一种电机系统的状态监控装置及电机系统的制作方法

本实用新型主要涉及工业物联网领域，尤其涉及一种电机系统的状态监控装置及电机系统。

背景技术：

工业物联网(industrialinternetofthings，iiot)领域中，数以百万计的工业设备，例如机器、电机和驱动等通过工业物联网设备连接至工业物联网平台(云服务器)，形成工业物联网。

安装在电机系统和机器上的大多数的工业物联网设备用于状态监控，例如工业物联网设备用于测量振动和温度。工业物联网设备在进行状态监控时，需要获得足够的电能。现有技术中，通常使用外部电池或者电机运动控制系统(例如可编程逻辑控制器，驱动等)为工业物联网设备供电。对于外部电池供电，一个工厂可能安装有成千上万的工业物联网设备，外部电池供电将会显著增加工业物联网设备的管理和维护成本。对于电机运动控制系统供电，电机运动控制系统需要消耗额外的电能。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电机系统的状态监控装置及电机系统，可以实现电机系统的状态监控装置的自供电，无需外部电池或者电机运动控制系统供电，降低电机系统的状态监控装置的管理和维护成本。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种电机系统的状态监控装置，所述状态监控装置包括：壳体，所述壳体内形成一腔体；能量转换电池，设置在所述壳体的内壁上并位于所述腔体中，所述能量转换电池将所述电机系统在异常状态时产生的能量转换成电能；电路板，连接至所述能量转换电池，所述电路板上设有调理电路，所述调理电路用于对所述电能进行调理；传感器，连接至所述调理电路的输出端，并使用所述调理电路输出的电能作为电源，所述传感器适于感测所述异常状态对应的信号并输出所述信号。为此，本实用新型的实施例提供了一种电机系统的状态监控装置及电机系统，状态监控装置包括能量转换电池，将电机系统在异常状态时产生的能量转换成电能，可以实现电机系统的状态监控装置的自供电，无需外部电池或者电机运动控制系统供电，降低电机系统的状态监控装置的管理和维护成本。此外，状态监控装置的传感器在供电后才会感测并发送信号，可以大幅降低数据量，节省了通信资源。

在本实用新型的一实施例中，所述能量转换电池包括振动电池，所述振动电池将所述电机系统的振动机械能转换成电能。为此，可以将电机系统的振动机械能转换成电能实现状态监控装置的自供电。

在本实用新型的一实施例中，所述能量转换电池包括热电电池，所述热电电池将所述电机系统在过热时产生的热能转换成电能。为此，可以将电机系统的热能转换成电能实现状态监控装置的自供电。

在本实用新型的一实施例中，所述能量转换电池包括振动电池和热电电池，所述振动电池将所述电机系统的振动机械能转换成电能，所述热电电池将所述电机系统在过热时产生的热能转换成电能。为此，可以将振动机械能和热能都转换为电能，提升了能量转换电池的容量。

在本实用新型的一实施例中，所述调理电路包括整流器和串联至所述整流器的电容。为此，可以实现能量转换电池输出电能的整流和滤波，从而提升电能的质量。

在本实用新型的一实施例中，所述电路板上还设有连接至所述传感器的测量控制电路，所述测量控制电路包括处理器、控制器和通信接口，所述处理器用于对所述传感器输出的所述信号进行处理，所述控制器控制所述通信接口发送经处理的所述信号。为此，可以实现传感器信号的测量和发送。

在本实用新型的一实施例中，所述热电电池的材料包括石墨烯。

在本实用新型的一实施例中，所述振动电池的材料包括压电陶瓷。

在本实用新型的一实施例中，所述通信接口采用工业物联网协议接口。为此，可以使状态监控装置实现为工业物联网设备。

本实用新型还提出了一种电机系统，所述电机系统包括电机、连接至所述电机的输出端的滚珠丝杠、支撑所述滚珠丝杠的第一支架和第二支架，所述第一支架位于所述滚珠丝杠靠近所述电机的一端，所述第二支架位于所述滚珠丝杠远离所述电机的另一端，其中，所述第一支架上设有如所述的状态监控装置。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

其中，

图1是根据本实用新型的一实施例的一种电机系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型的一实施例的一种电机系统的状态监控装置的结构示意图；

图3是根据本实用新型的一实施例的一种电路板的电路结构示意图。

附图标记说明

10电机系统

11电机

12状态监控装置

13第一支架

14移动件

15第二支架

16滚珠丝杠

17球状螺母

121壳体

122腔体

123能量转换电池

124电路板

125传感器

1241调理电路

1241a整流器

1241b电容

1242测量控制电路

1242a处理器

1242b控制器

1242c通信接口

1243第一连接器

1244第二连接器

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

图1是根据本实用新型的一实施例的一种电机系统10的结构示意图。如图1所示，电机系统10包括电机11、第一支架13、移动件14、第二支架15、滚珠丝杠16和球状螺母17。

电机11可以在驱动器(图未示)的驱动下输出扭矩，滚珠丝杠16连接至电机11的输出端，第一支架13和第二支架15支撑滚珠丝杠16，第一支架13位于滚珠丝杠16靠近电机11的一端，第二支架15位于滚珠丝杠16远离电机11的另一端，第一支架13上设有对电机系统10的运行状态进行监控的状态监控装置12，状态监控装置12可以是工业物联网设备。球状螺母17设置于滚珠丝杠16和移动件14之间，球状螺母17与移动件14固定连接。

在正常状态下，电机11在驱动器的驱动下输出扭矩，滚珠丝杠16在电机11输出扭矩的作用下旋转，滚珠丝杠16在第一支架13和第二支架15的支撑下平稳旋转，旋转的滚珠丝杠16带动球状螺母17平移，固定连接至球状螺母17的移动件14也进行平移运动。

发生异常时，例如电机11的输出不平稳产生振动或者电机11过热时，设置于第一支架13上的状态监控装置12可以监测到该异常状态，并将该异常状态发送至云服务器，云服务器通知到用户采取相应的措施，可以避免异常状态对电机系统10进一步造成伤害，同时状态监控装置12还可以实现自供电，降低电机系统的状态监控装置的管理和维护成本。下文对本实用新型的实施例中的状态监控装置12进行详细说明。可以理解，本实用新型的状态监控装置12并不限于应用至工业物联网，也可以应用其它场景。

图2是根据本实用新型的一实施例的一种电机系统的状态监控装置12的结构示意图。状态监控装置12可以安装至如图1所示的电机系统10的第一支架13上。应当理解，状态监控装置12安装的位置不会影响滚珠丝杠16的旋转，为此，状态监控装置12可以安装至第一支架13的上表面，如图1所示。本实用新型对状态监控装置12的安装方式不作限定，状态监控装置12可以通过螺纹连接的方式，或者卡和的方式，或者粘贴的方式安装至第一支架13上。

如图2所示，本实用新型的实施例中的状态监控装置12可以包括壳体121、腔体122、能量转换电池123、电路板124和传感器125。

壳体121大体上为长方体，侧面和侧面之间的过渡面为弧面，底面安装至第一支架13上，顶面敞开，侧面和底面形成腔体122，腔体122用于容纳能量转换电池123、电路板124和传感器125。壳体121可以由金属材料制成，例如铜或铁，壳体121也可以由塑料材料制成，例如聚乙烯。

能量转换电池123设置在壳体121的内壁上并位于腔体122中，能量转换电池123将电机系统10在异常状态时产生的能量转换成电能。作为非限制性的示例，电机系统10在异常状态时产生的能量可以是电机系统在电机11的输出不平稳时产生振动，或者电机11过热。能量转换电池123可以将电机系统10在异常状态时产生的能量转换成电能，无需外部电池或者电机运动控制系统供电，从而实现了状态监控装置的自供电，降低电机系统的状态监控装置的管理和维护成本。

电路板124连接至能量转换电池123，电路板124上设有调理电路1241，调理电路1241用于对电能进行调理。图3是根据本实用新型的一实施例的一种电路板124的电路结构示意图。如图3所示，调理电路1241包括整流器1241a和串联至整流器1241a的电容1241b，其中，整流器1241a用于对能量转换电池123输出的电能进行整流，电容1241b对整流之后的电能进行滤波。

传感器125连接至调理电路1241的输出端，并使用调理电路1241输出的电能作为电源，传感器125适于感测异常状态对应的信号并输出信号。作为非限制性的示例，电机系统10在异常状态时产生的能量可以是电机系统在电机11的输出不平稳时产生振动，或者电机11过热，传感器125可以感测对应的振动信号或温度信号。同时，传感器125在供电后才会感测并发送信号，可以大幅降低数据量，节省了通信资源。

电路板124上还可以设有连接至传感器125的测量控制电路1242，测量控制电路1242可以包括处理器1242a、控制器1242b和通信接口1242c。处理器1242a用于对传感器125输出的信号进行处理，例如将传感器125输出的信号进行放大、滤波和测量，从而获得传感器125的测量值。控制器1242b控制通信接口1242c发送经处理器1242a处理的信号。通信接口1242c用于在使能状态下将经处理器1242a处理的信号发送出去。通信接口1242c可以采用工业物联网协议接口，工业物联网协议可以是蜂窝协议或以太网协议。

电路板124上还可以具有第一连接器1243和第二连接器1244，第一连接器1243可以连接至振动传感器，用于将振动传感器的振动信号发送至测量控制电路1242，第二连接器1244可以连接至温度传感器，用于将温度传感器的温度信号发送至测量控制电路1242。

下面提供三个具体的实施示例。

在第一个具体的实施示例中，能量转换电池123包括振动电池，振动电池将电机的振动机械能转换成电能。电机10的输出不平稳产生振动，振动电池将电机10的振动机械能转换成电能，该电能经调理后为振动传感器供电，得到供电的振动传感器可以感测振动信号，并将感测的振动信号通过测量控制电路1242发送出去。示例性的，振动电池的材料可以包括压电陶瓷。

在第二个具体的实施示例中，能量转换电池包括热电电池，热电电池将电机在过热时产生的热能转换成电能。电机10过热时，热电电池将电机10的热能转换成电能，该电能经调理后为温度传感器供电，得到供电的温度传感器可以感测温度信号，并将感测的温度信号通过测量控制电路1242发送出去。示例性的，热电电池的材料可以包括石墨烯。

在第三个具体的实施示例中，能量转换电池包括振动电池和热电电池，振动电池将电机的振动机械能转换成电能，热电电池将电机在过热时产生的热能转换成电能。电机10的输出不平稳产生振动和/或过热时，振动电池将电机10的振动机械能转换成电能，热电电池将电机10的热能转换成电能，该电能经调理后为振动传感器和温度传感器供电，得到供电的振动传感器和温度传感器可以感测振动信号和温度信号，并将感测的振动信号和温度信号通过测量控制电路1242发送出去。示例性的，振动电池的材料可以包括压电陶瓷，热电电池的材料可以包括石墨烯。与前两个示例相比，能量转换电池包括振动电池和热电电池，可以将振动机械能和热能都转换为电能，提升了能量转换电池的容量。

本实用新型的实施例提供了一种电机系统的状态监控装置及电机系统，状态监控装置包括能量转换电池，将电机在异常状态时产生的能量转换成电能，可以实现电机系统的状态监控装置的自供电，无需外部电池或者电机运动控制系统供电，降低电机系统的状态监控装置的管理和维护成本。此外，状态监控装置的传感器在供电后才会感测并发送信号，可以大幅降低数据量，节省了通信资源。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。