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专利号: 2021105137119
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种圆筒型直线电机偏心检测方法,其特征在于,采用圆筒型直线电机偏心检测装置,所述圆筒型直线电机偏心检测装置包括:设于所述圆筒型直线电机定子上的感应电动势产生设备;

用于采集所述感应电动势产生设备所产生的感应电动势的感应电动势采集设备;

用于获取所述感应电动势采集设备所采集的数据,并进行分析处理,进而得到圆筒型直线电机的偏心故障的感应电动势处理设备;

所述感应电动势产生设备、感应电动势采集设备和感应电动势处理设备依次连接;

所述感应电动势产生设备包括检测线圈,所述检测线圈设于圆筒型直线电机的外定子槽内,所述检测线圈包括上、中、下三层,每层的检测线圈成圆形布置,每层布置p个检测线圈,p为大于等于4的偶数;

单个所述检测线圈沿长度方向呈弧形结构,单个所述检测线圈的端部为平面结构,相邻所述检测线圈端部紧贴;

所述方法步骤为:

启动圆筒型直线电机,检测线圈产生感应电动势;

感应电动势采集设备采集所述感应电动势信号并发送至感应电动势处理设备;

感应电动势处理设备对所述感应电动势信号做FFT快速傅氏变换处理,求出各层各相检测线圈感应电动势的幅度谱,对其进行计算分析,进而得到圆筒型直线电机的偏心种类、偏心方向和偏心程度;

圆筒型直线电机的偏心种类包括静偏心和斜偏心;所述静偏心检测的具体计算分析过程为:A、静偏心方向检测

*

静偏心的方向根据中层检测线圈感应电动势幅度谱的最大值Umi确定:若中层第is相检测线圈测得的感应电动势的幅度谱的最大值 是所有p相检测线圈中最大的,即:则静偏心方向为定子圆心指向第is相检测线圈的方向;

B、静偏心程度计算

记中层第is相检测线圈的对侧为中层第iss相检测线圈,由于检测线圈相数p为偶数,因此可通过如下公式计算iss:根据公式(2)、(5)计算中层第iss相检测线圈测得的感应电动势的幅度谱的最大值结合 可定义静偏心程度检测指标Us:Us与静偏心程度es之间符合以下关系:

es=aUs+b                           (10)其中a、b均为常数,与电机本身属性相关;

所述斜偏心检测的具体计算分析过程为:

A、斜偏心方向检测

* *

斜偏心的方向根据上、下层检测线圈感应电动势幅度谱的最大值Uki、U li确定:若上、下层第io相检测线圈测得的感应电动势的幅度谱的最大值之差 所有p相检测线圈中最大的,即:

则电机中存在上端倾向上层第io相检测线圈、下端背离下层第io相检测线圈的斜偏心;

B、斜偏心程度计算

记上、下层第io相检测线圈的对侧为上、下层第ioo相检测线圈,由于检测线圈相数p为偶数,因此可通过如下公式计算ioo:根据公式(1)、(3)、(4)、(6)计算上、下层第ioo相检测线圈测得的感应电动势的幅度谱的最大值之差 结合 可定义斜偏心程度检测指标Uo:Uo与斜偏心程度eo之间符合以下关系:

eo=cUo+d                          (14)其中c、d均为常数,与电机本身属性相关。

2.如权利要求1所述的圆筒型直线电机偏心检测方法,其特征在于,所述感应电动势采集设备为示波器,所述示波器输入端连接所述感应电动势产生设备。

3.如权利要求1所述的圆筒型直线电机偏心检测方法,其特征在于,所述感应电动势处理设备包括互相连接的存储器和处理器,所述存储器与所述感应电动势采集设备输出端连接。

4.如权利要求1所述的圆筒型直线电机偏心检测方法,其特征在于,所述对感应电动势信号做FFT快速傅氏变换处理,求出各层各相检测线圈感应电动势的幅度谱的具体过程为:将上、中、下三层第i相检测线圈测得的感应电动势分别记为时序数n的函数uhi(n)、umi(n)、uli(n),其中i=1,2,…,p,p为大于等于4的偶数,对它们分别做FFT快速傅氏变换处理:其中Uhi(k)、Umi(k)、Uli(k)分别为上、中、下层第i相检测线圈测得的感应电动势经FFT求得的频谱序列,N为FFT的点数,k为FFT求出频谱序列的序数,k=0,1,…,N‑1;

根据频谱序列Uhi(k)、Umi(k)、Uli(k)求出上、中、下层第i相检测线圈测得的感应电动势* * *的幅度谱的最大值Uki、Umi、Uli:

5.如权利要求1所述的圆筒型直线电机偏心检测方法,其特征在于,所述圆筒型直线电机的偏心类型检测方法如下:当偏心类型未知时,通过判断静偏心程度检测指标Us与斜偏心程度检测指标Uo是否大于一定的阈值,确定静偏心与斜偏心是否存在;

A)静偏心程度检测指标阈值Us0根据电机理论上的斜偏心情况确定,计算方式分为下列三步:第一步:根据斜偏心方向检测方法,找出理论上电机存在的斜偏心方向;

第二步:测量所述方向的斜偏心达到理论最大值时,中层各相检测线圈的感应电动势,通过公式(2)、(5)求所述感应电动势的幅度谱的最大值;

第三步:将所述感应电动势的幅度谱的最大值代入公式(7)‑(9),求出对应的静偏心程度检测指标,这一指标即为静偏心程度检测指标阈值Us0;

B)斜偏心程度检测指标阈值Uo0根据电机理论上的静偏心情况确定,计算方式同样分为三步:第一步:根据所述静偏心方向检测方法,找出理论上电机存在的静偏心方向;

第二步:测量所述方向的静偏心达到理论最大值时,上、下层各相检测线圈的感应电动势,然后通过公式(1)、(3)、(4)、(6)求所述感应电动势的幅度谱的最大值;

第三步:将所述感应电动势的幅度谱的最大值代入公式(11)‑(13),求出对应的斜偏心程度检测指标,这一指标即为斜偏心程度检测指标阈值Uo0;

当Us>Us0时,说明电机存在静偏心;

当Uo>Uo0时,说明电机存在斜偏心;

当Us>Us0与Uo>Uo0同时成立,说明电机存在混合偏心;

确定偏心类型后,根据所述的静偏心检测方法和斜偏心检测方法分别求出静偏心与斜偏心的方向、程度。