用于估计电动马达的使用寿命的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带有用于连续获知马达的预期还可用的使用寿命的装置的电子整流马达。这种马达例如可以驱动小型马达或通风设备。这种马达现在几乎都实施为所谓的无整流子马达或(同义的)电子整流马达，并且本发明优选也应用在无整流子电动马达中。
【背景技术】
[0002]对于这种电动马达来说，其制造商通过试验获知在产品目录中说明的平均使用寿命。例如，根据产品目录，本申请人的612匪I类型的轴向通风设备在用球轴承支承转子的情况下，并且在40°C的情况下具有80000小时的预期的理论寿命。在65°C的最大允许的运行温度下，预期的理论寿命相对地仅为45000小时。这主要是由于随着温度增加，球轴承具有更短的使用寿命。轴承通常是限制使用寿命的构件，并且轴承的使用寿命在很大程度上依赖于轴承的温度。
[0003]这种产品目录数据虽然有帮助，但温度例如随着季节和太阳辐射改变，并且温度在一天内也会发生改变。
[0004]当通风设备应该用于在山上或塔上的移动基站时(在那里，通风设备在损坏时只能以很高的成本更换)，在经济上有意义的是，使用使用寿命非常长的通风设备，并且在有利的天气的情况下按时更换，以便尽可能低地保持由于故障导致的成本。
[0005]新通风设备的成本在大多情况下不重要，但移动网络的运营商有兴趣知道所使用的通风设备的平均或剩余理论寿命预期还有多久。
[0006]然而，精确的预告是不可能的，这是因为通风设备例如在运输或装配时可能遭受轴承损坏，并且于是具有更短的使用寿命。像所有预告那样，关于通风设备使用寿命的预告也具有很高的不确定性，可是这些预告却是很有价值的，这是因为可以从预期的使用寿命关于时间的曲线中推断出相关的通风设备的质量和其预期的使用寿命。
[0007]预告是困难的，这是因为这种通风设备必须在非常不同的运行条件下工作，例如高温或寒冷、干净或肮脏的空气、支承的类型(球轴承或滑动轴承)、轴承润滑类型、所使用的润滑脂的类型、通风设备在潮湿或干燥的大气中的运行、不同的转速(例如在夏天高温时非常快，在寒冬时非常慢或甚至停止)、满是灰尘或干净的空气等。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的任务是提供一种开头所提到的类型的新的装置。
[0009]该任务根据本发明通过专利权利要求1的主题来解决。通过在预测计算预期的使用寿命时不断考虑电动马达的运行条件，人们也可以看到“使用寿命剩余量”，其例如通过如下方式形成，即，在冷的季节中，通风设备仅很少地负载，这是因为如果通风设备的转速依赖于环境温度来调节，那么其能够以很小的转速运行。
【附图说明】
[0010]本发明的其他的细节和有利的改进方案从随后描述的、在附图中示出的、不会以任何方式理解为对本发明的限制的实施例以及从属权利要求中得到。其中:
[0011]图1示出关于根据本发明的装置的基本结构的概览图；
[0012]图2示出用于检测马达中的温度的简单的电路；
[0013]图3示出值检测的示意图；
[0014]图4示出阐述运行中的预期的理论寿命如何被连续修正的流程图；
[0015]图5示出用于阐述图4的图表；
[0016]图6示出用于阐述修正值Δ t的图示；
[0017]图7示出分别包含关于转速和使用寿命的信息的信号TL1和TL2的输出；
[0018]图8示出信号AL1的输出，该信号包含关于通风设备警告和使用寿命的信息；
[0019]图9示出带有根据本发明的装置的通风设备；以及
[0020]图10示出图1的根据本发明的装置的经修改的实施例的概览图。
【具体实施方式】
[0021]图1示意性地示出优选的部件，这些部件涉及对电动马达的剩余的使用寿命的预测计算。
[0022]在制造商的产品目录中通常提供参量L10，例如“L10 = 60000小时”。这意味着:在特定的运行条件，例如40°C的环境温度下，在60000小时的时间内，在100个通风设备中有10个通风设备出故障。
[0023]类似地，L1 = 30000小时意味着的是，在该运行条件下，在30000小时内，在100个马达中仅有一个马达出故障。
[0024]L10的值可以换算为L1的值，反之亦然，其中，L1的值自然小于L10的值。
[0025]针对重要的驱动器，例如教堂塔上的电话站的冷却器或者医疗设备中的栗，通常给出L1，而针对不太关键的驱动器，例如通风设备组中(在那里可以快速更换损坏的通风设备)的通风设备，通常给出L10，S卩，在该情况下忍受更多故障。作为基本原则，在其他条件不变的情况下可以给出:在温度上升10K的情况下使用寿命减半(K=开尔文=温度改变的计量单位)。
[0026]图1在20中示意性地示出利用A/D转换器26检测被监控的马达32 (图2)的温度。对于计算剩余的使用寿命来说，马达轴承的温度曲线(Temp.)是非常重要的。但马达转速η关于时间的曲线也可以起作用。
[0027]轴承的使用寿命经常由轴承制造商以相关于轴承上的温度的方式提供。在申请人所使用的轴承类型中，使用寿命示例性地可以近似以如下方式提供:
[0028]在32°C或更小的轴承温度中，使用寿命为X小时，其中，X小时是最大的使用寿命，例如80000小时。
[0029]超过32°C，使用寿命每30K会减半。轴承上的温度越高，每个预定的持续时间内的使用寿命修正值就必须越高。使用寿命因此例如在62°C的情况下为X/2小时，S卩，最大的使用寿命X的一半，并且在92°C的情况下为X/4小时，即，最大的使用寿命X的四分之一。
[0030]因此，使用寿命修正值例如在温度为62°C的情况下在预定的时间期间内相对于温度为32°C在预定的时间期间内要翻倍，这是因为会在一定程度上消耗掉更多的剩余的使用寿命或剩余的使用寿命余量。
[0031]在示例性的通风设备中，使用寿命例如可以以如下方式提供:
[0032]L10 (T_L) = L10 (70°C ) *2~ ((70 °C _T_L) /20)。
[0033]在此，T_L是轴承上的温度，并且在温度T_L〈30°C时假设T_L = 30°C，S卩，最小磨损。对于温度T_L>70°C来说，当例如所使用的轴承脂从该温度开始不耐热时，可能出现更强的使用时间缩短。值L10(70°C )例如可以从轴承制造商的数据中获知，其中，该值通常依赖于所使用的轴承脂、轴承的所选择的张紧度和转子的最大的预期不平衡度。
[0034]从公式例如得到:
[0035]L10 (30°C ) = L10 (70°C )*2'2 = 4*L10 (70°C )
[0036]L10(50°C ) = L10(70°C )*2~1 = 2*L10(70°C )。
[0037]相应地，使用寿命修正值必须在温度较小的情况下选择得较小，并且在温度较大的情况下选择得较大，以便匹配或获知剩余的使用寿命。
[0038]使用寿命修正值优选在获知之后被检验，从而其大于最小的使用寿命修正值，并且小于最大的使用寿命修正值，即，在预定的边界内。这避免了在计算使用寿命修正值时得到不实际的值。
[0039]无整流子马达通常具有电路板，其在图2中示意性地以36示出，并且因为马达(定子)中的测量本身对于大多数的应用来说导致高的成本，所以在20中通常测量电路板36上的NTC电阻22的温度，替选地，在通风设备中，同样以NTC电阻22’测量通风设备的空气流中的温度。但也可以使用其他温度传感器22、22’，例如正温度系数半导体元件(例如铂金测量电阻)或集成的半导体温度传感器。
[0040]从这些所测量的值中可以借助预定的关系或函数(例如形式为修正表或数学公式)获知在轴承中快要出现的温度。这可以以如下方式表达:
[0041]T_L = f (T_S, η),
[0042]其中，T_L是轴承上的近似地获知的温度，T_S是传感器上的温度，并且η是转速。函数f要么可以是数学公式，要么可以从修正表KT中读出哪个值T_L属于所获知的/所测量的值T_S，η。根据马达类型可能需要的是，通过其他参数估计轴承温度T_L，因此使该轴承温度与实际的轴承温度很好地相符。由此例如得到如下关系:
[0043]T_L = f(T_S, n, I,U),
[0044]其中，I是流过马达的电流，并且U是马达上的电压，该电压通常被称为中间电路电压。这在下面详细阐述。
[0045]在该情况下，对于使用寿命来说得到:
[0046]L10 (T_L) = f (T_L) = f (T_S, n, I，U)。
[0047]在试验中证实的是，尤其是在功率大的例如具有50W的电功率的电动马达中，在配属于马达的电路板36的区域内测量的温度可以显著偏离轴承上的温度，这是因为基于在电动马达的绕阻装置(尽管存在小的欧姆电阻)中的大功率和大电流(例如3A)，在轴承位置上可以局部形成更高的温度。所测量的温度虽然表征出电动马达的温度，但在电动马达的不同的区域中可能出现不同的温度。其他试验得到的是，轴承的温度(只要其不能够直接测量)近似地依赖于在电路板上测量的温度和电动马达的转速，这是因为电动马达的更高的转速需要更高的马达功率，由此也会在轴承区域中形成更多热量。此外，在转速更高的情况下，通过球轴承中的摩擦形成加热，其导致附加的温度提高。因此可以在实验室条件下进行测量，在测量时调节不同的外温度，并且在每个预定的外温度下分别调节不同的转速，并且测量温度传感器上的温度以及轴承上的温度。由此依赖于通过温度传感器测量的温度值和