一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法，涉及电机故障诊断技术领域；包括：首先在永磁电机相隔整数对极的定子齿上绕制i≥3个探测线圈；其次，在永磁电机稳定运行时，同时采集i个探测线圈的电压信号u

【技术实现步骤摘要】
一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及电机故障诊断
，具体是一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法。

技术介绍

[0002]永磁电机具有高转速、高转矩、高可靠性而被广泛应用于航空航天、国防军工、汽车工业、风力发电等领域。作为机械能与电能之间进行转换装置，保证其稳定、高效运行至关重要。由于加工、装配以及长时间的高负荷运行，永磁电机可能会出现各种故障，偏心故障即为常见的电机故障的一种，若没有及时检测出电机偏心故障，长时间的偏心状态运行在电机内部产生不平衡磁拉力，使电机轴承磨损，故障程度进一步加剧，甚至引起转子损坏。研究表明，永磁电机偏心故障后，电机内部气隙分布不均匀，导致电机内部磁场分布发生变化。
[0003]因此，在电机内部放置探测线圈，根据法拉第电磁感应定律，不均匀分布的磁场在不同位置探测线圈中产生的感应电压不同，监测探测线圈端口电压变化，可以得知电机内部气隙变化情况，实现电机偏心故障诊断。为此，本专利技术提出一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法，实现了永磁电机偏心故障诊断与类型判别，能够有效的识别永磁电机的静态偏心、动态偏心及混合偏心故障；该方法易于实现，成本低。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：将三个探测线圈采用漆包线，绕制在待诊断永磁电定子齿上；其中，每个探测线圈相隔整数对极；
[0007]步骤二：电机平稳运行时，通过电压采样电路采集每个探测线圈端口电压信号u
i
(x)；
[0008]步骤三：根据电压信号计算得到静态偏心故障指标SE和动态偏心故障指标DE；
[0009]步骤四：将静态偏心指标SE和动态偏心指标DE与设置好的阈值T
se
和T
de
进行比较；判断电机静态偏心和动态偏心故障。
[0010]进一步地，其中，静态偏心故障指标SE和动态偏心故障指标DE的具体计算步骤如下：
[0011]S31：首先对得到的三组探测线圈电压信号取绝对值；即：
[0012]U
(i)
(x)＝|u
sc(i)
(x)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0013]S32：对得到的绝对值信号取上包络线，即：
[0014]U
up(i)
(x)＝up(U
(i)
(x))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]S33：对U
up(i)
(x)取倒数，即：
[0016][0017]S34：利用信号均值对三组信号进行归一化，即
[0018][0019][0020]S35：对归一化的信号三组信号W
N(i)
(x)分别取上包络线和下包络线，即：
[0021]V
up(i)
(x)＝up(W
N(i)
(x))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0022]V
low(i)
(x)＝low(W
N(i)
(x))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0023]S36：计算每组上、下包络线的均值，即：
[0024][0025]S37：取每组信号上、下包络线均值的方差作为静态偏心存在性指标，即：
[0026]SE＝S(V
(i)
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0027]S38：取三组信号上、下包络线距离的均值作为动态偏心存在性指标，即：
[0028][0029]进一步地，其中，步骤四中判断电机静态偏心和动态偏心故障，具体为：
[0030]若SE≥T
se
，则存在静态偏心；若DE≥T
de
，则存在动态偏心；若SE≥T
se
和DE≥T
de
同时成立，则电机存在混合偏心。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0032]本专利技术在电机内部放置探测线圈，根据法拉第电磁感应定律，不均匀分布的磁场在不同位置探测线圈中产生的感应电压不同，监测探测线圈端口电压变化，可以得知电机内部气隙变化情况，实现电机偏心故障诊断，能够有效的识别永磁电机的静态偏心、动态偏心及混合偏心故障；该方法易于实现，成本低。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术中探测线圈的摆放示意图。
[0035]图2为本专利技术的原理框图。
具体实施方式
[0036]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]其中图1为具体的36槽8极永磁电机模型与探测线圈在槽内的具体摆放位置，可以看到每个探测线圈相隔整数对极；其中探测线圈放置在定子槽内，其需要在电机出厂时直接埋入。在电机正常下线之后，在槽口嵌入探测线圈之后，再插入槽楔封住槽口；
[0038]如图2所示，一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法，包括如下步骤：
[0039]步骤一：将三个探测线圈采用漆包线，绕制在待诊断永磁电定子齿上；其中，每个探测线圈相隔整数对极；
[0040]步骤二：电机平稳运行时，通过电压采样电路采集每个探测线圈端口电压信号u
i
(x)；
[0041]步骤三：根据电压信号计算得到静态偏心故障指标SE和动态偏心故障指标DE；具体计算步骤如下：
[0042]S31：首先对得到的三组探测线圈电压信号取绝对值；即：
[0043]U
(i)
(x)＝|u
sc(i)
(x)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0044]S32：对得到的绝对值信号取上包络线，即：
[0045]U
up(i)
(x)＝up(U
(i)
(x))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0046]S33：对U
up(i)
(x)取倒数，即：
[0047][0048]S34：利用信号均值对三组信号进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将三个探测线圈采用漆包线，绕制在待诊断永磁电定子齿上；其中，每个探测线圈相隔整数对极；步骤二：电机平稳运行时，通过电压采样电路采集每个探测线圈端口电压信号u
i
(x)；步骤三：根据电压信号计算得到静态偏心故障指标SE和动态偏心故障指标DE；步骤四：将静态偏心指标SE和动态偏心指标DE与设置好的阈值T
se
和T
de
进行比较；判断电机静态偏心和动态偏心故障。2.根据权利要求1所述的一种基于端口电压包络线的永磁电机偏心故障诊断方法，其特征在于，其中，静态偏心故障指标SE和动态偏心故障指标DE的具体计算步骤如下：S31：首先对得到的三组探测线圈电压信号取绝对值；即：U
(i)
(x)＝|u
sc(i)
(x)|
ꢀꢀꢀꢀ
(1)S32：对得到的绝对值信号取上包络线，即：U
up(i)
(x)＝up(U
(i)
(x))
ꢀꢀꢀꢀ
(2)S33：对U
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭俊，赖江龙，丁石川，李伟，何旺，张鹏，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：