基本信息

第一作者姓名：黄嘉玮

性别：男

民族：汉族

第一作者学校：澳门劳校中学

第一作者人所在年级：高二

第二作者姓名：

性别：

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

辅导教师姓名：梁亦星

作品摘要

*结构组成：

本发明由三部分组成：激励转子绕组匝间通电的电磁发生机；电磁探头精确定位黑色金属带于被测绕组，通过机械振动及数位检测匝间短路故障；处理噪声辅助信号(NADA)存在的模态混迭问题，提出EEMD辅助分析法。

*主要特征：

(1)提出一种基于EEMD小波系数均值算法实现谐波提取变换的整流子电动转子质量综合检测系统，有效分析通电匝间内谐波频率分量，亦评估故障程度及作质检；

(2)蓝牙终端方允许用户快速准确地确定电机转子绕组当前电流健康状况。由本声波频谱析出系统支持输出，可连续分解原始信号至IMF分量；

(3)硬体旨在显示排除故障检测的研究，集中在瞬时短路起止点的瞬态现象。该电磁发生模体制由可再生环保材料，工业耗材极低。

*主要用途：

本发明搭建三相绕线异步电机状态监测系统，建立不同触发点诱导各方位的ITSCF，以绕线马达层间绝缘监测主体，采用切割机转子电流进行分析。满足中国庞大电气市场对高性能、低成本、易操作的故障质检技术的需求。

*创新点：

(1)小波析出法则严谨地解决现存EMD传统局限条件下所导致的IMF。

(2)虚拟示波器面板两向通道，三向导出正弦、锯齿和方波。

(3)实现自动方监测功能﹑绕组匝数排布﹑线圈绕成均被精确于质点位向检测。

作品说明

*问题提出：

*提出的问题和解决的问题：

绕线转子马达为电机提供主动力，如汽车起动造价昂贵，若连续电气热应力负荷下输出，趋使引发灾难性故障。其设备损失、运行停机影响财务投资预算，威胁运营商﹑使用者安全。本发明有效解决市埸现况，综检于大型马达。

研究问题的原因和意义：

中国是全球最大电力工业生产国。燃煤发电量的下降，使GDP增速下降。巨大的贸易市场给我国电气带来巨大挑战。考虑可持续发展创新，减少贸易成本损失，方保持工业实力。故研究电机故障，精确诊断及维护具重要价值。

*解决方案：

解决问题的办法：

整流子电动机转子绕组匝间短路故障(ITSCF)会对发电机产生危害。为此，设计一处实验平台来检测ITSCF转子绕组。首先分析波谱，在ITSCF过程中，除基频分量外，绕组产生电势并生成电磁转矩，亦产生一些谐波频率分量。故提出本EEMD法则：a:将噪声信号w(t)加入原始信号X(t)后得到信号X’(t)；b:将信号X’(t)进行EMD分解，得各阶IMF分量，其中rn(t)是剩余分量；c:重复步骤a和b，每次加入强度相同序列不等的白噪声；d:利用白噪声频谱使均值为零，将上述各IMF求均值得到最终IMF分量Cn(t)。同时，测量采集转子电流均方根值。对此，有效分析转子通电匝间内谐波频率分量。硬体通过电磁铁磁化材料预检磁场分布律，筛选磁性响应最强的铁尺带材作电磁互检。最后，本发明提出一种基于EEMD小波系数均值算法实现转子匝间谐波提取变换的整流子电动转子质量综检及故障严重程度测量方法。

发明研究的重点：

(1)显示排除故障检测调查，集中在瞬时短路起止点的瞬态现象；

(2)连续分解原始局限信号进行，获得条件IMF分量；

(3)发展非人工自动电子控制实现多路FFT窗口和频率计中显示信号的实时频率监测功能。

发明研究的难点：

(1)综合考虑可变因素：机械振幅﹑涵盖场磁波及﹑交直电流变向﹑邻近温湿﹑激励时限；

(2)转子ITSCF升温，无法区分绕线电阻势；

(3) IMF分解存模态混迭，分量只能联系信号零极值点间作局部描述。

发明研究的难点：

(1)综合考虑可变因素：机械振幅﹑涵盖场磁波及﹑交直电流变向﹑邻近温湿﹑激励时限；

(2)转子ITSCF升温，无法区分绕线电阻势；

(3) IMF分解存模态混迭，分量只能联系信号零极值点间作局部描述。

本发明使用方法、附图说明性文字：

将待测局部短路转子置于电磁发电机凹槽间，启动电源；感到电磁发生器内部电磁场恒定。当电流通过线圈测试下，若有匝间短路故障，转子本身磁通量改变，产生具挥发性磁场。由于两者间场源分布不均，容易产生电磁共振而得出结论。被测正常范围转子，接通电源后，相关电磁铁不存在不确定振荡，故易得转子初步质量评估。软体方用户通过控制面板进行开始、停止、保存记录、保存截图等操作。信号源可选择：麦克风、信号发生器、声音文件。

*使用或试用效果：

研究电磁量不定的电机内槽，通过探测切割机转子匝间非确定性频谱，利用声级传感器架接终端。又以开发软件为图传，便于严格判断待测物及结论。提供用户实时保护，防止灾难电机故障，为工业自动化作出突破及带来便利。

*优点：

(1)本发明更好地保证电机部件正常运行，对各行各业用户操作电动工具或机械更加稳定可靠。

(2)于本发明实施基础上，进一步改进﹑研制出高检率发生器，方便工业生产及日常生活。其中，所植入的基于波频识别技术的电机质鉴模块，赋予其通向智慧技术，取代手工式质检过程。

(3)员工负责协作程序设计机器人执行精确判别任务。出厂每件马达时，只需监督过程，迅速纠正潜在问题，对最终产品进行目视处理，提高生产效率及品质。

*还需进一步研究的问题：

随未来迭代，将植入基于频波识别ITSCF的技术鉴别，使外传数据自然量化。坦率地说，可借助功率较大的电磁发生器覆盖较大区域，再利用高分辨率磁传感器排除电磁场干扰。本现行之发明安全节能，该系统成功验证电磁发生物理工作原理，可实为开发大型电机质保技术。综合地，与高维护相比，成本会非常低，但性能却更好。本切割机整流子转子部件的小波变换研究，亦迭代延展至对汽车起动机的综合质检系统。

作品图片

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