电动机转子笼条断裂的原因分析及预防措施Analyse and Prevent about B reakdow n of E lectric Mober R otor C age
廖松涛
L IAO Song2tao
(江西新余发电有限责任公司,江西 新余 338002)
摘要:分析了新电公司200MW汽轮发电机组多年来高压异步电动机转子鼠笼断条原因,提出了一些预防措施。
关键词:电动机;转子;断条;预防措施
中图分类号:TM343.307.1 文献标识码:B 文章编号:1671-8380(2004)04-0022-02
1 引言
厂用电动机是火力发电厂重要的厂用电气设备之一。江西新余发电有限责任公司(以下简称新电公司)两台200MW火力发电机组自1995年、1996年相继投产以来,其厂用高、低压电动机先后发生各种故障100多台次,造成了较大的经济损失,其中一个主要的故障原因就是电动机鼠笼转子断条。本文主要分析高压异步感应电动机转子鼠笼断条故障发生的原因,进而提出了一些相应的预防措施。
2 鼠笼断条的基本特征
①鼠笼型电机断条多发生在具有频繁,重载启动的鼠笼型电机单、双鼠笼型电机。双鼠笼电机外笼条断条最多,约占断条电机的95%以上,内笼和端环断裂的不到5%。
②圆形笼条断条的几率大大高于矩形笼条断条的几率,约占断条总数的80%。
③外笼条断裂时有明显的位移现象。这说明笼条在槽内松动。断条上有明显被槽壁突出的硅钢片磨损的沟槽,在伸出铁芯端笼条有明显的向上变形现象,短路环也有扭曲变形现象。
④笼条断口多发生在与端环的焊口里侧部位,槽内断条的很少,笼条开焊多发生在笼条与端环的焊接部位。开焊后笼条在离心力作用下向外侧甩出刮伤定子造成定子线圈短路。笼条槽内断口处有明显电弧烧伤痕迹,断口两断面吻合严密,呈脆性疲劳断列性质。
⑤断条槽的铁芯多有局部过热变色烧损现象,开焊处的端环孔周围也有过热变色及电弧烧伤痕迹。
3 转子断条原因分析
电动机转子频繁发生断条,均是转子受各种应力作用的结果,而且应力超过了笼条所能承受的极限,或是交变应力的长期作用使笼条产生疲劳。主要有以下几方面的原因。
3.1 制造工艺产生的应力和启动时交变应力
由于焊接质量不一致,引起笼条热膨胀有差异,造成笼条之间产生的较大温差。笼条上下的不均匀温升会使笼条产生向转子中心弯曲的应力,端环中强大的启动电流使之发热产生径向位移,造成笼条产生背离转子中心的弯曲应力。笼条铁芯冲孔工艺会使笼条嵌装的松紧程度不一致。当电流的相位不同,传递给端环的振动力会使端环产生扭曲,受力最大的部位仍是笼条的焊接处,而此处恰恰是鼠笼结构最薄弱点。由于热传导性能差异会使各笼条间产生不均匀的温升,因而各笼条之间将产生不同的轴向位移而使笼条产生轴向的拉应力。且使笼条产生电磁振动应力,特别是在电动机刚启动的瞬间,振动幅值达到最大值,是正常运行时50～60倍;频率为100Hz,随着转速的升高和启动电流的增加而增大。由于各应力作用点大都集中于笼条与端环的焊口附近,且每启动一次便交变一次,这样各应力的破坏作用随启动的次数的增加和温升积累而增大。
3.2 负载变化使鼠笼条产生切向交变应力
由于笼条在槽内有一定的间隙,转子铁芯和与
收稿日期:2004-03-13;修订日期:2004-07-19
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它保持一定距离的端环共同构成一个扭振系统,运行中由于负载发生变化,电动机转动力矩也就是变化的。这样使笼条与端环的连接部位受到很大的切向弯曲应力,尤其当原动机的转动力矩摆动在共振区附近时,其应力会更大。
3.3 设计错误使笼条伸出铁心过长
部分国内电机制造厂设计错误,大部分电机笼条伸出铁心过长,达40～70mm以上,在各种应力尤其是扭振力矩的作用下,会使整个外笼条在铁心伸出端部产生扭曲变形,并引起笼条断裂。这可能是受国内工艺限制,在冲转子铁心夕钢片时圆形和矩形冲模比较好加工,而梯形和异型冲模较难生产,工艺复杂。这种设计在国内电机上非常普遍,设计者设计端环基本上采用圆形和矩形结构。圆形和矩形笼条与端环之间是平面连接。然后在笼条与端环内侧焊接。同时在端环尺寸设计上也偏小,强度差,启动时由于端环电流密度大造成温度过高使端环本来就不高的机械强度下降得更多而发生变形,进而发生断条故障,可见启动频繁并不是笼条断裂的主要必然性原因,关键还是笼条的设计上是否采用先进技术和先进的冲片及焊接工艺方法。
3.4 制造和焊接工艺差
部分国产鼠笼电机的笼条与端环之间的焊接质量是不够理想的,焊缝夹渣,高低不平,焊接时控制温度不符合标准,使焊口附近的材料因过热而变形,并产生热应力,机械强度低。
3.5 误操作连续二次以上启动
鼠笼型异步电机在冷态下启动一次,笼条和端环的温度达到200～300℃,若第一次启动不成功,应相隔2h后才能进行第二次启动。若运行操作人员不注意在短时间内连续第二次甚至第三次启动,笼条和端环的温度就会上升到不能允许的温度,机械强度也会降低得更严重,而启动过程中鼠笼条和端环所承受的各种应力累加已达到最大值,在这种情况下不要说有缺陷的转子,就是质量好的转子也会损坏,尤其当转子处于堵转情况下其转子笼条和端环连接处温度可达700℃以上,造成焊接处开焊和断条。
3.6 断条后检查不及时和检修质量差
鼠笼型电机断条后很难查出,断条很少时对电机的正常运行影响很小,没有明显特征而难以发现,只有很有经验的人员才能从电机轻微断条异常声音判别出来,但是一旦发现时已经冒火、振动、噪声增大、转速下降等异常时,断条已经严重。笼条断条后,断条中仍有电流经两侧铁心注入相邻的笼条中,这既增加了相邻笼条的负担,加速相邻笼条的断裂,又会烧坏转子铁心,断条在离心力作用下甩出槽口刮伤定子造成定子接地短路,许多电机就是这样烧坏的。修理电机断条故障时,对修理工艺质量不重视,尤其是焊接工艺,仍然采用氧焊,焊接温度高,使焊口附近的材质因高温而脆化,机械强度下降,同时焊接既不预热,焊接完毕后又不保温,热应力无法消除而使笼条与端环产生应力变形和集中于焊接处,另外重复修理电机将使转子槽也增大,而新换原笼条又是原来尺寸,故检修后笼条在槽中的气隙增大而松动,致使电场仍然带着缺陷又投入运行,修后的电机质量不如原电机。
4 防止鼠笼型电机笼条断条和开焊的措施
①对笼条伸出较长的电机在两端伸长部位补焊一短铜条,一端焊在端环上,一端顶在铁心,将短铜条与原笼条平面焊接在一起,这样防止笼条在运行中窜动,同时一旦笼条与端环连接处开焊,也会由于短铜棒与原笼条焊接在一起而不会由于离心力甩出刮伤定子线棒造成相对地短路烧毁定子的事故。
②改造端环与笼条连接方式。在端环平面上开一矩形孔将笼条加长伸进端环外侧,采用两端都焊接的工艺。这样可以延长转子使用时间。对笼条伸出过长的电机转子在笼条外侧和端环内侧加焊一根30mm×4mm紫铜板三面焊接,形成一条加强带,既增加了端环的几何尺寸,又缩短了距铁心的距离。
③对在笼条伸长部位用无纬环氧玻璃绳绑扎技术的评价。在前几年我厂鼠笼电机开始发生断条时,就采用了在笼条伸长部位用无纬环氧玻璃绳交叉绑实,然后涂刷环氧树脂固定的技术,运行一段时间后又发生断条现象,解体检查发现无纬环氧玻璃绳与笼条的结合面被高温烤焦松动,断条后无纬玻璃绳仍旧挡不住因离心力甩出的断条从而刮伤定子线棒,主要原因还是笼条在启动时温度高于200～300℃,而环氧无纬玻璃绳最怕高温,热积累逐步将无纬环氧玻璃与笼条的结合部焦碳化并进而松动失去坚固力。所以除非采用耐高温的固化剂,否则只能将断条的时间间隔稍为延长一点,而不能杜绝断条和断条后笼条因离心力甩出刮伤定子线棒的事故现象发生。
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双鼠笼电机笼条断裂的原因分析及解决方案×××（××××××发电有限责任公司×××× 044602） 摘要：笼条断裂是双鼠笼式电机转子的常见故障，本文通过对××××发电厂#6炉高压电机转子检修时发现的问题及处理方法进行分析和总结。 Abstract: The Cage fracture is a two-squirrel-cage rotor common faults, this paper Douhe by Datang International Power Plant # 6 furnace repair high-pressure rotor and found the problems and treatment methods for analysis and summary。 关键词：双鼠笼，笼条断裂，分析和总结 Key words: double-cage, cage of fracture, analysis and summary 引言 双鼠笼式电机对比单鼠笼电机改善了启动性能，近年来得到广泛应用，但是双鼠笼和单鼠笼电机的共性问题——笼条易断裂至今未得到彻底解决，作者根据××电厂的实践提出新的解决方案。 情况介绍 ××电厂#6炉配备4台排粉机电机，型号为JS1510_4，电压6000V，电流90.8，功率850KW，功率因数0.89，是兰州或沈阳电机厂1983年左右生产的双鼠笼异步电动机，至今已有27年左右。 在本次#6机组炉侧高压电机检修中发现，排粉机电机转子存在不同程度的鼠笼条断裂现象，最严重的断条达20根，并且断条位置都在外笼。 笼条断裂原因分析 一）频繁启动。启动时电流是平时的5~~7倍，此时，笼条因受到较大的感应电流而迅速升温，材质强度下降，热应力增加，再加上电磁扭矩的作用，使笼条产生较大的剪切力和离心力，频繁启动使笼条频繁受到上述力的作用，很容易达到疲劳极限，导致笼条断裂。 二）装配选用尺寸不合适。装配时，笼条与槽之间间隙太大，使笼条在槽内晃动，笼条在受到扭力和离心力的同时，还受到倍频振动，加剧了笼条疲劳极限的形成。 三）笼条伸出槽口与端环连接部分过长，使笼条受到扭力作用时仅靠笼条本身无法承受而产生扭曲变形，甚至断裂。 四）焊接工艺不良。笼条与端环的焊接由磷铜焊条进行点焊的，所以焊接处受力后很容易开焊，另外，断裂后进行补焊修复的笼条因与原笼条不是一次焊接成型，容易形成应力不均，所以补焊后的笼条相邻笼条断裂可能性大为增加。 排粉机电机投运至今已经有将近30年，加之近年来因电力行业发展，机组经常不能满
基于脉冲注入法实现的无刷直流电机转子位置检测 摘要：本文提出了一种采用脉冲注入来检测无刷直流电机在静止状态时转子位置的方法。基于方法依次向定子绕组注入一系列的脉冲，通过脉冲电流的变化对转子位置进行估算。实验结果表明：该方法不但具有较高的位置检测准确性，同时对电机的参数依赖性低，可以省去电机内部的检测元件，又可以应用到其它电机。 关键词：无刷直流电机转子位置脉冲注入识别 Abstract This paper presents a method to detect the rotor position of Permanent Magnet motors at standstill by using a suitable sequence of voltage pulses. Based on this method， a suitable sequence of voltage pulses is applied to the stator windings. We can estimate the magnets position by the current variation of the pulses. The obtained results show that this method is not only efficient but also need bit of motor parameters，it can omit motor internal examination parts and may be used on other type of motors. Key words: BLDCM Rotor position Pulses injection Recognition 引言 近年来，由于无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)具有调速特性好、无换向火花、无无线电干扰、效率高、寿命长、运行可靠、维护简便等优点，其应用越来越广泛。检测电机转子位置是无刷直流电机研究的一个重要课题。转子位置的不确定，将直接导致电机起动失败或短暂反转。目前，无刷直流电机的起动方法有硬件起动和软件起动。但是硬件起动方式的最大缺点就是附加的起动电路加大了电机的尺寸，而且对电机的可靠性也有所降低。软件起动方式中的预定位起动，需要先把转子驱动到某一特定位置，停止摆动后再对转子驱动【1】。由于转子的惯性，会使驱动时间变长。本文提出了一种在转子静止时检测电机的方法。 永磁电机中转子的位置不同，电机的磁场分布不同，对定子中各相电流的影响也不同【2】，作者就是利用定子中电流的变化，通过向定子中发送一系列的电流脉冲，根据测量得到的电流峰值来判断转子的位置。本文简要介绍了其工作原理，对在静止状态下检测转子位置进行了实验，验证了方法的可靠性和可行性。该方法不仅适用于无刷直流电机，对永磁同步电机以及其它永磁电机也有效，并且对电机的参数没有特殊要求。 1. 基本原理 永磁电机的示意图如图1所示： 图1 基本原理 以A相为例，其内部磁场( A ?)由永磁 体PM的磁场( AM ?)和定子电流磁场( A i ?) 两个效果叠加的。 A AM Ai ??? =+(1) 如果相电流再高一些，磁路将饱和，并且绕组的自感应系数变小。如果改变电流的方向，则总磁通就变为： A AM Ai ??? =-(2) 这样，磁通将退出饱和，绕组的自感应系数将变高。正电压脉冲作用，数字控制器通过电流传感器不断对电流进行A/D 变换，当检测脉冲结束时，得到一个峰值电流【3】。然后再发出一个负电压脉冲，检测得到负的相电流峰值。比较两个被放大后的电流值可以得到一个电流差 12 A A A i i i =- △(3) 图1状态下各相的测试电流示意图如下所示，由于B，C两相的位置相对与磁铁中心轴对称，所以它们的电流差应该大小相等。由于A相此时所产生的磁场与磁铁刚好一致正反电流所受到磁场的影响也是最大的，产生的电流差理论上也是最大的。
电动机转子笼条断裂的原因分析及预防措施Analyse and Prevent about B reakdow n of E lectric Mober R otor C age 廖松涛 L IAO Song2tao (江西新余发电有限责任公司,江西 新余 338002) 摘要:分析了新电公司200MW汽轮发电机组多年来高压异步电动机转子鼠笼断条原因,提出了一些预防措施。 关键词:电动机;转子;断条;预防措施 中图分类号:TM343.307.1 文献标识码:B 文章编号:1671-8380(2004)04-0022-02 1 引言 厂用电动机是火力发电厂重要的厂用电气设备之一。江西新余发电有限责任公司(以下简称新电公司)两台200MW火力发电机组自1995年、1996年相继投产以来,其厂用高、低压电动机先后发生各种故障100多台次,造成了较大的经济损失,其中一个主要的故障原因就是电动机鼠笼转子断条。本文主要分析高压异步感应电动机转子鼠笼断条故障发生的原因,进而提出了一些相应的预防措施。 2 鼠笼断条的基本特征 ①鼠笼型电机断条多发生在具有频繁,重载启动的鼠笼型电机单、双鼠笼型电机。双鼠笼电机外笼条断条最多,约占断条电机的95%以上,内笼和端环断裂的不到5%。 ②圆形笼条断条的几率大大高于矩形笼条断条的几率,约占断条总数的80%。 ③外笼条断裂时有明显的位移现象。这说明笼条在槽内松动。断条上有明显被槽壁突出的硅钢片磨损的沟槽,在伸出铁芯端笼条有明显的向上变形现象,短路环也有扭曲变形现象。 ④笼条断口多发生在与端环的焊口里侧部位,槽内断条的很少,笼条开焊多发生在笼条与端环的焊接部位。开焊后笼条在离心力作用下向外侧甩出刮伤定子造成定子线圈短路。笼条槽内断口处有明显电弧烧伤痕迹,断口两断面吻合严密,呈脆性疲劳断列性质。 ⑤断条槽的铁芯多有局部过热变色烧损现象,开焊处的端环孔周围也有过热变色及电弧烧伤痕迹。 3 转子断条原因分析 电动机转子频繁发生断条,均是转子受各种应力作用的结果,而且应力超过了笼条所能承受的极限,或是交变应力的长期作用使笼条产生疲劳。主要有以下几方面的原因。 3.1 制造工艺产生的应力和启动时交变应力 由于焊接质量不一致,引起笼条热膨胀有差异,造成笼条之间产生的较大温差。笼条上下的不均匀温升会使笼条产生向转子中心弯曲的应力,端环中强大的启动电流使之发热产生径向位移,造成笼条产生背离转子中心的弯曲应力。笼条铁芯冲孔工艺会使笼条嵌装的松紧程度不一致。当电流的相位不同,传递给端环的振动力会使端环产生扭曲,受力最大的部位仍是笼条的焊接处,而此处恰恰是鼠笼结构最薄弱点。由于热传导性能差异会使各笼条间产生不均匀的温升,因而各笼条之间将产生不同的轴向位移而使笼条产生轴向的拉应力。且使笼条产生电磁振动应力,特别是在电动机刚启动的瞬间,振动幅值达到最大值,是正常运行时50～60倍;频率为100Hz,随着转速的升高和启动电流的增加而增大。由于各应力作用点大都集中于笼条与端环的焊口附近,且每启动一次便交变一次,这样各应力的破坏作用随启动的次数的增加和温升积累而增大。 3.2 负载变化使鼠笼条产生切向交变应力 由于笼条在槽内有一定的间隙,转子铁芯和与 收稿日期:2004-03-13;修订日期:2004-07-19 22广西电力 2004年第4期
2006年第21卷第3期 电 力 学 报 Vol.21No.32006 (总第76期) JOURNAL OF ELECT RIC POWER (Sum.76) 文章编号: 1005-6548(2006)03-0310-04 笼型异步电动机转子断条故障诊断技术 安永红, 夏昌浩 (三峡大学,宜昌湖北 443002) Techniques of Broken Rotor Bar Fault Diagnosis For Squirrel Cage Induction Motor AN Yong hong, XIA Chang hao (Three Gorge University,Yichang 443002,China) 摘 要: 对笼型异步电动机转子断条故障诊断进行了研究,归纳和总结出几种方法。这些方法均由研究人员进行了仿真或实验验证,对检测笼型异步电动机的转子故障是有效的。并对各种方法进行了分析比较,指出了各自的优缺点。 关键词: 异步电动机;转子断条;故障检测 中图分类号: TM343+.3 文献标识码: A Abstract: This paper focuses on the study of bro ken rotor bar fault diagnosis for squirrel cage induc tion motor,and concludes several effective methods. All of the methods have been tested by reseachers to simulate or identify their validity in motor rotor fault analysis.This paper compares these methods and points out their advantages and disadvantages. Key Words: induction motor;broken rotor bar; fault detection 鼠笼式异步电动机的转子绕组比较坚固,但如果转子温度过高或作用在端环的离心负荷过大,可能会导致转子故障。另外,在制造过程中的某些缺陷(如铸导条或焊端环时的质量不良)也会导致电阻过高,从而引起过热。而在高温条件下,鼠笼的强度降低,鼠笼条可能出现裂纹,导致笼条伸出转子槽外而得不到转子铁芯的支撑。导条与转子槽的相对位移,连续的高温运行可引起端环和导条变形,并最终导致端环与鼠笼条的断裂[1]。 笼型异步电动机转子断条故障将导致电机出力下降,运行性能恶化,一旦发生,不仅会损坏电动机本身,而且会影响整个生产系统,甚至会危及人身安全,造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响[2]。因此必须对其进行检测,特别是进行早期检测,早期检测系统可以在故障发生初期及时告警,有助于现场组织,安排维修,避免事故停机,具有显著经济效益。 1 转子断条故障诊断方法 笼型异步电动机转子故障的检测与诊断方法有许多种,如:磁通检测法,定子电流检测法,机械信号检测法,傅立叶变换法等。但这些方法有时很难提取转子故障特征,因此,必须寻求其它的检测与诊断方法。 1 1 基于小波变换的方法 笼型异步电动机正常运行时,定子绕组中只含 收稿日期: 2006-04-27 修回日期: 2006-09-10 作者简介: 安永红(1967-),男,湖北钟祥人,硕士研究生,小波理论及应用; 夏昌浩(1965-),男,湖北江陵人,副教授,硕士生导师,检测与自控,智能信号处理。
无刷直流电机的工作原 理精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
无刷直流电机原理 无刷直流电动机的工作原理 普通直流电动机的电枢在转子上，而定子产生固定不动的磁场。为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。 无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 ●电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。无刷直流电动机的原理简图如图一所示：
主电路是一个典型的电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ 调制波的对称交变矩形波。永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组建处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电度角，转子跟随定子磁场转动相当于60°电度角空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电度角，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的，而不是由逆变器强制换向的，所以也称作自控式同步电动机。
鼠笼式电动机转子笼条断裂开焊故障 一、笼条断裂开焊故障的特征 1、笼条断裂的断口呈疲劳断口。 2、笼条断裂的发生与笼条在转子铁芯槽内的夹紧程度密切相关，在槽内松动的笼条容易发 生断裂。 3、一台新电动机发生笼条断裂的起始时间与运行启动次数直接相关。启动频繁的，笼条断 裂发生的时间就早，启动次数少的笼条断裂发生的时间就晚。笼条断裂故障多发生在电动机启动过程中。 4、笼条断裂多发生在端环（短路环）附近，且与笼条和端环的焊接工艺质量密切相关。有 的笼条开焊处检修焊补后，运行不久就开焊。 5、双笼电动机笼条开焊或断裂一般都是从外笼开始，如未能及时发现和处理，则会很快扩 大到整个转子，以致损坏整台电动机。 6、高压电动机，转子笼条断裂在不解体情况下，通常不易被发现，但却常常伴随一些症状 发生，比如产生一定的振动，这种振动是由于转子笼条断裂后，原来的电机定子、转子电磁拉力产生不平衡。虽然有时通过调整动平衡能使振动得到暂时消减，但维持不了多久，出现新的断条时，振动又会加大。此外，仔细观察断条处，可以看到微弱的放电弧光。 7、笼条开焊断裂故障多发生在磨煤机等负荷重、启动频繁的拖动电动机上。电动机笼条截 面和端环尺寸偏小的电动机笼条容易产生开焊和断裂。据调查分析，我国JSQ158-6电动机外笼条直径为Φ8—Φ12，易开断，而国外同容量电机笼条直径约16mm，电流密度〈1A/mm2,不易开焊断裂。 二、笼条断裂应力分析 从上述笼条断裂的特征可以得出电动机笼条的开焊和断裂主要发生在电动机启动过程中，笼条所受的应力超过了笼条的机械强度。笼条的断裂应力包括静态应力和交变应力两个分量，主要包括： 1、热应力。在启动过程中，笼条和端环将流过很大的启动电流，其值可达额定电 流的5—7倍（双笼式电动机启动过程中，外笼条和外端环将流过很大的启动电 流）。由此而产生的损耗可使笼条和端环产生200—300℃的温度，从而使端环 产生相当大的热变形。端环的热变形将使笼条受到一个弯曲应力。据计算，此 弯曲应力比笼条所受的离心应力高约6倍。 2、焊接残余应力。国产电动机转子笼条的焊接多采用手工气焊，焊接温度难以准 确控制。由于端环在焊接中局部受热而产生热变形，焊好后因冷却收缩而造成 笼条弯曲应力。由于每根笼条在焊接温度上的差异，此应力的分布极不均匀， 可能造成很高的局部高应力。而且焊接所必须的温度使焊接区域内的端环和笼 条受到退火处理，从而使材料的机械强度有所降低。 3、交变应力。笼条所受的交变应力有两种，一种是启动过程中的电磁力，这是笼 条中的启动电流与转子磁场的作用力。笼条受到压向槽底的电磁力以2倍电流 频率脉动，若笼条在槽内固定良好，则此脉动力仅表现为对槽内铜条的脉动压 力，对铜条外悬部分不产生作用。但如笼条在转子槽内处于悬空状态（实际上 国产双笼电动机笼条与槽之间配合公差为0.2—0.5mm），笼条在槽内除一些支 撑点与铁芯接触外，其余部分均处于悬空状态），则在此脉动力的作用下，笼条 将产生振动，在笼条的两个固定端（即笼条与端环的焊接处），将附加一个二倍 电流频率的脉动应力。另一种交变应力是电动机启动过程中的低频循环应力。 此循环应力的幅值即为笼条的全部机械应力，其交变频率即为电动机的启停次
利用连续细化的傅里叶变换方法，通过对异步电动机稳态运行时定子电流进行分析，提出了用傅里叶变换的结果作为参考信号以抵消基波1f 分量的方法，解决了傅里叶变换时1f 分量的泄漏淹没()121f s -分量这以问题。该方法可用于电动机转子故障的在线检测，并可成功应用于嵌入式在线监测仪的研制。 三相异步电动机由于结构简单、价格低廉、运行可靠，在电力、冶金、石油、化工、机械等领域得到广泛应用。由于工作环境恶劣或者电动机频繁启动等原因，转子导条或者端环经常会发生开焊和断裂等故障。这种故障通常先有1~2根，而后发展成多根，以至出力下降，最后带不动负荷而停机。对电动机进行在线检测，提前发现电动机的故障隐患及早采取相应措施，以减少或者避免恶性故障的发生。 目前常用的转子断条在线检测方法是对稳态的定子电流信号直接进行频谱分析，根据频谱中是否存在()121f s -的附加分量来判断转子有无断条。但由于()121f s -分量的绝对幅值很小，并且异步电动机运行时转差率s 很小，频率()121f s -与1f 非常接近，用快速傅里叶变换直接作频谱分析时，基波1f 频率分量的泄漏会淹没()121f s -频率分量，因而使检测()121f s -频率分量是否存在变得非常困难。 本文采用快速傅里叶变换的方法，通过快速傅里叶变换得到电动机断条时信号的频谱，为了抵消基频50Hz 频谱图由于频谱泄漏对故障信号频谱的淹没，将电动机断条故障时的信号经自适应陷波器处理，以滤除工频50Hz 对特征分量的影响。
第一章绪论 1 引言 2 电动机转子断条故障的现状与课题意义 3 本文的主要研究方法法与研究内容 第二章电动机的结构与工作原理 2.1 电动机结构及原理分析 2.1.1 组成结构 2.1.2 转子的结构、定子的结构 2.1.3 电动机工作原理分析 2.2 电动机断条故障的原理 2.2.1转子断条原因 2.2.2转子断条常见现象 2.2.3断条原因分析 第三章快速傅里叶变换与MATLAB实现 3.1 MATLAB简介 3.2 快速傅里叶变换的数字实验 3.3 本章小结 第四章自适应陷波器原理 4.1 原理分析 4.2 基于LMS算法的MATLAB实现 4.3 用MATLAB程序实现LMS算法 4.4 本章小结 第五章电动机断条故障理论分析 5.1 电动机断条故障理论分析 5.1.1异步电动机转子断条故障时定子电流的特点 5.1.2电动机断条故障理论分析程序流程图 5.1.3理论仿真波形及其分析 5.2 理论仿真波形与分析 5.3 本章小结 参考文献 附录 致谢
日期: 2014-05-28 / 作者: admin / 分类: 技术文章 1. 简介 本文要介绍电机种类中发展快速且应用广泛的无刷直流电机（以下简称BLDC）。BLDC被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表。顾名思义，BLDC不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器，在使用中BLDC相比有刷电机有许多的优点，比如： 能获得更好的扭矩转速特性； 高速动态响应； 高效率； 长寿命； 低噪声； 高转速。 另外，BLDC更优的扭矩和外形尺寸比使得它更适合用于对电机自身重量和大小比较敏感的场合。 2. BLDC结构和基本工作原理 BLDC属于同步电机的一种，这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的，所以BLDC并不会产生普通感应电机的频差现象。BLDC中又有单相、2相和3相电机的区别，相类型的不同决定其定子线圈绕组的多少。在这里我们将集中讨论的是应用最为 广泛的3相BLDC。 定子 BLDC定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成，每个冲槽内都有一定的线圈组成了绕组，可以参见图。从传统意义上讲，BLDC的定子和感应电机的定子有点类似，不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的BLDC定子有3个呈星行排列的绕组，每 个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成，偶数个绕组分布在定子的周围组成了偶数个磁极。 BLDC的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组，它们的根本区别在于由于绕组的不同连接方式使它们产生的反电动势（反电动势的相关介绍请参加EMF一节）不同，分别呈现梯形和正弦波形，故用此命名了。梯形和正弦绕组产生的反电动势的波形图如图和图
图文讲解无刷直流电机的工作原理 导读：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。它的应用非常广泛，在很多机电一体化设备上都有它的身影。 什么是无刷电机？ 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。 无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。 位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。 采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。 采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。 采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。 看看这个工程师怎么说？
鼠笼型电动机转子断条的检查与修狸 2010-04-22 11:55:08|分类：默认分类|标签：|字号大中小订阅 鼠笼型电动机转子断条的故障，一般厂矿和农村社队的用户都能遇到，从事修理电机的单位更是屡见不鲜。对那些空载不能起动，或空载能起动但发出时高时低的嗡嗡声，机身振动，尤其加上负载后转速明显下降，甚至停转的电机，经过初步检查，确定定子绕组没有毛病的，就应对转子的笼条进行检查。作为修理单位，对那些绕组过热甚至烧毁的电机，凡未检查出烧毁原因的，都应对转子进行必要的检查，特别对农村中广泛使用的一些老杂牌和非专业厂生产的电机，更应认真检查。检查的方法有许多种，十几年来，各种方法我们先后都使用过，现将自己感到比较简便的几种方法简介如下： 1、观察法将转子抽出，仔细观察转子笼条及转子端环与笼条的交接处，如发现有过热、变色的迹象，就是断条的地方。 2、换同型号转子一试若怀疑转子断条时，将它抽出，用同型号转子换上，试运转一会，如果带负荷运行时转速、声音都正常，就说明换下的转子有断条的地方。 3、用三相低电压电源试将三相对称的30～40V的交流电源，串上电流表通入三相定子绕组，如图1。通入的电压高低，以电流表的读数不超过电机的额定电流为准，然后用手慢慢转动转子的轴，如果转子笼条是完好的，三相电流表上指示的电流数基本上稳定不变，若转子笼条有断裂的，电流表有突然下降的情形，随转子慢慢转动，会引起三相电流大小循环的变动。2、3两法仅能判断出笼条是否有断裂现象，而不能找到断条的确回位置，这对只需要找出毛病，不能修理的单位是可以使用的。既能断定出转子是否有断裂，又能指示出断裂的确切位置
的方法有： 4、用铁粉检查利用转子笼条通入电流（或转子内有感应电流生成）时，笼在条周围能形成磁场的原理，在转子通电（或有感应电流）的同时，向转子上撒铁粉（用打磨粉器的砂轮下面的粉沫最好）。从转子上铁粉的分布情况，便可以看出转子笼是否断裂，若铁粉都很整齐的一行一行的顺笼排列，说明笼条是完好的。若笼条断了，铁粉撒不上（不吸铁粉）。具体又有以下几种方法： （1）用调压器和变压器检查。如图2，调整调压器，使变压器二次电流逐渐增大，再向转子上撒铁粉，到铁粉能排列整齐为止。 （2）只用调压器检查。若有现成的调压器，其大小在1KVA以上，将其外罩去掉，调压器的输出部分间置不用，用20㎜2的软线在调压器的铁蕊上穿绕2——3匝，做为二次，引出线上转子。当输入部分通入220V交流电时，二次可感应出足够的电流供测试用。如果无完好的调压器，可找一台2～3KVA的废调压器（或变压器）铁蕊，用1．20左右的漆包线在其上面绕320匝（不需排到很平整）做为一次，二次仍用20㎜2左右的软线绕2～3匝即可。 （3）利用电焊机检查。若现场无专用设备可使用，有电焊机的单位，可直接用它的一次做电源，拿去外罩，在其铁蕊上穿绕1～2匝软线做为二次，若现场无软线可用，可用焊把线绕上1——2匝做为二次（必要时，可把活动铁蕊退出后
无刷直流电机结构
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1. 磁回路分析法 图1-4 （摘自Freescale PZ104文档） 在图1-4中，当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B（如粗箭头方向所示），而中间的转子会尽量使自己内部的磁力线方向与外磁力线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。 “当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受的转动力矩最大”。注意这里说的是“力矩”最大，而不是“力”最大。诚然，在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。 当转子转到水平位置时，虽然不再受到转动力矩的作用，但由于惯性原因，还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管的电流方向，如下图所示，转子就会继续顺时针向前转动，见图1-5所示： 图1-5 （摘自Freescale PZ104文档） 如此不断改变两头螺线管的电流方向，内转子就会不停转起来了。改变电流方向的这一动作，就叫做换相（commutation）。注意：何时换相只与转子的位置有关，而与转速无关。 以上是两相两级无刷电机的工作原理，，下面我们来看三相两极无刷电机的构造。 2. 三相二极内转子电机结构 定子三相绕组有星形联结方式和三角联结方式，而“三相星形联结的二二导通方式”最常用。
图1-6 （修改自Freescale PZ104文档） 图1-6显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时，有6种情况，分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB，图1-7(a)~(f)分别描述了这6种情况下每个通电线圈产生的磁感应强度的方向（红、兰色表示）和两个线圈的合成磁感应强度方向（绿色表示）。 在图(a)中，AB相通电，中间的转子（图中未画出）会尽量往绿色箭头方向对齐，当转子到达图(a)中绿色箭头位置时，外线圈换相，改成AC相通电，这时转子会继续运动，并尽量往图(b)中的绿色箭头处对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，外线圈再次换相，改成BC相通电，再往后以此类推。当外线圈完成6次换相后，内转子正好旋转一周（即360°）。再次重申一下：何时换相只与转子位置有关，而与转速无关。 图1-8中画出了换相前和换相后合成磁场方向的比较与转子位置的变化。一般来说，换相时，转子应该处于，比与新的合成磁力线方向垂直的位置不到一点的钝角位置，这样可以使产生最大的转矩的垂直位置正好处于本次通电的中间时刻。 (a) AB相通电情形(b) AC相通电情形
1，高压电动机鼠笼转子断条改进方法 1）在鼠笼条和端环整体连接处加强机械强度，避免转子鼠笼条断后翘起扫膛，利用制作合适尺寸的钢环或无纬环氧玻璃丝带及钢线绑扎来增加转子端部鼠笼条和端环的机械强度。对于转子直径较小，可以不扎钢线或无纬玻璃丝带，而用一个钢环，包以绝缘，置于端头，用玻璃丝带扎牢，再浸漆烘干。 2）对于鼠笼条在铁芯槽内松动的转子，必须制作比原铜条尺寸略大的铜条来打进槽孔，槽孔和铜条夹紧没松动、翘起。 3）避免电动机超载、频繁短时间开启，改善电动机运行工况，制定合适的运行方式，保证电动机的安全运行。 2，高压电动机鼠笼转子断条技改工艺 1）更换断裂的转子铜条。如果铜条断条或裂纹在槽内，首先用铣床铣去端环上对应孔洞内的焊接部位，用与槽型匹配的钢杆顶出断裂的导条，仔细吹扫铁心槽，检查槽内清洁无杂物。再以重新定制的铜条（尺寸略大一点）打入转子槽内。 2）笼条与端环焊接，钎焊前彻底清理焊接部位，打好45°坡涂上溶剂进行施焊。为了减少内应力和保证强度，要低温钎焊，且均匀加热，当温度达到800℃时，用45%银钎料银焊条焊接，以减少接触电阻；将银焊条触及接头处，让钎料溶化并逐渐填满间隙，焊接4～5 个接头后，转180°后再焊接另一面的接头，要交叉进行焊接，以减少焊接后的残余应力。钎焊后，当端环冷却到180℃时，用10％的柠檬酸水溶液洗刷，并吹干。 3）防护环采用磁性钢环，工艺要标准，采用热套法装入。厚度为2～3mm，厚度不得超过铁心外圆。 4）无纬玻璃丝带绑扎。用厚度为 0.17mm 宽度为 25 （或 15）mm无纬环氧玻璃丝带绑扎。将转子安放在绑扎机上，通过拉紧装置将无纬玻璃丝带拉至转子，调整好合适的拉力及转速，然后进行缠绕绑扎，绑扎厚度不得超过转子铁心外圆。无纬玻璃丝带浸漆烘干固化后，用小榔头敲打可发出清脆的金属声为合格。用锉刀锉平箍环。 5）转子进行动平衡校验。 5 转子改造后的效果1）逐步改进后转子断条故障情况见表。 2）电动机转子经过改进后，效果良好，运行至今没有出现过鼠笼条断条故障。 6 结束语总之，做好电动机的定期检查和维护工作，及时判断故障原因，进行相应处理，是防止故障 扩大，保证电动机安全运行，延长使用寿命的有效措施。 控制导条与端环焊接温度和时间，采用45％银铜整体中频焊接。
笼型异步电动机转子断条故障检测方法 笼型异步电动机在运行过程中，转子导条受到径向电磁力、旋转电磁力、离心力、热弯曲挠度力等交变应力的作用，加之转子制造缺陷，导致断条故障，其发生概率约为15%[1~3]。 转子断条是典型的渐进性故障，初期通常1、2根导条断裂，而后逐渐发展以至电机出力下降甚至停机。因此，必须实施转子断条故障在线检测，特别是初发性转子断条故障在线检测，这具有重要意义。 笼型异步电动机发生转子断条故障之后，在其定子电流中将出现1)21(f s ±频率的附加电流分量（s 为转差率，1f 为供电频率）[4，5]，该电流分量称为边频分量。以此作为故障特征，对定子电流信号做傅立叶频谱分析即可进行转子断条故障检测。 在转子断条故障发展初期，其特征——定子电流1)21(f s ±频率分量是细小、微弱的。因此，进行转子断条故障检测，特别是早期检测必须保证高灵敏度。 另一方面，由于本身所固有的非对称、气隙偏心、转子不对中及其它因素，异步电动机即使处于正常运行状态，其定子电流中亦可能包含1)21(f s ±及其它频率分量。并且对于不同的异步电动机，情况复杂。这极易与转子断条故障初期特征相混淆，导致误判，影响故障检测可靠性。 为了解决这一问题，姜建国、汪庆生 等采用自适应滤波方法抵消定子电流1f 频率分量，以凸现转子断条故障特征——定子电流1)21(f s -频率分量，从而显著提高故障检测灵敏度 [6]。K. Abbaszadeh, J. Milimonfared, et al 应用小波分析技术处理定子电流信号，提取小波分解系数反映转子断条故障特征，据此改善故障检测灵敏度[7]。 华北电力大学业已提出卓有成效的初发性转子断条故障检测方法[8,9]：采用定子电流1)21(f s ±频率分量作为故障特征，将连续细化傅里叶变换、自适应滤波、转子齿槽谐波转差率估计、检测阈值自整定技术有机结合，高灵敏度/高可靠性地在线检测异步电动机转子断条故障。 文献[8，9]表明：应用连续细化傅里叶变换与自适应滤波技术可以保证高灵敏度地提取电机定子电流边频分量；应用转子齿槽谐波转差率估计技术可以正确判断该分量是否真正由转子断条故障所导致；应用基于样本学习的检测阈值自整定策略则可以适当设臵检测阈值，避免故障漏检与误判。 异步电动机低转差率运行（如轻载甚至空载）时，频率1)21(f s -与频率1f 非常接近，而定子电流1)21(f s -频率分量幅值远远小于1f 频率分量，因此断条特征----1)21(f s -频率分量可能被1f 频率分量的泄漏所淹没。在这种情况下，检测结果可信度欠佳。
鼠笼型异步电动机转子断条是一种常见故障,断条后的异常表现: (1)接上三相电源后,机身振动且伴有噪声;电机转速降低,且随负载增加而迅速下降。(2)空载电流增加,电流表指针周期性摆动;电机转矩降低,带负荷无力,严重时无法起动。上述现象随着转子断条的增多而加剧。笼型转子断条的原因：(1)浇铸质量不佳, (2)结构设计不合理(3)起动频繁的冲击负荷(4)操作不当和违章操作，使用过程负载过大，或者转子上的感应电流分布不均匀，造成转子槽内导条烧断，铸铝多发生在槽内，而铜条多发生在与端环的联接处。(5)使用场所对电机的腐蚀。 有的电机就是这样，如果烧了从绕就必须加多线圈。槽满率太高的话就减细线径。 看电流大小而定加线圏的多少，加线圈一般是电流增加10％，线圈增加1％。 只是经验。一般也很准的。 短路环用来短路转子线圈使其线圈中的感应电动势闭合产生电流，电流形成磁场与定子旋转磁场相互作用并转起来； 若转子不短路电机就是个二次侧开路的空载变压器。 电机通电后产生一个旋转磁场，这个磁场的励磁是由电流的无功产生。旋转磁场切割转子导体产生感应电势，通过转子的短路环形成感生电流，这个电流在磁场中受力，使电动机转动。所以说三相异步电动机转子末端短路环的作用是形成感生电流的。 三相异步电动机转子铁芯开槽是为了嵌入转子绕组，定子上通常也开槽，作用也是嵌入定子绕组。而且这些槽都是斜槽，斜槽的作用如下： 电机内部有各种频率的谐波，因定子采用分布短距绕组，所以除齿谐波之外的其它频率的谐波磁势幅值均被极大程度地削弱。由于齿谐波绕组系数等于基波绕组系数，所以齿谐波磁势几乎不受影响。因为三相异步电动机的定、转子开槽，造成整个气隙圆周范围磁阻不均匀，电机运转时电磁转矩和感应电动势相应波动。转子斜槽后，形成的电磁转矩和感应电动势近似于同一根转子导条均匀分布在一段圆周范围内的平均值，能有效地削弱齿谐波磁场所产生的谐波电动势，从而削弱由这些谐波磁场引起的附加转矩，降低电磁振动和噪声。转子斜槽后虽然也会使转子感应的基波电动势减少，但一般选择的斜槽度相对于极距来说小得多，因而对电机基本性能影响很小，故中小型铸铝转子异步电动机普遍采用转子斜槽
高压电动机转子笼条断条的原因及改进方法 1 引言 大武口发电厂锅炉辅机设备高压异步电动机自投产以来 频繁出现电动机线圈烧毁、转子笼条断条、转子熔铝等故障。故 障多发生在频繁启动且负荷大的排粉机、磨煤机及渣浆泵。仅 1993年就发生了2起因磨煤机转子熔铝致使高压电动机报废的 事故，造成了很大的经济损失。1994年利用机组大小修将该设 备转子改为铜条笼，但转子断条故障又相继发生，仅1995年统计为11次，故障率为35%，严重影响了电力生产的正常运行和 安全。 2 转子笼条断条分析 2.1 转子笼条断条现象 笼条断裂与电机负载形式及起动情况有关，大武口发电厂转子笼条断裂90%发生在起动频繁的排粉机、磨煤机和渣浆泵。从 笼条断裂部位看，大多发生在笼条与端环焊接处，如图1所示。
图1 笼条断裂部位示意图 从端环结构图看，端部转子笼条断裂如外翘时，将磨损定子端部绝缘从而引起电机烧坏。 2.2 转子笼条断条原因分析 (1) 笼条端环结构不合理，端环为整体，笼条与端环采用刚性连接，对单根笼条而言，其不能自由伸缩，易在焊接处产生应力集中。 (2) 外笼条为保证其电阻率大，其材质机械强度低，不能承受大的拉力，如焊接工艺不良，其热应力将很容易造成在端环处断条。 (3) 笼条在铁芯槽内压接不紧，运行中在离心力作用下窜动较 大。 (4) 由于电机的频繁启动，笼条在启停中加热和冷却过程反复进行，使笼条交替受力，极易被拉断或胀鼓与定子磨擦断裂。
3 转子改进方法 3.1 改进方法 利用大小修机会对锅炉辅机及除灰的5台渣浆泵的转子进行了改进，参见图2和图3。 图2 改造前笼条端环结构图及端环平面图 (1) 将原刚性悬充端环改造为两部分：指型弹性环部分和防护环部分。 (2) 与笼条连接部分改为指型弹性环部分，保证每根笼条轴向自由伸缩，以消除和减少热应力，同时消除笼条由于焊接工艺不良而产生的热应力。 (3) 增改防护环以增加转子端部笼条整体紧固力，防止笼条断后翘起刮坏定子绝缘，防护环可用磁性钢环或环氧与玻璃丝布带固 定成型的环。 (4) 将笼条镀铬加粗使笼条槽孔的间隙小于0.2 mm，减少纵向和轴向移动。
1、引言 你希望在你的新产品中使用无刷伺服电机吗？平时，我们可能也常碰到一些关键词，例如“梯形波式”，“正弦波式”和“矢量控制”。只有当你了解了他们的真正含义，才能在你的新设计中选择正确的产品。 在过去的十年甚至二十年中，伺服电机市场已经从有刷伺服转变成无刷伺服的市场，这主要是由无刷伺服的低维修率和高稳定性所决定的。在这十几年中，驱动部分在电路和系统方面的技术已发展的非常完善。控制方式也已经完全可以实现那些关键词所描述的功能。 大部分的高性能的伺服系统都采用一个内部控制环来控制力矩。这个内部的力矩环通过和外部的速度环和位置环的配合以达到不同的控制效果。外部控制环的设计是与匹配的电机没有关系的，而内部的力矩环的设计则与所匹配的电机的性能息息相关。 有刷电机的力矩控制是非常简单的，因为有刷电机自身可完成换相工作。所输出的力矩是和有刷电机两极输入的直流电压成正比的。力矩也可通过P-I控制回路轻松地得到控制。P-I控制回路的主要功能就是通过检测电机实际电流和控制电流之间的偏差，实时地调整电机的输入电压。 图1 由于无刷电机自身没有换相功能，所以相对应的控制方式就比较复杂。无刷电机有三组线圈，有别于有刷电机的两组线圈。为了获得有效的力矩，无刷电机的三组线圈必须根据转子的实际位置进行相互独立的控制。这种驱动方式就充分地说明了对无刷电机控制的复杂性。 2、无刷电机基础 简单来说，无刷电机主要由旋转的永磁体（转子）和三组均匀分布的线圈（定子）组成，线圈包围着定子被固定在外部。电流流经线圈产生磁场，三组磁场相互叠加形成一个矢量磁场。通过分别控制三组线圈上的电流大小，我们可以使定子产生任意方向和大小的磁场。同时，通过定子和转子磁场之间的相互吸引和排斥，力矩便可自由地得到控制。
无刷直流电机转子位置检测的新方法 作者：山东大学陈瑜黄玉王兴华 要 摘要：介绍了无刷直流电机无位置传感器转子位置检测的一种新方法。该方法利用非导通相反电势逻辑电平经逻辑处理后得到一脉冲列，采用PLL锁相技术将脉冲列倍频，通过倍频电路计数器的计数值可以精确检测转子位置。利用数字比较技术将计数值与锁存器中的预置数值比较，可以精确控制绕组电流的最佳换向时刻。通过调节锁存器中的预置值可以方便地调节换向角，非常适用于无刷直流电机的各种控制算法。同时该方法克服了外同步起动过程中易产生的振荡和失步现象。通过实验证明该方法是正确的、有效的。 关键词：无刷电机；无位置传感器；检测 1引言 无刷直流电机运行时需要采用位置传感器检测转子磁场位置信号，以控制逆变器功率管的换流，实现电机的自同步运行。传统的位置传感器是采用电子式或机电式传感器件直接测量，如霍尔效应器件（HED）、光学编码器、旋转变压器等。然而，这些传感器有以下缺点： ①分辨率低或运行特性不好，有的对环境条件很敏感，如振动、潮湿和温度变化都会使性能下降。 ②增加了电气连接数目，给抗干扰设计带来一定困难。 ③占用电机结构空间，限制了电机的小型化。 因此，无刷直流电机的无位置传感器化技术近年来日益受到人们的关注，国内外研究人员在这方面进行了积极的研究，提出了诸多方法，主要可分为反电势法、电感法、磁链法、旋转坐标系法、观测器法、卡尔曼滤波器法等［1～4］。反电势法简单、可靠，得到了广泛应用，其它方法由于计算复杂、对参数的鲁棒性差等原因应用较少。但反电势法的缺点是： ①低速时反电势小，难以得到有效转子位置信号，系统低速性能差。 ②需用低通滤波器去掉端电压中高频噪声并移相30°以满足换流要求，对滤波器要求较高，同时滤波器容易产生移相误差，而且移相误差大小与速度有关，难以补偿［5］。 ③对换相角调节困难，无法控制换相角γ（超前或滞后）的大小。 ④若采用外同步脉冲起动，当驱动信号由外同步脉冲驱动向内同步脉冲驱动切换时，由于切换点的相位误差易产生振荡甚至失步［6］。 针对以上问题，本文提出了一种新型转子位置检测的方法，以三相6拍运行的无刷直