(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110074523.0 (22)申请日 2021.01.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112881910 A (43)申请公布日 2021.06.01 (73)专利权人 哈尔滨工业大 学 （威海） 地址 264200 山东省威海市文化西路2号 专利权人 中国第一汽车股份有限公司 (72)发明人 马琮淦　李鑫　王金昊　尹相睿　 赵越　张星星　李琼瑶　李佳铭　 沈恩德　 (74)专利代理 机构 威海聚睿知识产权代理事务 所(普通合伙) 37352 专利代理师 丁宏斌(51)Int.Cl. G01R 31/34(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01) (56)对比文件 KR 101680242 B1,2016.1 1.28 CN 109542087 A,2019.0 3.29 审查员 章英 (54)发明名称 一种旋转永磁同步电机动态偏心故障检测 方法 (57)摘要 本申请公开了一种旋转永磁同步电机动态 偏心故障检测方法， 涉及电机偏心诊断领域， 包 括如下步骤： 一、 采集待诊断旋转永磁同步电机 的探测线圈电压时间历程； 二、 判断待诊断旋转 永磁同步电机是否发生动态偏心故障； 三、 建立 旋转永磁同步电机动态偏心电磁仿真模型、 进行 仿真， 建立动态偏心故障特征库； 四、 基于支持向 量机建立旋转永磁同步电机动的态偏心率检测 模型； 五、 应用旋转永磁同步电机的动态偏心率 检测模型诊断旋转永磁同步电机动态偏心率。 本 发明可以快速检测电机动态偏心故障有无以及 动态偏心率； 具有检测精度高、 方法简单、 测试方 便等优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图9页 CN 112881910 B 2022.06.10 CN 112881910 B 1.一种旋转永磁同步电机动态偏心故障检测方法， 包括如下步骤： 步骤一、 采集待 诊断旋转永磁同步电机的探测线圈电压时间历程即电压时域波形： 1.1、 待诊断旋转永磁 同步电机共有Q个定子齿， 整个圆周方向上均布3个探测线圈， 每 跨b个定子齿设置1个探测线圈， 探测线圈匝数为2匝； b的取值范围为[1,int[Q/3]]， int[Q/ 3]表示向下 取整； 对所述定 子齿上绕制的线圈依次编号 为i， i＝1、 2、 3； 1.2、 待诊断旋转永磁同步电机空载运行， 设置转速为额定转速N， 同步测量和记录t至t +T时间内3个探测线圈上的电压时间历程ui， i＝1、 2、 3； T为机 械周期， T＝6 0/N； 步骤二、 判断待 诊断旋转永磁同步电机是否发生动态偏心故障： 2.1、 作出3个探测线圈的电压时间历程ui波形图， 若下列(1)、 (2)条件同时成立， 则判定 待诊断的旋转永磁同步电机存在动态偏心故障， 否则无动态偏心故障， (1)待诊断旋转永磁同步电机 3个探测线圈电压时间历程ui波形相同， 相位 不同； (2)在一个机械周期T内， 待诊断旋转永磁同步电机每个探测线圈电压存在 极对数个不 等的极大值； 步骤三、 建立旋转永磁同步电机动态偏心电磁仿真模型、 进行仿真， 建立动态偏心故障 特征库： 3.1、 在电磁有限元软件中， 建立n个不同动态偏心率的旋转永磁同步电机的动态偏心 电磁有限元模型， 设置动态偏心率分别为0， a， 2a， 3a， …， (n‑1)a， 其中a≤5％， n为正整数， (n‑1)a<1， 故形成动态偏心率的矩阵Yn×1： Yn×1＝[0 a 2a 3a  …  (n‑1)a]T 3.2、 在额定转速下， 对n个不同动态偏心率的旋转永磁同步电机动态偏心电磁有限元 模型进行空载仿真， 获取每 个动态偏心率下3个探测线圈的电压时间历程； 3.3、 对仿真得到的n个不同动态偏心率下旋转永磁同步电机的探测线圈电压时间历程 进行滤波去噪， 利用快速傅里叶变换将电压时间历程信号变换为电压幅频信号； 3.4、 旋转永磁同步电机 发生动态偏心时， 探测线圈电压频率会产生fc±fr的特征频率， 其中fc为电机的基波频率， fr为电机的机械转频； n个不同动态偏心率的旋转永磁同步电机 的各自3个探测线圈电压频率的电压基波 幅值、 左边带谐波 幅值和右边带谐波 幅值用矩阵 Un×9表示为： 在第n个旋转永磁同步电机动态偏心电磁有限元模型下， 第i个探测线圈电压频率为fc 的电压基波幅值可记为Un_i_fc， 第i个探测线圈电压频率为fc‑fr的电压左边带谐 波幅值记为 Un_i_fc‑fr， 第i个探测线圈电压频率为fc+fr的电压右边带谐波幅值记为Un_i_fc+fr， 其中， i＝1, 2,3； 步骤四、 基于支持向量机建立旋转永磁同步电机动的态偏心率检测模型： 4.1、 支持向量机构建， 所述支持向量机的结构依次包括： 输入层、 核函数层和输出层； 4.2、 所述支持向量机的训练集确定， 选择旋转永磁同步电机动态偏心电磁仿真模型中 的n个动态偏心 率下3个探测线圈电压频率的电压基波幅值、 左边带谐波幅值和右 边带谐波权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 112881910 B 2幅值、 即Un×9， 作为支持向量机的输入层， 其对应的动态偏心率矩阵Yn×1作为支持向量机的 输出层； 输入层和输出层共同作为所述支持向量机的训练集； 4.3、 所述支持向量机核函数和检测函数的确定， 高斯核函数svmtrain作为核函数层， 函数svmpredict作为检测函数， 采用交叉验证的方式多 次训练模型， 直至模型准确率不低 于99％时， 确定惩罚参数c和奖励参数g； 获得支持向量机的旋转永磁同步电机动态偏心率 检测模型； 步骤五、 应用旋转永磁同步电机的动态偏心率检测模型诊断旋转永磁同步电机动态偏 心率： 5.1、 步骤二中判定待诊断的旋转永磁同步电机存在动态偏心故障时， 将步骤一获得的 待诊断旋转永磁同步电机3个探测线圈电压时间历程滤波去噪， 然后经过快速傅里叶变换， 分离出3个探测线圈电压频率的电压基波幅值、 左边带谐波幅值和右 边带谐波幅值， 并组成 矩阵U′1×9作为输入信号， 将U′1×9＝[U′1_1_fc U′1_1_fc‑fr U′1_1_fc+fr U′1_2_fc U′1_2_fc‑fr U′1_2_fc+fr U′1_3_fc  U′1_3_fc‑fr U′1_3_fc+fr]导入到步骤四获得的支持向量机的旋转永磁同步电机动态偏心率检 测模型， 支持向量机的旋转永磁同步电机动态偏心 率检测模型的输出层输出待诊断的旋转 永磁同步电机的动态偏心率Y ′a。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 112881910 B 3