[发明专利]一种基于杂散磁场的永磁电机静态偏心检测方法

说明书

本申请公开了一种基于杂散磁场的永磁电机静态偏心检测方法，包括步骤1：利用电磁有限元仿真软件获取待测电机杂散磁场数据，建立静态偏心检测神经网络模型；步骤2：采集待测电机的杂散磁场信号并对杂散磁场信号进行数据处理；步骤3：判断是否仅存在静态偏心；步骤4：仅存在静态偏心时，将步骤2中试验数据输入到步骤1的静态偏心检测神经网络模型得出待测永磁电机静态偏心率ε_SE和偏心圆周角γ。本发明是一种非侵入式的永磁电机静态偏心故障检测方法，其使用方便、检测精度高，可广泛应用于各类径向磁通永磁电机的静态偏心诊断中。

技术领域

本发明属于电机故障诊断领域，涉及电机的静态偏心诊断，具体涉及一种基于杂散磁场的永磁电机静态偏心检测方法。

背景技术

旋转电机的气隙偏心，是定、转子之间气隙不均匀的一种现象。轻度偏心会引起电机振动与噪声增加，重度偏心会使电机寿命大幅下降，而极端情况下的偏心会导致电机定转子刮擦扫膛甚至立即报废，造成严重的经济损失或人员伤亡。因此，电机的偏心检测是相当重要的。

在研究中，常常把定子10、转子20横截面视为理想的圆形，按照转子20 的运动特点将偏心分为静态偏心、动态偏心以及混合偏心3种情况。其中，静态偏心是指转子圆心O_R相对定子圆心O_S静止且偏离定子圆心O_S的情况，如图 1所示。静态偏心时，线段O_RO_S的长度，定义为静态偏心距e_SE。理想情况下，静态偏心可以用静态偏心的程度和方向来进行描述。静态偏心的程度用静态偏心率ε_SE＝e_SE/g₀来定量表示，其中g₀为电机无偏心时的气隙长度；而静态偏心的方向用偏心圆周角γ来定量表示，如图1所示，γ为转子圆心O_R偏离定子圆心 O_S的方向与极坐标轴的夹角。

传统的利用定子绕组电压来进行静态偏心诊断的方法，在某些情况下并不适用。比如在多单元电机的情况下定子绕组电压易被多个单元电机的绕组电压所平均，掩盖偏心电压特征。除了利用定子绕组电压外，电机静态偏心检测主要集中于利用偏心后变化的电机气隙磁场及直接受其影响的物理量。如中国专利CN 104965175A一种发电机气隙静态偏心故障方位及故障程度的检测方法，在发电机气隙内布置了4个探测线圈，通过比较各个探测线圈的电压幅值来判断偏心的程度和方向。但这种方法需要在电机气隙内布置探测线圈，对于许多气隙狭小的电机，如电动车用永磁同步电机来说并不合适。中国专利CN109541461 A一种基于磁场分布监测的永磁同步电机偏心故障诊断方法，克服了该缺点，通过在永磁同步电机的每个定子齿上缠绕线圈的方式，先计算各定子齿磁通的基波幅值，再进行偏心检测。然而，这两种方法均必须在电机内部布置探测线圈，是一种需要改变电机机构的侵入式检测方法，增加了电机的生产成本，不利于大规模推广。还有一些方法是利用电机的振动和噪声信号做静态偏心检测，这些方法属于非侵入式检测方法，虽然不需要改变电机机构，但受电机的材料、安装方式以及环境的影响较大，静态偏心检测精度不高。

发明内容

本发明的目的是克服上述永磁电机静态偏心故障检测方法的缺点，提供一种使用方便、检测精度高且非侵入式的永磁电机静态偏心故障检测方法，可适用于各类径向磁通永磁电机的静态偏心诊断。

本发明为解决技术问题，所采用的技术方案是：

一种基于杂散磁场的永磁电机静态偏心检测方法，包括以下步骤：步骤1：利用电磁有限元仿真软件获取待测电机杂散磁场数据，建立静态偏心检测神经网络模型；步骤2：采集待测电机的杂散磁场信号并对杂散磁场信号进行数据处理；步骤3：判断是否仅存在静态偏心；步骤4：仅存在静态偏心时，将步骤 2中试验数据输入到步骤1的静态偏心检测神经网络模型得出待测永磁电机静态偏心率ε_SE和偏心圆周角γ。

所述步骤1的具体操作如下：

1.1建立电磁有限元模型并进行仿真，导出数据