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特表2024-514669電気モーターの振動挙動を評価する方法ならびに対応する電気モーターおよびファン
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-02
(54)【発明の名称】電気モーターの振動挙動を評価する方法ならびに対応する電気モーターおよびファン
(51)【国際特許分類】
G01H 17/00 20060101AFI20240326BHJP
【ＦＩ】
G01H17/00 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023563939
(86)(22)【出願日】2022-03-22
(85)【翻訳文提出日】2023-11-13
(86)【国際出願番号】 DE2022200051
(87)【国際公開番号】W WO2022223082
(87)【国際公開日】2022-10-27
(31)【優先権主張番号】102021203932.4
(32)【優先日】2021-04-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510334790
【氏名又は名称】ジール・アベッグ エスエー
(74)【代理人】
【識別番号】110002343
【氏名又は名称】弁理士法人 東和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シューベル、 ドミニク
【テーマコード（参考）】
2G064
【Ｆターム（参考）】
2G064AA11
2G064AB01
2G064AB02
2G064BA02
2G064BD02
2G064CC02
2G064CC41
2G064CC42
2G064CC43
2G064DD02
(57)【要約】
電気モーターの、特に、ファンの電気モーターの、および／またはその動作環境の振動挙動を評価する方法が開示される。この方法は、振動センサ（９）を用いて前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動を記録することによって記録振動値を生成するステップ（Ｓ１）と、前記記録振動値の第１の評価尺度を確認するステップ（Ｓ２）であって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーター（１）の前記少なくとも一部の前記振動の強度を表す、第１の評価尺度を確認するステップ（Ｓ２）ステップと、評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するステップ（Ｓ３）と、前記記録振動値の前記スペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するステップ（Ｓ４）であって、前記第２の評価尺度が、前記評価周波数における前記電気モーター（１）の前記少なくとも一部の前記振動の強度を表す、第２の評価尺度を確認するステップ（Ｓ４）と、前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって、前記振動挙動を評価するステップ（Ｓ５）と、を含み、共振点の存在が、前記第２の評価尺度と前記第１の評価尺度との比率が所定の限界値を超えたときに判定される。さらに、対応する電気モーター、ファン、およびシステムが開示される。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気モーターの、特に、ファンの電気モーターの、および／またはその動作環境の振動挙動を評価する方法であって、振動センサ（９）を用いて前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動を記録することによって記録振動値を生成するステップ（Ｓ１）と、
前記記録振動値の第１の評価尺度を確認するステップ（Ｓ２）であって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価尺度を確認するステップ（Ｓ２）ステップと、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するステップ（Ｓ３）と、
前記記録振動値の前記スペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するステップ（Ｓ４）であって、前記第２の評価尺度が、前記評価周波数における前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価尺度を確認するステップ（Ｓ４）と、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって前記振動挙動を評価するステップ（Ｓ５）と、
を含む方法。
【請求項2】
前記評価周波数が、基本周波数のオーダーによって形成され、前記基本周波数が、前記電気モーター（１）の速度に依存することを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項3】
前記評価周波数として１次のオーダーを用いることで、バランスの不均衡による共振を確認することを特徴とする、請求項２に記載された方法。
【請求項4】
前記振動挙動が、複数の評価周波数に対して評価されることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項5】
前記記録振動値の振幅および／もしくは実効値を所定の振幅限界値と比較することによって、ならびに／または、振動形状および／もしくは振動モードを確認することによって、検出された共振点をさらに評価する（Ｓ８）ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項6】
前記振動挙動の評価が、前記電気モーターが作動するとき、および／または、前記電気モーターの動作継続中、および／または所定の期間が経過した後、および／または、前記電気モーターの動作パラメータが変更されたとき、に実行されることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項7】
共振点の悪影響を軽減する提案が、前記振動挙動の評価結果に基づいて生成および／または出力され、好ましくは、前記提案が、釣り合い質量および／または抑制通路をどこにどの程度配置するのかを含むことを特徴する、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載された方法。
【請求項8】
共振点の存在が、前記第２の評価尺度と前記第１の評価尺度との比率が所定の限界値を超えたときに判定され、前記所定の限界値が、５０％以上、好ましくは、６０％以上、特に好ましくは、７０％以上であることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項9】
前記第１の評価尺度および／または前記第２の評価尺度が、実効値を形成することによって確認されることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項10】
電気モーター、好ましくは、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載された方法を実行するように設計されている電気モーターであって、前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動を記録して記録振動値を生成するように設計されている振動センサ（９）と、
第１の評価尺度を確認するように設計されている第１の評価ユニット（１４）であって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価ユニット（１４）と、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するように設計されている分析ユニット（１５）と、
前記記録振動値の前記スペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するように設計されて前記第２の評価尺度が前記評価周波数における前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価ユニット（１６）と、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって前記振動挙動を評価するように設計されて前記第２の評価尺度と前記第１の評価尺度との間の比率が所定の限界値を超えると共振点の存在が決定される、判断ユニット（１７）と、を備える、電気モーター。
【請求項11】
前記振動センサ（９）が、複数の軸に沿った振動を記録するように設計され、前記複数の軸が、一対の互いに垂直な軸であり、前記複数の軸の１つが、前記電気モーター（１）のモーター軸／モーターシャフト（３）に平行に配置されていることを特徴とし、および／または、前記振動センサ（９）が、振動速度および／または振動加速度を記録するように設計されていることを特徴とする、請求項１０に記載された電気モーター。
【請求項12】
前記電気モーター（１）が、前記振動挙動の評価に基づいて前記電気モーター（１）を調整および／または制御するように設計されている調整システムを備えていることを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載された電気モーター。
【請求項13】
前記電気モーター（１）が、前記振動挙動の評価に関する情報を出力するように設計されている出力ユニット（１９）を備え、該出力ユニット（１９）が、前記情報をクラウドシステムにアップロードするように設計可能であることを特徴とする、請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載された電気モーター。
【請求項14】
前記分析ユニット（１５）が、フーリエ変換、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）、および／または、ゲルツェルアルゴリズム、および／または、周波数帯域フィルタリングを実行するように設計されていることを特徴とする、請求項１０乃至請求項１３のいずれか一項に記載された電気モーター。
【請求項15】
ファン、好ましくは、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載された方法を実行するように設計されているファンであって、羽根車と請求項１０乃至請求項１４のいずれか一項に記載された電気モーターとを備え、前記羽根車が前記電気モーターのローターに連結されている、ファン。
【請求項16】
動作環境および駆動装置を備えたシステムであって、前記駆動装置が請求項１０乃至請求項１４のいずれか一項に記載された電気モーターおよび／または請求項１５に記載されたファンを備え、前記動作環境が前記駆動装置と相互作用し、前記駆動装置が該駆動装置の振動と前記動作環境の振動との両方を記録して評価するように設計されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気モーターの、特に、ファンの電気モーターの、および／または、その動作環境の振動挙動を評価する方法、ならびに、その方法を実行するように設計されている電気モーター、ファンおよびシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
電気モーターが動作すると、適切な動作か不適切な動作かに関わらず、振動が発生する。
この振動は、電気モーター自体から発生している場合があり、かつ／または、電気モーターの駆動対象（例えば、ファンの羽根車）や電気モーターの動作環境によって励振される場合がある。
実際には、（例えば、バランスの不均衡による）調和励振、（例えば、ノイズによる）確率的励振、または、（例えば、衝撃または衝撃シーケンスによる）パルス励振が発生する可能性がある。
これらの励振が構造特有の自然な動作を励振すると、共振が発生する可能性がある。
このような共振によって、過剰振動が引き起こされる。
この振動は、電気モーター自体から発生している場合があり、かつ／または、電気モーターの駆動対象（例えば、ファンの羽根車）や電気モーターの動作環境によって励振される場合がある。
実際には、（例えば、バランスの不均衡による）調和励振、（例えば、ノイズによる）確率的励振、または、（例えば、衝撃または衝撃シーケンスによる）パルス励振が発生する可能性がある。
これらの励振が構造特有の自然な動作を励振すると、共振が発生する可能性がある。
このような共振によって、過剰振動が引き起こされる。
【0003】
多くの共振、特に、バランスの不均衡によって引き起こされる共振は、電気モーターの速度に依存する。
共振は、例えば、騒音の増加や電気モーターの耐用年数に悪影響を与えるなど、電気モーターの動作に悪影響を与えるため、共振を引き起こす速度で電気モーターをできるだけ動作させないようにする試みが行われる。
これは、例えば、共振を引き起こす速度を急速に超えることによって、および／または、共振を引き起こす速度での動作を許可しないことによって、実行可能である。
このアプローチは、特に、ファンを使用する場合、通常は、問題なく実行できる。
共振は、例えば、騒音の増加や電気モーターの耐用年数に悪影響を与えるなど、電気モーターの動作に悪影響を与えるため、共振を引き起こす速度で電気モーターをできるだけ動作させないようにする試みが行われる。
これは、例えば、共振を引き起こす速度を急速に超えることによって、および／または、共振を引き起こす速度での動作を許可しないことによって、実行可能である。
このアプローチは、特に、ファンを使用する場合、通常は、問題なく実行できる。
【0004】
共振点での動作を避けたい場合、共振を引き起こす速度を知る必要がある。
このために、製造後にテストベンチで電気モーターを測定することが知られている。
共振を引き起こす速度には、様々な影響要因があり、通常は、電気モーターの設置場所に依存するため、電気モーターの出荷前にテストベンチで共振点を判断するだけでは充分ではないことがよくある。
したがって、振動検出用のセンサが取り付けられた電気モーターが知られている。
このような電気モーターは、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。
このために、製造後にテストベンチで電気モーターを測定することが知られている。
共振を引き起こす速度には、様々な影響要因があり、通常は、電気モーターの設置場所に依存するため、電気モーターの出荷前にテストベンチで共振点を判断するだけでは充分ではないことがよくある。
したがって、振動検出用のセンサが取り付けられた電気モーターが知られている。
このような電気モーターは、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されている。
【0005】
共振点を検出するには、電気モーターが動作可能な速度の少なくとも一部の範囲で電気モーターの振動を検査する必要がある。
特にファンの場合、この検査は、通常、起動動作中または停止動作中に行われる。
起動動作時、ファンは、理想的には、直線的な速度傾斜で、所定の時間内に最低速度（通常はファンの停止状態）から最高速度まで加速される。
停止動作中、速度は、ゼロ以外の開始速度（通常は最高速度）から最低速度まで減速される。
どちらの場合も、速度に応じて電気モーターの振動を検出し、判断する。
このような振動挙動の検出については、例えば、特許文献３および特許文献４を参照されたい。
特にファンの場合、この検査は、通常、起動動作中または停止動作中に行われる。
起動動作時、ファンは、理想的には、直線的な速度傾斜で、所定の時間内に最低速度（通常はファンの停止状態）から最高速度まで加速される。
停止動作中、速度は、ゼロ以外の開始速度（通常は最高速度）から最低速度まで減速される。
どちらの場合も、速度に応じて電気モーターの振動を検出し、判断する。
このような振動挙動の検出については、例えば、特許文献３および特許文献４を参照されたい。
【0006】
記録振動値が、例えば、７ミリメートル／秒（ＲＭＳ－二乗平均平方根）または９ミリメートル／秒（ＲＭＳ）など、事前に定義された限界値を超える場合、共振点が存在していると結論付けられる。
このような限界値は、ＩＳＯ１４６９４などの規格や他の規制で定義される。
この限界値を超えるすべての速度は、「禁止」速度として記録され、可能であれば、使用しないか、その後の動作中にすぐに超過される。
このような限界値は、ＩＳＯ１４６９４などの規格や他の規制で定義される。
この限界値を超えるすべての速度は、「禁止」速度として記録され、可能であれば、使用しないか、その後の動作中にすぐに超過される。
【0007】
電気モーターの振動挙動のこのような判断の欠点は、起動動作や停止動作が必要であることである。
共振点が変化しない用途では、電気モーターの試運転時に、このようなテストランを行うだけで充分である。
しかし、実際には、例えば、堆積物や磨耗／経年劣化、あるいは、システムやメンテナンスの調整や拡張などによるファンの動作環境の変化の結果として、共振点は変化する。
このような状況では、少なくとも場合によって、新たなテストランを実行する必要がある。
特に、連続動作で使用される電気モーターの場合、追加のメンテナンス期間が必要となり、かなりのコストがかかる可能性がある。
共振点が変化しない用途では、電気モーターの試運転時に、このようなテストランを行うだけで充分である。
しかし、実際には、例えば、堆積物や磨耗／経年劣化、あるいは、システムやメンテナンスの調整や拡張などによるファンの動作環境の変化の結果として、共振点は変化する。
このような状況では、少なくとも場合によって、新たなテストランを実行する必要がある。
特に、連続動作で使用される電気モーターの場合、追加のメンテナンス期間が必要となり、かなりのコストがかかる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１８２１１８３８（Ａ１）号明細書
【特許文献2】独国特許出願公開第１０２０１８２１１８４６（Ａ１）号明細書
【特許文献3】独国実用新案第２０２０１９１０１２６２（Ｕ１）号明細書
【特許文献4】独国特許出願公開第１０２０１８２１１８５０（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
したがって、本発明は、（可能であれば、電気モーターの駆動対象物および／または動作環境を含む）電気モーターの振動挙動を柔軟かつ確実に評価可能な上述の、方法、電気モーター、ファン、システムを設計および改良するという目的に基づいている。
この評価は、電気モーターの動作中に実行することが望ましい。
この評価は、電気モーターの動作中に実行することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述の目的は、請求項１の特徴によって達成される。
したがって、主題の方法は、
振動センサを用いて電気モーターの少なくとも一部の振動を記録することによって記録振動値を生成するステップと、
前記記録振動値の第１の評価尺度を確認するステップであって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価尺度を確認するステップステップと、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するステップと、
前記記録振動値のスペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するステップであって、前記第２の評価尺度が、前記評価周波数における前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価尺度を確認するステップと、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって、前記振動挙動を評価するステップと、を含む方法である。
したがって、主題の方法は、
振動センサを用いて電気モーターの少なくとも一部の振動を記録することによって記録振動値を生成するステップと、
前記記録振動値の第１の評価尺度を確認するステップであって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価尺度を確認するステップステップと、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するステップと、
前記記録振動値のスペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するステップであって、前記第２の評価尺度が、前記評価周波数における前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価尺度を確認するステップと、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって、前記振動挙動を評価するステップと、を含む方法である。
【0011】
上述の目的は、請求項１０の特徴を有する電気モーターによって達成される。
したがって、主題の電気モーターは、
電気モーターの少なくとも一部の振動を記録し、記録振動値を生成するように設計されている振動センサと、
第１の評価尺度を確認するように設計されている第１の評価ユニットであって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価ユニットと、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するように設計されている分析ユニットと、
前記記録振動値のスペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するように設計されている第２の評価ユニットであって、前記第２の評価尺度が、前記評価周波数における前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価ユニットと、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって前記振動挙動を評価するように設計されている判断ユニット、を備える、電気モーターである。
したがって、主題の電気モーターは、
電気モーターの少なくとも一部の振動を記録し、記録振動値を生成するように設計されている振動センサと、
第１の評価尺度を確認するように設計されている第１の評価ユニットであって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価ユニットと、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するように設計されている分析ユニットと、
前記記録振動値のスペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するように設計されている第２の評価ユニットであって、前記第２の評価尺度が、前記評価周波数における前記電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価ユニットと、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって前記振動挙動を評価するように設計されている判断ユニット、を備える、電気モーターである。
【0012】
さらに、上述の目的は、請求項１５の特徴を有するファンによって達成される。
したがって、主題のファンは、羽根車と本発明による電気モーターとを備え、前記羽根車が前記電気モーターのローターに連結されている、ファンである。
したがって、主題のファンは、羽根車と本発明による電気モーターとを備え、前記羽根車が前記電気モーターのローターに連結されている、ファンである。
【0013】
さらに、上述の目的は、請求項１６の特徴を有するシステムによって達成される。
したがって、主題のシステムは、動作環境および駆動装置を備えたシステムであって、前記駆動装置が本発明による電気モーターおよび／または本発明によるファンを備え、前記動作環境が前記駆動装置と相互作用し、前記駆動装置がこの駆動装置の振動と前記動作環境の振動との両方を記録して評価するように設計されている、システムである。
したがって、主題のシステムは、動作環境および駆動装置を備えたシステムであって、前記駆動装置が本発明による電気モーターおよび／または本発明によるファンを備え、前記動作環境が前記駆動装置と相互作用し、前記駆動装置がこの駆動装置の振動と前記動作環境の振動との両方を記録して評価するように設計されている、システムである。
【0014】
電気モーターの、または、電気モーターを含むシステムの振動挙動は、共振周波数の範囲での調和振動が支配的であることが、当初認識されていた。
共振周波数の範囲を超えると、記録振動値の信号曲線は、正弦曲線に近付く。
共振周波数における振動の強度と、検出されたすべての周波数にわたる振動の強度との比較は、振動挙動の判断に非常によく使用可能なことも認識されている。
したがって、起動動作や停止動作は、絶対的に必要ではなく、むしろ、電気モーターの動作中に記録した振動挙動の「描写」から共振点を検出することができる。
この知識が、本発明による方法で用いられる。
共振周波数の範囲を超えると、記録振動値の信号曲線は、正弦曲線に近付く。
共振周波数における振動の強度と、検出されたすべての周波数にわたる振動の強度との比較は、振動挙動の判断に非常によく使用可能なことも認識されている。
したがって、起動動作や停止動作は、絶対的に必要ではなく、むしろ、電気モーターの動作中に記録した振動挙動の「描写」から共振点を検出することができる。
この知識が、本発明による方法で用いられる。
【0015】
まず、本発明による方法では、振動センサを用いて電気モーターの少なくとも一部の振動を記録することによって、記録振動値を生成する。
通常、この記録は、所定の記録時間にわたって行われる。
電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す第１の評価尺度が、記録振動値に対して確認される。
さらに、記録振動値から評価周波数のスペクトル成分が決定される。
これは、記録振動の成分が、評価周波数においてどのくらいの大きさであるかを判断することを意味している。
評価周波数における電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す第２の評価尺度が、スペクトル成分に対して決定される。
第１の評価尺度を第２の評価尺度と比較することによって、評価周波数での調和振動の成分が、スペクトル全体の振動と比較してどのくらい大きいかを判断可能である。
通常、この記録は、所定の記録時間にわたって行われる。
電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す第１の評価尺度が、記録振動値に対して確認される。
さらに、記録振動値から評価周波数のスペクトル成分が決定される。
これは、記録振動の成分が、評価周波数においてどのくらいの大きさであるかを判断することを意味している。
評価周波数における電気モーターの少なくとも一部の振動の強度を表す第２の評価尺度が、スペクトル成分に対して決定される。
第１の評価尺度を第２の評価尺度と比較することによって、評価周波数での調和振動の成分が、スペクトル全体の振動と比較してどのくらい大きいかを判断可能である。
【0016】
このような比較をどれ程正確に実行するかは、スペクトル全体にわたる振動と比較した評価周波数における調和振動の成分についての情報が、その比較によって得られている限り、重要ではない。
一実施形態では、比較は、第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率を介して実行可能である。
この比率が限界値を超えた場合、共振点が存在すると判断可能である。
一実施形態では、比較は、第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率を介して実行可能である。
この比率が限界値を超えた場合、共振点が存在すると判断可能である。
【0017】
本開示による方法は、必ずしも起動動作または停止動作を必要としない。
むしろ、現在の動作状態を直接評価可能である。
これにより、動作中の電気モーターの状態を確認可能である。
それにもかかわらず、この方法は、例えば、電気モーターの振動挙動の全体像を取得するために、起動動作の際や停止動作の際にも使用できる。
動作中に評価する場合、振動挙動は、繰り返し、定期的に、評価可能である。
例えば、１５分、１時間、または、１日の経過後に新しい評価を開始できる。
特に、評価を繰り返すことで、電気モーターの、電気モーターの駆動対象の、および／または動作環境の、変化を検出でき、必要に応じて適切な措置を講じることができる。
むしろ、現在の動作状態を直接評価可能である。
これにより、動作中の電気モーターの状態を確認可能である。
それにもかかわらず、この方法は、例えば、電気モーターの振動挙動の全体像を取得するために、起動動作の際や停止動作の際にも使用できる。
動作中に評価する場合、振動挙動は、繰り返し、定期的に、評価可能である。
例えば、１５分、１時間、または、１日の経過後に新しい評価を開始できる。
特に、評価を繰り返すことで、電気モーターの、電気モーターの駆動対象の、および／または動作環境の、変化を検出でき、必要に応じて適切な措置を講じることができる。
【0018】
原則として、所定の記録時間は、任意に選択可能である。
しかし、この所定の記録時間が、特定のスペクトル成分に与える影響が充分に小さく、振動信号が充分に良好に記録されるように、過度に狭い記録時間を選択しないことをお勧めする。
同時に、電気モーターの速度や動作環境などの変化により、記録振動値が変化する可能性があるため、記録時間を過度に大きくするべきではない。
記録時間の設定は、電気モーターの用途またはその動作環境によって異なる。
一実施形態では、記録時間は、調和振動信号の少なくとも１周期の長さである。
別の実施形態では、記録時間は、調和振動信号の複数の周期長であり、最大でも１０周期長になるように記録時間を選択することをお勧めする。
しかし、この所定の記録時間が、特定のスペクトル成分に与える影響が充分に小さく、振動信号が充分に良好に記録されるように、過度に狭い記録時間を選択しないことをお勧めする。
同時に、電気モーターの速度や動作環境などの変化により、記録振動値が変化する可能性があるため、記録時間を過度に大きくするべきではない。
記録時間の設定は、電気モーターの用途またはその動作環境によって異なる。
一実施形態では、記録時間は、調和振動信号の少なくとも１周期の長さである。
別の実施形態では、記録時間は、調和振動信号の複数の周期長であり、最大でも１０周期長になるように記録時間を選択することをお勧めする。
【0019】
評価頻度も、比較的任意に選択可能である。
ここで重要なことは、選択した評価周波数でも共振が予想されるということである。
非常に低い評価周波数（例えば、２ヘルツ未満）は、多くの場合、例えば、数キロヘルツの範囲の非常に高い評価周波数と同様に、有用でない可能性がある。
評価周波数は、比較的自由に選択でき、また、評価周波数を（例えば、５ヘルツまたは１０ヘルツの間隔で）離散化して使用することもできる。
評価周波数を選択する場合、以前の測定で検出された共振点である周波数も、選択できる。
共振周波数の変化が予想される場合は、以前に測定した共振周波数の周囲で評価周波数を選択することもできる。
上記の短い列挙は、評価頻度をどの程度柔軟に選択できるかを示している。
評価頻度は、電気モーターの速度に応じて選択することもできる。
ここで重要なことは、選択した評価周波数でも共振が予想されるということである。
非常に低い評価周波数（例えば、２ヘルツ未満）は、多くの場合、例えば、数キロヘルツの範囲の非常に高い評価周波数と同様に、有用でない可能性がある。
評価周波数は、比較的自由に選択でき、また、評価周波数を（例えば、５ヘルツまたは１０ヘルツの間隔で）離散化して使用することもできる。
評価周波数を選択する場合、以前の測定で検出された共振点である周波数も、選択できる。
共振周波数の変化が予想される場合は、以前に測定した共振周波数の周囲で評価周波数を選択することもできる。
上記の短い列挙は、評価頻度をどの程度柔軟に選択できるかを示している。
評価頻度は、電気モーターの速度に応じて選択することもできる。
【0020】
評価された振動挙動は、様々な励振によって引き起こされる可能性がある。
振動は、電気モーター自体、羽根車などの駆動対象および／または電気モーターの動作環境から発生する可能性がある。
振動が振動センサによって記録できる限り、本明細書で開示される方法を使用して評価可能である。
振動は、電気モーター自体、羽根車などの駆動対象および／または電気モーターの動作環境から発生する可能性がある。
振動が振動センサによって記録できる限り、本明細書で開示される方法を使用して評価可能である。
【0021】
ここでの動作環境とは、電気モーターに対して反応する電気モーターの周囲の領域であると理解される。
反応とは、特に、機械的反応を指す。
例えば、動作環境は、電気モーターが接続されているシステムの一部によって形成されている場合がある。
電気モーターがファンの一部である場合、動作環境は、例えば、ファンによって動かされる空気が送られる空気流システムを、さらに含んでもよい。
動作環境には、追加の振動発生源が存在する場合がある。
電気モーターが駆動する羽根車は、動作環境の一部と考えることができる。
反応とは、特に、機械的反応を指す。
例えば、動作環境は、電気モーターが接続されているシステムの一部によって形成されている場合がある。
電気モーターがファンの一部である場合、動作環境は、例えば、ファンによって動かされる空気が送られる空気流システムを、さらに含んでもよい。
動作環境には、追加の振動発生源が存在する場合がある。
電気モーターが駆動する羽根車は、動作環境の一部と考えることができる。
【0022】
記録振動値は、様々な方法で表現可能である。
この記録振動値は、振動の方向とは無関係に振動の振幅を示す単純な値で表すことができる。
記録振動値は、例えば、３つの異なる空間方向の振動を示すベクトルにすることもできる。
本発明にとって唯一重要なことは、記録振動値から評価尺度を確認できるということであり、これは、実用上常に達成できる。
振動値が、どのように具体的に表現されるか、振動が記録される方向、および、振動が１つ以上の軸に沿って記録されるかどうかは、それぞれの用途によって異なっていてもよい。
この記録振動値は、振動の方向とは無関係に振動の振幅を示す単純な値で表すことができる。
記録振動値は、例えば、３つの異なる空間方向の振動を示すベクトルにすることもできる。
本発明にとって唯一重要なことは、記録振動値から評価尺度を確認できるということであり、これは、実用上常に達成できる。
振動値が、どのように具体的に表現されるか、振動が記録される方向、および、振動が１つ以上の軸に沿って記録されるかどうかは、それぞれの用途によって異なっていてもよい。
【0023】
振動を記録する振動センサは、様々な態様で設計可能であり、様々な技術に基づいて設計可能である。
一例として、ＭＥＭＳセンサ（微小電気機械システム）を参照されたい。
記録する振動値に応じて、センサは、１つ以上の方向で測定可能である。
一例として、ＭＥＭＳセンサ（微小電気機械システム）を参照されたい。
記録する振動値に応じて、センサは、１つ以上の方向で測定可能である。
【0024】
振動センサ自体は、様々な場所に配置可能である。
一実施形態では、振動センサは、電気モーターの外側に配置される。
振動センサは、電気モーターの外側に配置されているハウジング内に配置可能である。
別の実施形態では、振動センサは、電気モーターに組み込まれており、電気モーターの一部となっている。
このような電気モーターが、例えば、冒頭で既に述べた特許文献１に開示されている。
一実施形態では、振動センサは、電気モーターの外側に配置される。
振動センサは、電気モーターの外側に配置されているハウジング内に配置可能である。
別の実施形態では、振動センサは、電気モーターに組み込まれており、電気モーターの一部となっている。
このような電気モーターが、例えば、冒頭で既に述べた特許文献１に開示されている。
【0025】
評価結果は、様々な用途に利用可能である。
評価結果は、電気モーターまたは電気モーターの構成部品の平均寿命の予測に利用できる。
例えば、現在の電気モーターの駆動対象が電気モーターの耐用年数にどのような影響を与えるかを理解可能である。
評価結果は、クラウドに送信可能であるので、電気モーターの状態監視や改善などに利用可能である。
センサ信号および／または評価結果は、例えば、電気モーターの動作状態をより広範に評価するために、電気モーターのデジタルツインに入力することもできる。
上記の短く非網羅的な列挙は、本発明がいかに包括的に利用可能かを示している。
評価結果は、電気モーターまたは電気モーターの構成部品の平均寿命の予測に利用できる。
例えば、現在の電気モーターの駆動対象が電気モーターの耐用年数にどのような影響を与えるかを理解可能である。
評価結果は、クラウドに送信可能であるので、電気モーターの状態監視や改善などに利用可能である。
センサ信号および／または評価結果は、例えば、電気モーターの動作状態をより広範に評価するために、電気モーターのデジタルツインに入力することもできる。
上記の短く非網羅的な列挙は、本発明がいかに包括的に利用可能かを示している。
【0026】
一実施形態では、評価周波数は、基本周波数のオーダーで形成され、基本周波数は、電気モーターの速度に依存する。
これにより、評価頻度の選択を簡略化可能である。
基本周波数と速度との間の依存性は、例えば、基本周波数が回転周波数、すなわち、電気モーターの１秒当たりの回転数によって形成されることによって、達成することができる。
基本周波数のオーダーとは、この基本周波数の倍数であり、つまり、ｎ次のオーダーは、基本周波数のｎ倍に対応する。
現在の速度は、様々な態様で判断可能である。
例えば、速度センサを使用してもよい。
特に、電子的に整流されている電気モーターを用いる場合、速度に関する情報を入手可能であるため、その情報をモーター制御装置から転送してもよい。
これにより、評価頻度の選択を簡略化可能である。
基本周波数と速度との間の依存性は、例えば、基本周波数が回転周波数、すなわち、電気モーターの１秒当たりの回転数によって形成されることによって、達成することができる。
基本周波数のオーダーとは、この基本周波数の倍数であり、つまり、ｎ次のオーダーは、基本周波数のｎ倍に対応する。
現在の速度は、様々な態様で判断可能である。
例えば、速度センサを使用してもよい。
特に、電子的に整流されている電気モーターを用いる場合、速度に関する情報を入手可能であるため、その情報をモーター制御装置から転送してもよい。
【0027】
一改良例では、１次のオーダーを評価周波数として用いることで、バランスの不均衡による共振を確認する。
【0028】
一実施形態では、振動挙動は、複数の評価周波数に対して評価される。
このアプローチは、複数の異なる共振効果を調べる場合に特に役立つ。
（基本周波数のオーダーを複数の異なるオーダーで使用する場合、）異なる共振効果が異なる共振周波数で現れるため、複数の評価周波数を用いることで、複数の異なる共振効果を評価できる。
複数の評価周波数を選択する場合、発生する可能性のある共振効果に関する知識を使用できる。
この知識は、例えば、同一または類似の電気モーターの詳細な測定および／またはシミュレーションから得ることができる。
このアプローチは、複数の異なる共振効果を調べる場合に特に役立つ。
（基本周波数のオーダーを複数の異なるオーダーで使用する場合、）異なる共振効果が異なる共振周波数で現れるため、複数の評価周波数を用いることで、複数の異なる共振効果を評価できる。
複数の評価周波数を選択する場合、発生する可能性のある共振効果に関する知識を使用できる。
この知識は、例えば、同一または類似の電気モーターの詳細な測定および／またはシミュレーションから得ることができる。
【0029】
一実施形態では、記録振動値の振幅を所定の振幅限界値と比較することによって、ならびに／または、振動形状および／または振動モードを確認することによって、ならびに／または、他の評価を実行することによって、検出された共振点をさらに評価する。
振幅を評価することで、臨界共振点と非臨界共振点とを区別したり、電気モーターやその動作環境に対する共振点の影響を区別したりすることができる。
振幅限界値は、経験値または計算から決定可能である。
ＩＳＯ１４６９４などの規格や他の規制に由来する場合もある。
例えば、７ミリメートル／秒（ＲＭＳ）または９ミリメートル／秒（ＲＭＳ）の振幅限界値が考えられる。
振幅を評価することで、臨界共振点と非臨界共振点とを区別したり、電気モーターやその動作環境に対する共振点の影響を区別したりすることができる。
振幅限界値は、経験値または計算から決定可能である。
ＩＳＯ１４６９４などの規格や他の規制に由来する場合もある。
例えば、７ミリメートル／秒（ＲＭＳ）または９ミリメートル／秒（ＲＭＳ）の振幅限界値が考えられる。
【0030】
振動の形状を確認すると、励振構造が、どのように振動しているかを説明できるようになる。
振動モードを確認すると、周波数、振動形状、減衰の観点から、振動の概要を説明できる。
振動モードを確認すると、周波数、振動形状、減衰の観点から、振動の概要を説明できる。
【0031】
一実施形態では、振動挙動の評価は、電気モーターが作動する時、および／または、電気モーターの動作継続中、および／または、所定の期間が経過した後、および／または、電気モーターの動作パラメータが変更されたとき、に実行される。
試運転中の評価により、特定の動作環境における振動に関して、特定の電気モーターがどのような挙動をするかを確認できる。
起動動作中や停止動作中の評価も、実行可能である。
動作継続中の評価は、電気モーターが連続動作で使用される用途で特に役立つ。
さらに、動作継続中の評価により、動作中に変化する振動挙動を検出することも可能になる。
事前定義された期間の経過後に評価することにより、振動挙動を包括的にモニタリングすることが可能になる。
このようにして、振動挙動の変化も、確実に検出できる。
事前定義された期間は、それぞれの動作環境に応じて選択可能である。
電気モーターで駆動される羽根車が取り付けられているなど、パラメータが大きく変動する動作環境では、パラメータがほぼ安定している動作環境よりも短い期間が適切な場合がある。
したがって、期間は、分、時間、日、週、さらには、月の範囲になる可能性がある。
動作パラメータの変更時の評価により、動作パラメータの変更に応じて変化する可能性のある振動挙動を迅速に評価できる。
試運転中の評価により、特定の動作環境における振動に関して、特定の電気モーターがどのような挙動をするかを確認できる。
起動動作中や停止動作中の評価も、実行可能である。
動作継続中の評価は、電気モーターが連続動作で使用される用途で特に役立つ。
さらに、動作継続中の評価により、動作中に変化する振動挙動を検出することも可能になる。
事前定義された期間の経過後に評価することにより、振動挙動を包括的にモニタリングすることが可能になる。
このようにして、振動挙動の変化も、確実に検出できる。
事前定義された期間は、それぞれの動作環境に応じて選択可能である。
電気モーターで駆動される羽根車が取り付けられているなど、パラメータが大きく変動する動作環境では、パラメータがほぼ安定している動作環境よりも短い期間が適切な場合がある。
したがって、期間は、分、時間、日、週、さらには、月の範囲になる可能性がある。
動作パラメータの変更時の評価により、動作パラメータの変更に応じて変化する可能性のある振動挙動を迅速に評価できる。
【0032】
一実施形態では、共振点の悪影響を軽減する提案が、振動挙動の評価の結果に基づいて生成および／または出力される、好ましくは、この提案が、釣り合い質量および／または抑制通路をどこにどの程度配置するのかを含む。
これにより、好ましくない振動挙動を改善することができるため、ユーザーにさらなる付加価値を提供することができる。
これにより、好ましくない振動挙動を改善することができるため、ユーザーにさらなる付加価値を提供することができる。
【0033】
一実施形態では、共振点の存在は、第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率が所定の限界値を超えたときに決定され、所定の限界値とは、５０％以上、好ましくは、６０％以上、特に好ましくは、７０％以上である。
限界値の仕様は、記録振動値のスペクトルに依存することが多い。
さらに、記録振動が、判断対象の電気モーターまたは動作環境の正弦波振動にどの程度近づいているかを考慮してもよい。
限界値が５０％以上であれば、共振点を確実に検出可能である。
限界値を６０％以上であれば、検出がさらに向上する。
限界値が７０％以上であれば、特に、確実に共振点を検出可能である。
限界値の仕様は、記録振動値のスペクトルに依存することが多い。
さらに、記録振動が、判断対象の電気モーターまたは動作環境の正弦波振動にどの程度近づいているかを考慮してもよい。
限界値が５０％以上であれば、共振点を確実に検出可能である。
限界値を６０％以上であれば、検出がさらに向上する。
限界値が７０％以上であれば、特に、確実に共振点を検出可能である。
【0034】
一実施形態では、第１の評価尺度および／または第２の評価尺度は、実効値を形成することによって判断される。
このような実効値は、例えば、二乗平均平方根（ＲＭＳ）によって形成可能である。
実効値は、計算が簡単でありながら有益な評価尺度を表している。
このような実効値は、例えば、二乗平均平方根（ＲＭＳ）によって形成可能である。
実効値は、計算が簡単でありながら有益な評価尺度を表している。
【0035】
電気モーターの一実施形態では、振動センサは、複数の軸に沿った振動を記録するように設計されており、複数の軸は、一対の互いに垂直な軸であり、複数の軸の１つは、電気モーターのモーター軸／モーターシャフトに平行に配置されている。
このようにすると、振動挙動に関するさらなる情報を取得することができ、振動挙動および／または共振点の評価をさらに改善することができる。
このようにすると、振動挙動に関するさらなる情報を取得することができ、振動挙動および／または共振点の評価をさらに改善することができる。
【0036】
一実施形態では、振動センサは、振動速度および／または振動加速度を記録するように設計されている。
【0037】
一実施形態では、電気モーターは、振動挙動の評価に基づいて電気モーターを調整および／または制御するように設計されている調整システムを備える。
これにより、評価された振動挙動を直接利用可能になる。
評価に使用される調整システムおよびユニット、例えば、評価ユニット、分析ユニット、および／または、判断ユニットは、一般的な電子機器で実装可能である。
例えば、電気モーターの電子機器ハウジング内に配置されたモーター電子機器が考えられる。
これにより、評価された振動挙動を直接利用可能になる。
評価に使用される調整システムおよびユニット、例えば、評価ユニット、分析ユニット、および／または、判断ユニットは、一般的な電子機器で実装可能である。
例えば、電気モーターの電子機器ハウジング内に配置されたモーター電子機器が考えられる。
【0038】
一実施形態では、電気モーターは、振動挙動の評価に関する情報を出力するように設計されている出力ユニットを備えている。
これにより、評価結果を柔軟に利用可能になる。
出力ユニットは、有線、光および／または無線であってもよい。
光出力ユニットは、例えば、臨界振動状態を知らせる単純な光、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）によって形成可能である。
したがって、出力ユニットは、視覚的な情報を提供可能である。
あるいは、またはさらに、出力ユニットは、「外部への」通信を提供可能である。
これには、例えば、出力ユニットが情報を上位レベルの制御ユニットに出力できるようにすること、または、情報をクラウドシステムにアップロードできるようにすることが含まれてもよい。
このようにして、電気モーターをインダストリー４．０環境の一部にすることができる。
これにより、評価結果を柔軟に利用可能になる。
出力ユニットは、有線、光および／または無線であってもよい。
光出力ユニットは、例えば、臨界振動状態を知らせる単純な光、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）によって形成可能である。
したがって、出力ユニットは、視覚的な情報を提供可能である。
あるいは、またはさらに、出力ユニットは、「外部への」通信を提供可能である。
これには、例えば、出力ユニットが情報を上位レベルの制御ユニットに出力できるようにすること、または、情報をクラウドシステムにアップロードできるようにすることが含まれてもよい。
このようにして、電気モーターをインダストリー４．０環境の一部にすることができる。
【0039】
一実施形態では、分析ユニットは、フーリエ変換、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）および／またはゲルツェルアルゴリズムおよび／または多かれ少なかれ広帯域な周波数帯域フィルタリングを実行するように設計されている。
原理的には、評価周波数での振動の評価が可能である限り、スペクトル成分の確認は、様々な態様で行うことができる。
ＦＦＴを用いると、スペクトル成分の包括的な画像が得られる。
１９５８年にＧｅｒａｌｄＧｏｅｒｔｚｅｌによって発表されたＧｏｅｒｔｚｅｌアルゴリズムを用いると、信号の個々のスペクトル成分を非常に効率的に確認できる。
これは、限られた計算リソースでもスペクトル成分を判断可能であることを意味する。
周波数帯域フィルタリングにより、振動信号を対象となる特定の周波数に制限することができる。
周波数帯域フィルタリングは、スペクトル成分を判断する前に実行できる。
原理的には、評価周波数での振動の評価が可能である限り、スペクトル成分の確認は、様々な態様で行うことができる。
ＦＦＴを用いると、スペクトル成分の包括的な画像が得られる。
１９５８年にＧｅｒａｌｄＧｏｅｒｔｚｅｌによって発表されたＧｏｅｒｔｚｅｌアルゴリズムを用いると、信号の個々のスペクトル成分を非常に効率的に確認できる。
これは、限られた計算リソースでもスペクトル成分を判断可能であることを意味する。
周波数帯域フィルタリングにより、振動信号を対象となる特定の周波数に制限することができる。
周波数帯域フィルタリングは、スペクトル成分を判断する前に実行できる。
【0040】
現在、本発明を有利に設計および改良するための様々な可能性が存在する。
この目的のために、一方では、独立した請求項に従属する請求項を参照し、他方では、図面を参照した実施形態の以下の説明を参照されたい。
図面を参照した実施形態の説明に関連して、実施形態の改良も一般的に説明される。
この目的のために、一方では、独立した請求項に従属する請求項を参照し、他方では、図面を参照した実施形態の以下の説明を参照されたい。
図面を参照した実施形態の説明に関連して、実施形態の改良も一般的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明による電気モーターの実施形態の断面図である。
【図2】本発明による電気モーターの実施形態の機能ユニットを含むブロック図である。
【図3】本発明による方法の実施形態のステップを有するフローチャートである。
【図4】電気モーターの速度に対する第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率を示す図である。
【図5】電気モーターの速度とそれに関連するスペクトル成分との関係を示す図である。
【発明の詳細な説明】
【0042】
図１は、本発明による電気モーター１の実施形態のステータ２の断面図を示す。
モーター軸３には、軸受管４が形成され、その長手方向の端部のそれぞれに軸受収容領域５が形成されている。
軸受（不図示）が、軸受収容領域５内に収容され、その軸受を介して電気モーター１のシャフト（不図示）が、回転可能に取り付けられる。
ステータブッシング６は、アルミニウム部品によって形成され、その一端には、軸受管４が形成され、他端には、モーター電子機器を収容するための電子機器ハウジング７が形成されている。
モーター電子機器は、フィード信号を生成し、ステータ２および／またはローター巻線に出力する。
わかりやすさのために、モーター電子機器の回路基板８のみが示されている。
振動センサ９が、回路基板８上に配置されている。
回路基板８は、埋込用樹脂１０、１１内に埋め込まれ、埋込用樹脂１０、１１は、回路基板８のエッジ領域に接続されている。
具体的には、埋込用樹脂１０は、連結要素として機能し、ステータブッシング６からの振動を、回路基板８、したがって、振動センサ９へと伝達する。
さらなる連結要素として、ねじ１２が存在し、電子機器ハウジングの穴１３にねじ込まれている。
このように、振動センサ９を電気モーター１内に配置可能であり、電気モーター１の少なくとも一部の振動を記録可能である。
モーター軸３には、軸受管４が形成され、その長手方向の端部のそれぞれに軸受収容領域５が形成されている。
軸受（不図示）が、軸受収容領域５内に収容され、その軸受を介して電気モーター１のシャフト（不図示）が、回転可能に取り付けられる。
ステータブッシング６は、アルミニウム部品によって形成され、その一端には、軸受管４が形成され、他端には、モーター電子機器を収容するための電子機器ハウジング７が形成されている。
モーター電子機器は、フィード信号を生成し、ステータ２および／またはローター巻線に出力する。
わかりやすさのために、モーター電子機器の回路基板８のみが示されている。
振動センサ９が、回路基板８上に配置されている。
回路基板８は、埋込用樹脂１０、１１内に埋め込まれ、埋込用樹脂１０、１１は、回路基板８のエッジ領域に接続されている。
具体的には、埋込用樹脂１０は、連結要素として機能し、ステータブッシング６からの振動を、回路基板８、したがって、振動センサ９へと伝達する。
さらなる連結要素として、ねじ１２が存在し、電子機器ハウジングの穴１３にねじ込まれている。
このように、振動センサ９を電気モーター１内に配置可能であり、電気モーター１の少なくとも一部の振動を記録可能である。
【0043】
図２は、回路基板８上に実装可能な電気モーター１の機能ユニットのブロック図を示す。
振動センサ９は、電気モーター１の少なくとも一部の振動を記録する。
この記録振動値は、一方では、第１の評価ユニット１４に転送され、他方では、分析ユニット１５および判断ユニット１７に転送される。
第１の評価ユニット１４は、この記録振動値から第１の評価尺度を決定する。
この第１の評価尺度は、電気モーター１の一部がどれだけ強く振動しているかを示す。
分析ユニット１５は、評価周波数に対して、記録振動値のスペクトル成分を決定する。
この評価周波数は、回転周波数のオーダー、つまり、電気モーターの１秒あたりの回転数の倍数にすることができる。
スペクトル成分は、第２の評価ユニット１６に供給され、第２の評価ユニット１６は、それを使用して第２の評価尺度を決定する。
第２の評価尺度は、評価周波数での電気モーター１の振動の強さを示す。
第１の評価尺度および第２の評価尺度は、二乗平均平方根によって形成される。
振動センサ９は、電気モーター１の少なくとも一部の振動を記録する。
この記録振動値は、一方では、第１の評価ユニット１４に転送され、他方では、分析ユニット１５および判断ユニット１７に転送される。
第１の評価ユニット１４は、この記録振動値から第１の評価尺度を決定する。
この第１の評価尺度は、電気モーター１の一部がどれだけ強く振動しているかを示す。
分析ユニット１５は、評価周波数に対して、記録振動値のスペクトル成分を決定する。
この評価周波数は、回転周波数のオーダー、つまり、電気モーターの１秒あたりの回転数の倍数にすることができる。
スペクトル成分は、第２の評価ユニット１６に供給され、第２の評価ユニット１６は、それを使用して第２の評価尺度を決定する。
第２の評価尺度は、評価周波数での電気モーター１の振動の強さを示す。
第１の評価尺度および第２の評価尺度は、二乗平均平方根によって形成される。
【0044】
第１の評価ユニット１４および第２の評価ユニット１６は、それぞれの場合に確認された第１の評価尺度および第２の評価尺度を判断ユニット１７に入力し、判断ユニット１７は、評価尺度を互いに比較する。
この目的のために、第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率が計算される。
この比率は、電気モーター１の全体の振動における評価周波数を有する振動の成分を反映している。
この比率計算の結果は、限界値メモリ１８からロードされる所定の限界値と比較される。
指定された限界値を超えた場合には、共振点が存在すると判断される。
さらに、判断ユニット１７は、共振点の臨界性を評価するために、記録振動値を判定する。
（同様に、限界値メモリ１８に記憶可能な）振幅限界値を超える場合、臨界共振点についての決定が行われる。
それ以外の場合、共振点は、非臨界として分類される。
さらに、判断ユニット１７は、例えば、振動形状または振動モードに関して、共振点のさらなる判断を実行可能である。
このようにして得られた情報は、出力ユニット１９に転送可能であり、出力ユニット１９は、この情報をユーザー、上位レベルの制御ユニット、モーター電子機器、クラウドまたは他のシステムに出力可能である。
この目的のために、第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率が計算される。
この比率は、電気モーター１の全体の振動における評価周波数を有する振動の成分を反映している。
この比率計算の結果は、限界値メモリ１８からロードされる所定の限界値と比較される。
指定された限界値を超えた場合には、共振点が存在すると判断される。
さらに、判断ユニット１７は、共振点の臨界性を評価するために、記録振動値を判定する。
（同様に、限界値メモリ１８に記憶可能な）振幅限界値を超える場合、臨界共振点についての決定が行われる。
それ以外の場合、共振点は、非臨界として分類される。
さらに、判断ユニット１７は、例えば、振動形状または振動モードに関して、共振点のさらなる判断を実行可能である。
このようにして得られた情報は、出力ユニット１９に転送可能であり、出力ユニット１９は、この情報をユーザー、上位レベルの制御ユニット、モーター電子機器、クラウドまたは他のシステムに出力可能である。
【0045】
図３は、本発明による方法の実施形態のステップを有するフローチャートである。
この方法は、ステップＳ１で、振動センサ９を用いて振動値を記録することからスタートする。
ステップＳ２で、電気モーター１の全体的な振動状態が測定される。
この測定は、記録振動値の第１の評価尺度を決定することで行われる。
この第１の評価尺度は、電気モーター１内の検出部位がどれだけ強く振動しているかを、記録された全ての周波数にわたって示している。
ステップＳ３で、記録振動値の１つのスペクトル成分（または、複数のスペクトル成分）が、１つの（または、複数の）評価周波数に対して決定される。
ここで、評価周波数は、この場合、回転周波数のオーダーで形成される。
ステップＳ４で、スペクトル成分の第２の評価尺度を決定することで、個々のオーダーの振動値が評価される。
ステップＳ５で、評価尺度が比較され、振動挙動が評価される。
この目的のために、第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率が計算され、限界値と比較される。
比率が限界値を超えない場合（「いいえ」の場合）、シーケンスは、ステップＳ６に進み、現在の評価周波数は、共振点として検出されない。
その後、シーケンスは、ステップＳ１に戻る。
比率が限界値を超えている場合（「はい」の場合）、共振点が存在すると判断され、ステップＳ７で共振点の臨界性が評価される。
この目的のために、ステップＳ８で、記録振動値の実効値が振幅限界値と比較される。
実効値が振幅限界値を超えていない場合（「いいえ」の場合）、ステップＳ９で共振点は、臨界点を超えていないと判断されるため、特別な処理は、必要なく、方法は、ステップＳ１に戻る。
実効値が振幅限界値を超えている場合（「はい」の場合）、ステップＳ１０で、共振点は、臨界点を超えていると分類される。
ステップＳ１１で、１つ以上のアクションが引き起こされる。
このアクションには、エラーメッセージの出力、動作パラメータの修正などが含まれてもよい。
その後、シーケンスは、ステップＳ１に戻る。
この方法は、ステップＳ１で、振動センサ９を用いて振動値を記録することからスタートする。
ステップＳ２で、電気モーター１の全体的な振動状態が測定される。
この測定は、記録振動値の第１の評価尺度を決定することで行われる。
この第１の評価尺度は、電気モーター１内の検出部位がどれだけ強く振動しているかを、記録された全ての周波数にわたって示している。
ステップＳ３で、記録振動値の１つのスペクトル成分（または、複数のスペクトル成分）が、１つの（または、複数の）評価周波数に対して決定される。
ここで、評価周波数は、この場合、回転周波数のオーダーで形成される。
ステップＳ４で、スペクトル成分の第２の評価尺度を決定することで、個々のオーダーの振動値が評価される。
ステップＳ５で、評価尺度が比較され、振動挙動が評価される。
この目的のために、第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率が計算され、限界値と比較される。
比率が限界値を超えない場合（「いいえ」の場合）、シーケンスは、ステップＳ６に進み、現在の評価周波数は、共振点として検出されない。
その後、シーケンスは、ステップＳ１に戻る。
比率が限界値を超えている場合（「はい」の場合）、共振点が存在すると判断され、ステップＳ７で共振点の臨界性が評価される。
この目的のために、ステップＳ８で、記録振動値の実効値が振幅限界値と比較される。
実効値が振幅限界値を超えていない場合（「いいえ」の場合）、ステップＳ９で共振点は、臨界点を超えていないと判断されるため、特別な処理は、必要なく、方法は、ステップＳ１に戻る。
実効値が振幅限界値を超えている場合（「はい」の場合）、ステップＳ１０で、共振点は、臨界点を超えていると分類される。
ステップＳ１１で、１つ以上のアクションが引き起こされる。
このアクションには、エラーメッセージの出力、動作パラメータの修正などが含まれてもよい。
その後、シーケンスは、ステップＳ１に戻る。
【0046】
図４は、速度に対する第２の評価尺度と第１の評価尺度との比率を示す図である。
１次のオーダーが、評価周波数、すなわち、電気モーターの回転周波数に対応する周波数として選択される。
電気モーターは、ファン、より正確には、ラジアルファンの一部である。
この図は、電気モーターまたはファンの振動が１次のオーダーの影響をどの程度強く受けるかを示している。
共振点が存在する範囲として、２つの速度範囲が見てとれる。
１分あたり約４８０回転（最初のピーク）と、１分あたり６８０～８７０回転の範囲（高い値を有する広い速度範囲）と、の２つである。
１次のオーダーが、評価周波数、すなわち、電気モーターの回転周波数に対応する周波数として選択される。
電気モーターは、ファン、より正確には、ラジアルファンの一部である。
この図は、電気モーターまたはファンの振動が１次のオーダーの影響をどの程度強く受けるかを示している。
共振点が存在する範囲として、２つの速度範囲が見てとれる。
１分あたり約４８０回転（最初のピーク）と、１分あたり６８０～８７０回転の範囲（高い値を有する広い速度範囲）と、の２つである。
【0047】
これら２つの共振点が臨界性を有するかどうかは、スペクトル成分、つまり、この場合は、１次のオーダーの振動の絶対振幅、の曲線を示す図５の図を用いると確認可能である。
この図は、毎分４８０回転付近の第１の範囲は、臨界性を有していないと分類でき、第２の範囲、特に、毎分７６５回転で臨界性を有していると分類できることを示している。
この図は、毎分４８０回転付近の第１の範囲は、臨界性を有していないと分類でき、第２の範囲、特に、毎分７６５回転で臨界性を有していると分類できることを示している。
【0048】
本実施例では、ファンの現在の動作状態の評価を、このように実行可能であることを示している。
本明細書で開示される状態監視では、ファンの起動や停止は、必要ない。
振動の測定は、絶え間なく行うことも、一定の時間間隔で行うこともできる。
本明細書で開示される状態監視では、ファンの起動や停止は、必要ない。
振動の測定は、絶え間なく行うことも、一定の時間間隔で行うこともできる。
【0049】
本明細書で開示される実施形態に関して、繰り返しを避けるために、明細書の一般的な部分および添付の特許請求の範囲を参照されたい。
【0050】
最後に、上述の実施形態は、説明するためにのみ用いられ、実施形態に限定するものではない。
【符号の説明】
【0051】
１ ・・・電気モーター
２ ・・・ステータ
３ ・・・モーター軸
４ ・・・軸受管
５ ・・・軸受収容領域
６ ・・・ステータブッシング
７ ・・・電子機器ハウジング
８ ・・・回路基板
９ ・・・振動センサ
１０ ・・・埋込用樹脂
１１ ・・・埋込用樹脂
１２ ・・・ねじ
１３ ・・・穴
１４ ・・・第１の評価ユニット
１５ ・・・分析ユニット
１６ ・・・第２の評価ユニット
１７ ・・・判断ユニット
１８ ・・・限界値メモリ
１９ ・・・出力ユニット
２ ・・・ステータ
３ ・・・モーター軸
４ ・・・軸受管
５ ・・・軸受収容領域
６ ・・・ステータブッシング
７ ・・・電子機器ハウジング
８ ・・・回路基板
９ ・・・振動センサ
１０ ・・・埋込用樹脂
１１ ・・・埋込用樹脂
１２ ・・・ねじ
１３ ・・・穴
１４ ・・・第１の評価ユニット
１５ ・・・分析ユニット
１６ ・・・第２の評価ユニット
１７ ・・・判断ユニット
１８ ・・・限界値メモリ
１９ ・・・出力ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気モーターの、特に、ファンの電気モーターの、および／またはその動作環境の振動挙動を評価する方法であって、振動センサ（９）を用いて前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動を記録することによって記録振動値を生成するステップ（Ｓ１）と、
前記記録振動値の第１の評価尺度を確認するステップ（Ｓ２）であって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価尺度を確認するステップ（Ｓ２）ステップと、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するステップ（Ｓ３）と、
前記記録振動値の前記スペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するステップ（Ｓ４）であって、前記第２の評価尺度が、前記評価周波数における前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価尺度を確認するステップ（Ｓ４）と、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって、前記振動挙動を評価するステップ（Ｓ５）と、
を含む方法。
【請求項2】
前記評価周波数が、基本周波数のオーダーによって形成され、前記基本周波数が、前記電気モーター（１）の速度に依存し、
前記評価周波数として１次のオーダーを用いることで、バランスの不均衡による共振を確認することが可能であることを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項3】
前記振動挙動が、複数の評価周波数に対して評価されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された方法。
【請求項4】
前記記録振動値の振幅および／もしくは実効値を所定の振幅限界値と比較することによって、ならびに／または、振動形状および／もしくは振動モードを確認することによって、検出された共振点をさらに評価する（Ｓ８）ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項5】
前記振動挙動の評価が、前記電気モーターが作動するとき、および／または、前記電気モーターの動作継続中、および／または所定の期間が経過した後、および／または前記電気モーターの動作パラメータが変更されたとき、に実行されることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項6】
共振点の悪影響を軽減する提案が、前記振動挙動の評価結果に基づいて生成および／または出力され、好ましくは、前記提案が、釣り合い質量および／または抑制通路をどこにどの程度配置するのかを含むことを特徴する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項7】
共振点の存在が、前記第２の評価尺度と前記第１の評価尺度との比率が所定の限界値を超えたときに判定され、前記所定の限界値が、５０％以上、好ましくは、６０％以上、特に好ましくは、７０％以上であることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載された方法。
【請求項8】
前記第１の評価尺度および／または前記第２の評価尺度が、実効値を形成することによって確認されることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載された方法。
【請求項9】
電気モーター、好ましくは、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された方法を実行するように設計されている電気モーター、であって、前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動を記録して記録振動値を生成するように設計されている振動センサ（９）と、
第１の評価尺度を確認するように設計されている第１の評価ユニット（１４）であって、前記第１の評価尺度が、前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第１の評価ユニット（１４）と、
評価周波数に対して前記記録振動値のスペクトル成分を決定するように設計されている分析ユニット（１５）と、
前記記録振動値の前記スペクトル成分に対して第２の評価尺度を確認するように設計されて前記第２の評価尺度が前記評価周波数における前記電気モーター（１）の少なくとも一部の振動の強度を表す、第２の評価ユニット（１６）と、
前記第１の評価尺度を前記第２の評価尺度と比較することによって前記振動挙動を評価するように設計されて前記第２の評価尺度と前記第１の評価尺度との間の比率が所定の限界値を超えると共振点の存在が決定される、判断ユニット（１７）と、を備える、電気モーター。
【請求項10】
前記振動センサ（９）が、複数の軸に沿った振動を記録するように設計され、前記複数の軸が、一対の互いに垂直な軸であり、前記複数の軸の１つが、前記電気モーター（１）のモーター軸／モーターシャフト（３）に平行に配置されていることを特徴とし、および／または、前記振動センサ（９）が、振動速度および／または振動加速度を記録するように設計されていることを特徴とする、請求項９に記載された電気モーター。
【請求項11】
前記電気モーター（１）が、前記振動挙動の評価に基づいて前記電気モーター（１）を調整および／または制御するように設計されている調整システムを備えることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載された電気モーター。
【請求項12】
前記電気モーター（１）が、前記振動挙動の評価に関する情報を出力するように設計されている出力ユニット（１９）を備え、該出力ユニット（１９）が、前記情報をクラウドシステムにアップロードするように設計可能であることを特徴とする、請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載された電気モーター。
【請求項13】
前記分析ユニット（１５）が、フーリエ変換、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）、および／または、ゲルツェルアルゴリズム、および／または、周波数帯域フィルタリングを実行するように設計されていることを特徴とする、請求項９乃至請求項１２のいずれか一項に記載された電気モーター。
【請求項14】
ファン、好ましくは、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された方法を実行するように設計されているファン、であって、羽根車と、請求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載された電気モーターと、を備え、前記羽根車が前記電気モーターのローターに連結されている、ファン。
【請求項15】
動作環境および駆動装置を備えたシステムであって、前記駆動装置が請求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載された電気モーターおよび／または請求項１５に記載されたファンを備え、前記動作環境が前記駆動装置と相互作用し、前記駆動装置が該駆動装置の振動と前記動作環境の振動との両方を記録して評価するように設計されている、システム。
【国際調査報告】