[发明专利]基于定子电流小波包分析的永磁机轴承点蚀故障检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于定子电流小波包分析的永磁机轴承点蚀故障检测方法，属于永磁电机轴承故障检测技术领域。

背景技术

作为传动机械，永磁电机由于其功率密度大、损耗低、功率因数高等优点，在工业应用中占据着重要的地位，因此，其安全性便至关重要。在所有电机故障中，轴承故障占50％左右，是电机的主要故障形式之一，故而轴承的故障检测是电机故障检测的重要内容。在轴承发生故障初期能够检测到故障信息，对于电机的安全、维护等都有着重大意义。

传统的检测方法是采用定期检修维护的方式进行电机的故障检测，这种方法的缺点很明显，不够快捷，且很不方便，不能达到实时监测的目的。当电机轴承出现故障时，电机转轴会发生震动，从而可以用加速度传感器检测转轴的震动信号，对震动信号进行提取，可以得到轴承故障信息。然而这种方法需要增加额外的传感器，且震动信号受工况影响很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供基于定子电流小波包分析的永磁机轴承点蚀故障检测方法，利用永磁电机的定子电流进行故障诊断。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于定子电流小波包分析的永磁机轴承点蚀故障检测方法，包括如下步骤：

步骤1，对永磁同步电机的定子电流进行采样，得到采样电流信号；

步骤2，根据永磁同步电机的转速，计算电机轴承发生点蚀故障时内外圈的点蚀故障频率；

步骤3，根据定子电流的采样频率和内外圈的点蚀故障频率计算内外圈对应的小波包节点；

步骤4，对采样电流信号进行小波包分析，得到内外圈对应的小波包节点系数，对内外圈相应的小波包节点系数求均方根，根据均方根判断内外圈的故障情况。

作为本发明的一种优选方案，步骤2所述内圈的点蚀故障频率计算公式为：

其中，f_IRF表示内圈的点蚀故障频率，N表示滚动体数目，d_b表示滚动体直径，d_c表示保持架直径，α表示滚动体与外圈的接触角，f_r表示永磁同步电机转子转动频率。

作为本发明的一种优选方案，步骤2所述外圈的点蚀故障频率计算公式为：

其中，f_ORF表示外圈的点蚀故障频率，N表示滚动体数目，d_b表示滚动体直径，d_c表示保持架直径，α表示滚动体与外圈的接触角，f_r表示永磁同步电机转子转动频率。

作为本发明的一种优选方案，步骤4所述根据均方根判断内外圈的故障情况具体为：设定一段时间，若内圈相应的小波包节点系数的均方根在该段时间内不断增大，则判断内圈发生点蚀故障，并发出警报；若外圈相应的小波包节点系数的均方根在该段时间内不断增大，则判断外圈发生点蚀故障，并发出警报。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁同步电机为方波控制的永磁同步电机或正弦波控制的永磁同步电机。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明永磁机轴承点蚀故障检测方法，利用永磁机的定子电流进行故障诊断，通过小波包分析方法对定子电流进行信号分析，具有很好的时频分析特性，适于电机故障信号的提取。

2、本发明永磁机轴承点蚀故障检测方法，在轴承发生故障初期能够检测到故障信息，对于电机的安全、维护等有着重大意义。

附图说明

图1是本发明基于定子电流小波包分析的永磁机轴承点蚀故障检测方法的流程图。

图2是电机轴承截面示意图。

图3是永磁电机等效电路模型。

图4是无刷直流电机无故障时母线电流在小波包分析下的节点系数波形图。

图5、图6、图7、图8、图9分别是在故障程度从低到高时，小波包分析下的节点系数波形图。

图10是图4-图9波形的均方根折线图。

图11是正弦波控制的永磁同步电机无故障时的小波包分析下的节点系数波形图。

图12、图13、图14、图15、图16分别是正弦波控制的永磁同步电机在故障程度从低到高时，小波包分析下的节点系数波形图。

图17是图11-图16波形的均方根折线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。