[發明專利]可檢測永磁體退磁和轉子偏心故障的永磁電機結構及方法

有效

• 申請號: 201910806122.2
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110492689B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 陳湞斐;馬宏忠;劉寶穩;李呈營;李迅;朱碩
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02K11/20
• 分類號: H02K11/20;H02K3/28;G01R31/34
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種可檢測永磁體退磁和轉子偏心故障的永磁電機結構及方法，包括交叉排列的故障檢測繞組和主電樞繞組。其中，每一相的故障檢測繞組僅由一個線圈組成，而主電樞繞組可由一個或多個線圈串聯而成。當電機正常運行時，將故障檢測繞組與主電樞繞組串聯，共同進行能量轉化；當進行故障檢測時，將故障檢測繞組與主電樞繞組斷開，通過觀察故障檢測繞組的反電動勢波形判斷永磁電機永磁體退磁和轉子偏心情況，對故障進行準確判斷。該電機結構簡單，故障檢測方法操作方便，可幫助檢修人員快速判斷電機故障類型。

技術領域

本發明屬于永磁電機領域，尤其涉及一種可檢測永磁體退磁和轉子偏心故障的永磁電機結構。

背景技術

永磁電機采用永磁體勵磁，當轉子以同步速旋轉時永磁體產生旋轉磁場切割定子繞組，產生反電動勢。當定子繞組中存在電流時，磁鏈與電流相互作用產生電磁轉矩。相比于電勵磁電機，永磁電機不存在轉子銅耗，效率更高，因而在汽車、航空航天、醫療器械等領域被廣泛使用。

永磁電機中，永磁體是整個電機的磁源，其對電機的安全運行至關重要。永磁體在高溫或大電流情況下容易發生局部不可逆退磁，使得電機電流增大，嚴重時甚至會導致電機燒毀，危害用戶安全。永磁體質地較脆，多采用粘貼或內埋的方式固定在電機轉子上，充磁后與鐵心之間的吸引力較大，若通過拆卸的方式對電機進行檢查容易使永磁體破損。另一方面，永磁電機轉子偏心故障也會使得電機氣隙磁場發生變化，影響電機性能，帶來振動、噪聲及轉矩波動等問題。偏心嚴重時也會導致電機定、轉子間發生摩擦，造成電機損壞。因此，是否能及時、方便地對永磁體退磁情況和轉子偏心情況進行判斷，對準確評估永磁電機的狀態、維護永磁電機系統安全較為關鍵。

通常來說無論是永磁體退磁還是轉子偏心都會導致永磁電機的氣隙磁場發生變化，從而影響電機電樞繞組的磁鏈和反電動勢。但通常電機的電樞繞組是由多有個線圈串并聯而成，存在分布系數，因此電機磁場的變化經過分布繞組疊加后，往往難以根據反電動勢波形進行準確判斷。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可檢測永磁體退磁和轉子偏心故障的永磁電機結構，以解決現有技術中存在的永磁體退磁和/或轉子偏心檢測不夠準確的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種可檢測永磁體退磁和轉子偏心故障的永磁電機結構，包括每相交叉排列的故障檢測繞組和主電樞繞組。

進一步的，所述故障檢測繞組和主電樞繞組中的每個線圈的節距和匝數相同。

進一步的，每一相的故障檢測繞組由一個線圈組成；所述每一相的故障檢測繞組之間在空間上對稱分布。

進一步的，每一相的主電樞繞組由一個或多個線圈串聯而成；所述每一相的主電樞繞組之間在空間上對稱分布。

進一步的，所述結構還包括定子鐵心和轉軸；

所述定子鐵心和轉軸之間依次設置有永磁體磁極和轉子鐵心。

進一步的，所述定子鐵心外設置有機殼，機殼上還設置有接線盒，機殼與底座連接固定。

本發明還公開了永磁電機故障的判斷方法，所述方法包括：

若每相反電動勢波形相同，近似正弦波或梯形波，正半周期和負半周期波形對稱，說明電機不存在永磁體退磁和偏心故障；

若每相反電動勢波形均相同，但正半周期和負半周期不對稱，存在明顯凹陷，說明電機存在永磁體局部退磁故障，且有幾處凹陷即說明永磁體有幾處局部退磁，凹陷越深，永磁體局部退磁越嚴重；

若每相反電動勢波形正半周期和負半周期對稱，但每相的反電動勢波形幅值不同，說明電機存在轉子偏心的故障，且各相反電動勢幅值差異越大，轉子偏心越嚴重。

與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：