[发明专利]一种基于磁场分布监测的永磁同步电机偏心故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于磁场分布监测的永磁同步电机偏心故障诊断方法，主要步骤为：1)同步测量所述永磁同步电机的定子齿的磁通。2)计算所述永磁同步电机的故障特征值fi，并对所述故障特征值fi进行离散傅里叶变换，从而得到故障特征值空间分布的谐波情况FI_k(τ)。3)根据故障特征值空间分布的谐波情况FI_k(τ)判断所述永磁同步电机是否发生故障。4)诊断所述永磁同步电机的偏心故障类型；5)计算所述永磁同步电机的故障程度和/或偏心方向。本发明提出的诊断方法不仅可以识别偏心故障的类型，还可以准确识别偏心故障的程度和/或方向。

技术领域

本发明涉及电机故障诊断领域，具体是一种基于磁场分布监测的永磁同步电机偏心故障诊断方法。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、无电刷和滑环，无电励磁系统，运行可靠性高、功率密度大、电机的形状和尺寸灵活多样等多种显著优点，符合节能减排的经济发展需要。永磁同步电机不仅可以部分替代传统的电励磁电机，还可以实现电励磁电机难以达到的高效率。因此，永磁同步电机在航空航天、数控机床、电动汽车等领域获得了广泛应用。

但是，由于永磁同步电机的工作环境大多恶劣，因此永磁同步电机不可避免的会出现各种故障。尤其是当偏心故障严重时，会导致永磁同步电机停转，甚至出现永久性损伤。若不能及时发现永磁同步电机的偏心故障，并计算出偏心故障程度和/或偏心故障，容易造成巨大的经济损失。

随着故障诊断技术的不断发展，出现了各类电机故障诊断系统。但目前的电机故障诊断系统仍然存在准确度低、诊断片面等问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于磁场分布监测的永磁同步电机偏心故障诊断方法，主要包括以下步骤：

1)确定待诊断偏心故障的永磁同步电机。

2)测量所述永磁同步电机的定子齿的磁通。

进一步，同步测量永磁同步电机的定子齿的磁通的主要步骤如下：

2.1)在所述永磁同步电机的每一个定子齿上绕制一个线圈，线圈匝数为1，并对定子齿和所述定子齿上绕制的线圈依次编号。记定子齿和所述定子齿上绕制的线圈编号均为i。i＝1,2，…，N。N为电机定子齿总数。定子齿和定子槽数量相同。N也为电机定子槽总数。

2.2)同步测量t至t+T时间内各线圈上的电压u_i，并记录t+T时刻的电机瞬时转速R。T为同步电周期。

2.3)对各线圈电压进行傅里叶变换，从而获取各线圈电压基波分量

2.4)计算各定子齿磁通的基波分量基波分量如下所示：

式中，p为所述永磁同步电机的极对数。j为虚数单位。R为t+T时刻的电机瞬时转速。为各线圈电压基波分量。i为定子齿和定子齿上绕制的线圈编号。

3)计算所述永磁同步电机的故障特征值fi，并对所述故障特征值fi进行离散傅里叶变换，从而得到故障特征值空间分布的谐波情况FI_k(t)。

进一步，计算永磁同步电机的故障特征值fi的主要步骤如下：

3.1)计算所述永磁同步电机在无故障情况下的第i号定子齿的磁通基波分量i为所述永磁同步电机的定子齿序号。

无故障情况下，第i号定子齿的磁通基波分量如下所示：

式中，N为所述永磁同步电机的定子槽数。为第i号定子齿的磁通基波。为第号定子齿的磁通基波。