[发明专利]一种双定子永磁直线电机退磁故障诊断系统及方法

说明书

本发明公开了一种双定子永磁直线电机退磁故障诊断系统及方法，系统包括待诊断直线电机，驱动器和上位机，所述上位机将控制指令发送给驱动器，驱动器向待诊断直线电机发送控制脉动，驱动待诊断直线电机运行，待诊断直线电机将自身运动状态信号反馈给驱动器，驱动器再反馈给上位机，在待诊断直线电机的动子上安装有第一气隙传感线圈和第二气隙传感线圈，第一气隙传感线圈、第二气隙传感线圈以及动子线圈将采集到的三种感应电动势信号通过采集卡输出到上位机，上位机对信号处理并采用BASNNC分类算法对退磁故障类型和退磁程度做分类识别。本发明无需陪测电机配合，即可以将故障信号反馈至控制系统实现在线实时诊断，提高了检测的实时性和有效性。

技术领域

本发明涉及电机故障诊断技术领域，具体涉及一种双定子永磁直线电机退磁故障诊断 系统及方法。

背景技术

双定子永磁直线电机具有结构简单、高效率、高定位准确度、动态响应快等优点，可 以高效地将电能转化为直线运动的机械能。因此，近年来永磁直线电机在高端制造装备中 的直线传动领域得到了广泛的应用，如大尺度激光切割机、芯片光刻机、并联机器人等。但由于永磁材料的天然时效性、电机实际运行的工况复杂性和高温潮湿工作环境等原因，易引起永磁直线电机不可逆退磁故障的产生。永磁直线电机退磁故障会影响电机的运行可靠性，电机内部气隙磁场被破坏，加剧了电机的推力波动，降低电机的定位准确度，严重 的退磁故障甚至会造成高精密制造装备的失控和损毁。因此，在对电机不造成损害的前提下，研究直线电机退磁故障精准诊断方法，为电机的定期检修和容错补偿奠定基础，实现电机的高性能稳定运行，对促进我国高精密装备制造领域的发展具有重要意义！

目前电机退磁故障诊断专利中大多数是关于旋转电机的退磁故障监测，无法直接应用 于直线电机退磁故障诊断中。少量关于直线电机退磁故障诊断的方法都采取了在一台陪测 电机动子上固定退磁检测装置去诊断待测电机故障的方案，也取得了一定的效果。但这些 专利中的诊断装置相对复杂冗余，需要两台电机同时进行配合，而且只能够实现直线电机 的离线检测，无法将故障信号输出到电机控制器中进行实时反馈。此外，特征提取方面是 电机退磁故障诊断的关键，常用的数据驱动诊断方法大多都是基于傅里叶变换(FFT)、S 变换(ST)和小波(WT)变换等时频分析下的信号处理技术提取故障特征谐波。但是， 由于永磁直线电机在复杂工况下运行时，故障信号是复杂非平稳信号，加之电机驱动器中 大量非线性器件会造成信号噪声偏大，上述的信号处理方法提取的故障特征量包涵大量冗 余特征量，不能对退磁故障信号进行实时有效分析，且诊断准确率低。因此，需要设计一 种简洁的直线电机退磁故障诊断装置，通过高效的故障特征提取方法，实现电机退磁故障 的快速精准识别。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有双定子永磁直线电机退磁故障诊断技术中检测装置冗 余复杂和诊断准确率较低的问题，在双永磁定子直线电机拓扑结构约束下，提出了一种双 定子永磁直线电机退磁故障诊断系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种双定子永磁直线电机退磁故障诊断系统，该系统包括待诊 断直线电机，驱动器和上位机，所述上位机将控制指令发送给驱动器，所述驱动器对控制 指令进行识别后向待诊断直线电机发送控制脉动，驱动待诊断直线电机运行，待诊断直线 电机将自身运动状态信号反馈给驱动器，驱动器再反馈给上位机，同时所述待诊断直线电 机的动子上安装有第一气隙传感线圈和第二气隙传感线圈，所述第一气隙传感线圈和第二 气隙传感线圈在驱动器驱动下与动子一起沿着导轨运动，并且第一气隙传感线圈、第二气 隙传感线圈以及动子线圈将采集到的三种感应电动势信号通过采集卡输出到上位机，上位 机对采集到的三种感应电动势信号做信号处理并采用BASNNC分类算法对退磁故障类型 和退磁程度做分类识别。

进一步的，所述第一气隙传感线圈安装在待诊断电机动子的第一个线圈和上永磁定子 之间，且第一气隙传感线圈安装位置靠近上永磁定子的表面；所述第二气隙传感线圈安装 在待诊断电机动子的最后一个线圈和下永磁定子间的之间，且第二气隙传感线圈安装位置 靠近下永磁定子的表面。