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专利名称：电机永磁体裂纹检测方法、系统及计算机可读存储介质

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211061362.2

专利申请（专利权）人：合肥工业大学
权利人地址：安徽省合肥市屯溪路193号

专利发明（设计）人：赵吉文,尹乐

专利摘要：本发明适用于永磁同步直线电机检测技术领域，提供了一种电机永磁体裂纹检测方法、系统及计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果；本发明通过对获取的气隙磁场密度数据建立信息矩阵，并与参考的故障样本库对比，能准确识别裂纹故障，并且避免了拆解电机。

主权利要求：
1.一种电机永磁体裂纹检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；
根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；
对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；
将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；
通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。
2.根据权利要求1所述的电机永磁体裂纹检测方法，其特征在于，在逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量时，是匀速进行测量的。
3.根据权利要求1所述的电机永磁体裂纹检测方法，其特征在于，逐行对待测电机的气隙磁通密度进行测量时，测量方向垂直于待测电机运动方向，同时，逐列对待测电机的气隙磁通密度进行测量时，测量方向平行于待测电机运动方向；
或者，逐行对待测电机的气隙磁通密度进行测量时，测量方向平行于待测电机运动方向，同时，逐列对待测电机的气隙磁通密度进行测量时，测量方向垂直于待测电机运动方向。
4.根据权利要求1所述的电机永磁体裂纹检测方法，其特征在于，所述方法还包括：在对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建时，对测量得到的数据进行数据重采样，使得构建的信息矩阵与参考电机的信息矩阵相对应。
5.根据权利要求1所述的电机永磁体裂纹检测方法，其特征在于，所述方法还包括：对故障差异信息进行归一化处理，以实现消噪。
6.根据权利要求5所述的电机永磁体裂纹检测方法，其特征在于，通过阈值排除法对故障差异信息进行处理，以实现降噪。
7.一种电机永磁体裂纹检测系统，其特征在于，所述电机永磁体裂纹检测系统包括：参数确定模块、检测模块、信息矩阵构建模块和差异判断模块；
所述参数确定模块，用于根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；
所述检测模块，用于根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；
所述信息矩阵构建模块，用于对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；
所述差异判断模块，用于将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。
8.根据权利要求7所述的电机永磁体裂纹检测系统，所述电机永磁体裂纹检测系统还包括：驱动模块和夹具；
所述检测模块通过所述夹具设置在所述驱动模块上；
所述驱动模块设置在待测电机的周围，所述驱动模块能够通过带动所述夹具和检测模块沿着垂直于或平行于所述待测电机运动方向的方向运动。
9.根据权利要求8所述的电机永磁体裂纹检测系统，其特征在于，所述驱动模块包含永磁同步直线电机；所述夹具至少包括安装滑座、固定槽口；
所述安装滑座滑动设置在所述永磁同步直线电机的动子上，
所述固定槽口设置在所述安装滑座远离所述动子的一侧，并且所述固定槽口的开槽方向沿着垂直于或平行于所述待测电机的运动方向设置。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1至6中任一项权利要求所述电机永磁体裂纹检测方法的步骤。 说明书 : 电机永磁体裂纹检测方法、系统及计算机可读存储介质技术领域[0001] 本发明属于永磁同步直线电机检测技术领域，提供了一种电机永磁体裂纹检测方法、系统及计算机可读存储介质。背景技术[0002] 双边永磁同步直线电机具有结构简单、齿槽力低、高可靠性、高定位精度和快速响应能力的优点，被广泛应用于少切削力精密数控机床中。对于高精密设备，永磁体裂纹导致的微弱退磁就会导致电机输出推力波动增大，影响产品质量，裂纹进一步扩展造成永磁体碎片脱落，严重影响电机运行和设备安全。[0003] 目前，常用来检测永磁同步直线电机永磁体裂纹故障的方法主要有以下几种：[0004] 目测法：通过人工肉眼观察，检测裂纹是否存在，仅适应于永磁体外表面裂纹且裂纹较大的情况。[0005] 磁粉检测法：利用永磁体内部存在裂纹导致磁场发生变化，从而改变磁粉的分布观察是否存在缺陷，该方法对内部裂纹不明显，并且需要拆卸电机。[0006] 超声波检测法：该方法的基本原理为金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷时，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。不足之处需要液体作为耦合剂，需要拆卸电机；[0007] 综上所述，目测法和磁粉检测法都适应于永磁体表面裂纹，对于永磁体内部微裂纹的检测作用微弱，并且由于双边永磁直线电机定子U型结构，检测裂纹时需要拆卸电机，使检测过程更加繁琐；超声波检测法虽然能检测到永磁体内部裂纹，但要求永磁体表面有一定的光洁度，并另外需要耦合剂填充在探头和永磁体之间，同样需要拆卸电机；亟需设计一种新的永磁体裂纹检测技术和手段。发明内容[0008] 本发明实施例的目的在于提供一种电机永磁体裂纹检测方法，旨在解决现有的目测法和磁粉检测法都仅适应于永磁体表面裂纹，并且测量较为繁琐，而超声波检测法另外需要耦合剂填充在探头和永磁体之间，同样需要拆卸电机，测量也繁琐的问题。[0009] 本发明实施例是这样实现的，一种电机永磁体裂纹检测方法，所述方法包括以下步骤：[0010] 根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；[0011] 根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；[0012] 对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；[0013] 将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；[0014] 通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。[0015] 本发明实施例的另一目的在于提供一种电机永磁体裂纹检测系统，能够用于如上所述的电机永磁体裂纹检测方法，所述电机永磁体裂纹检测系统包括：参数确定模块、检测模块、信息矩阵构建模块和差异判断模块；[0016] 所述参数确定模块，用于根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；[0017] 所述检测模块，用于根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；[0018] 所述信息矩阵构建模块，用于对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；[0019] 所述差异判断模块，用于将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。[0020] 本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述电机永磁体裂纹检测方法的步骤。[0021] 本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述电机永磁体裂纹检测方法的步骤。[0022] 本发明实施例提供的一种电机永磁体裂纹检测方法，通过对获取的气隙磁场密度数据建立信息矩阵，并与参考的故障样本库对比，能准确识别裂纹故障，并且避免了拆解电机，不仅可以避免造成电机的进一步损坏，也可简化测量的繁杂度，提高测量效率；此外，利用信息矩阵进行测量，属于面探测的方式，无需对每一个永磁体点位进行探测，也保证了裂纹探测的准确性。附图说明[0023] 图1为本发明实施例提供的一种电机永磁体裂纹检测方法的流程示意图；[0024] 图2为本发明实施例提供的一种电机永磁体裂纹检测系统的结构示意图；[0025] 图3为本发明实施例中夹具的结构示意图；[0026] 图4为本发明实施例中信息矩阵的构建样图；[0027] 图5为本发明实施例中永磁体上的裂纹分布示意图；[0028] 图6为本发明实施例提供的一种电机永磁体裂纹检测系统的内部结构框图；[0029] 图7为本发明实施例提供的另一种电机永磁体裂纹检测系统的内部结构框图；[0030] 图8为本发明实施例提供的差异判断模块的内部结构框图；[0031] 图9为本发明实施例中包含一种电机永磁体裂纹检测系统的计算机设备内部结构框图；[0032] 图10为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。具体实施方式[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0034] 如图1所示，在一个实施例中，提出了一种电机永磁体裂纹检测方法，具体可以包括以下步骤S101至步骤S109；[0035] S101，根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；[0036] S103，根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；[0037] S105，对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；[0038] S107，将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；[0039] S109，通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。[0040] 本实施例中，通过对获取的气隙磁场密度数据建立信息矩阵，并与参考的故障样本库对比，能准确识别裂纹故障，并且避免了拆解电机，不仅可以避免造成电机的进一步损坏，也可简化测量的繁杂度，提高测量效率；此外，利用信息矩阵进行测量，属于面探测的方式，无需对每一个永磁体点位进行探测，也保证了裂纹探测的准确性。[0041] 在本实施例的一个使用场景中，步骤S101中，所述待测电机1(如图2所示)的永磁体7的规格参数，具体为永磁体7的尺寸：长40mm，宽15mm，高3mm；由于永磁体7的排布方式是对称的和均匀的，因此，其他的永磁体7的尺寸规格也已直线，并且构建信息矩阵时，也可利用这种排布方式是对称的和均匀的原理，简化构建步骤；可以是通过高斯计作为气隙磁通密度检测的设备，对待测电机1的气隙磁通密度(也可简称磁通密度)进行测量。[0042] 在本实施例的一个使用场景中，步骤S103和S105中，如图4所示，假定高斯计的高斯计探头可以1mm采集四个采样点，x方向采集n行磁通密度，z方向采集m列磁通密度，则理想条件下x方向采集到的一组数据包括60个采样点的磁通密度xij(i＝1，2，…n；j＝1，2，…60)，z方向采集到的一组数据包括160个采样点的磁通密度zij(i＝1，2，…m；j＝1，2，…160)。[0043] 可选地，先求取信息矩阵的阶数(a，b)，选取a次测量的x方向磁通密度xaj，j通过以下公式确定：[0044][0045] 由于采样误差的原因，对于z方向磁通密度zij，选取b次测量的z方向磁通密度zib，[0046] i通过以下公式确定：[0047][0048] 将xab、xa(b?1)、xa(b?2)、xa(b+1)、xa(b+2)、zab、z(a?1)b、z(a?2)b、z(a+1)b、z(a+2)b，求平均值作为(a，b)的确定值。[0049] 同理，将整个n*m矩阵中各个元素求出；全部的元素构成关于xaj、zij的信息矩阵J。[0050] 上述实施例中，在构建信息矩阵J时，并未采用全部的采集到的数据，提高了计算效率，可以更低时延的得到测量结果，并识别出现裂纹的永磁体的情况；并且因为裂纹造成的磁通密度变化不是线状变化而是面状变化，所以构成的信息矩阵能够完全体现永磁体裂纹的情况，也就使得采集到的数据不需要全部用来构成信息矩阵J，只须求取部分点位处的数据即可。[0051] 在本实施例的一个使用场景中，由于各个电机的永磁体规格可能不同，或者由于对各个永磁体气隙侧表面测量的磁通密度的采样点数可能不同，采集到的n行m列数据可以是不同的，构建的信息矩阵J的阶数可以根据实际需要进行灵活的设计，仅需与参考电机的信息矩阵对应即可，本实施例不限制于此。[0052] 此外，参考电机的信息矩阵通常是预先设置好的，并且针对不同的永磁同步直线电机，设置对应的参考电机的信息矩阵，最终可以设置足够多的信息库，可供测量时对比和使用。[0053] 在一个实施例中，如图2所示，在逐行和逐列地对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，是匀速进行测量的。[0054] 本实施例中，待测电机1的永磁体7是均匀和同规则的，因此对同行或同列的永磁体7测量时，保持匀速测量，一方面可以减少数据处理量，另一方面也便于构建简单的信息矩阵J(图4中所示)，进而方便后续处理。[0055] 如图2所示，在一个实施例中，逐行对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向垂直于待测电机1运动方向，同时，逐列对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向平行于待测电机1运动方向；[0056] 或者，逐行对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向平行于待测电机1运动方向，同时，逐列对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向垂直于待测电机1运动方向。[0057] 本实施例中，待测电机1为预设包含裂纹永磁体(可参见图5)的双边永磁同步直线电机；对永磁体裂纹的测量，可以通过高斯计探头实现，高斯计探头测量气隙中磁通密度并将数据保存传入一个计算机设备中；通过计算机设备对测量的数据进行信息矩阵的构建，并进行后续的处理。可以通过改变高斯计探头的位置测量永磁体气隙表面矩阵线上的磁通密度，构建信息矩阵；优选地，高斯计探头通过一个夹具3固定在一驱动模块上，该驱动模块可以采用与待测电机同型号的检测电机2，检测电机2推动夹具3和高斯计探头运动实现对待测电机1一边所有永磁体表面气隙磁通密度的测量；如图2所示。[0058] 在本实施例的一个使用场景中，可以先逐行对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向垂直于待测电机1运动方向，之后，再逐列对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向平行于待测电机1运动方向；[0059] 在本实施例的一个使用场景中，可以先逐行对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向平行于待测电机1运动方向，之后，再逐列对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，测量方向垂直于待测电机1运动方向。[0060] 上述，对待测电机1的气隙磁通密度进行测量时，逐行、逐列的测量方式并无优劣之分。[0061] 在本实施例的一个使用场景中，可选地，如图2所示，检测电机2运动方向垂直于待测电机1运动方向，检测电机2按照设定速度匀速运动带动高斯计探头对永磁体气隙侧表面z方向磁通密度均匀采样，当检测电机2的动子4带动夹具3上的高斯计探头运动实现对信息矩阵一列纵坐标数据的采集，将检测电机2的动子4恢复到初始位置，更换高斯计探头的固定位置，使检测电机2的动子4继续运动测量第二列信息矩阵纵坐标数据，每测量一次数据，将检测电机2的动子4恢复初始位，更换高斯计探头的固定位置继续测量；同理，对信息矩阵横坐标数据进行采集。至此，每一块永磁体气隙侧表面的磁通密度按照矩阵分布式采集完毕。[0062] 在本实施例的一个使用场景中，在步骤S109中，预设的故障样本库也可以是实时建立的；故障样本库的建立包括如下步骤：[0063] 利用有限元仿真软件(例如：ABAQUS、ansys、SAMCEFField)通过对不同永磁体设置不同尺寸、不同走向的裂纹，对其气隙侧表面磁通密度数据采集，构建信息矩阵(即预设有各种裂纹的待测电机的信息矩阵)；[0064] 与正常永磁体表面基准矩阵作差得到每一块永磁体表面的故障信息矩阵，将故障信息矩阵及其对应的裂纹尺寸、走向作为识别故障的标签建立一个故障样本，进而建立一个故障样本库。[0065] 在一个使用场景中，该故障样本库的故障样本可以不断的增加和更新，使得故障样本库中的故障样本越加丰富，最后裂纹故障识别的准确率越高。[0066] 上述，在通过有限元仿真软件建立故障样本库时，由于各永磁体排列的周期性和阵列对称性，建立故障样本库时选取其中任意一个位置(如图5所示的点位)进行永磁体故障的预设和仿真分析；其中故障预设的步骤如下：[0067] 首先，确定裂纹的走向，本实施例中可以选取12个方向，相邻角度间隔φ，φ可以取15°，裂纹在永磁体上的走向如图5所示；[0068] 其次，对于预设裂纹的尺寸进行多元化分布处理，对裂纹的长度预设以下8种类型：0.3Li、0.4Li、0.5Li、0.6Li、0.7Li、0.8Li、0.9Li、Li，其中i＝1，2…12，Li为永磁体上第i中裂纹走向扩展到永磁体边界的最大尺度，计算公式如下：[0069][0070] 其中，裂纹宽度可以预设5种类型：0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm；对于裂纹深度预设7种类型：0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm。共预设3360种故障，通过上述故障信息矩阵的构建，建立故障样本库。[0071] 当然，可以将裂纹位置设置在图5所示以外的位置，所述裂纹宽度、长度或角度也可以另行设置，例如：数量或方向可以选取10个方向，相邻角度间隔φ，φ可以取18°；或者，可以选取9个方向，相邻角度间隔φ可以取20°。这些裂纹位置、裂纹宽度、长度或角度被具体预设后，所进行的故障样本构建方式其原理同上，具体的裂纹预设方式，可以根据次级永磁体的尺寸规格进行灵活的选择，本实施例并不限制于此。[0072] 由于对各个永磁体气隙侧表面测量的磁通密度的采样点数可能不同，因此不能直接对构建的信息矩阵与参考电机的信息矩阵作差值处理，为了提高数据的处理精确度和处理效率，在一个实施例中，所述方法还包括：[0073] 在对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建时，对测量得到的数据进行数据重采样，使得构建的信息矩阵与参考电机的信息矩阵相对应。[0074] 本实施例中，所述的进行数据重采样，参考上述参考电机的信息矩阵，设定相同阶数n*m的数据，并构建信息矩阵，再进行差值计算；[0075] 在本实施例的一个使用场景中，也可以在测量采样时，就统一x、z方向采样点的个数，使得之后的差值计算可以便捷地进行，而无需在进行数据重采样，在提高数据处理实时性，降低处理时延具有积极促进作用。[0076] 在一个实施例中，所述方法还包括：对故障差异信息进行归一化处理，以实现消噪。[0077] 本实施例中，进行差值处理后，为使故障信息或故障信息生成的曲线更加明显，而进行归一化处理，可以进一步地提升了故障信息的区别度，使得由此建立的故障信息曲线波动更加明显，便于更好地识别裂纹故障情况。[0078] 在本实施例的一个使用场景中，对信息矩阵中的元素进行归一化处理，其转换函数为：[0079][0080] 式中，x′ij为归一化后的信息矩阵元素；xij代表信息矩阵中第i行，第j列的元素；xmin代表信息矩阵中数据最小的元素；xmax代表信矩阵中数据最大的元素；[0081] 为了减少或消除因为测量信号过程中存在测量噪声的干扰以及永磁体自身存在的质量问题，在一个实施例中，通过阈值排除法对故障差异信息进行处理，以实现降噪。[0082] 本实施例中通过阈值排除法对故障差异信息进行处理，有效地消减或避免测量信号过程中存在测量噪声的干扰以及永磁体自身存在的质量问题，对故障判别存在一定的干扰的问题，有效保证检测的准确性。[0083] 在本实施例的一个使用场景中，所述阈值排除法的阈值，通常可以是波动曲线的上限或下限值。也可以根据待测电机的气隙磁通密度的平均值进行设置，可以与平均值相等或相近，当然也可以是任意的常数，本实施例并不限制于此。[0084] 如图2至图6所示，在另一个实施例中，一种电机永磁体裂纹检测系统100，所述电机永磁体裂纹检测系统100包括：参数确定模块110、检测模块120、信息矩阵构建模块130和差异判断模块140；[0085] 所述参数确定模块110，用于根据待测电机1的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；[0086] 所述检测模块120，用于根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机1的气隙磁通密度进行测量；[0087] 所述信息矩阵构建模块130，用于对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；[0088] 所述差异判断模块140，用于将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。[0089] 本实施例中，所述参数确定模块110根据待测电机1的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；例如：永磁体7的尺寸：长40mm，宽15mm，高3mm，假定高斯计探头1mm采集四个采样点，x方向采集n行磁通密度，z方向采集m列磁通密度，则信息矩阵的行列数可以是60行160列。[0090] 在一个使用场景中，所述参数确定模块110可以通过与计算机设备连接的输入装置实现，例如：鼠标、键盘或触控显示屏，参数确定模块110也可以是一个信息矩阵库，并且是具有市面上常见的仿真软件构建的，该仿真软件在使用时，也可实现信息矩阵构建模块130的功能，在确定了信息矩阵的行列数后，即新建了一个可以继续构建信息矩阵的模板，通过在该信息矩阵的模板上，将检测模块120逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量的数据填充进来，就可完成所述信息矩阵的构建。[0091] 在一个使用场景中，所述差异判断模块140，可以将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果；其中参考电机的信息矩阵可以采用前述的故障样本库的构建方法进行设置。[0092] 进一步地，在对比故障差异信息与预设的故障样本库时，由于实际的裂纹故障，可能与故障样本库中的故障样本存在差异，因此，在差异判断模块140进行识别时，还可以在对比故障差异信息与预设的故障样本库结束后，将故障差异信息与邻近的故障样本进行对比，同时输出该邻近的故障样本供使用者参考。[0093] 在一个实施例中，本申请提供的电机永磁体裂纹检测系统100可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图10所示的计算机设备上运行；例如：参数确定模块110、信息矩阵构建模块130和差异判断模块140均可在计算机设备上运行。[0094] 可选地，如图8、图9所示，所述差异判断模块140可以由相关计算单元141和判断单元142搭建而成，而相关计算单元141包括归一化计算子单元和阈值差计算子单元，归一化计算子单元基于上式(4)搭建，阈值差计算子单元基于常规的差别阈限法搭建；判断单元142包括处理器和存储器，存储器存储有对比程序或比较器和参考的故障样本库，处理器执行所述对比程序或比较器时，可以对比故障差异信息与预设的故障样本库，并输出对比结果，即输出识别结果。[0095] 如图2所示，在一个实施例中，所述检测模块120至少包括高斯计；[0096] 所述高斯计，根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量，并将测量的数据传输给信息矩阵构建模块130，进行信息矩阵的构建或填充，构建后的信息矩阵被差异判断模块140执行，通过差异判断模块140对采集的数据进行信息矩阵的做差，以及进行识别，最终输出识别或判断结果；识别或判断结果可以是裂纹故障发生的位置和裂纹形状等，也可以是显示裂纹故障位置和形状的图像信息或曲线信息等。[0097] 如图2、图7所示，在一个实施例中，所述电机永磁体裂纹检测系统100还包括：驱动模块150和夹具3；[0098] 所述检测模块120通过所述夹具3设置在所述驱动模块150上；[0099] 所述驱动模块150设置在待测电机1的周围，所述驱动模块150能够通过带动所述夹具3和检测模块120沿着垂直于或平行于所述待测电机1运动方向的方向运动。[0100] 在一个实施例的应用场景中，如图2所示，所述驱动模块150包含永磁同步直线电机，永磁同步直线电机作为检测电机2，可改变位置的设置在所述待测电机1侧，所述可改变位置的设置至少包括：检测电机2的动子4的运动方向垂直于待测电机1的动子的运动方向，检测电机的动子4的运动方向平行于待测电机1的动子的运动方向；所述夹具3固定在检测电机2的动子4上，通过检测电机2的动子4运动带动夹具3和高斯计测量气隙磁通密度信号。[0101] 在一个实施例的应用场景中，检测电机2可以选择与待测电机1结构相同的结构，两者均包括动子4、导轨5、基座6、永磁体7以及背铁8，背铁8设置在所述基座6上，永磁体7排列设置在所述背铁8上，所述动子4通过导轨5滑动设置在所述基座6上，并且所述动子4可以为U型结构、宫形结构或梯形结构等。[0102] 在一个实施例的应用场景中，所述夹具3滑动设置在所述动子4上，在基座6或导轨5的两端设置有到位开关或限位块，用于防止所述动子4脱轨。[0103] 所述夹具3的工作过程：[0104] 首先，将夹具3固定在检测电机2的动子4上，通过检测电机2的动子4运动，带动夹具3和高斯计测量气隙磁通密度信号，夹具3的设计满足能够固定高斯计探头并且设置多个固定槽口301以满足对不同横纵方向上信号的测量，一种夹具3的结构如图3所示。所述夹具3至少包括安装滑座、固定槽口301，固定槽口301为放置高斯计探头的槽口，槽口的宽度、间隔可根据所用高斯计具体型号重新设计，所述安装滑座的顶面为放置高斯计的台面，该台面可以防止高斯计形成杠杆，导致测量端翘起，进而提高测量过程的稳定性。[0105] 在一个实施例中，所述驱动模块150包含永磁同步直线电机；所述夹具3包括安装滑座、安装孔和固定槽口301，所述安装孔开设设置多点安装滑座上，用于固定安装滑座于检测电机2的动子4上；[0106] 在一个使用场景中，所述安装滑座滑动设置在所述永磁同步直线电机的动子上；[0107] 所述固定槽口301设置在所述安装滑座远离所述动子4的一侧，并且所述固定槽口301的开槽方向沿着沿着垂直于或平行于所述待测电机1的运动方向设置；通过调整所述高斯计探头在所述固定槽口301上的位置可以调节所述高斯计探头测量待测电机1的气隙磁通密度的测量位置，从而实现信息矩阵的行列的改变。[0108] 具体地，第一阶段，检测电机2运动方向垂直于待测电机1运动方向，检测电机2按照设定速度匀速运动带动高斯计探头对永磁体气隙侧表面z方向磁通密度均匀采样，当检测电机2动子带动夹具3上的高斯计运动实现对信息矩阵一列纵坐标数据的采集，将检测电机2动子恢复到初始位置，更换高斯计放置的固定槽口301，使检测电机2动子继续运动测量第二列信息矩阵纵坐标数据，每测量一次数据，将动子4恢复初始位，更换放置固定槽口301继续测量；第二阶段，由于使用的永磁体是矩形永磁体，在采集矩阵横坐标数据时，需要增加夹具3中放置高斯计探头的固定槽口301数，并改变检测电机2的摆放使其运动方向与待测电机1运动方向平行，由于结构的原因，检测电机2可以匀速运动带动高斯计探头测量整个待测电机1的永磁体气隙表面侧x方向磁通密度，将数据处理后截取永磁体表面的数据作为信息矩阵的横坐标。至此，每一块永磁体气隙侧表面的磁通密度按照矩阵分布式采集完毕。[0109] 所述驱动模块150、检测模块120的协同可以通过计算机设备进行控制，对驱动模块150的驱动速度、检测模块120的测量频率或速度保持在一定的定值，进而保证测量效率和测量质量的均衡。[0110] 图10示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是一种终端设备，手机、微型电脑(或服务器)。如图10所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现电机永磁体裂纹检测方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行电机永磁体裂纹检测方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。[0111] 本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。[0112] 在一个实施例中，本实施例提供的电机永磁体裂纹检测系统100可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图10所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该电机永磁体裂纹检测系统的各个程序模块，比如：图9所示的参数确定模块110、信息矩阵构建模块130和差异判断模块140；各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本发明各个实施例的电机永磁体裂纹检测方法中的步骤。[0113] 例如，图10所示的计算机设备可以通过如图6所示的电机永磁体裂纹检测系统100中的信息矩阵构建模块130执行步骤S105。计算机设备可通过差异判断模块140执行步骤S109或步骤S107?S109。[0114] 例如，图10所示的计算机设备可以通过如图8所示的差异判断模块140中的相关计算单元141执行步骤S107。具体地计算机设备通过如图9所示的相关计算单元141中的归一化计算子单元和阈值差计算子单元执行步骤S107；通过判断单元142执行步骤S109。[0115] 在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：[0116] 根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；[0117] 根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；[0118] 对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；[0119] 将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；[0120] 通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。[0121] 在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：[0122] 根据待测电机的永磁体规格参数，确定需要测量的信息矩阵的行列数；[0123] 根据确定的所述信息矩阵的行列数，逐行和逐列地对待测电机的气隙磁通密度进行测量；[0124] 对测量完毕的气隙磁通密度数据进行信息矩阵的构建；[0125] 将构建的信息矩阵与一参考电机的信息矩阵做差，得到故障差异信息；[0126] 通过对比故障差异信息与预设的故障样本库识别是否存在永磁体裂纹故障，并输出识别结果。[0127] 所述计算机设备可以是独立的物理服务器或终端，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群，可以是提供云服务器、云数据库、云存储和CDN等基础云计算服务的云服务器。[0128] 终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等，但并不局限于此。终端以及计算机设备可以通过网络进行连接，本发明在此不做限制。[0129] 应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。[0130] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。[0131] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。[0132] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。[0133] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：安徽

专利申请日期：2022-08-31

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN115326917B