[发明专利]用于检测电机振动的系统和方法

说明书

公开了一种用于监测电机的振动的改进系统及方法。根据一个实施方式，传感器被定位在与电动机传动轴正交的平面中，并且每个传感器检测沿电动机的至少一个轴的振动。传感器被定向成使得每个传感器的极性相反。成对的传感器可以用于隔离电动机内的特定振动。根据另一实施方式，传感器可以直接安装至电动机传动轴。电动机传动轴上的传感器直接检测沿电动机传动轴的振动。可选地，第二传感器可以安装至电动机壳体内的固定位置，并且电动机传动轴上的传感器与固定位置处的传感器的组合可以用于隔离电动机内的特定振动。电动机控制器可以调整电动机的操作以减少所隔离的振动。

技术领域

本文所公开的主题内容总体上涉及对电动机的控制，更具体地涉及用于使用安装至电动机的传感器来检测振动并且使用连接至该电动机的控制器来减小所检测到的振动的系统。

背景技术

旋转电机(如电动机或发电机)已变得普遍并且存在于许多应用和配置中。电机包括固定部件(即，定子)和旋转部件(即，转子)。在电动机中，例如经由安装至转子的磁体或者经由施加于缠绕在转子上的线圈的电流或在所述线圈中感生的电流，在转子中建立磁场。由于向定子施加受控电压而建立第二旋转磁场，并且定子中磁场的旋转引起转子中的磁场旋转，从而使转子旋转。传动轴或其他驱动构件安装至转子并且延伸到转子壳体的外部，从而在转子旋转时向要被驱动的机器(如齿轮箱、泵或风扇)提供机械联接。

还已知可以提供电机控制器，以将来自交流(AC)源或直流(DC)源的输入电力转换成施加于定子的受控电压。在某些应用中，期望高性能的电机和受控机器。例如，伺服电机可以将机床定位成具有较高速度和紧密的位置公差，以用于部件的可重复制造。伺服电动机可以安装至机器并且经由齿轮箱联接到用于定位机器的一个轴的驱动构件，如滚珠螺杆或齿条和小齿轮。

由于下述原因可能会导致在控制系统内产生的振动或谐振：电机的转动性、不平衡性，例如在转子传动轴上的不平衡性；错位，例如在电动机传动轴与齿轮箱之间的错位；不适机械负载，如在电动机传动轴与齿轮箱之间的联接；或者甚至由于机器构造而引起的转矩波动。这些振动或谐振不会在电动机的整个操作范围中出现，但会在特定的操作频率处出现。这样的振动或谐振会导致电动机上的磨损增加，或者需要降低电动机控制器的响应能力，以避免谐振，从而导致受控机器的工作能力降低。因此，期望检测这样的振动，以提供受控机器的改进操作。

以往，传感器已被安装至电动机，以检测电动机中的振动。电动机控制器可以接收与该振动相对应的信号，并且响应于该振动信号来调整电动机控制器中的操作参数。然而，在电动机中存在多个潜在振动源，并且每个振动源会需要对电动机的控制进行不同的调整以减小振动的水平。利用现有的振动检测感测系统难以或不可能确定振动源。因此，期望提供一种用于监测电机的振动并且用于调整电动机的操作以减小在电动机中所检测到的振动的改进系统。

发明内容

本文所公开的主题描述了一种用于监测电机的振动并且用于调整电动机的操作以减少在电动机中所检测到的振动的改进系统。传感器可以被定位在电动机壳体内，以检测电机的振动。根据一个实施方式，每个传感器被定位在与电动机传动轴正交的平面中。第一传感器被安装在电动机传动轴的一侧，而第二传感器被安装在电机传动轴的相对侧。每个传感器沿电动机的至少一个轴检测振动，并且传感器被定向成使得每个传感器的极性相反。换言之，来自第一传感器的、与在沿轴中的一个轴的一个方向上的振动相对应的信号具有正幅度，而来自第二传感器的、与在沿同一轴的相同方向上的振动相对应的信号具有负幅度。该对传感器可以被用于识别电动机内的特定振动，并且使得电动机控制器能够调整电动机的操作，以减小或消除所识别的振动。根据另一实施方式，传感器可以直接安装至电动机传动轴。电动机传动轴上的传感器可以直接检测沿电动机传动轴的振动。可选地，第二传感器可以安装至电动机壳体内的固定位置，并且电动机传动轴上的传感器和固定位置处的传感器的组合可以用于隔离电动机内的特定振动，并且使得电动机控制器能够调整电动机的操作，以减小或减轻所隔离的振动。