[发明专利]基于漏磁信号的感应电机电气故障诊断方法

权利要求书

1.基于漏磁信号的感应电机电气故障诊断方法，其特征在于，使用漏磁传感器(107)采集电机散落在机壳外的杂散磁通，通过采集到的杂散磁通识别电机转子断条、动态气隙偏心、静态气隙偏心以及匝间短路故障；

具体包括以下步骤：

步骤1、采集电机的轴向和径向漏磁信号，采集电机机壳的振动信号，本步骤采集到的漏磁信号和振动信号均为时域信号；

步骤2，将步骤1采集到的时域信号通过快速傅里叶变换转换为频域信号；

步骤3：根据故障产生的机理，提取步骤2中获得的电机漏磁信号频谱中关键特征频率的幅值；

所述的关键特征频率包括sf_s、(1±2ks)f_s、(f_s±f_r)±2ksf_s、mf_s±kf_r、Rf_r±vf_s、(R±1)f_r±vf_s、Rf_r±{n_θr±(n_ωr–n_θr)s}f_s和kf_s，所述f_s为供电频率，sf_s为滑差频率，f_r为旋转频率，k＝1,3,5；m＝1,3,5，R——转子条数；v——电机定子的时间谐波次数，v＝1,3,5；n_θr——电机转子的空间谐波，n_θr＝0,1,2,3,4；n_ωr——电机转子的时间谐波，n_ωr＝1,3,5；R——转子条数；s——转差率；

步骤4：通过分析步骤3获得的关键特征频率幅值的变化情况，识别出电机故障类型；

步骤4中，判断原则为：

当电机的轴向和径向漏磁信号中出现sf_s、3sf_s、(1±2ks)f_s或(f_s±f_r)±2ksf_s关键特征频率时，电机出现转子断条故障；

当径向漏磁信号中的低频关键特征频率mf_s±kf_r和高频关键特征频率Rf_r±vf_s的幅值增加30％以上，而轴向漏磁信号中的低频关键特征频率mf_s±kf_r幅值变化小于±5％时，认为有静态偏心故障；

当径向漏磁信号和轴向漏磁信号的低频关键特征频率mf_s±kf的幅值以及径向高频关键特征频率(R±1)f_r±vf_s幅值都增加30％以上时，认为电机有动态偏心故障；

当径向漏磁信号和轴向漏磁信号中出现高频关键特征频率Rf_r±{n_θr±(n_ωr–n_θr)s}f_s，径向漏磁信号中的关键特征频率kf_s的幅值增加时认为有匝间短路故障，具体的：当k＝1,3时，kf_s的幅值比正常状态增加20％，当k取其他值时，kf_s的幅值比正常状态增加10％以上。

2.根据权利要求1所述的基于漏磁信号的感应电机电气故障诊断方法，其特征在于，步骤3中，旋转频率f_r的计算过程如下：

S1、在漏磁信号的频谱中取最大值计算出供电频率f_s；

S2、结合极对数p和供电频率f_s，得到旋转频率f_r在振动频谱中的搜索区间：(1-0.05)f_s/pf_rf_s/p，在振动频谱搜索区间内找最大值作为旋转频率f_r。

3.根据权利要求1所述的基于漏磁信号的感应电机电气故障诊断方法，其特征在于，步骤1中，漏磁传感器(107)采集电机的轴向和径向漏磁信号，用振动信号传感器(106)采集电机机壳的振动信号，所述漏磁传感器(107)为MEMS漏磁传感器，所述振动信号传感器(106)为MEMS振动传感器。