基于外部磁場的電機軸承故障特征研究.pdf

1、感應(yīng)電機因其結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低，被廣泛應(yīng)用于電氣傳動系統(tǒng)中，其能否正常工作直接影響運行效率和安全。軸承故障在感應(yīng)電機中發(fā)生概率最高，因此本文主要研究感應(yīng)電機的軸承故障的特征和診斷方法。
　　目前基于電機外部磁場特征分析的故障診斷方法得到了比較廣泛的關(guān)注。本文從電磁理論出發(fā)，推導(dǎo)了感應(yīng)電機正常、動靜態(tài)偏心和軸承故障時的外部磁通密度的頻率特征。其頻譜中的轉(zhuǎn)子主槽諧波PSH(principal slot harmonics)分量

2、可以估計電機的轉(zhuǎn)速，并且在PSH附近存在軸承故障的特征頻率。為了驗證理論推導(dǎo)的正確性，本文首先通過電磁場有限元軟件Ansoft和機電系統(tǒng)設(shè)計軟件Simplorer，進(jìn)行軸承故障的轉(zhuǎn)矩振動模擬，從外部磁通密度的仿真數(shù)據(jù)的頻譜中可以觀察到軸承故障的特征頻率。然后對軸承外圈故障的感應(yīng)電機進(jìn)行實驗，通過雙軸磁傳感器HMC6042、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7606和DSP完成感應(yīng)電機外部磁通密度信號的數(shù)據(jù)采集，得到了電機軸承故障的外部徑向磁密信號，從

3、頻譜中能觀察到微弱的軸承故障特征頻率。仿真和實驗都說明了基于外部磁場特征的軸承故障診斷的可行性。
　　由于電機外部磁密信號受定子電流中高次諧波和背景噪聲的影響，其幅值很小。傳統(tǒng)的頻譜分析和小波分解等方法對有色噪聲背景下的弱周期性特征信號提取困難，而且軸承故障的嚴(yán)重程度從頻率的幅值中很難判斷。所以本文使用了Volterra級數(shù)對軸承故障系統(tǒng)進(jìn)行辨識，分析其時域核和非線性輸出頻率響應(yīng)函數(shù)(Nonlinear output freque