[发明专利]一种闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法

说明书

本发明涉及电气工程的技术领域，更具体地，涉及一种闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，首先利用有限元软件建立正常状态和静偏心状态两个电机模型，在两个模型中根据需要模拟地轴承故障情况设置位置相同的轴承故障模拟区；接着根据需要模拟地轴承故障特征计算轴承故障周期时间和故障模拟区的相对磁导率；最后根据计算结果设置轴承故障仿真模型，解析模型得到电磁性能变化结果。本发明通过设置故障模拟区的相对磁导率来模拟轴承故障时转子周期性偏心的运动情况，为转子闭口槽电机轴承故障分析提供了一种故障仿真模型设计方法，解决了分析电机轴承故障时电磁性能变化缺少仿真模型的问题。

技术领域

本发明涉及一种电机有限元仿真模型设计方法，更具体的说，特别是一种闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法。

背景技术

电机对于现代化生活、生产中各个领域都起到极其重要的作用，而保证电机的正常运行是电机发挥应有作用的重要前提。电机轴承位于电机轴的两端，起到承托电机转子与轴的重力，是电机中的重要结构。当轴承发生故障时，将严重影响电机系统的正常运行，甚至会导致安全事故的发生。为此，对轴承故障机理的研究就十分有必要。

根据电机的各类信号如电流、振动信号等进行轴承故障诊断是常见的手段之一，其前提是需要了解轴承故障时的电机各类信号特征。国内外学者对轴承故障时的电流、振动等信号特征频率进行了理论推导，并且通过这些特征频率信号提出了很多故障诊断方法。但是存在电机信号获取困难，信号处理方法复杂，不能提供在线监测等问题。这时需要对电机轴承故障时的电磁性能变化进行更深入的分析，然而开展轴承故障样机实验，既耗费颇多也存在危险性。

发明内容

本发明提供一种闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，该故障模型设计方法以建立轴承故障有限元仿真模型为目标。达到为轴承故障机理研究提供有限元仿真模型设计方法的目的。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种闭口槽转子电机轴承故障模型设计方法，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。

具体的，步骤S10中的两种电机模型的采用的是同一电机的参数，该两种电机模型是指正常电机二维模型和静偏心故障电机二维模型。

具体的，步骤S10中，电机转子槽型为闭口槽，本方法不适用于开口槽。

在实际操作中具体的，步骤S10中，静偏心故障电机模型的偏心位置和大小根据需要模拟的轴承故障确定。

作为本发明具体的方案，步骤S20中，故障模拟区由静偏心故障电机模型中偏心转子和正常电机模型中正常转子的区域不重合部分确定，共有两个部分，称为区域一和区域二，两个模型的故障模拟区位置相同。

作为本发明具体的方案，步骤S30中，模拟的轴承包括导轴承和滚子轴承。

作为本发明具体的方案，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：