永磁同步电机匝间故障建模与分析

"本文主要探讨了带有定子绕组匝间故障的表贴式永磁同步电动机的建模方法。研究重点在于分析健康状态和故障状态下的电机模型，以便理解这种故障对电机性能的影响。文章提出了一个参数化模型，该模型能够处理因非正弦转子永磁体配置导致的空间谐波，并且适用于研究在非稳态条件下的电机行为，如负载或速度变化。通过模拟实验结果与实际实验结果的对比，证实了该模型在理解和预测定子绕组故障对电流频谱影响方面的潜力，为自动故障诊断提供了理论基础。" 永磁同步电机（PMSM）是现代工业中广泛应用的一种电动机类型，由于其高效率和高功率密度而受到青睐。然而，电机在运行过程中可能会出现各种故障，其中定子绕组匝间短路是一种常见的故障现象。这种故障可能导致电机性能下降，严重时甚至会损坏电机。 本文介绍的建模方法首先关注于正常运行的永磁同步电机的参数化模型，该模型考虑了电机的基本电磁特性。然后，模型扩展到包括定子绕组匝间短路故障的情况，以研究此类故障如何改变电机的电气性能。匝间短路会导致定子电流分布不均，影响电机的扭矩生产和能效。 在非正弦转子永磁体配置的情况下，电机内部产生的磁场会包含空间谐波。这些谐波会进一步影响电机的工作性能和故障模式。因此，提出的模型特别关注于处理这些空间谐波，确保模型的准确性。 为了验证模型的有效性，作者进行了仿真和实验对比。通过对电机在不同工况下（如变化的负载和速度）的定子电流频谱进行模拟，结果显示仿真结果与实验数据高度吻合。这表明该模型能够准确地再现故障电机的电流特性，对于故障诊断和预防具有重要意义。 利用这样的模型，工程师可以提前预测和分析电机在发生匝间短路故障时的行为，从而制定有效的故障检测和预防策略。这不仅可以提高电机的运行可靠性，还能减少因故障停机造成的生产损失。此外，模型的自动化能力使得实时监测和快速响应故障成为可能，对于实现智能电机控制和故障管理具有重大价值。