[发明专利]一种电机轴承故障诊断装置

权利要求书

1.一种电机轴承故障诊断装置，其特征在于，包括：电流信号获取单元(1)、残差信号获取单元(2)、故障特征提取单元(3)和故障诊断模型单元(4)；当所述装置处于故障诊断状态时：

电流信号获取单元(1)，获取电机电流实时信号；

残差信号获取单元(2)，对所述电流信号获取单元(1)获取的电机电流实时信号进行谐波信号提取，从原始的电机电流实时信号中消除基频和谐波信号，获得残差信号；

故障特征提取单元(3)，对所述残差信号获取单元(2)得到的残差信号进行时域和频域分析，提取轴承的故障特征指标；

故障诊断模型单元(4)，利用训练好的轴承故障诊断模型对所述故障特征提取单元(3)提取到的轴承的故障特征指标进行模式识别，诊断出该轴承的故障状态。

2.根据权利要求1所述的电机轴承故障诊断装置，其特征在于：当所述装置处于故障诊断状态时，所述故障特征提取单元(3)首先计算轴承故障特征频率，再计算轴承故障特征频率序列；对残差信号进行FFT变换获得残差信号的频谱，再根据残差信号的频谱获得对应的轴承故障特征频率序列幅值；计算残差信号的最小值(I_min)和有效值(I_rms)，并根据轴承故障特征频率序列幅值(I_f(n))，计算轴承故障特征频率序列幅值的最大值(I_f_max)、峰峰值(I_f_peark)和峰值系数(I_f_crest)。

3.根据权利要求1或2所述的电机轴承故障诊断装置，其特征在于，当所述装置处于故障模型训练状态时：

电流信号获取单元(1)，获取在不同轴承故障状态下的多组电机电流历史信号，作为模型的训练样本数据集；

残差信号获取单元(2)，对所述电流信号获取单元(1)获取的训练样本数据集进行谐波信号提取，从原始的电机电流历史信号中消除基频和谐波信号，获得残差信号；

故障特征提取单元(3)，对所述残差信号获取单元(2)得到的残差信号进行时域和频域分析，提取轴承的故障特征指标；

故障诊断模型单元(4)，基于所述故障特征提取单元(3)提取到的轴承的故障特征指标并结合轴承故障类型进行训练，得到轴承故障诊断模型。

4.根据权利要求3所述的电机轴承故障诊断装置，其特征在于：

当所述装置处于故障模型训练状态时，所述残差信号获取单元(2)从原始的电机电流历史信号中获得电机电流历史信号的基频和谐波的幅值、初始相位和频率，进而获得基频和谐波信号，再从原始的电机电流历史信号中减去基频和谐波信号，从而获得残差信号；

当所述装置处于故障诊断状态时，所述残差信号获取单元(2)从待诊断的电机电流实时信号中获得电机电流实时信号的基频和谐波的幅值、初始相位和频率，进而获得基频和谐波信号，再从原始的电机电流实时信号中减去基频和谐波信号，从而获得残差信号。

5.根据权利要求4所述的电机轴承故障诊断装置，其特征在于：当所述装置处于故障模型训练状态时，所述故障特征提取单元(3)首先计算轴承故障特征频率，再计算轴承故障特征频率序列；对残差信号进行FFT变换获得残差信号的频谱，再根据残差信号的频谱获得对应的轴承故障特征频率序列幅值；计算残差信号的最小值(I_min)和有效值(I_rms)，并根据轴承故障特征频率序列幅值(I_f(n))，计算轴承故障特征频率序列幅值的最大值(I_f_max)、峰峰值(I_f_peark)和峰值系数(I_f_crest)。

6.根据权利要求4或5所述的电机轴承故障诊断装置，其特征在于：当所述装置处于故障模型训练状态时，所述残差信号获取单元(2)采用全相位时移相位差校正法获得电机电流历史信号的基频和谐波的幅值、初始相位和频率，进而获得基频和谐波信号；当所述装置处于故障诊断状态时，所述残差信号获取单元(2)采用全相位时移相位差校正法获得电机电流实时信号的基频和谐波的幅值、初始相位和频率，进而获得基频和谐波信号。