍繞各自的軸線旋轉(zhuǎn)，該軸線平行于軸的旋轉(zhuǎn)軸線并且與軸的旋轉(zhuǎn)軸線間隔開(kāi)。

在有污物侵入內(nèi)圈與外圈之間的區(qū)域中的情況下，可能會(huì)使單個(gè)的滾動(dòng)體的自由旋轉(zhuǎn)性受到影響。因此提高了滾動(dòng)體與內(nèi)圈或外圈之間的摩擦，這導(dǎo)致發(fā)熱。這樣的升溫，也就是增大的摩擦，可能會(huì)損壞電機(jī)的另外的組成部分。也可能會(huì)出現(xiàn)所謂的軸被卡住，在該情況下使得軸，進(jìn)而使在此所接駁的轉(zhuǎn)子不再能夠繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。這種情況通常比較突然地出現(xiàn)，從而使借助軸驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件、或驅(qū)動(dòng)該軸的構(gòu)件同樣也比較突然地被制動(dòng)。由于該原因，同樣也可能使構(gòu)件受損。如果該構(gòu)件具有相對(duì)較高的慣性，則可能會(huì)使構(gòu)件與軸之間的聯(lián)接部發(fā)生斷裂。

這種故障情況，也就是軸承損壞的開(kāi)始通常由于運(yùn)行噪音的提高而在聲學(xué)上能被感知到。然而，如果在一個(gè)區(qū)域內(nèi)放置了比較大數(shù)量的這種分別發(fā)出噪音的機(jī)器的話(huà)，則不再能夠利用人耳來(lái)感知到其中一個(gè)機(jī)器的單個(gè)軸承的故障情況。在全自動(dòng)化的工業(yè)設(shè)備中，由于在這種環(huán)境中所普遍存在的周?chē)h(huán)境變量，如提高的溫度和增大的噪聲負(fù)荷以及基于安全的原因，也通常減少了人員監(jiān)管的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，說(shuō)明一種特別適當(dāng)?shù)挠糜诒O(jiān)控軸承系統(tǒng)的方法、一種特別適當(dāng)?shù)妮S承系統(tǒng)和一種特別適當(dāng)?shù)木哂休S承系統(tǒng)的電機(jī)，其中，適宜地確保相對(duì)可靠地識(shí)別軸承系統(tǒng)的故障情況，并且其中，尤其降低了運(yùn)行和/或生產(chǎn)成本。

根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)在方法方面通過(guò)權(quán)利要求1的特征來(lái)解決，并且在軸承系統(tǒng)方面通過(guò)權(quán)利要求10的特征來(lái)解決以及在電機(jī)方面通過(guò)權(quán)利要求11的特征來(lái)解決。有利的改進(jìn)方案和設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的主題。

該方法被用于監(jiān)控軸承系統(tǒng)，并且尤其被用于運(yùn)行軸承系統(tǒng)的監(jiān)控裝置。換句話(huà)說(shuō)，借助該方法來(lái)運(yùn)行軸承系統(tǒng)的監(jiān)控裝置。軸承系統(tǒng)本身優(yōu)選是電機(jī)的組成部分，如發(fā)電機(jī)的組成部分。然而適宜地，軸承系統(tǒng)是電動(dòng)馬達(dá)的組成部分，尤其是永久勵(lì)磁的同步馬達(dá)的組成部分。尤其地，電動(dòng)馬達(dá)是工業(yè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)器的組成部分。例如，電動(dòng)馬達(dá)借助變流器來(lái)運(yùn)行。適宜地，功率在0.5kW與60kW之間，并且尤其大于1kW、3kW或5kW并且適宜地小于40kW或30kW。額定轉(zhuǎn)速例如在4,500U/min與7,000U/min之間。優(yōu)選地，電機(jī)是無(wú)刷式的。

尤其地，軸承系統(tǒng)包括軸承，如滾動(dòng)軸承，其例如具有內(nèi)圈以及外圈，在它們之間適宜地布置有一定數(shù)量的滾動(dòng)體。此外，軸承系統(tǒng)還包括軸區(qū)段，因此也就是軸的區(qū)段，尤其是完整的軸。如果軸承是滾動(dòng)軸承的話(huà)，則軸承的其中至少一個(gè)圈抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地接駁在軸區(qū)段上。尤其地，如果軸承系統(tǒng)是被設(shè)計(jì)成內(nèi)動(dòng)子的電機(jī)的組成部分的話(huà)，則內(nèi)圈被固定在軸區(qū)段上。

在第一工作步驟中獲取被加載到軸區(qū)段上的第一轉(zhuǎn)矩。換句話(huà)說(shuō)，獲取被導(dǎo)入到軸區(qū)段中的轉(zhuǎn)矩。獲取到的轉(zhuǎn)矩尤其被理解為轉(zhuǎn)矩的當(dāng)前的值。如果在軸區(qū)段上固定有轉(zhuǎn)子，則例如獲取由轉(zhuǎn)子加載的轉(zhuǎn)矩。尤其地，獲取如下結(jié)構(gòu)元件所具有的轉(zhuǎn)矩，該結(jié)構(gòu)元件與軸區(qū)段聯(lián)接并且該結(jié)構(gòu)元件沿力流方向布置在軸區(qū)段之前，尤其是直接布置在該軸區(qū)段之前。

在另外的工作步驟中獲取第二轉(zhuǎn)矩，其中，將由軸區(qū)段本身加載的轉(zhuǎn)矩考慮作為第二轉(zhuǎn)矩。換句話(huà)說(shuō)，獲取從軸區(qū)段傳遞到另外的結(jié)構(gòu)元件上的轉(zhuǎn)矩。對(duì)此適宜地，獲取沿力流方向在軸區(qū)段的端部上的轉(zhuǎn)矩，尤其是在與沿力流方向布置在軸區(qū)段后面的結(jié)構(gòu)元件的聯(lián)接部的區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)矩。

例如，獲取在軸區(qū)段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域內(nèi)的第一轉(zhuǎn)矩，并且獲取在軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域內(nèi)的第二轉(zhuǎn)矩，其中，這兩個(gè)區(qū)域尤其直接彼此連接，例如，是一體式的。替選地，這兩個(gè)區(qū)域借助軸區(qū)段的彼此聯(lián)接的區(qū)域來(lái)形成，這兩個(gè)區(qū)域非剛性地彼此連接。尤其地，軸承系統(tǒng)的軸承例如在空間上和/或功能上布置在驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域與從動(dòng)側(cè)的區(qū)域之間。將轉(zhuǎn)矩導(dǎo)入到軸區(qū)段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域內(nèi)，而借助軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域輸出轉(zhuǎn)矩。換句話(huà)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域沿力流方向位于從動(dòng)側(cè)的區(qū)域之前。適宜地，在驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域與從動(dòng)側(cè)的區(qū)域之間沒(méi)有將另外的力導(dǎo)入到軸區(qū)段中。尤其地，這兩個(gè)區(qū)域彼此一體式地連接?？傊?，尤其在軸區(qū)段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域內(nèi)獲取加載到軸區(qū)段上的第一轉(zhuǎn)矩，并且在軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域中獲取由軸區(qū)段所加載的第二轉(zhuǎn)矩。適宜地，獲取加載到軸區(qū)段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域上的第一轉(zhuǎn)矩，并且獲取由軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域所加載的第二轉(zhuǎn)矩。

在另外的工作步驟中，由第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩形成差。對(duì)此適宜地，第一轉(zhuǎn)矩減去第二轉(zhuǎn)矩。尤其地，在獲取兩個(gè)轉(zhuǎn)矩與差的形成之間沒(méi)有另外的算術(shù)運(yùn)算。尤其地，第一轉(zhuǎn)矩總是比第二轉(zhuǎn)矩大，這是因?yàn)檠亓α鞣较蛟诘诙D(zhuǎn)矩之前獲取到該第一轉(zhuǎn)矩。因此，差相應(yīng)于由于摩擦或其他寄生效應(yīng)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗。

在另外的工作步驟中，如果差大于例如等于0(零)Nm或大于0(零)Nm的第一極限值的話(huà)，辨別出有故障。尤其地，在建立軸承系統(tǒng)時(shí)就確定了第一極限值，并且相應(yīng)于預(yù)期的、由于摩擦所產(chǎn)生的在轉(zhuǎn)矩方面的損耗。例如，只要存在軸承的制造商數(shù)據(jù)，第一極限值就根據(jù)軸承的制造商數(shù)據(jù)來(lái)確定。因此，基于差的形成而確定的是，在軸承系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩?fù)p耗有多大，并且這是否低于第一極限值，在該第一極限值之下則軸承系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。一旦辨別出存在過(guò)大的轉(zhuǎn)矩流失，則辨別出軸承系統(tǒng)的故障情況(故障)。因此，直接獲取當(dāng)前的轉(zhuǎn)矩流失有多大?；诘谝粯O限值能夠?qū)崿F(xiàn)的是，確認(rèn)軸承系統(tǒng)是否能夠安全運(yùn)行。對(duì)此，如果存在軸承也不需要直接對(duì)該軸承本身進(jìn)行監(jiān)控。尤其地，無(wú)需將對(duì)軸承的磨損程度進(jìn)行獲取的特定的傳感器裝入到軸承中。

基于雙重的轉(zhuǎn)矩獲取，亦即第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩，還提高了軸承系統(tǒng)的安全性。即使由于用于獲取的系統(tǒng)(轉(zhuǎn)矩獲取裝置)發(fā)生功能失靈同樣也能夠引出差。因此，除了由于摩擦所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗之外，由于對(duì)轉(zhuǎn)矩的雙重獲取而提供了冗余的轉(zhuǎn)矩獲取。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)用于獲取轉(zhuǎn)矩的傳感器進(jìn)行檢驗(yàn)。因此，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)傳感器的故障狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，從而提高了軸承系統(tǒng)的安全性。例如，一旦差大于第一極限值或小于例如等于零(0)Nm的第三極限值，則實(shí)施安全功能。在該情況下，用于獲取第一轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩獲取裝置有故障。

特別優(yōu)選地，第一轉(zhuǎn)矩與第二轉(zhuǎn)矩同時(shí)進(jìn)行獲取，從而能夠確認(rèn)在轉(zhuǎn)矩方面的當(dāng)前的損耗。在對(duì)此替選的方案中，將時(shí)間上的平均值考慮用于第一轉(zhuǎn)矩或第二轉(zhuǎn)矩，其中，適宜地，針對(duì)第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩都確定有時(shí)間上的平均值。在此適宜地，為了形成平均值而考慮的時(shí)間窗口是一樣的。

例如，直接測(cè)量第一轉(zhuǎn)矩，也就是適宜地，測(cè)量與軸區(qū)段聯(lián)接的沿力流布置在軸區(qū)段之前的構(gòu)件所具有的轉(zhuǎn)矩。然而特別優(yōu)選地，根據(jù)第一物理量來(lái)計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩。例如，考慮一定數(shù)量的這種第一物理量。換句話(huà)說(shuō)，首先獲取第一物理量，并且根據(jù)第一物理量獲知第一轉(zhuǎn)矩。尤其地，如果軸承系統(tǒng)是電機(jī)的組成部分的話(huà)，對(duì)此考慮軸承系統(tǒng)的理論模型/物理模型，或優(yōu)選考慮電機(jī)的理論模型。適宜地，考慮軸區(qū)段的轉(zhuǎn)速作為第一物理量，也就是在獲取第一轉(zhuǎn)矩的時(shí)間點(diǎn)上圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。在此，例如基于軸區(qū)段的已知的慣性來(lái)獲知第一轉(zhuǎn)矩。

如果軸承系統(tǒng)是電機(jī)的組成部分，在電機(jī)無(wú)刷式地設(shè)計(jì)的情況下，則特別優(yōu)選地將施加在電機(jī)的定子上的電壓考慮作為第一物理量。電壓被施加到定子的電線圈上。對(duì)此替選地或組合地，將定子的通過(guò)電流考慮用于計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩。特別優(yōu)選地，根據(jù)轉(zhuǎn)速、通過(guò)電流和所施加的電壓計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩。尤其地，軸承系統(tǒng)是電動(dòng)馬達(dá)的組成部分，并且根據(jù)電動(dòng)馬達(dá)的理論模型在轉(zhuǎn)速、通過(guò)電流和所施加的電壓的幫助下計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩。由這些第一物理量來(lái)計(jì)算被加載到轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)子尤其接駁在軸區(qū)段上，適宜地抗相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在該軸區(qū)段上。

如果電動(dòng)馬達(dá)借助變流器通電，則由于對(duì)電動(dòng)馬達(dá)的調(diào)節(jié)或控制已經(jīng)存在這些數(shù)據(jù)，從而無(wú)需另外的傳感器來(lái)獲知第一轉(zhuǎn)矩。因此減少了具有軸承系統(tǒng)的電機(jī)的制造成本。優(yōu)選地，對(duì)第一物理量，也就是例如轉(zhuǎn)速、通過(guò)電流或所施加的電壓進(jìn)行直接測(cè)量。對(duì)此，優(yōu)選使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，例如轉(zhuǎn)速傳感器，電流傳感器或電壓傳感器。

例如，第二轉(zhuǎn)矩被直接測(cè)量。例如，將扭轉(zhuǎn)軸引入到軸區(qū)段中，或與該軸區(qū)段聯(lián)接。對(duì)此替選地，例如借助對(duì)施裝在軸區(qū)段上的光學(xué)的標(biāo)識(shí)部，如計(jì)量用具進(jìn)行光學(xué)式獲取來(lái)確定軸區(qū)段的扭轉(zhuǎn)。在此，在軸向彼此交錯(cuò)的區(qū)域上對(duì)各個(gè)標(biāo)識(shí)部進(jìn)行光學(xué)式獲取，并且由此確定在這些區(qū)域之間的區(qū)域中的扭轉(zhuǎn)。在考慮到軸區(qū)段的物理特性的情況下，可以由此確定由于第二轉(zhuǎn)矩所述引起的扭轉(zhuǎn)。因此，由此能夠?qū)崿F(xiàn)獲知第二轉(zhuǎn)矩。優(yōu)選地，第二轉(zhuǎn)矩被直接測(cè)量，而第一轉(zhuǎn)矩根據(jù)第一物理量來(lái)計(jì)算。因此，不需要對(duì)借助軸承系統(tǒng)所加載的或影響軸承系統(tǒng)的量進(jìn)行雙重獲取，也就是沒(méi)有兩個(gè)相同的傳感器，因此提供了相對(duì)較大數(shù)量的也可以另作他用的測(cè)量值。

例如，一旦辨別出有故障就報(bào)告該故障。優(yōu)選地，借助輸出單元，例如顯示單元或借助聲信號(hào)來(lái)對(duì)故障進(jìn)行輸出。適宜地，借助數(shù)據(jù)線路將故障傳送給軸承系統(tǒng)的控制單元，尤其是電機(jī)的控制單元。基于已報(bào)告的故障，能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承系統(tǒng)進(jìn)行目視檢查或拆卸。尤其地，以如下方式調(diào)整第一極限值，即，即使在出現(xiàn)大于第一極限值的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗的情況下，軸承系統(tǒng)也仍然能夠運(yùn)行。例如，第一極限值被設(shè)計(jì)成在預(yù)期軸承系統(tǒng)不出現(xiàn)完全損壞的情況下，軸承系統(tǒng)仍能夠運(yùn)行1h、3h、4h、5h或10h。

例如，如果差大于第一極限值，則使軸承系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。換句話(huà)說(shuō)，一旦獲取到差大于第一極限值，就對(duì)軸承系統(tǒng)制動(dòng)，并且尤其阻止其重新啟動(dòng)。這可以防止進(jìn)一步的損壞軸承系統(tǒng)或與軸承系統(tǒng)電聯(lián)接/機(jī)械聯(lián)接的構(gòu)件。適宜地使用比第一極限值大的第二極限值。特別優(yōu)選地，只有當(dāng)來(lái)自第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩的差大于第二極限值時(shí)，才使軸承系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。以該方式排除了軸承系統(tǒng)由于相對(duì)明顯的故障情況而造成的損壞，而在較小的故障情況下只對(duì)故障進(jìn)行辨別，例如報(bào)告該故障。因此，提高了安全性，這是因?yàn)樵诔^(guò)第一極限值時(shí)首先仍能運(yùn)行，而在差相對(duì)較大，也就是出現(xiàn)大的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗的情況下才以受調(diào)節(jié)的方式使軸承系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)此適宜地，軸區(qū)段的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)斜坡式地下降直到轉(zhuǎn)速相當(dāng)于0(零)U/min的值。在對(duì)此替選的方案中，首先將第一轉(zhuǎn)矩置于0(零)Nm，從而軸區(qū)段無(wú)力矩地自由停車(chē)。

適宜地，只要存在第一極限值和/或第二極限值，第一極限值和/或第二極限值就能夠依賴(lài)于溫度地進(jìn)行變化。例如將軸承系統(tǒng)的周?chē)h(huán)境溫度或軸區(qū)段的溫度考慮作為溫度。例如，如果軸承系統(tǒng)是電機(jī)的組成部分的話(huà)，考慮電機(jī)的溫度。溫度例如尤其借助優(yōu)選適當(dāng)?shù)囟ㄎ坏臏囟葌鞲衅鱽?lái)直接測(cè)量。例如，如果軸承系統(tǒng)是電機(jī)的組成部分的話(huà)，則將溫度傳感器與軸區(qū)段、軸承或電機(jī)的定子/轉(zhuǎn)子熱接觸。在對(duì)此替選的方案中，溫度根據(jù)如下的物理量來(lái)計(jì)算，對(duì)此例如考慮電機(jī)的電損耗功率。因?yàn)槟Σ镣ǔＲ蕾?lài)于溫度，所以依賴(lài)于軸承系統(tǒng)的當(dāng)前的需求/周?chē)h(huán)境條件來(lái)辨別出故障。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)與溫度無(wú)關(guān)地確定由于摩擦造成的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗，從而相對(duì)精確地確定故障。

例如，在建立了差前，從第一轉(zhuǎn)矩中減去第一容差值。替選地或者與其組合地，建立了差前，第二轉(zhuǎn)矩加上第二容差值。在另外的對(duì)此替選的方案中，兩容差值是在一個(gè)工作步驟中要么與差相加或從該差中減去，要么根據(jù)容差值調(diào)整第一極限值。尤其地，在理論上計(jì)算第一容差值和/或第二容差值。為此，例如在借助所使用的獲取裝置(轉(zhuǎn)矩獲取裝置)的情況下考慮到誤差，也就是測(cè)量精度和可能出現(xiàn)的誤差誤差傳播。例如，將容差值存儲(chǔ)在表格中，或重新借助數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。例如，容差值是恒定的或依賴(lài)于第二物理量。適宜地，憑經(jīng)驗(yàn)獲知容差值，尤其是在測(cè)試軸承系統(tǒng)時(shí)，尤其是在軸承系統(tǒng)制成之后基本上立刻進(jìn)行。優(yōu)選地，在運(yùn)行中對(duì)容差值進(jìn)行調(diào)整，例如在維護(hù)時(shí)或借助自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，在該自學(xué)習(xí)系統(tǒng)中考慮到所獲知的差。尤其地，物理量是軸區(qū)段的轉(zhuǎn)速。如果軸承系統(tǒng)是電機(jī)的組成部分，在相對(duì)較低的轉(zhuǎn)速下僅能夠相對(duì)不精確地進(jìn)行對(duì)第一轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確獲取。在該情況下適宜地，選擇相對(duì)較大的第一容差值。在對(duì)此替選的方案中，在低于轉(zhuǎn)速極限的情況下完全結(jié)束該方法，從而不發(fā)生故障鑒別。適宜地，第一和/或第二容差值始終大于零。如果計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩，并因此考慮第一物理量的話(huà)，因此在獲取第一物理量時(shí)借助第一容差值考慮故障。

軸承系統(tǒng)具有軸區(qū)段和監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)包括用于獲取加載到軸區(qū)段上的第一轉(zhuǎn)矩的第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置和第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置。第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置被設(shè)置且設(shè)立成用于獲取加載到軸區(qū)段上的第一轉(zhuǎn)矩。第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置被設(shè)置且設(shè)立成用于獲取由軸區(qū)段加載的第二轉(zhuǎn)矩。在運(yùn)行時(shí)，借助監(jiān)控系統(tǒng)獲取第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩，以及由它們來(lái)形成差。如果該差大于第一極限值，則辨別出有故障。

軸承系統(tǒng)例如是電機(jī)的組成部分，如電動(dòng)馬達(dá)或發(fā)電機(jī)的組成部分。在對(duì)此替選的方案中，軸承系統(tǒng)是包括電機(jī)并且尤其包括傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)器的組成部分。在此適宜地，將借助接駁在軸區(qū)段上的轉(zhuǎn)子加載的轉(zhuǎn)矩考慮作為第一轉(zhuǎn)矩。適宜地，將施加到傳動(dòng)裝置的從動(dòng)側(cè)上的轉(zhuǎn)矩考慮作為第二轉(zhuǎn)矩。例如，軸承系統(tǒng)包括軸區(qū)段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的軸區(qū)域和軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域，它們彼此連接。例如，這兩個(gè)區(qū)域相互直接聯(lián)接或借助齒輪彼此連接。例如軸承尤其在功能上和/或在空間上布置在這兩個(gè)區(qū)域之間。總之，本發(fā)明尤其涉及例如電機(jī)的軸承系統(tǒng)，該軸承系統(tǒng)具有軸區(qū)段和監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)具有用于對(duì)加載到軸區(qū)段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域上的第一轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獲取的第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置、用于對(duì)由軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域加載的第二轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獲取的第二獲取裝置轉(zhuǎn)矩和過(guò)程控制部，該過(guò)程控制部由第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩形成差，并且當(dāng)該差大于第一極限值時(shí)辨別出有故障。

電機(jī)是發(fā)電機(jī)，或特別優(yōu)選地是電動(dòng)馬達(dá)，例如無(wú)刷式的電動(dòng)馬達(dá)，優(yōu)選是永久勵(lì)磁的同步馬達(dá)。電機(jī)具有軸承系統(tǒng)，該軸承系統(tǒng)具有軸區(qū)段和監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置，該第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置被設(shè)置且設(shè)立成用于獲取加載到軸區(qū)段上的第一轉(zhuǎn)矩。此外，監(jiān)控系統(tǒng)還包括第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置，該第二獲取裝置被設(shè)置且設(shè)立成用于獲取由軸區(qū)段加載的第二轉(zhuǎn)矩。在運(yùn)行時(shí)，借助監(jiān)控裝置獲取第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩以及由它們形成差。如果差超過(guò)第一極限值，也就是大于第一極限值，則辨別出有故障。

尤其地，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與軸區(qū)段直接機(jī)械接觸。例如，軸區(qū)段的軸向延展大于轉(zhuǎn)子的軸向延展，并且軸區(qū)段從電機(jī)的殼體伸出。例如，軸區(qū)段具有驅(qū)動(dòng)側(cè)的軸區(qū)域，該驅(qū)動(dòng)側(cè)的軸區(qū)域與轉(zhuǎn)子直接接觸，尤其被該轉(zhuǎn)子在徑向包圍。優(yōu)選地，軸區(qū)段包括軸區(qū)段的從電機(jī)的殼體伸出的從動(dòng)側(cè)的軸區(qū)域。

尤其地，電機(jī)是借助變流器運(yùn)行，借助該變流器例如將電壓施加在電機(jī)的定子上，并且/或者借助該變流器建立至定子的通過(guò)電流。尤其地，借助對(duì)定子的適當(dāng)?shù)耐妬?lái)調(diào)整軸區(qū)段的轉(zhuǎn)速。適宜地，計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩，對(duì)此例如考慮變流器的運(yùn)行數(shù)據(jù)。尤其地，將考慮用于調(diào)節(jié)電機(jī)的量考慮作為第一物理量。例如，電機(jī)具有傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置尤其用法蘭連接到軸區(qū)段上。尤其地，獲取傳動(dòng)裝置的從動(dòng)側(cè)的第二轉(zhuǎn)矩。總之，本發(fā)明涉及一種電機(jī)，例如電動(dòng)馬達(dá)，其具有軸承系統(tǒng)、軸區(qū)段和監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)由用于對(duì)加載到軸區(qū)段的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域上的第一轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獲取的第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置、用于對(duì)由軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域加載的第二轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獲取的第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置和過(guò)程控制部構(gòu)成，該過(guò)程控制部由第一轉(zhuǎn)矩和第二轉(zhuǎn)矩形成差，并且當(dāng)該差大于第一極限值時(shí)辨別出有故障，其中，軸區(qū)段的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域與轉(zhuǎn)子直接機(jī)械接觸。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中：

圖1在縱剖面中適宜性地簡(jiǎn)化示出工業(yè)設(shè)備的電動(dòng)馬達(dá)；

圖2示出具有軸承系統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)的替選的實(shí)施方式；

圖3示出具有軸承系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置；

圖4示出具有軸承系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器；

圖5示出用于監(jiān)控軸承系統(tǒng)的方法。

彼此相應(yīng)的部分在所有附圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出了驅(qū)動(dòng)器2，其具有無(wú)刷式的電動(dòng)馬達(dá)4和受電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6，如擠出機(jī)。受驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6與電動(dòng)馬達(dá)4的軸8聯(lián)接，該軸借助兩個(gè)軸承10以能?chē)@旋轉(zhuǎn)軸線12轉(zhuǎn)動(dòng)的方式受支承。軸承10分別接駁在軸承蓋14上，軸承蓋又固定在空心柱體形的殼體16上，在殼體的內(nèi)部布置有定子18。殼體16在端側(cè)借助兩個(gè)軸承蓋14封閉，軸8的端部分別穿過(guò)軸承蓋，其中，其中一個(gè)端部與受驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6聯(lián)接。在相對(duì)置的端部上接駁有轉(zhuǎn)速計(jì)22，其中，轉(zhuǎn)速計(jì)定子固定在配屬于殼體16的這一側(cè)的軸承蓋14上。

轉(zhuǎn)速計(jì)22借助第一數(shù)據(jù)線路24與電動(dòng)馬達(dá)4的過(guò)程控制部26在信號(hào)技術(shù)上聯(lián)接，過(guò)程控制部借助第二數(shù)據(jù)線路28與受驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6在信號(hào)技術(shù)上連接，也就是與受驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6的傳感器連接。此外，過(guò)程控制部26還包括未示出的變流器，該變流器利用電流線路30與定子18的電線圈連接。在此，借助電流線路30實(shí)現(xiàn)對(duì)定子18的各個(gè)線圈的加載，從而借助這些線圈在運(yùn)行時(shí)提供轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)。借助轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)使具有一定數(shù)量的未示出的永磁體的轉(zhuǎn)子32處于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中。轉(zhuǎn)子32自身布置在殼體16內(nèi)部的軸承10之間，并且被防轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在軸8上。

此外，在軸承10與軸8區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)子32之間布置有溫度傳感器34，并且借助第三數(shù)據(jù)線路36與過(guò)程控制部26聯(lián)接。此外，過(guò)程控制部26還具有監(jiān)控系統(tǒng)38，該監(jiān)控系統(tǒng)具有集成到電子器件內(nèi)的第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置40。第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42借助第四數(shù)據(jù)線路44與過(guò)程控制部26在信號(hào)技術(shù)上聯(lián)接。第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42被定位在受驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6與電動(dòng)馬達(dá)4之間。第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42根據(jù)光學(xué)原理工作并且根據(jù)軸8的扭轉(zhuǎn)來(lái)獲取由軸8加載的第二轉(zhuǎn)矩46(圖5)。兩個(gè)軸承10、具有兩個(gè)轉(zhuǎn)矩獲取裝置40、42的監(jiān)控系統(tǒng)38以及形成軸區(qū)段48的軸8是軸承系統(tǒng)50的組成部分。

在圖2中示出了軸承系統(tǒng)50的另外的實(shí)施方式。在此，殼體16借助被設(shè)計(jì)成滾動(dòng)軸承的軸承10來(lái)封閉。轉(zhuǎn)子32也接駁在軸區(qū)段48上，并且借助第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42獲取軸區(qū)段48的扭轉(zhuǎn)。

在圖3中示出了軸承系統(tǒng)50的另外的實(shí)施方式。軸區(qū)段48又與待驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6聯(lián)接，并且借助第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42確定軸區(qū)段48的扭轉(zhuǎn)。第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42借助第四數(shù)據(jù)線路44與監(jiān)控單元38在信號(hào)技術(shù)上聯(lián)接，監(jiān)控單元借助第五數(shù)據(jù)線路52與第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置40聯(lián)接。第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置40與第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42結(jié)構(gòu)相同。第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置40配屬于包括一定數(shù)量的齒輪56的軸區(qū)段48的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域54，經(jīng)由該驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)力導(dǎo)入。而第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42配屬于從動(dòng)側(cè)的區(qū)域58。兩個(gè)區(qū)域54、58分別借助其中一個(gè)軸承10以能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式受支承，其中，每個(gè)區(qū)域54、58都與齒輪56直接機(jī)械連接。借助齒輪56使兩個(gè)區(qū)域54、58彼此聯(lián)接。齒輪56又布置在傳動(dòng)裝置殼體60之中。齒輪56、殼體60和軸區(qū)段48是傳動(dòng)裝置52的組成部分，因此，該傳動(dòng)裝置包括軸承系統(tǒng)50。

在圖4中示出了驅(qū)動(dòng)器2的另外的設(shè)計(jì)方案，該驅(qū)動(dòng)器具有電動(dòng)馬達(dá)4、待驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6以及傳動(dòng)裝置62。電動(dòng)馬達(dá)4相應(yīng)于圖1中所示的變型方案，待驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6也是如此。圖3中所示的傳動(dòng)裝置62在功能上定位在電動(dòng)馬達(dá)與帶驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件之間，其中，驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域54借助電動(dòng)馬達(dá)4的軸8形成。第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42又配屬于軸區(qū)段48的從動(dòng)側(cè)的區(qū)域58，也就是軸區(qū)段48的與待驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件6聯(lián)接的區(qū)域。因此，軸區(qū)段48自身借助馬達(dá)軸8并且借助從動(dòng)側(cè)的區(qū)域58以及借助傳動(dòng)裝置62的齒輪56而且還借助將各個(gè)齒輪56連接起來(lái)的軸來(lái)形成。因此，軸區(qū)段48以及各個(gè)滾動(dòng)軸承10和具有兩個(gè)轉(zhuǎn)矩獲取裝置40、42的監(jiān)控系統(tǒng)38是軸承系統(tǒng)50。

在圖5中以流程圖示意性地示出了用于運(yùn)行軸承系統(tǒng)50的監(jiān)控系統(tǒng)38的方法64。在第一工作步驟66中開(kāi)始方法64。這例如在開(kāi)始借助過(guò)程控制部26對(duì)定子18進(jìn)行通電時(shí)，或者在特定的時(shí)間段中得以實(shí)現(xiàn)。在第二工作步驟68中，借助第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置40獲取第一轉(zhuǎn)矩70。在圖3中所示的實(shí)施變型方案中，對(duì)第一轉(zhuǎn)矩70的獲取借助對(duì)軸區(qū)段48的驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域54的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行直接測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在軸承系統(tǒng)50的圖1、2和4中所示的實(shí)施變型方案中，為了獲取第一轉(zhuǎn)矩70而獲取第一物理量72。將軸區(qū)段48的轉(zhuǎn)速、借助電流線路30而存在于變流器與定子18之間的通過(guò)電流和施加在定子18上的電壓考慮作為第一物理量72。根據(jù)這些物理量借助理論模型計(jì)算加載到軸8上的第一轉(zhuǎn)矩70，該第一轉(zhuǎn)矩借助轉(zhuǎn)子32以及借助利用定子18建立起的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生。為此使用了第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置40，在該第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置之中存儲(chǔ)有電動(dòng)馬達(dá)4的理論模型。換句話(huà)說(shuō)，使用了電動(dòng)馬達(dá)4的物理模型并且借助數(shù)學(xué)方法計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩70。

在與第二工作步驟68同時(shí)進(jìn)行的第三工作步驟74中，借助第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置42直接獲取借助軸區(qū)段48加載的第二轉(zhuǎn)矩46。此外，在第四工作步驟78中同時(shí)獲取第二物理量76。同樣將軸區(qū)段48的轉(zhuǎn)速考慮作為第二物理量76。此外，在同時(shí)的第五工作步驟80中，借助溫度傳感器34獲取軸區(qū)段的溫度82。

在緊隨著的第六工作步驟84中，借助第二物理量76獲知第一容差值86。在轉(zhuǎn)速相對(duì)較小進(jìn)而電壓/通過(guò)電流相對(duì)較小的情況下，借助理論模型僅能夠以相對(duì)較大的不準(zhǔn)確度獲知第一轉(zhuǎn)矩70。因此，在轉(zhuǎn)速相對(duì)較低的情況下選擇相對(duì)較大的第一容差值86，而在轉(zhuǎn)速相對(duì)較大的情況下第一容差值86相對(duì)較小。例如，第一容差值86與轉(zhuǎn)速成反比例。從第一轉(zhuǎn)矩70中減去第一容差值86。在進(jìn)一步的進(jìn)程中，將差考慮為第一轉(zhuǎn)矩70。

此外，在第七工作步驟90中，根據(jù)第二物理量76還建立第二容差值88。將第二容差值88與第二轉(zhuǎn)矩46相加，并且將和考慮為第二轉(zhuǎn)矩46。在時(shí)間上緊接著的第八工作步驟92中形成差94，其中，第一轉(zhuǎn)矩減去第二轉(zhuǎn)矩46。

在第九工作步驟96中建立第一極限值98，為此考慮到溫度82。換句話(huà)說(shuō)，第一極限值98依賴(lài)于溫度82。第一極限值98依賴(lài)于溫度82地要么存儲(chǔ)在監(jiān)控系統(tǒng)38的表格中，要么借助物理模型根據(jù)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。

在第十工作步驟100中，將第一極限值98與差94進(jìn)行比較。如果差94小于極限值98，則在第十一工作步驟102中結(jié)束方法64。如果不是這種情況，則辨別出有故障103。故障103相應(yīng)于在借助系統(tǒng)50實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩方面的損耗大于第一極限值98的情況。轉(zhuǎn)矩?fù)p耗被軸承系統(tǒng)50吸收，其中，該負(fù)載會(huì)導(dǎo)致軸承10或軸區(qū)段48的一部分的損壞。

此外，在第十二工作步驟104中，借助溫度82確定第二極限值106，因此，該第二極限值同樣依賴(lài)于溫度82。第二極限值106大于第一極限值98并且以與第一極限值98相同的方式和方法進(jìn)行確定。如果差94大于第一極限值98，也就是存在有故障103的話(huà)，在第十三工作步驟108中將差94與第二極限值106進(jìn)行比較。如果差94小于第二極限值106，則在第十四工作步驟110中報(bào)告有故障103。借助顯示裝置，例如燈來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)告故障103。

如果差94大于第二極限值106的話(huà)，不僅要報(bào)告有故障103還要在第十五工作步驟112中使軸承系統(tǒng)50停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，對(duì)借助電流線路30實(shí)現(xiàn)的通電進(jìn)行調(diào)整，從而使馬達(dá)軸8無(wú)電流地自由停車(chē)。在圖3中所示的變型方案中，例如將驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域54與驅(qū)動(dòng)器脫開(kāi)。

本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施例。而是可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導(dǎo)出本發(fā)明的其他變型方案，而不偏離本發(fā)明的主題。此外，與各個(gè)實(shí)施例相關(guān)聯(lián)地描述的單個(gè)特征也尤其能夠以其他方式彼此組合，而不偏離本發(fā)明的主題。

附圖標(biāo)記列表

2 驅(qū)動(dòng)器

4 電動(dòng)馬達(dá)

6 受驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件

8 軸

10 軸承

12 旋轉(zhuǎn)軸線

14 軸承蓋

16 殼體

18 定子

20 轉(zhuǎn)速計(jì)轉(zhuǎn)子

22 轉(zhuǎn)速計(jì)

24 第一數(shù)據(jù)線路

26 過(guò)程控制部

28 第二數(shù)據(jù)線路

30 電流線路

32 轉(zhuǎn)子

34 溫度傳感器

36 第三數(shù)據(jù)線路

38 監(jiān)控系統(tǒng)

40 第一轉(zhuǎn)矩獲取裝置

42 第二轉(zhuǎn)矩獲取裝置

44 第四數(shù)據(jù)線路

46 第二轉(zhuǎn)矩

48 軸區(qū)段

50 軸承系統(tǒng)

52 第五數(shù)據(jù)線路

54 驅(qū)動(dòng)側(cè)的區(qū)域

56 齒輪

58 從動(dòng)側(cè)的區(qū)域

60 傳動(dòng)裝置殼體

62 傳動(dòng)裝置

64 方法

66 第一工作步驟

68 第二工作步驟

70 第一轉(zhuǎn)矩

72 第一物理量

74 第三工作步驟

76 第二物理量

78 第四工作步驟

80 第五工作步驟

82 溫度

84 第六工作步驟

86 第一容差值

88 第二容差值

90 第七工作步驟

92 第八工作步驟

94 差

96 第九工作步驟

98 第一極限值

100 第十工作步驟

102 第十一工作步驟

103 故障

104 第十二工作步驟

106 第二極限值

108 第十三工作步驟

110 第十四工作步驟

112 第十五工作步驟