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面向再制造的汽车电机定子绕组评价方法及检测装置研究
| 论文题名： | 面向再制造的汽车电机定子绕组评价方法及检测装置研究 |
| 关键词： | 汽车电机;定子绕组;绕组检测;再制造技术 |
| 摘要： | 随着经济社会的快速发展，资源环境不断被消耗，大量产品在达到寿命终点后即面临报废。报废后的产品如若当作一般垃圾直接进行丢弃或填埋，将是对资源的极大浪费，同时也会对环境造成严重影响。汽车作为一种大宗消费品，其拥有量逐年攀升，而每年又都会有大量汽车进入报废行列。汽车整体的报废有时并不意味着其内部所有部件的报废，电机作为汽车上一种数量多、功能大的部件，如若能对其进行重新利用，将可极大地节约资源。再制造作为一个热门的研究领域，其是对废旧产品进行加工制造，使其重新具备使用性能，是推动可持续发展的一个重要手段。再制造的一个关键环节是对废旧产品进行检测，而定子绕组作为电机中的重要部件，对其进行可靠检测是再制造电机性能达标的重要保障。 本研究总结了定子绕组常见的故障类型及其相应成因，确定了以匝间短路故障作为本文的主要研究故障类型。推导了电机定子绕组感应电压的数学公式。建立了匝间短路故障的相坐标和dq坐标数学模型。分析了已有定子绕组检测装置的特点及不足，提出了定子绕组的可重构在线检测装置的整体设计方案，叙述了其基本功能。结合双向滚珠丝杠机构，设计了定子加紧装置。参照常规电机转子结构，设计了本检测装置用模拟转子结构。对信号采集系统的硬件设计和软件设计进行了叙述。搭建了一套信号采集系统设备。建立了本文所设计的检测装置的整体三维模型。以小型永磁发电机为实验对象，人为模拟了其定子绕组发生匝间短路故障的情况，采集了发生匝间短路故障时的电流信号。分别运用傅里叶变换、小波分析、小波包分解，对定子绕组故障的评价方法进行了对比研究。选取了小波包分解的子频段能量值作为故障特征量，利用PNN网络研究了故障的智能诊断。基于采集的大量实验数据，测试得到了较好的诊断结果。利用ANSYS有限元分析软件，从磁场分布和磁路的观点，以磁感应强度的分布及强度值为判断标准，对本文设计的模拟转子的三维空间磁场进行了分析。从励磁方案的确定、磁轭的布局优化、材质的优选三个方面，利用磁场分析对模拟转子的设计进行了改进。对三种不同外径的转子进行了磁场分析，验证了所设计磁轭的导磁性能，证明了所设计模拟转子的可重构性。 |
| 作者： | 杨二枫 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 戴国洪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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