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永磁同步电机偏心故障检测方案设计

摘要

随着社会的发展，科技的进步，永磁同步电机成为现代工业不可或缺的一部

分电机作为工业设备的核心，它的运行状况会对工业设备的工作效率和稳定性

产生直接影响转子的动偏心是电机较为常见的一种故障，而工业电机因工作环

境原因更容易发生偏心故障，工业电机一旦发生偏心故障将对正常工业生产带来

影响转子偏心会改变电机气隙大小及磁场分布，气隙磁场改变的同时，径向电

磁力也会发生变化，从而产生不平衡磁拉力对电机的安全运行和正常的工业生

产造成安全隐患因此，论文以常用的永磁同步电机为研究对象，着重于对偏心

故障下电机内部磁场的分析及偏心检测方法的研究

关键词：永磁同步电机；动偏心故障；有限元分析；气隙磁场

目录

摘要1

第一章绪论2

1.1研究背景和意义2

1.2内外研究现状2

13有限元分析法的介绍3

1.4论文的主要工作4

第二章偏心故障下永磁同步电机不平衡磁拉力分析6

2.1弓I言6

2.2不平衡磁拉力的理论计算6

2.3偏心故障下电机不平衡磁拉力的有限元仿真8

2.3.1建立永磁同步电机ansoft仿真模型8

2.3.2偏心故障下径向电磁力仿真分析11

2.3.3不平衡磁拉力和偏心程度的关系12

第三章偏心故障下永磁同步电机气隙磁场分析

3.1弓|言14

3.2永磁同步电机气隙磁场解析理论分析14

3.2.1气隙磁导分析14

3.2.2气隙磁场分析15

3.3空载条件下正常永磁同步电机气隙磁场的有限元分析16

第四章永磁同步电机偏心故障检测方案设计19

4.1弓I言19

4.2偏心故障检测方案选择错误!未定义书签。

1

在后来的研究中，是具有支持作用的理论依据在研究过程中，多回路模型应用

的比较多，在电感矩阵的计算中，体现出静态气隙偏心，并使用气隙长度增大的

方法对铁心磁压降进行考虑，事实验证，在电感计算中确实存在气隙偏心现象，

但是定子绕组间之间的互感是有区别的随后，对静态偏心和无偏心情形下的空

载启动性能之间的差异进行比较，主要包括定子磁链曲线、转子磁链曲线、转速

曲线、转矩曲线、定子电流曲线、转子电流曲线等等，研究结果显示，在感应电

机运行的过程中，如果存在静态偏心现象，将会延长电机的启动时间在感应电

机处于稳态的情形下，如果转子电流增大，将会使电机的稳态升温

有常见的几种诊断方法：

(1)基于信号处理的方法

基于信号处理的方法，通常是利用信号模型(如相关函数、频谱、小波变换

等)这些可以直接分析可测信号，或者间接利用幅值、频率、电流等值，以这些

为依据进行故障分析

(2)基于解析模型的方法

基于解析模型的方法是以诊断对象的数学模型为基础，按照一定的数学方法

对被测信息进行诊断处理,其优点是能深入系统本质的动态性质和实现实时诊断

(3)基于神经网络的诊断方法

(4)人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork)具有大规模并行分布处理、

联想记忆、自组织学习、容错性等优良特性，对于非确定性的知识具有极强的处

理能力，能够解决许多传统方法所无法解决的问题然而人工神经网络的一些缺

点限制了他的一些应用，如：网络结构难以确定、局部极点小等问题

另外还有很多其它的智能诊断方法，然而每种诊断方法都有其局限性和缺点,

因此将多种方法相结合的综合故障诊断技术已经成为一个新的研究热点

1.3有限元分析法的介绍

有限元分析(FEA,FiniteElementAnalsis)利用数学近似的方法对真实物

理系统进行模拟利用简单而又相互作用的元素，就可以用有限数量的未知量去

逼近无限未知量的真实系统

有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解它将求解域看成是由

许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)