CN114460465A - 一种永磁电机偏心故障的判断方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁电机偏心故障的判断方法及***，涉及电机故障检测技术领域，所述判断方法包括：步骤S10，获取第一电模拟信号和第二电模拟信号；步骤S20，根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值；步骤S30，根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数；步骤S40，若电机偏心故障百分系数大于预设判断阈值，则判断电机偏心故障。本发明将电机内部气隙磁通密度信息和电机定子振动信息进行复合利用，从多个维度综合分析电机偏心状态，可以准确判断电机是否发生偏心故障。

Description

一种永磁电机偏心故障的判断方法及***

技术领域

本发明涉及电机故障检测技术领域，特别涉及一种永磁电机偏心故障的判断方法及***。

背景技术

直驱永磁电机作为近年来推出的新技术产品，省去了动力***中最薄弱的齿轮箱环节，将电机通过法兰与外界动力***直接相连，简化了结构，缩短了传动链，最大限度地提高了机组的可靠性和传动效率。并由于转子位于定子外周，增加了电机的转矩，有效提高了转矩密度。在电机故障中，机械故障约占60%，其中80%的机械故障都将导致电机偏心，并由于直驱永磁电机转子直接与外界动力***相连，提高了电机发生偏心故障的概率。因此，必须对直驱永磁电机进行偏心故障监测判断，及时发现故障，提高电机运行可靠性。

目前主流的电机偏心故障监测判断方法有定子绕组并联支路环流法、轴电压法等，但在实际应用中，上述这几类方法无法准确监测判断直驱永磁电机是否发生偏心故障，存在故障判断错误的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种永磁电机偏心故障的判断方法及***，其能解决现有永磁电机偏心故障的判断方法，难以准确判断永磁电机是否发生偏心故障的技术问题。

第一方面，提供了一种永磁电机偏心故障的判断方法，所述判断方法包括：

获取第一电模拟信号和第二电模拟信号；

根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值；

根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数；

若电机偏心故障百分系数大于预设判断阈值，则判断电机偏心故障。

一些实施例中，所述根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数的步骤，包括：

计算电机定子振动各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机定子振动偶次谐波幅值之和的第一百分比；

计算电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机内部气隙磁通密度基频幅值的第二百分比；

根据第一百分比和第二百分比以及对应的权重因数计算电机偏心故障百分系数。

一些实施例中，所述获取第一电模拟信号和第二电模拟信号的步骤之前，包括：

根据电机定子内周上各个方向的振动生成第一电模拟信号，并根据电机气隙内部磁场变化生成第二电模拟信号。

一些实施例中，所述获取第一电模拟信号和第二电模拟信号的步骤之后，包括：

将第一电模拟信号和第二电模拟信号转换成第一电数字信号和第二电数字信号；

将第一电数字信号和第二电数字信号进行滤波处理。

第二方面，提供了一种永磁电机偏心故障的判断***，所述判断***包括处理器，所述处理器包括：

获取单元，所述获取单元用于获取第一电模拟信号和第二电模拟信号；

反演单元，所述反演单元用于根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值；

计算单元，所述计算单元用于根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数；

判断单元，所述判断单元用于若电机偏心故障百分系数大于预设判断阈值，则判断电机偏心故障。

一些实施例中，所述判断***还包括：

振动传感器，所述振动传感器安装在电机定子内周上，所述振动传感器用于电机定子内周上各个方向的振动生成第一电模拟信号并发送至所述处理器。

一些实施例中，所述振动传感器为环形结构，所述振动传感器通过绝缘粘黏剂安装在电机定子内周上。

一些实施例中，所述判断***还包括：

柔性导电带，所述柔性导电带缠绕在电机气隙内部，所述柔性导电带用于根据电机气隙内部磁场变化生成第二电模拟信号发送至所述处理器。

一些实施例中，所述柔性导电带包括内芯和外层，所述内芯为导电材料制成，所述外层为绝缘材料制成，且所述内芯和外层均不可磁化。

一些实施例中，所述处理器还包括AD转换单元和降采样滤波单元：

所述AD转换单元用于将第一电模拟信号和第二电模拟信号转换成第一电数字信号和第二电数字信号后输入至降采样滤波单元；

所述降采样滤波单元用于将第一电数字信号和第二电数字信号滤波后输入至反演单元。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种永磁电机偏心故障的判断方法及***，首先获取第一电模拟信号和第二电模拟信号，然后根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值，再根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数，最后根据电机偏心故障百分系数是否大于预设判断阈值，判断电机是否偏心故障。本发明将电机内部气隙磁通密度信息和电机定子振动信息进行复合利用，从多个维度综合分析电机偏心状态，可以准确判断电机是否发生偏心故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的一种永磁电机偏心故障的判断方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种永磁电机偏心故障的判断***的示意图。

图3为本发明实施例提供的图1中实施步骤S30的流程图；

图中：1、振动传感器；2、柔性导电带；3、电机定子；4、电子转子；5、处理器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种永磁电机偏心故障的判断方法，其能解决现有永磁电机偏心故障的判断方法，难以准确判断永磁电机是否发生偏心故障的技术问题。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种永磁电机偏心故障的判断方法，所述判断方法包括：

步骤S10，获取第一电模拟信号和第二电模拟信号。

具体地，所述获取第一电模拟信号和第二电模拟信号的步骤之前，包括：

根据电机定子内周上各个方向的振动生成第一电模拟信号，并根据电机气隙内部磁场变化生成第二电模拟信号。参见图2所示，使用振动传感器1根据电机定子3内周上各个方向的振动生成第一电模拟信号，使用柔性导电带2根据电机气隙内部磁场变化生成第二电模拟信号。图2中电机气隙为电机定子3和电机转子4之间的空隙。

步骤S20，根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值。

步骤S30，根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数。

步骤S40，若电机偏心故障百分系数大于预设判断阈值，则判断电机偏心故障。

本发明实施例中的永磁电机偏心故障的判断方法，首先获取第一电模拟信号和第二电模拟信号，然后根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值，再根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数，最后根据电机偏心故障百分系数是否大于预设判断阈值，判断电机是否偏心故障。本发明将电机内部气隙磁通密度信息和电机定子振动信息进行复合利用，从多个维度综合分析电机偏心状态，可以准确判断电机是否发生偏心故障。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，参见图3所示，所述根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数的步骤，包括：

步骤S201，计算电机定子振动各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机定子振动偶次谐波幅值之和的第一百分比。

具体地，第一百分比k ₁%的计算方式如下：

其中，Z为定子振动各次谐波幅值。

步骤S202，计算电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机内部气隙磁通密度基频幅值的第二百分比。

具体地，第二百分比k ₂%的计算方式如下：

其中，X为电机不偏心运行时的气隙磁通密度基频幅值，X _i 为气隙磁通密度各次谐波幅值。

步骤S203，根据第一百分比和第二百分比以及对应的权重因数计算电机偏心故障百分系数。

具体地，电机偏心故障百分系数k%的计算方式如下：

其中，

为第一百分比和第二百分比的权重因数，可根据第一百分比和第二百分比的可靠性调整大小。另外，可选地，预设判断阈值可为110%。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述获取第一电模拟信号和第二电模拟信号的步骤之后，包括：

将第一电模拟信号和第二电模拟信号转换成第一电数字信号和第二电数字信号。具体地，使用处理器5的AD转换单元将第一电模拟信号和第二电模拟信号转换成第一电数字信号和第二电数字信号。

将第一电数字信号和第二电数字信号进行滤波处理。具体地，使用处理器5的采样滤波单元将第一电数字信号和第二电数字信号滤波，减少高低频信号混杂失真现象，减少冗杂信号，提高了信号可实时处理的效率。

第一电数字信号和第二电数字信号滤波后进行反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值。下面以电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值为例：

其中，

为第二电数字信号，

为电机磁通，R为柔性导电带的等效内阻，B _i 为电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值，

为电机转速，P为电机极对数，L为电机定子周长。

参见图2所示，本发明实施例提供了一种永磁电机偏心故障的判断***，所述判断***包括处理器5，所述处理器5包括：获取单元，反演单元、计算单元和判断单元。

所述获取单元用于获取第一电模拟信号和第二电模拟信号。

所述反演单元用于根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值。

所述计算单元用于根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数。

具体地，根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数，包括：

计算电机定子振动各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机定子振动偶次谐波幅值之和的第一百分比；

计算电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机内部气隙磁通密度基频幅值的第二百分比；

根据第一百分比和第二百分比以及对应的权重因数计算电机偏心故障百分系数。

所述判断单元用于若电机偏心故障百分系数大于预设判断阈值，则判断电机偏心故障。

本发明实施例中的永磁电机偏心故障的判断***，将电机内部气隙磁通密度信息和电机定子振动信息进行复合利用，从多个维度综合分析电机偏心状态，可以准确判断电机是否发生偏心故障。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，参见图2所示，所述判断***还包括：振动传感器1，所述振动传感器1安装在电机定子内周上，所述振动传感器1用于电机定子3内周上各个方向的振动生成第一电模拟信号并发送至所述处理器5。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，参见图2所示，所述振动传感器1为环形结构，所述振动传感器1通过绝缘粘黏剂安装在电机定子内周上，易安装同时也易拆卸，能有效对已投运的永磁电机进行改造。可选地，所述振动传感器1的外壳由铝合金构成，构成电磁屏蔽，以防电机漏磁对电信号传输的影响。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，参见图2所示，所述判断***还包括：柔性导电带2，所述柔性导电带2缠绕在电机气隙内部，所述柔性导电带用于根据电机气隙内部磁场变化生成第二电模拟信号发送至所述处理器。所述柔性导电带所占体积极小，易于安置于永磁电机气隙内部。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述柔性导电带包括内芯和外层，所述内芯为导电材料制成，所述外层为绝缘材料制成，且所述内芯和外层均不可磁化。不可磁化的所述柔性导电带可以消除磁场变化的影响。可选地，所述内芯为塑料里掺加丝状炭黑完全焦化的化合物，所述外层为橡胶制成。

作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述处理器还包括反演单元、AD转换单元和降采样滤波单元：

所述AD转换单元用于将第一电模拟信号和第二电模拟信号转换成第一电数字信号和第二电数字信号后输入至降采样滤波单元。

所述降采样滤波单元用于将第一电数字信号和第二电数字信号滤波后输入至反演单元，所述降采样滤波单元可以减少高低频信号混杂失真现象，减少冗杂信号，提高了信号可实时处理的效率。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种永磁电机偏心故障的判断方法，其特征在于，所述判断方法包括：

获取第一电模拟信号和第二电模拟信号；

根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值；

根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数；

若电机偏心故障百分系数大于预设判断阈值，则判断电机偏心故障。

2.如权利要求1所述的永磁电机偏心故障的判断方法，其特征在于，所述根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数的步骤，包括：

计算电机定子振动各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机定子振动偶次谐波幅值之和的第一百分比；

计算电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值之和相对于电机不偏心运行时的电机内部气隙磁通密度基频幅值的第二百分比；

根据第一百分比和第二百分比以及对应的权重因数计算电机偏心故障百分系数。

3.如权利要求1所述的永磁电机偏心故障的判断方法，其特征在于，所述获取第一电模拟信号和第二电模拟信号的步骤之前，包括：

根据电机定子内周上各个方向的振动生成第一电模拟信号，并根据电机气隙内部磁场变化生成第二电模拟信号。

4.如权利要求1所述的永磁电机偏心故障的判断方法，其特征在于，所述获取第一电模拟信号和第二电模拟信号的步骤之后，包括：

将第一电模拟信号和第二电模拟信号转换成第一电数字信号和第二电数字信号；

将第一电数字信号和第二电数字信号进行滤波处理。

5.一种永磁电机偏心故障的判断***，其特征在于，所述判断***包括处理器，所述处理器包括：

获取单元，所述获取单元用于获取第一电模拟信号和第二电模拟信号；

反演单元，所述反演单元用于根据第一电模拟信号和第二电模拟信号反演得到电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值；

计算单元，所述计算单元用于根据电机定子振动各次谐波幅值和电机内部气隙磁通密度各次谐波幅值计算电机偏心故障百分系数；

判断单元，所述判断单元用于若电机偏心故障百分系数大于预设判断阈值，则判断电机偏心故障。

6.如权利要求5所述的永磁电机偏心故障的判断***，其特征在于，所述判断***还包括：

振动传感器，所述振动传感器安装在电机定子内周上，所述振动传感器用于电机定子内周上各个方向的振动生成第一电模拟信号并发送至所述处理器。

7.如权利要求6所述的永磁电机偏心故障的判断***，其特征在于：

所述振动传感器为环形结构，所述振动传感器通过绝缘粘黏剂安装在电机定子内周上。

8.如权利要求6所述的永磁电机偏心故障的判断***，其特征在于，所述判断***还包括：

柔性导电带，所述柔性导电带缠绕在电机气隙内部，所述柔性导电带用于根据电机气隙内部磁场变化生成第二电模拟信号发送至所述处理器。

9.如权利要求8所述的永磁电机偏心故障的判断***，其特征在于：

所述柔性导电带包括内芯和外层，所述内芯为导电材料制成，所述外层为绝缘材料制成，且所述内芯和外层均不可磁化。

10.如权利要求5所述的永磁电机偏心故障的判断***，其特征在于，所述处理器还包括AD转换单元和降采样滤波单元：

所述AD转换单元用于将第一电模拟信号和第二电模拟信号转换成第一电数字信号和第二电数字信号后输入至降采样滤波单元；

所述降采样滤波单元用于将第一电数字信号和第二电数字信号滤波后输入至反演单元。

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