CN113985277A - 实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法 - Google Patents

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CN113985277A CN202111244266.7A CN202111244266A CN113985277A CN 113985277 A CN113985277 A CN 113985277A CN 202111244266 A CN202111244266 A CN 202111244266A CN 113985277 A CN113985277 A CN 113985277A
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高彩霞
聂瑞
吕蒙琦
辛健斌
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彭金柱
李森
魏彦企
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Zhengzhou University
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Abstract

本发明提出一种实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，包括：在待诊断电机的连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈；将布置在相邻两磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联分别构成第一探测线圈和第三探测线圈，将布置在相隔两个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联构成第二探测线圈，在确定电机发生退磁故障之后，以电周期为基本单元分别获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定多个永磁体的状态。由此，可在不增加电机体积和成本的情况下实现对退磁故障类型的识别，进而实现对退磁永磁体的定位。

Description

实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
永磁同步电机(PMSM)具有转矩密度高、结构紧凑、效率高等优点，广泛应用于机器人、电动汽车、高端制造装备、国防军工等领域。然而，受工作温度、电枢反应、制造缺陷及自然寿命等多因素的影响，PMSM具有退磁故障风险。永磁体发生退磁故障，会导致PMSM出现输出转矩下降、转矩波动增大、振动和噪声增大等性能下降情况，甚至烧毁。相关应用领域的驱动电机出现故障不仅影响企业的经济效益，而且还会威胁设备及人身安全。早期退磁故障的快速精确诊断是提高电机运行可靠性，延长电机的使用寿命，降低维护成本，保障电机安全生产的重要手段。
相关技术中，将永磁体磁链信息作为永磁体退磁故障诊断依据进行故障诊断，但是相关技术存在的问题在于，仅能实现退磁故障定性诊断，不能实现退磁永磁体定位。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，该方法通过在诊断电机的连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，能够在不增加电机体积和成本且不影响电机正常运行的情况下实现对退磁故障类型的识别，进而可实现对退磁永磁体的定位。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，所述探测线圈包括第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈，所述方法包括：在待诊断电机的连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，相邻两个所述线圈之间的距离小于或等于一个极距；将布置在所述相邻两磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个所述线圈正向串联分别构成所述第一探测线圈和所述第三探测线圈，将布置在相隔两个所述磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个所述线圈正向串联构成所述第二探测线圈，其中，在确定所述电机发生退磁故障之后，以电周期为基本单元分别获取所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据所述空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定决定所述空载反电势残差波形的多个永磁体的状态。
根据本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，在待诊断电机的连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，相邻两个线圈之间的距离小于或等于一个极距，将布置在相邻两磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联分别构成第一探测线圈和第三探测线圈，将布置在相隔两个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联构成第二探测线圈，其中，在确定电机发生退磁故障之后，以电周期为基本单元分别获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定决定空载反电势残差波形的多个永磁体的状态。由此，本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，通过在待诊断电机的连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，能够在不增加电机体积和成本且不影响电机正常运行的情况下实现对退磁故障类型的识别，进而可实现对退磁永磁体的定位。
根据本发明的一个实施例，所述确定所述电机发生退磁故障，包括：获取所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差；判断所述第一探测线圈一个机械周期的空载反电势残差是否大于或等于预设阈值；如果所述第一探测线圈一个机械周期的空载反电势残差大于或等于所述预设阈值，则确定所述电机发生所述退磁故障。
根据本发明的一个实施例，所述获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差，包括：分别计算所述电机正常运行时不同转速下所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势；获取所述电机实际运行时所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势；分别计算所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈在某一转速下所述电机正常运行时一个机械周期的空载反电势与所述电机实际运行时一个机械周期的空载反电势的差值，以分别得到所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差。
根据本发明的一个实施例，在所述分别计算所述电机正常运行时不同转速下所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势之前，还包括：获取所述电机正常运行时额定转速下所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势。
根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算所述电机正常运行时不同转速下所述探测线圈一个机械周期的空载反电势：eSCihn(t))＝(n/nN)×eSCiN(t)，其中，eSCiN(t)为所述电机正常运行时额定转速下所述探测线圈一个机械周期的空载反电势，eSCihn(t)为所述电机正常运行时不同转速下所述探测线圈一个机械周期的空载反电势，n为所述电机实际运行时的转速，nN为所述电机的额定转速，i可取值为1、2和3。
根据本发明的一个实施例，在所述获取所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差之前，还包括：对所述待诊断电机中的所有永磁体进行编号。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法的流程示意图；
图2为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈布置方法的线圈安装位置示意图；
图3为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法的流程示意图；
图4为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体编号示意图；
图5为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中空载反电势采集起始位置示意图；
图6为根据本发明另一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法的流程示意图；
图7(a)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体1退磁时第一探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图7(b)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体2退磁时第一探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图7(c)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体66退磁时第一探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图8(a)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为1的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图8(b)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为2的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图8(c)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为3的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图8(d)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为4的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图8(e)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为5的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图8(f)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为6的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图8(g)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为7的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图8(h)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为8的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形图；
图9(a)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体65退磁时第二探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图9(b)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体66退磁时第二探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图9(c)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体1退磁时第二探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图9(d)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体2退磁时第二探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图10(a)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为2A的故障类型对应的第二探测线圈的空载反电势残差波形图；
图10(b)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为7A的故障类型对应的第二探测线圈的空载反电势残差波形图；
图10(c)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为8A的故障类型对应的第二探测线圈的空载反电势残差波形图；
图10(d)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为2B的故障类型对应的第二探测线圈的空载反电势残差波形图；
图10(e)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为7B的故障类型对应的第二探测线圈的空载反电势残差波形图；
图10(f)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为8B的故障类型对应的第二探测线圈的空载反电势残差波形图；
图11(a)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体1退磁时第三探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图11(b)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体65退磁时第三探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图11(c)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中永磁体66退磁时第三探测线圈的空载反电势及空载反电势残差波形图；
图12(a)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为7的故障类型对应的第三探测线圈的空载反电势残差波形图；
图12(b)为根据本发明一个实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法中编号为8的故障类型对应的第三探测线圈的空载反电势残差波形图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法。
图1为根据本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法的流程示意图。其中，探测线圈包括第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈，如图1所示，本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法包括以下步骤：
S1，在待诊断电机的连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，相邻两个线圈之间的距离小于或等于一个极距。其中，极距为相邻两磁极之间的距离。
S2，将布置在相邻两磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联分别构成第一探测线圈和第三探测线圈，将布置在相隔两个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联构成第二探测线圈，其中，在确定电机发生退磁故障之后，以电周期为基本单元分别获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定决定空载反电势残差波形的多个永磁体的状态。其中，电周期为空载反电势完成正负变化一个循环所需要的时间。
作为一个示例，如图2所示，在待诊断电机连续三个磁极对应位置定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈SC11、SC22和SC33，其中线圈SC11和线圈SC22之间的距离小于或等于一个极距，线圈SC33和线圈SC22之间的距离小于或等于一个极距，从而，线圈SC11和线圈SC33之间的距离小于或等于两个极距。
进一步地，可将线圈SC11和线圈SC22正向串联构成第一探测线圈，将线圈SC33和线圈SC22正向串联构成第三探测线圈，将线圈SC11和线圈SC33正向串联构成第二探测线圈。从而，在确定电机发生退磁故障之后，可以电周期为基本单元分别获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定决定空载反电势残差波形的多个永磁体的状态。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，确定电机发生退磁故障，包括以下步骤：
S20，获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差eresSC1n(t)、eresSC2n(t)和eresSC3n(t)。
其中，一个机械周期是指电机转子转一圈所需的时间。
根据本发明的一个实施例，在获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差之前，还包括：对待诊断电机中的所有永磁体进行编号。
可理解，可依次对电机的多个永磁体进行编号为：1、2、3直至2P，其中，P为电机的极对数。举例而言，如图4-5所示，当电机的极对数P＝33时，可依次对电机的多个永磁体进行编号为：1、2、3直至66。
进一步地，根据本发明的一个实施例，如图6所示，获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差，进一步包括以下步骤：
S201，分别计算电机正常运行时不同转速下第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC1hn(t)、eSC2hn(t)和eSC3hn(t)。
其中，根据本发明的一个实施例，在分别计算电机正常运行时不同转速下第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势之前，还包括：获取电机正常运行时额定转速下第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC1N(t)、eSC2N(t)和eSC3N(t)，并将获取的电机正常运行时额定转速下第一探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC1N(t)、第二探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC2N(t)和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC3N(t)进行存储。
进一步地，根据本发明的一个实施例，根据以下公式计算电机正常运行时不同转速下探测线圈一个机械周期的空载反电势：eSCihn(t)＝(n/nN)×eSCiN(t)，其中，eSCiN(t)为电机正常运行时额定转速下探测线圈一个机械周期的空载反电势，eSCihn(t)为电机正常运行时不同转速下探测线圈一个机械周期的空载反电势，n为电机实际运行时的转速，nN为电机的额定转速，i可取值为1、2和3。
S202，获取电机实际运行时第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC1n(t)、eSC2n(t)和eSC3n(t)。
可理解，探测线圈可在2P号永磁体与1号永磁体的几何中心线与第一探测线圈轴线重合处开始采集电机实际运行时探测线圈一个机械周期的空载反电势。如图7所示，第一探测线圈可在66号永磁体与1号永磁体的几何中心线与第一探测线圈轴线重合处开始采集电机实际运行时第一探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC1n(t)，第二探测线圈可在66号永磁体与1号永磁体的几何中心线与第一探测线圈轴线重合处开始采集电机实际运行时第二探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC2n(t)，第三探测线圈可在66号永磁体与1号永磁体的几何中心线与第一探测线圈轴线重合处开始采集电机实际运行时第三探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC3n(t)。
S203，分别计算第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈在某一转速下电机正常运行时一个机械周期的空载反电势与电机实际运行时一个机械周期的空载反电势的差值，以分别得到第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈在一个机械周期的空载反电势残差eresSC1n(t)、eresSC2n(t)和eresSC3n(t)。
可理解，探测线圈一个机械周期的空载反电势残差等于电机正常运行时某一转速下探测线圈一个机械周期的空载反电势减去电机实际运行时探测线圈一个机械周期的空载反电势，即eressSCin(t)＝eSCihn(t)-eSCin(t)，举例而言，第一探测线圈一个机械周期的空载反电势残差eresSC1n(t)等于电机正常运行时某一转速下第一探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC1hn(t)减去电机实际运行时第一探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC1n(t)，即eresSC1n(t)＝eSC1hn(t)-eSC1n(t)。
同理，第二探测线圈一个机械周期的空载反电势残差eresSC2n(t)等于电机正常运行时某一转速下第二探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC2hn(t)减去电机实际运行时第二探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC2n(t)，即eresSC2n(t)＝eSC2hn(t)-eSC2n(t)。第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差eresSC3n(t)等于电机正常运行时某一转速下第三探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC3hn(t)3减去电机实际运行时第三探测线圈一个机械周期的空载反电势eSC3n(t)，即eresSC3n(t)＝eSC3hn(t)-eSC3n(t)。
S21，判断第一探测线圈一个机械周期的空载反电势残差eresSC1n(t)是否大于或等于预设阈值。
S22，如果第一探测线圈一个机械周期的空载反电势残差eresSC1n(t)大于或等于预设阈值，则确定电机发生退磁故障。
可理解，在确定电机发生退磁故障之后，以电周期为基本单元分别获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定多个永磁体的状态。也就是说，空载反电势残差波形与电机退磁故障类型具有对应关系，并且退磁故障类型中包含多个永磁体的状态信息，即永磁体是处于健康状态还是退磁状态。
举例而言，以P＝33，多个永磁体编号为1、2、3直至66为例进行说明，将图5中编号为1的永磁体的失磁率设定为50％，即1号永磁体的剩磁磁密变为原来的50％，第一探测线圈由图5所示位置开始采集数据，并获取第一探测线圈空载反电势残差波形如图7(a)所示，其中，L1表示电机实际运行时第一探测线圈的空载反电势波形，L2表示第一探测线圈的空载反电势残差波形。由图7(a)可以看出，第一探测线圈空载反电势残差出现在第一个电周期，即退磁永磁体1经过第一探测线圈时出现一个电周期的空载反电势残差。究其原因，电机发生退磁故障时，退磁永磁体对应位置气隙磁密会被削弱，而其它位置处气隙磁密基本不变，所以当退磁永磁体经过槽1时，槽1中的线圈SC11空载反电势波形发生改变，其幅值减小的波峰或波谷对应退磁永磁体的中心，减小量反映永磁体退磁的严重程度；当退磁永磁体经过槽2时，槽2中的线圈SC22空载反电势波形也会发生同样的变化；第一探测线圈的空载反电势等于线圈SC11与线圈SC22空载反电势的差值。因此，退磁永磁体1经过第一探测线圈时出现一个电周期的空载反电势的削弱，即一个电周期的空载反电势残差。
把图5中编号为2的永磁体(图中未示出)的失磁率设定为50％，即2号永磁体的剩磁磁密变为原来的50％，第一探测线圈仍由图5所示位置开始采集数据，并获取第一探测线圈空载反电势残差波形如图7(b)所示，由图7(b)可以看出，第一探测线圈空载反电势残差波形出现在第一个电周期的后半个周期和第二个电周期的前半个周期，即退磁永磁体2经过第一探测线圈时出现一个电周期的空载反电势残差，空载反电势残差波形滞后于永磁体1退磁时半个电周期。
把图5中编号为66的永磁体(图中未示出)的失磁率设定为50％，即66号永磁体的剩磁磁密变为原来的50％，第一探测线圈仍由图5所示位置开始采集数据，第一探测线圈空载反电势残差波形如图7(c)所示，由图7(c)可以看出，第一探测线圈空载反电势残差波形超前于永磁体1退磁时半个电周期。
综合以上分析可以看出，第一探测线圈的第一个电周期的空载反电势残差受66号、1号、2号三块永磁体状态的共同影响，以此类推，第二电周期的空载反电势残差受2号、3号、4号三块永磁体状态的共同影响，第三个电周期的空载反电势残差受4号、5号、6号三块永磁体状态的共同影响，以上规律具有重复性。因此，可通过提取第一探测线圈一个电周期空载反电势残差判断决定其波形的三块永磁体的状态。
下面对66号、1号、2号三块永磁体不同退磁组合下第一探测线圈的第一个电周期空载反电势残差进行分析。三块永磁体的退磁组合如表1所示，共有8种组合方式。表1中，0表示永磁体为健康状态，1表示永磁体为退磁状态，如永磁体状态编号为001时表示永磁体的状态为：66号永磁体健康、1号永磁体健康，2号永磁体退磁，并且将永磁体状态编号001对应编号为3的故障类型，永磁体状态编号为010时表示永磁体的状态为：66号永磁体健康、1号永磁体退磁，2号永磁体健康，并且将永磁体状态编号010对应编号为2的故障类型，以此类推。表1中8种退磁故障类型对应的第一探测线圈第一个电周期空载反电势残差波形如图8(a)、8(b)、8(c)、8(d)、8(e)、8(f)、8(g)和8(h)所示。通过对比分析图8(a)、8(b)、8(c)、8(d)、8(e)、8(f)、8(g)和8(h)不同退磁组合的空载反电势残差波形可以看出，图8(a)、8(b)、8(c)、8(d)、8(e)、8(f)、8(g)和8(h)的波形不同。因此，表1中编号为1、2、3、4、5、6的故障类型可通过提取第一探测线圈空载反电势残差进行区分。
表1
Figure BDA0003320385220000091
然而，由图8(b)、8(g)和8(h)可以看出，编号为2、7、8的故障类型对应的第一探测线圈的空载反电势残差波形趋势一致，从而无法通过第一探测线圈空载反电势残差进行区分。由于探测线圈空载反电势波形取决于与其耦合的退磁永磁体的位置，为了区分编号为2、7、8的故障类型，加装了第二探测线圈。
具体地，把图5中编号为65的永磁体的失磁率设定为50％，第二探测线圈也由图5所示位置开始采集数据，第二探测线圈空载反电势及残差波形如图9(a)所示，其中，L3表示电机实际运行时第二探测线圈的空载反电势波形，L4表示第二探测线圈的空载反电势残差波形。可以看出，第二探测线圈的空载反电势在第1个电周期的前半个周期和第33个电周期的前半个周期幅值降低，其它电周期的幅值不变，也就是说，第二探测线圈的空载反电势残差波形出现在第1个电周期的前半个周期和第33个电周期的前半个周期。
把图5中编号为66的永磁体的失磁率设定为50％，第二探测线圈仍由图5所示位置开始采集数据，第二探测线圈空载反电势及残差波形如图9(b)所示，可以看出，第二探测线圈空载反电势残差波形出现在第1个电周期的后半个周期和第33个电周期的后半个周期。
把图5中编号为1的永磁体的失磁率设定为50％，第二探测线圈仍由图5所示位置开始采集数据，第二探测线圈空载反电势及残差波形如图9(c)所示。可以看出，第二探测线圈空载反电势残差波形出现在第1个电周期的前半个周期和第2个电周期的前半个周期。
把图5中编号为2的永磁体的失磁率设定为50％，第二探测线圈仍由图5所示位置开始采集数据，第二探测线圈空载反电势及残差波形如图9(d)所示。可以看出，第二探测线圈空载反电势残差波形出现在第1个电周期的后半个周期和第2个电周期的后半个周期。
综合以上分析可以看出，第二探测线圈第1个电周期的空载反电势残差波形受65号、66号、1号、2号四块永磁体状态的共同影响，以此类推，第2电周期的空载反电势残差波形受1号、2号、3号、4号四块永磁体状态的共同影响，第3个电周期的空载反电势残差波形受3号、4号、5号、6号四块永磁体状态的共同影响，以上规律具有重复性。
如图9(a)、9(b)、9(c)和9(d)所示，可以看出表1中编号为2、7、8的故障类型对应第二探测线圈空载反电势残差绝对值波形共有6种，这是因为第二探测线圈空载反电势残差绝对值波形不仅受66号、1号、2号永磁体状态的影响，还受65号永磁体状态的影响；当65号永磁体健康时，第二探测线圈空载反电势残差绝对值波形如图10(a)、10(b)、10(c)所示，此时对应故障类型的编号为2A、7A、8A；当65号永磁体退磁时，第二探测线圈空载反电势残差绝对值波形如图10(d)、10(e)、10(f)所示，此时对应故障类型的编号为2B、7B、8B。通过对比分析图10(a)、10(b)、10(c)、10(d)、10(e)、10(f)不同退磁组合的空载反电势残差绝对值波形可以看出，图10(a)、10(b)、10(c)、10(d)、10(f)的波形是不同的。因此，编号为2A、7A、8A、2B、8B的故障类型可通过提取第二探测线圈空载反电势残差进行区分。
然而，由图10(c)、10(e)可以看出，编号为8A、7B的故障类型对应的第二探测线圈的空载反电势残差绝对值波形趋势一致，无法通过第二探测线圈空载反电势残差进行区分。为了区分编号为8A、7B的故障类型，加装了第三探测线圈。
具体地，把图5中编号为1的永磁体的失磁率设定为50％，第三探测线圈也由图5所示位置开始采集数据，第三探测线圈空载反电势及残差波形如图11(a)所示，其中，L5表示电机实际运行时第三探测线圈的空载反电势波形，L6表示第三探测线圈的空载反电势残差波形。可以看出，第三探测线圈的空载反电势残差波形出现在第1个电周期的后半个周期和第2个电周期的前半个周期。
把图5中编号为65的永磁体的失磁率设定为50％，第三探测线圈仍由图5所示位置开始采集数据，第三探测线圈空载反电势及残差波形如图11(b)所示，可以看出，第三探测线圈的空载反电势残差波形出现在第1个电周期的前半个周期。
把图5中编号为66的永磁体的失磁率设定为50％，第三探测线圈SC3仍由图5所示位置开始采集数据，第三探测线圈SC3空载反电势及残差波形如图11(c)所示，可以看出，第三探测线圈的空载反电势残差波形出现在第1个电周期。
综合以上分析可知，第三探测线圈第1个电周期的空载反电势残差受65号、66号、1号三块永磁体状态的共同影响，以此类推，第2电周期的空载反电势残差受1号、2号、3号三块永磁体状态的共同影响，第3个电周期的空载反电势残差受3号、4号、5号三块永磁体状态的共同影响，以上规律具有重复性。
编号为8A、7B的故障类型对应的第三探测线圈一个电周期的空载反电势残差的波形，如图12(a)和12(b)所示，可以看出编号为8A、7B的故障类型对应第三探测线圈的空载反电势残差波形是不同的。因此，编号为8A、7B的故障类型可通过提取第三探测线圈的空载反电势残差的进行区分。
由上述分析可知，通过第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的相同时刻一个电周期的空载反电势残差可以区分同一种故障程度下决定其波形的三块永磁体的8种退磁组合类型。通过第一个电周期的空载反电势残差可以确定永磁体66、永磁体1及永磁体2的状态。在永磁体2状态已知时，第二对永磁体空载反电势残差波形有四种组合，故通过第二个电周期空载反电势残差波形可以确定永磁体3、永磁体4状态，依次类推。因此，可以以每对永磁体为最小检测单元，通过提取对应的一个电周期的空载反电势残差波形判断检测区内退磁故障类型，进而实现对退磁永磁体的定位。另外，本发明实施例的探测线圈布置方式不仅适用于分数槽和整数槽的永磁同步电机，同样能够适用于永磁无刷直流电机。
综上，根据本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，在待诊断电机连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，相邻两个线圈之间的距离小于或等于一个极距，将布置在相邻两磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联分别构成第一探测线圈和第三探测线圈，将布置在相隔两个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个线圈正向串联构成第二探测线圈，其中，在确定电机发生退磁故障之后，以电周期为基本单元分别获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定决定空载反电势残差波形的多个永磁体的状态。由此，本发明实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，通过在待诊断电机连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，能够在不增加电机体积和成本且不影响电机正常运行的情况下实现对退磁故障类型的识别，进而可实现对退磁永磁体的定位。
基于上述实施例的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，其特征在于，所述探测线圈包括第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈，所述方法包括以下步骤：
在待诊断电机的连续三个磁极对应位置的定子槽槽底或槽口处布置三个相同的线圈，相邻两个所述线圈之间的距离小于或等于一个极距；
将布置在所述相邻两磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个所述线圈正向串联分别构成所述第一探测线圈和所述第三探测线圈，将布置在相隔两个所述磁极对应位置的定子槽槽底或槽口的两个所述线圈正向串联构成所述第二探测线圈，其中，在确定所述电机发生退磁故障之后，以电周期为基本单元分别获取所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈的空载反电势残差波形，根据所述空载反电势残差波形进行退磁故障类型识别，以确定决定所述空载反电势残差波形的多个永磁体的状态。
2.根据权利要求1所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，其特征在于，所述确定所述电机发生退磁故障，包括：
获取所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差；
判断所述第一探测线圈一个机械周期的空载反电势残差是否大于或等于预设阈值；
如果所述第一探测线圈一个机械周期的空载反电势残差大于或等于所述预设阈值，则确定所述电机发生所述退磁故障。
3.根据权利要求2所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，其特征在于，所述获取第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差，包括：
分别计算所述电机正常运行时不同转速下所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势；
获取所述电机实际运行时所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势；
分别计算所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈在某一转速下所述电机正常运行时一个机械周期的空载反电势与所述电机实际运行时一个机械周期的空载反电势的差值，以分别得到所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差。
4.根据权利要求3所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，其特征在于，在所述分别计算所述电机正常运行时不同转速下所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势之前，还包括：获取所述电机正常运行时额定转速下所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势。
5.根据权利要求3所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，其特征在于，根据以下公式计算所述电机正常运行时不同转速下所述探测线圈一个机械周期的空载反电势：
eSCihn(t)＝(n/nN)×eSCiN(t)，其中，eSCiN(t)为所述电机正常运行时额定转速下所述探测线圈一个机械周期的空载反电势，eSCihn(t)为所述电机正常运行时不同转速下所述探测线圈一个机械周期的空载反电势，n为所述电机实际运行时的转速，nN为所述电机的额定转速，i可取值为1、2和3。
6.根据权利要求2所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法，其特征在于，在所述获取所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈一个机械周期的空载反电势残差之前，还包括：对所述待诊断电机中的所有永磁体进行编号。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的实现永磁电机退磁永磁体定位的探测线圈的布置方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108983126A (zh) * 2018-05-22 2018-12-11 安徽大学 一种直线电机次级的局部退磁故障识别装置及方法
CN109239599A (zh) * 2018-10-07 2019-01-18 河南理工大学 一种永磁同步电机退磁故障诊断方法
CN111413616A (zh) * 2020-05-26 2020-07-14 河南理工大学 永磁电机退磁故障综合诊断方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108983126A (zh) * 2018-05-22 2018-12-11 安徽大学 一种直线电机次级的局部退磁故障识别装置及方法
CN109239599A (zh) * 2018-10-07 2019-01-18 河南理工大学 一种永磁同步电机退磁故障诊断方法
CN111413616A (zh) * 2020-05-26 2020-07-14 河南理工大学 永磁电机退磁故障综合诊断方法

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