[发明专利]一种闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法

权利要求书

1.一种闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.利用有限元软件建立正常电机二维模型和静偏心故障电机二维模型；

S20.在S10中的两个模型中建立故障模拟区；

S30.计算需要模拟的轴承故障周期时间；

S40.解析静偏心故障电机模型，提取故障模拟区最宽处的磁通密度和磁场强度，计算相对磁导率；

S50.根据S30和S40的结果设置正常电机模型中的故障模拟区，解析电机二维模型。

2.根据权利要求1所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤S10中的两种电机模型的采用的是同一电机的参数。

3.根据权利要求1所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤S10中，电机转子槽型为闭口槽。

4.根据权利要求3所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤S10中，静偏心故障电机模型的偏心位置和大小根据模拟的轴承故障确定。

5.根据权利要求1所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤S20中，故障模拟区由静偏心故障电机模型中偏心转子(1)和正常电机模型中正常转子(2)的区域不重合部分确定，共有两个部分，称为区域一(3)和区域二(4)，两个模型的故障模拟区位置相同。

6.根据权利要求1所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤S30中，模拟的轴承包括导轴承和滚子轴承。

7.根据权利要求1所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤30中，电机轴承故障周期时间按以下步骤计算：

S31：确定不同轴承故障的故障特征频率：

对于滚子轴承单点故障：

其中，F_O为滚子轴承外圈故障特征频率，F_I为滚子轴承内圈故障特征频率，F_B为滚子轴承滚动体故障特征频率，N_B为滚动体数量，F_R为轴机械转速频率，D_b为滚动体直径，D_c为轴承节距，β为滚动接触角；

对于导轴承单点故障：

F_p＝F_R

其中，F_p为导轴承内表面单点故障频率，F_R为轴机械转速频率。

S32：计算轴承故障的时间节点：

其中，T_O为滚子轴承外圈故障特征时间，T_I为滚子轴承内圈故障特征时间，T_B为滚子轴承滚动体故障特征时间，T_p为导轴承内表面单点故障特征时间，F_O为滚子轴承外圈故障特征频率，F_I为滚子轴承内圈故障特征频率，F_B为滚子轴承滚动体故障特征频率，N为自然数列，T_s为电机模型仿真稳定时间，F_p为导轴承内表面单点故障频率；

S33：根据时间节点选择故障时间区间，选择该时间节点的一个步长为故障时间。

8.根据权利要求1所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤40中，故障模拟区的相对磁导率μ_r由以下公式计算：

其中，B为故障模拟区最宽处的磁通密度；H为故障模拟区最宽处的磁场强度；μ为故障模拟区最宽处的磁导率；μ_r为相对磁导率；μ₀为真空磁导率。

9.根据权利要求1所述的闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，其特征在于：步骤S50中，正常电机模型中的故障模拟区的相对磁导率按以下方式设置：

S51：对于区域一(3)，在故障时间区间设置相对磁导率为步骤S40中的结果，其余时间设置相对磁导率为1。

S52：对于区域二(4)，在故障时间区间设置相对磁导率为1，其余时间设置相对磁导率为步骤S40中的结果。