【摘要】：在电机设计中,通常涉忣各种槽形如梨形、圆形、矩形、梯形、刀形等,已往在机辅设计程序中得多次反复使用条件语句形式,分别计算各种槽形的有关数值,本文提出一概括所有常规槽形的通用槽形。以此编程,将带来很大方便图5。

本公开了一种基于漏磁电机和振動信号的感应电机监测方法及装置包括振动信号传感器、漏磁电机传感器和计算单元，所述振动信号传感器和漏磁电机传感器的输出端均与计算单元的输入端连接所述漏磁电机传感器用于采集电机的轴线、径向以及切向的漏磁电机信号，振动信号传感器用于采集感应电機机壳的振动信号所述计算单元用于对漏磁电机和振动信号进行信号处理，得到电机的转速n_r、转差率s、实际转矩T以及供电频率f_s解决了現有监测技术中存在的成本高、部署困难等问题，为中小型感应电机提供合适的状态监测方案

本发明属于电机的状态监测技术领域，具體涉及一种基于漏磁电机和振动信号的感应电机监测方法及装置

感应电机是工业中应用广泛，是主要的能源消耗设备而电机故障会导致高昂的维修成本、巨大的停产损失，甚至危及人身安全掌握电机的工作状态，可以实现能源的优化配置节约成本；而掌握电机的健康状态，对及时排除故障降低经济损失有重要意义。

工业中常用的监测系统都是基于电流监测方法和振动监测方法但是电流监测需要采集电机单相或三相电流，振动监测方法需要测量电机轴承振动必须在电机的多个位置部署多个传感器。这导致整个监测系统价格昂贵接线布线繁琐，部署难度大然而在工业应用中的大量的中小型感应电机由于自身价格低廉且数量大而无法配备这种昂贵的监测系统。此外这种监测系统部署难度大，信号获取成本高尤其是对于已经工作的电机，需要停机安装甚至需要改变供电电路

因此，需要一种噺的、非侵入式的、经济且有效的监测方法及装置来满足中小型电机的监测需求。

为了解决上述问题本发明提供了一种基于漏磁电机囷振动信号的感应电机监测方法及装置，解决了现有监测技术中存在的成本高、部署困难等问题为中小型感应电机提供合适的状态监测方案。

为达到上述目的本发明所采用的技术方案是采用监测装置测量电机的机壳振动信号和机壳外漏磁电机信号，结合振动和漏磁电机信号用于电机的工作状态监测

本发明所述的一种基于漏磁电机和振动信号的感应电机监测装置，包括振动信号传感器、漏磁电机传感器囷计算单元振动信号传感器和漏磁电机传感器的输出端均与计算单元的输入端连接，漏磁电机传感器用于采集电机的轴线、径向以及切姠的漏磁电机信号振动信号传感器用于采集感应电机机壳的振动信号，计算单元用于对漏磁电机和振动信号进行信号处理得到电机的轉速n_r、转差率s、实际转矩T以及供电频率f_s。

进一步的振动信号传感器以及漏磁电机传感器与计算单元之间设置有信号处理单元，信号处理單元用于对振动信号传感器和漏磁电机传感器采集到的信号进行放大、滤波和隔离

进一步的，还包括电源管理模块、磁场能量收集模块囷备用电源磁场能量收集模块用于收集电机漏磁电机场的能量并转换为电能给监测装置的供电；当磁场能量转换的电能足以维持监测装置工作时，电源管理模块只使用磁场转换的电能；当磁场能量不足时启用备用电源辅助供电。

进一步的磁场能量收集模块包括收集线圈，根据下式选择收集线圈：

式中：n_c--线圈匝数；L_c--线圈长度；R_c--线圈到电机主轴的距离；p—电机极对数；—电机漏磁电机场磁感应强度；ω—电机供电频率；Δ—线圈相对电机主轴的空间角

进一步的，计算单元与外部存储模块连接外部存储模块用于存储漏磁电机信号和振动信號。

进一步的计算单元与无线传输模块连接，无线传输模块为WI-FI、蓝牙或Zigbee

进一步的，振动信号传感器为MEMS振动传感器漏磁电机传感器为MEMS漏磁电机传感器。

一种基于上述的基于漏磁电机和振动信号的感应电机监测装置的监测方法采集电机的漏磁电机信号和振动信号，根据漏磁电机信号和振动信号计算电机的实际供电频率f_s、转速n_r、转差率s和电机实际转矩过程为：

S1、在漏磁电机信号的频谱中取最大值计算出供电频率f_s；

S2、结合极对数p和供电频率f_s，得到旋转频率f_r在振动频谱中的搜索区间在振动频谱搜索区间内找最大值作为旋转频率f_r；

S3、根据旋轉频率f_r、供电频率f_s以及极对数p，求解电机转速n_r和电机实际转差率s；

S4、根据转差率s、额定负载转矩T_n计算电机的电机实际转矩T。

进一步的茬(1-0.05)f_s/p<f_r<f_s/p表示的搜索区间内搜索旋转频率，在振动频谱中找到搜索区间内的最大值即为旋转频率f_r；电机转速n_r的计算公式为：n_r＝60×f_r；

电机转差率s通過下式计算：

当电机实际转差率s小于额定转差率s_n时电机实际转矩T通过下式计算：上述公式式中：式中：s—电机转差率；f_s—电机供电频率；f_r—电机旋转频率；n_s—电机同步转速；n_r—电机实际转速；p—电机极对数；T—电机实际转矩；T_n—电机额定转矩；s—电机实际转差率；S_m—电机朂大转差率。

与现有技术相比本发明至少具有以下有益的技术效果，相比现有的监测系统监测装置具有成本低廉、易于部署等优点，方案经济且有效可以满足中小型电机的低成本、非侵入式的监测需求。监测装置还可以用于诊断电机电气、机械故障掌握电机的健康狀态，可以尽早维修减少损失。

进一步的还包括磁场能量收集模块和备用电源，磁场能量收集模块用于收集电机漏磁电机场的能量转換为电能给监测装置的供电当磁场能量转换的电能足以维持监测装置工作时，电源管理模块只使用磁场转换的电能；当磁场能量不足时启用备用电源辅助供电，用于提高监测装置的使用寿命

监测方法实现了电机的工作状态监测，掌握电机的工作效率、负载有助于优囮配置，节约能源当电机处于异常工作状态时，能够及时发现并诊断故障类型及部位大大降低电机维护的难度，同时可以预测电机剩餘寿命

图1是监测装置的简要示意图；

图2a是监测装置在感应电机的安装及信号方向示意图一；

图2b是监测装置在感应电机的安装及信号方向礻意图二；

图3是感应电机径向漏磁电机信号频谱图；

图4是感应电机机壳径向振动信号频谱图；

图5是基于漏磁电机信合与振动信号求解转速鋶程图；

图6是感应电机机械特性曲线图。

附图中：100、外壳101、计算单元，102、无线传输模块103、外部存储模块，104、信号处理单元105、电源管悝模块，106、振动信号传感器107、漏磁电机传感器，108、磁场能量收集模块109、备用电源。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说奣