[發明專利]用于測量軸承中的電流的裝置和方法

有效

• 申請號: 201080066748.1
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN102893503A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 約爾格·哈塞爾;格爾德·米凱利斯;卡斯滕·普羅博爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00;G01R31/34
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

在機器中，在軸承中會出現電流（軸承電流，英文：Bearing?Currents），該電流使這個軸承的使用壽命顯著縮短。軸承電流是在電機的滾動-或滑動軸承中出現的電流。

該電流由電壓（軸承電壓）引起，由于在機器內部存在電或磁的雜散場、或通過從外部流經機器的外部電流而形成該電壓。一旦軸承電壓超過潤滑油膜的擊穿電壓，就會出現電流。

軸承電流的不利影響例如在于

-燃燒油脂（降低剩余潤滑性能）

-在滾道中和滾動體中形成坑

-并且在極端情況下由此引起的間接損失是：在滾道中形成波紋。

這種軸承電流在近幾十年來都是已知的現象。它不能在場中直接探測到并且導致使用者一方的巨大的投入或者說導致制造廠商一方的高昂的擔保費用。因此在能夠測量軸承電流并且有說服力地進行分析的測量方法或者傳感器方面存在很大的需求。

在電機中的軸承電流，特別是在利用功率電子器件運行時會少量地縮短電動機軸承的使用壽命。根據當前的現有技術，僅僅在明顯的情況下、例如由于形成噪聲或軸承潤滑脂燃燒，才注意到受到軸承電流損壞的軸承，并對其進行更換。這經常導致消耗極大成本的設備停機。

在軸承運行時面臨的較大的問題因此在于，需要識別故障的預測的時間點和進而識別更換軸承的最佳的時間點。如果過早地作出反應，這意味著不必要的高維護成本，并且在過晚地作出反應時，用戶要承擔設備停機的費用。

背景技術

至今利用高成本的、傳統的軸承電流檢測方法或借助于通過接觸電刷的直接的電壓測量來定量地檢測軸承電流，其中傳統的軸承電流檢測需要多次地對電動機進行改裝（組裝和拆卸）。被覆蓋的頻率范圍在此典型地位于一位或兩位數的MHz范圍。基于裝配的臨界條件不可能出現更高的頻率范圍。此外僅僅可以受限地進行持續監測。

通過輻射電磁場進行的測量非常容易由于輸入方面的干擾而引起錯誤的解釋或者幾乎不允許對軸承電流的量化。盡管做出了很大努力，但多年以來也沒有發現合適的解決方法。軸承電流因此根據現有技術僅能由專家進行量化。然而由于低頻率范圍，對此例如參見由發明人根據申請文件號PCT/EP2010/001150提交的題為“Verfahren?zur?Detektion?von?Plasma-（用于探測等離子體-軸承電流的方法）”的專利申請，或由于對輻射電磁場的測量相對于干擾因素的靈敏性，該結論至今僅僅是有局限性的意義。

已經存在用于測量電機（電動機和發電機）中的軸承電流的傳感器。

在經典的測量技術中，軸承相對于電動機殼體絕緣。該絕緣利用導線被消除。通過導線可以例如利用電流探頭來測量軸承電流。

在出版物DE?10?2005?027?670中說明了另一種可能性，在火花放電期間通過軸承電壓的間接測量和從快速的電壓崩潰中計算軸承電流。也例如由出版物WO?2007106015已知了一種對于電動機附近的電磁場的測量。

對于軸承電流和由此引起的軸承損壞的補償通常伴隨著巨額費用，并且也僅能困難地評估費用是否足夠。耗費成本的措施在過去部分地、盡管并不適于期望目標地被執行。

傳統的軸承電流測量技術耗費財力和時間，電動機必須被改裝，以便能進行測量。

通過軸承電壓的測量通常需要通過接觸刷來接合。該接觸刷是非維護性的和/或昂貴的，并且因此不適于持續監測。此外在實踐中，客戶通常僅僅在短時間內接受安裝接觸刷。

由于單個金屬絲的導線長度必須非常短，因此在GHz范圍內的測量難于實現。

對電磁場的測量通常對于周圍環境中的、例如由于開斷變流器所引起的干擾脈沖是敏感的。因此機械工程師不認同該測量。此外，幾乎不可能對振幅加以說明，這是因為擴散并不限定減振。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種用于解決上述問題的方法。應提出一種測量方法和一種裝置，其允許對軸承電流進行更好的評估。此外應提出一種方法和一種裝置，其實現了對軸承電流的無接觸的測量。本發明的目的也在于提出一種測量傳感器和一種方法，其適于長時間測量軸承電流。

該目的通過根據權利要求1的一種裝置來實現。該裝置用于識別電動機軸承中的軸承電流或通過電動機驅動的機器中的軸承中的軸承電流，該軸承引導電動機軸或驅動軸，其中軸和電動機連接，電動機包括轉子和至少部分包圍轉子的殼體，并且電動機軸和離合器或適于測量的附加裝置連接。