[发明专利]基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将探测线圈放置在双三相永磁同步电机的定子齿部靠近槽口的位置，在电机运行时，采集探测线圈的端口电压；

S2、根据探测线圈的端口电压判断电机是否发生故障；若端口电压为0V，则电机健康；否则，电机发生故障；

S3、利用快速傅里叶变换对故障电机探测线圈端口电压进行频谱分析得到故障特征谐波分量，根据故障特征谐波分量的幅值变化情况，进行故障诊断并判断故障类别。

2.根据权利要求1所述的基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，其特征在于，在步骤S1中，所述探测线圈的数量为两个，探测线圈的跨距为一个极距。

3.根据权利要求1所述的基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，其特征在于，步骤S2中判断的具体步骤如下：

S21、在电机正常运行时，电机磁场对称，对电机的气隙磁场进行傅里叶分解，电机气隙的磁场分布可表示为：

式中，α为电角度，i为谐波次数；

S22、当电机运行时，通过绕在齿部的探测线圈的磁通随时间变化为：

式中，l为探测线圈的轴向长度，R是探测线圈的轴心距离，w_r为电角频率，θ为探测线圈两个元件边横跨的电角度，θ＝π；

S23、第一探测线圈的端口电压u₁为：

第二个探测线圈的端口电压u₂为：

式中，η为两个探测线圈互差的电角度，η＝π；

将两个探测线圈顺相串联起来，探测线圈端口电压相加，则探测线圈最终的端口电压u(t)为：

S24、由式(5)可知，当电机正常运行时，电机气隙磁场对称，探测线圈端口电压中的整数次谐波均被抵消掉，仅有分数次谐波磁场会对端口电压产生影响；整距绕组的双三相永磁同步电机在正常运行时，气隙磁场中不会包含分数次谐波，在电机正常运行时，探测线圈端口电压输出为0V，此时电机健康；否则，电机发生故障。

4.根据权利要求1所述的基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，其特征在于，步骤S3中所述的判断故障类别步骤如下：

S31、若探测线圈端口电压中出现明显的奇数次谐波，电机出现的故障为静态偏心故障或匝间短路故障；

S32、若探测线圈端口电压中出现明显的分数次谐波且不包含奇数次谐波时，电机发生的故障为永磁体故障或动态偏心故障。

5.根据权利要求4所述的基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，其特征在于，步骤S31还包括以下步骤：

S311、对端口电压中的3次与15次谐波进行分析，若端口电压中的3次谐波幅值远大于15次谐波幅值，则电机发生的是匝间短路故障，否则是静态偏心故障。

6.根据权利要求4所述的基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，其特征在于，步骤S32还包括以下步骤：

S321、对端口电压中的1/2、3/2次谐波进行分析；当端口电压的1/2次谐波幅值小于3/2次谐波幅值时，电机发生的是动态偏心故障，否则是永磁体故障；端口电压出现5/2次谐波时，电机发生的是永磁体损坏故障，否则是永磁体退磁故障。