双定子无铁芯永磁同步直线电机退磁故障识别分类研究
发布时间：2021-03-10 07:41
双定子无铁芯永磁同步直线电机（double stator air-core permanent magnet synchronous linear motor,DSA-PMSLM）,因其具有无中间转换机构的直驱方式、推力密度大、效率高、可以同时满足高速大行程运动和微纳米级动态精度等优点,在激光切割机、金属3D打印机、芯片光刻机、液晶面板视觉检测等高精密加工领域具有广泛的应用前景。永磁体作为DSA-PMSLM的核心部分,可以为电机气隙空间提供恒定的磁场环境,保证电机功率密度和推力密度的稳定性。然而,由于永磁材料的时效性、加工工艺和电机实际工作环境中化学、温度、外磁场等因素的原因,易引起永磁体不可逆退磁现象,造成电机的退磁故障。DSA-PMSLM的退磁故障,将造成气隙磁场分布的不均匀,破坏电机内部磁场分布的一致性,进而引起直线电机推力波动的增加,造成电机定位精度的降低。此外,电机退磁故障有可能会引起电机的电气故障和机械故障,甚至造成电机的停机和损坏,严重的电机退磁故障可造成高精密加工设备的损坏和报废。因此,为了提高DSA-PMSLM的稳定性和可靠性,及相关设备的安全性,DSA-PMSLM退...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
永磁同步直线电机在高精密数控机床上的应用
第一章绪论31.2永磁电机故障诊断研究概述随着工业4.0的迅速发展，永磁电机因其效率高、功率密度大、体积孝质量轻等优点在高精密制造、高速动车、航空航天、机器人、新能源汽车等领域得到了广泛的应用[8-10]。由于电机工作环境的恶劣，及运行工况和负载的多变性，易导致电机发生故障[11-13]。永磁电机的常见故障如图1.2所示，一般分为三大种类：1、电气故障主要包括绕组故障和逆变器故障，其中绕组故障包含绕组线圈开路故障、绕组线圈短路故障及绕组线圈不对称故障。逆变器故障主要指的是逆变器中关键电路元件的击穿、损坏引起的电路故障。电气故障会引起电机电路的损坏发热，甚至会造成电机的停机和烧毁。2、永磁体故障主要来源于永磁体材料寿命、外磁场干扰、化学腐蚀、高温过热引起的退磁故障。永磁体故障主要包括局部退磁故障和均匀退磁故障，局部退磁故障指的是电机中若干个永磁体发生退磁故障，均匀退磁故障指的是电机内所有永磁体同时发生退磁故障。永磁体故障是一个渐变的过程，会引起电机性能的下降，严重的退磁故障会造成电机他类电气故障和机械故障的产生，损害电机的健康状态。3、机械故障主要电机运行过程中关键机械部件磨损，主要分为转子的偏心故障和轴承故障（直线电机中为导轨故障），机械故障会引起电机的振动和噪声，造成机械结构的不稳定，甚至会引起电气故障和永磁体故障，导致电机损坏。图1.2永磁电机常见故障种类Fig.1.2Commonfaulttypesofpermanentmagnetmotor.
安徽大学博士学位论文4随着工业电气化进程的发展，高精密制造装配、新能源汽车、轨道交通等产业的异军突起，使得电机产业的需求日益增长，电机故障的诊断研究也引起了广大学者的关注。图1.3，1.4和1.5分别显示了电机电气故障、退磁故障、机械故障相关研究文献数量随着年份的变化历程（数据截图来源于WebofScience数据库，截止日期为2020年3月5日）。可见，在近5年时间里，电机三类故障的研究文献数量出现陡坡式增长。此外，作者通过检索发现，电机故障相关研究成果多次发表在国际学术顶级期刊<IEEETransactionsonIndustrialElectronics>、<IEEETransactionsonIndustrialInformatics>和<IEEETransactionsonPowerElectronics>上，这说明随着电机产业的发展和广泛应用，电机故障诊断研究日益成为近年来的研究热点。通过对比图1.3，1.4和1.5可知，纵观历年数据，电机电气故障诊断研究和机械故障诊断研究的文献数量要高于电机退磁故障研究，其中在最近一年2019里，电机电气故障诊断研究的文献数量为2446篇，电机退磁故障诊断研究的文献数量为550篇，电机机械故障诊断研究的文献数量为1664篇。其原因如下：1、电机退磁故障只出现在永磁电机中，其他类型电机中不存在此类故障；2、永磁电机相对于其他类型电机，诞生的时间较晚，研究基础相对薄弱。图1.3关键字包含“motorelectricalfault”的文章（按年份划分，引自WebofScicence数据库，截止2020.03.05）Fig.1.3Keywordscontaining"motorelectricalfault"(dividedbyyear,fromWebofScicencedatabase,expirationdateas2020.03.05).
本文编号：3074315
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
永磁同步直线电机在高精密数控机床上的应用
第一章绪论31.2永磁电机故障诊断研究概述随着工业4.0的迅速发展，永磁电机因其效率高、功率密度大、体积孝质量轻等优点在高精密制造、高速动车、航空航天、机器人、新能源汽车等领域得到了广泛的应用[8-10]。由于电机工作环境的恶劣，及运行工况和负载的多变性，易导致电机发生故障[11-13]。永磁电机的常见故障如图1.2所示，一般分为三大种类：1、电气故障主要包括绕组故障和逆变器故障，其中绕组故障包含绕组线圈开路故障、绕组线圈短路故障及绕组线圈不对称故障。逆变器故障主要指的是逆变器中关键电路元件的击穿、损坏引起的电路故障。电气故障会引起电机电路的损坏发热，甚至会造成电机的停机和烧毁。2、永磁体故障主要来源于永磁体材料寿命、外磁场干扰、化学腐蚀、高温过热引起的退磁故障。永磁体故障主要包括局部退磁故障和均匀退磁故障，局部退磁故障指的是电机中若干个永磁体发生退磁故障，均匀退磁故障指的是电机内所有永磁体同时发生退磁故障。永磁体故障是一个渐变的过程，会引起电机性能的下降，严重的退磁故障会造成电机他类电气故障和机械故障的产生，损害电机的健康状态。3、机械故障主要电机运行过程中关键机械部件磨损，主要分为转子的偏心故障和轴承故障（直线电机中为导轨故障），机械故障会引起电机的振动和噪声，造成机械结构的不稳定，甚至会引起电气故障和永磁体故障，导致电机损坏。图1.2永磁电机常见故障种类Fig.1.2Commonfaulttypesofpermanentmagnetmotor.
安徽大学博士学位论文4随着工业电气化进程的发展，高精密制造装配、新能源汽车、轨道交通等产业的异军突起，使得电机产业的需求日益增长，电机故障的诊断研究也引起了广大学者的关注。图1.3，1.4和1.5分别显示了电机电气故障、退磁故障、机械故障相关研究文献数量随着年份的变化历程（数据截图来源于WebofScience数据库，截止日期为2020年3月5日）。可见，在近5年时间里，电机三类故障的研究文献数量出现陡坡式增长。此外，作者通过检索发现，电机故障相关研究成果多次发表在国际学术顶级期刊<IEEETransactionsonIndustrialElectronics>、<IEEETransactionsonIndustrialInformatics>和<IEEETransactionsonPowerElectronics>上，这说明随着电机产业的发展和广泛应用，电机故障诊断研究日益成为近年来的研究热点。通过对比图1.3，1.4和1.5可知，纵观历年数据，电机电气故障诊断研究和机械故障诊断研究的文献数量要高于电机退磁故障研究，其中在最近一年2019里，电机电气故障诊断研究的文献数量为2446篇，电机退磁故障诊断研究的文献数量为550篇，电机机械故障诊断研究的文献数量为1664篇。其原因如下：1、电机退磁故障只出现在永磁电机中，其他类型电机中不存在此类故障；2、永磁电机相对于其他类型电机，诞生的时间较晚，研究基础相对薄弱。图1.3关键字包含“motorelectricalfault”的文章（按年份划分，引自WebofScicence数据库，截止2020.03.05）Fig.1.3Keywordscontaining"motorelectricalfault"(dividedbyyear,fromWebofScicencedatabase,expirationdateas2020.03.05).
本文编号：3074315
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