[发明专利]一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测方法及装置

权利要求书

1.一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置，其特征在于，包括振动信号传感器(106)、漏磁传感器(107)和计算单元(101)，所述振动信号传感器(106)和漏磁传感器(107)的输出端均与计算单元(101)的输入端连接，所述漏磁传感器(107)用于采集电机的轴线、径向以及切向的漏磁信号，振动信号传感器(106)用于采集感应电机机壳的振动信号，所述计算单元(101)用于对漏磁和振动信号进行信号处理，得到电机的转速n_r、电机实际转差率s、实际转矩T以及供电频率f_s；

还包括电源管理模块(105)、磁场能量收集模块(108)和备用电源(109)，所述磁场能量收集模块(108)用于收集电机漏磁场的能量并转换为电能给监测装置的供电；当磁场能量转换的电能足以维持监测装置工作时，电源管理模块(105)只使用磁场转换的电能；当磁场能量不足时，启用备用电源(109)辅助供电；

所述磁场能量收集模块(108)包括收集线圈，根据下式选择收集线圈：

式中：n_c--线圈匝数；L_c--线圈长度；R_c--线圈到电机主轴的距离；p—电机极对数；—电机漏磁场磁感应强度；ω—电机供电频率；Δ—线圈相对电机主轴的空间角。

2.根据权利要求1所述的一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置，其特征在于，所述振动信号传感器(106)以及漏磁传感器(107)与计算单元(101)之间设置有信号处理单元(104)，所述信号处理单元(104)用于对振动信号传感器(106)和漏磁传感器(107)采集到的信号进行放大、滤波和隔离。

3.根据权利要求1所述的一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置，其特征在于，所述计算单元(101)与外部存储模块(103)连接，所述外部存储模块(103)用于存储漏磁信号和振动信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置，其特征在于，所述计算单元(101)与无线传输模块(102)连接，所述无线传输模块(102)为WI-FI、蓝牙或Zigbee。

5.根据权利要求1所述的一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置，其特征在于，所述振动信号传感器(106)为MEMS振动传感器，所述漏磁传感器(107)为MEMS漏磁传感器。

6.一种基于权利要求1所述的基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置的监测方法，其特征在于，采集电机的漏磁信号和振动信号，根据漏磁信号和振动信号计算电机的实际供电频率f_s、转速n_r、电机实际转差率s和电机实际转矩，过程为：

S1、在漏磁信号的频谱中取最大值计算出供电频率f_s；

S2、结合极对数p和供电频率f_s，得到旋转频率f_r在振动频谱中的搜索区间，在振动频谱搜索区间内找最大值作为旋转频率f_r；

S3、根据旋转频率f_r、供电频率f_s以及极对数p，求解电机转速n_r和电机实际转差率s；

S4、根据电机实际转差率s、额定负载转矩T_n，计算电机的电机实际转矩T。

7.根据权利要求6所述的一种基于漏磁和振动信号的感应电机监测装置的监测方法，其特征在于，

在(1-0.05)f_s/pf_rf_s/p表示的搜索区间内搜索旋转频率，在振动频谱中找到搜索区间内的最大值即为旋转频率f_r；电机转速n_r的计算公式为：n_r＝60×f_r；

电机实际转差率s通过下式计算：

当电机实际转差率s小于额定转差率s_n时，电机实际转矩T通过下式计算：

上述公式式中：式中：f_s—电机供电频率；f_r—电机旋转频率；n_s—电机同步转速；n_r—电机实际转速；p—电机极对数；T—电机实际转矩；T_n—电机额定转矩；s—电机实际转差率。