基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法对比研究

电机的电磁转矩、定子电流等信号可以反映负载转矩的变化,故而在采用电机驱动的齿轮传动系统中,可直接利用电机本体作为传感器来实现齿轮故障的无损诊断。建立了电机、齿轮一体化机电系统模型,对电磁转矩分析法(ETSA)和电机电流特征分析法(MCSA)的故障诊断原理进行了分析与仿真验证,发现电磁转矩信号不受电流基波的影响,更能直观地体现出故障信息;且故障特征在频域下比时域下更为明显。实验平台综合对比了不同转速和负载转矩下两种方法的诊断效果。结果表明两种方法均受转速和负载转矩影响较大,低速重载有利于故障诊断的进行;但ETSA比MCSA适用的转速范围更广。     

基于位域运动误差观测器的齿轮断齿故障诊断

由于高速重载等不良工况,齿轮往往容易发生齿根裂纹、破损甚至断齿等故障。齿轮作为传动机构的重要组成部件,其故障对整个系统的安全运行有着重大影响,因此需要对其进行状态监测及故障诊断。与传统的振动法、噪声法相比,基于电机驱动系统的齿轮故障诊断无需额外安装传感器方案是当下最新的研究热点。针对伺服系统等实际工况存在频繁加减速过程这一问题,提出一种位域下的齿轮故障诊断方法。首先设计一种级联观测器来获取齿轮运动误差信号,此方法无需在负载侧安装位置传感器;接着利用位域重采样技术使得故障诊断不再依赖于转速运行条件;最后引入位域同步平均法,有效提升故障特征的信噪比。在断齿故障诊断平台上对所提出的算法进行实验验证,实验结果表明该算法可实现宽变速条件下的齿轮故障信息提取与诊断。     

特高压换流变真空有载分接开关振动及电机电流信号自适应分离方法

有载分接开关(OLTC)是特高压(UHV)换流变压器的核心部件，基于驱动电机电流和振动信号的OLTC机械状态在线监测技术是近年来研究热点。为了将振动信号和驱动电机电流信号片段从OLTC长时在线监测数据中自动提取出来，本文提出基于端点检测的信号自适应分离方法。首先，介绍端点检测基本原理，提出振动信号及电机电流信号分离流程；然后，搭建OLTC在线监测系统，并在特高压换流站实际部署；最后，分析在线监测信号时域、频域特征，采用差异化的端点检测方法分别分离出OLTC振动信号和电机电流信号，并结合信号起止点划分驱动电机的3个工作阶段。结果表明，该方法能实现OLTC振动及电流电机信号片段自适应分离，定位误差小于5 ms,为OLTC在线监测数据分析和故障诊断提供基础。     

基于Elman神经网络的潜油电机速度辨识研究

鉴于潜油电机独特的高温工作环境所导致传感器安装困难的不足,该文利用Elman神经网络对无速度传感器潜油电机进行了速度辨识。实验方案中把数据采集卡采集到定子电流用小波分析,滤除高温所产生的高频噪声的影响,提取有用的信号作为样本输入,把测速发电机采集到的速度信号作为样本输出,按照"离线训练,在线辨识"的思想训练神经网络,使之仅通过定子电流就能对潜油电机速度进行辨识,实验证明本系统具有很高的稳态精度和良好的动态性能,其辨识结果可为进一步实现潜油电机的闭环控制和故障诊断提供有力保障。     

负载振动与气隙偏心下电机电流调制机理分析

分别分析了感应电机负载转矩振动和气隙偏心对定子电流的调制机理,同时针对转矩振动频率与电机转子转频一致时,两者对定子电流调制结果在频域上难以区分开的特点,利用Wigner时频域分析方法,计算了负载转矩振动和气隙偏心时电流边频分量的相位差,指出二者时频分布特征的区别,为有效、准确地进行电机气隙偏心故障诊断提供理论依据。     

基于电机驱动系统自传感的机械故障诊断研究综述

对数控机床和工业机器人等关键制造装备开展状态监控与故障诊断研究,有助于提高设备安全性、可靠性,提升制造业智能化水平。与传统振动分析方法相比,将机电系统的执行器——电机驱动器作为感知器有助于实现无附加传感装置的机械故障诊断。该文聚焦电机驱动系统在机械设备运行状态感知领域的应用,综述了国内外基于电机驱动系统测量、控制和观测信号的机械故障诊断研究,并结合电机驱动系统自身特性和工程实践需求,提出自传感方法在应用中存在的一些关键性问题与可能的解决途径。     

旋转型行波超声电机的等效电路模型

在推导旋转型行波超声电机定转子运动拉格朗日方程和压电陶瓷电流方程的基础上,建立了超声电机的等效电路模型。并通过测量单相定子导纳、由摩擦层和转子材料特性参数估算模型中相关元件的值和解析计算电机输出功率及摩擦损耗的方法,对模型进行简化,并获取其中各参数。将电机不同负载转矩及驱动频率的工作条件考虑在内,以电机的等效电路模型作为驱动器的电气负载来设计驱动器参数。给出了理论计算同实测的结果,验证了等效电路模型的正确性和有效性。     

基于多数据融合的电机故障诊断方法研究

电机作为各类电驱设备的主要动力装置,具有结构简单、控制方便、能效高、无污染等优点。在电机运行过程中,受载荷多变、零部件老化、散热条件差等影响,故障频发,进而降低电驱装置的工作效率和稳定性。此外,电机故障种类繁多,各故障的征兆与表现又极其相似,不同故障产生的原因也错综复杂,这极大地提高了电机故障诊断的难度。传统的电机故障诊断过程中多是基于单一传感器信号,存在不确定性大、诊断精度差等问题,为克服上述缺点,提出一种基于多传感器参数融合的电机故障诊断方法,基于振动加速度计和电流传感器信号,结合BP神经网络算法和D-S证据理论对电机故障进行准确辨识,提高电机故障诊断的准确性。简要介绍了多传感器数据融合技术的结构框架,在分析异步电机典型故障机理的基础上,对基于BP神经网络学习算法和D-S证据理论的多传感器数据融合电机故障诊断系统进行详细分析,并通过实例对所提出故障诊断方法的有效性进行验证。研究结果表明,采用所提出的多数据融合电机故障诊断方法可以高置信度地诊断出电机的故障类型。     

一种减小变频空调压缩机低速范围内转速脉动的方法

近年来,永磁同步电机因其固有优点在空调压缩机中得到了广泛的应用。但常用的永磁同步电机?单转子式压缩机系统,由于工作条件的限制,无法安装位置编码器,受位置估算精度的制约,一般采用方波驱动,必然导致电机本身输出转矩脉动偏大。同时,在每个机械周期内,压缩机负载脉动非常剧烈,也造成整个系统低速运行时转速脉动大,噪声高,效率降低。本文将模型参考自适应方法推广到凸极永磁同步电机中,对电机转速和转子位置进行准确估算,实现了正弦波矢量控制。针对空调压缩机脉动负载,定义了机械周期内电磁转矩对位置积分的能量函数,有效地估算出当前负载状况,并通过查表法获得估算的负载转矩。然后根据估算的转子位置对负载脉动转矩进行转矩电流前馈补偿,显著降低了压缩机低频噪声和振动。仿真和实验结果验证了本文所提方法的有效性和实用性。     

基于递推辅助变量最小二乘法的永磁电机参数在线辨识策略

针对永磁电机系统反馈信号测量噪声无法确保为白噪声的问题,基于传统递推最小二乘法只在面向的数学模型是ARX模型时才能保证其无偏性,提出基于递推辅助变量最小二乘法的永磁电机参数在线辨识策略。通过电机电气方程辨识定子电阻、电感、转子磁链,通过机械方程辨识转动惯量、粘性摩擦系数、负载转矩,解决了传统递推最小二乘辨识方法适用数学模型具有局限性的问题。最后通过MATLAB Simulink验证了所提算法在参数突变时辨识性能良好。     

环形超声波电动机制作过程中的几点分析

分析了环形超声波电动机制作中的定转子接过程，压电陶瓷片的振幅与驱动源的关系、复合梁中性面的位置以及定工槽对齿端面与中性面距离的影响等，并给出了相应批结论。     

Detection of Stator Winding Inter-Turn Short Circuit Fault in Induction Motor Using Vibration Signals by MEMS Accelerometer

This paper presents a novel method for detecting stator winding inter-turn short circuit fault in a three-phase induction motor by vibration signature analysis using non-electrical contact type microelectromechanical systems (MEMS) accelerometer. The present work detects inter-turn short circuit by vibration analysis in a three-phase induction motor running under different load conditions. Theoretical analysis of stator winding under inter-turn short circuit condition has been presented. Experimental investigations have been carried out to detect inter-turn short circuit fault by vibration signature analysis using a MEMS accelerometer with three-phase induction motor operating under different conditions. The spectral analysis of motor vibration has been carried out using radix-2 decimation in time fast Fourier transform algorithm. The appearance of particular characteristic frequency components in vibration spectrum indicates stator winding inter-turn short circuit faults. The experimental results are found to closely match with the theoretical values, indicating that MEMS accelerometers can be successfully employed for the detection of stator winding inter-turn short circuit fault in induction motors.     

日本小电机工业综合分析

根据日本１９９６年发表的统计数据综合分析了日本小电机工业的生产现状，及其今后发展动向，本文还列举了几项有发展前景的小电机新产品。     

步进电动机的故障分析

简要介绍了步进电动机特性故障产生的原因和处理方法，针对六种情况提出了各自的解决方法。     

变频电机在检修中常见故障分析及应对措施

本文对变频电机在检修过程中常见的几类故障进行了分析,通过采取针对性措施,有效降低了故障发生率,延长了电机使用寿命.     

基于电机叠压异性转子磁路及参数性能的分析

提出了一种新型组合式转子同步电机,目的是解决轴向叠片各向异性转子电机的振荡和异步运行问题。对电机的结构和参数计算进行了介绍,并在简化分析基础上推导了新电机的交、直轴电抗和空载电势计算公式。系统介绍了电机的磁场、参数及性能的分析计算方法及其数值实施过程,并结合实例对电机的结构、参数和性能进行较为详细的分析和讨论。     

矿用集中绕组永磁电机新型冷却方式设计研究

为了进一步提升矿用集中绕组永磁电机的功率密度和散热能力,提出一种冷却水管与绕组并绕的新型绕组冷却结构。以一台315 kW集中绕组永磁电机为例,首先,通过合理的等效与假设,建立了电机的三维模型,基于计算流体力学（CFD）方法对电机进行温度场分析。其次,分析了不同的并绕方式以及相同并绕方式下不同的进水口进水速度对电机散热的影响,确定了最优散热方式。仿真分析表明冷却水管与绕组并绕的方式有效提高了散热能力。     

Analysis of moving magnet linear dc motor with two straight stators

The thrust force of moving magnet-type linear direct current motors (MM-LDM) is analyzed in this study. A moving magnet-type MM-LDM consists of a stator and a carriage. The stator is composed of two stick shaped electromagnetics and the carriage consists of a movable permanent magnet that is located between the two electromagnets. One of the methods for calculating the thrust force of an MM-LDM is to analyze the energy gradient which is determined by the distribution of magnetic flux. However, this method is very difficult when used to calculate the thrust force of this kind of LDM. This type of MM-LDM can be considered to be a transformer in which the magnet of the mover is assumed to be a one-turn coil carrying a large current. The stored energy in the MM-LDM can be obtained by measuring the self-inductance and the mutual-inductance of the equivalent circuit of the MM-LDM. And this energy gradient gives the thrust force. The calculation of the thrust force induced in this motor shows that the mutual inductance has a large influence on the generation of thrust force.     

计及机械损耗与饱和影响的感应电动机仿真

本文分析感应电动机的四种动态模型，即１．理想电机模型；２．计及励磁电抗Ｘｍ饱和影响的电机模型；３．计及机械损耗的电机模型；４．同时计及Ｘｍ饱和与机械损耗的电机模型。借助于时变的非线性方程组，通过一定简化、假设，得出电机的动态特性的仿真结果。对仿真结果与实验结果的比较，证实了动态分析是正确的。