电机

不少电工和运维工程师都有这样的疑惑：工频电机直接硬启动、工况粗暴，反而长期稳定耐用；变频器自带软启动、限流、调速功能，本该更好地保护电机，但现场实际应用中，变频驱动的电机故障率反而更高，经常出现绕组击穿、轴承损坏、高温老化、出力衰减等各类故障。

永磁同步电机、BLDC无刷电机凭借高效率、高扭矩、动态响应快的优势，广泛应用于工业控制、新能源、家电、风机水泵等领域。其励磁核心依靠转子永磁体，但永磁体存在天然短板，在高温、反向磁场、恶劣工况、高频驱动冲击下容易发生退磁失效，是电机性能早衰、出力衰减的主要诱因。

作者：Aengus Murray

国际能源报告显示，2006年电子电机的能耗为全球电能消耗总量的46%，相当于6040 Mt CO2排放量1。这导致人们要求电机驱动器制造商新增高级控制功能和工具，以便优化系统能效。在工厂生产系统中优化能效的新电机驱动器生态系统已得到了全球范围内的广泛认可。对于欧洲来说，得益于节能政策，工业电能消耗量呈现出每年1%的下降趋势2。

工厂中最常用到电机的地方是电泵、风扇、压缩机和运输机，且电机在这些应用中大多属于标准产品。小型机器设备中使用的小型电机(低于0.75 kW)占全球存量的90%，但电机能耗不到总量的10%。然而，中等尺寸(0.75 kW至350 kW)的工业电机几乎占全球电机能耗的70%。在一个典型应用中，仅有50%的系统能耗转换为有用的机械能，这引起了全球能源法规制定者和厂商的重视。过去几年来，美国、中国、欧洲和其他地区的监管机构引入了最低能耗性能标准(MEPS)。优质电机的额定能效等级现在可从最低功耗范围时的80%到最高时的96%，因此厂商开始在电机以外寻求节能手段。

Aengus Murray 应用经理 ADI公司

自动化精密制造推动了当今许多高科技设备的发展和广泛使用。时尚精美的手机仰赖复杂的金属加工工艺和精细表面处理能力来生产机械元件制造所需的芯片和模具。手机中微小但强大的电子器件的生产，则要依靠自动化IC晶圆处理和精密线焊设备。大型设备同样需要高精度和高质量表面处理。例如，现代喷气发动机依赖精细平衡和精密匹配的涡轮叶片来实现高燃油效率和安静工作。先进的电子控制和形状复杂的精密发动机部件可优化燃烧过程，提高汽车发动机的燃油效率。

电机丨俗称“马达”：指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。

电机行业的数据统计是由中华人民共和国国家统计局实行，而统计口径是规模以上企业统计，通过计量资料、计数资料、等级资料等统计方式，对我国电机的发展状况、上下游行业发展状况、市场供需形势等进行统计分析。

◆在行业竞争方面，国内电机行业的生产厂商众多，市场竞争主要体现在产品的技术含量、价格和生产规模等方面。随着电机能效标识的强制执行、市场优胜劣汰作用的显化以及行业进入壁垒的进一步强化，价格竞争影响将逐步弱化。

◆随着电机制造行业竞争的不断加剧，大型电机制造企业间并购整合与资本运作日趋频繁，行业中处于领先地位的电机制造企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对客户需求趋势变化的深入研究，因此一批电机品牌正在崛起，将逐渐成为电机制造行业中的翘楚。

高压电机长期在电磁振动、高温和高电等因素的作用下，会遭到因电磁振动而发生的机械磨损，电晕腐蚀以及因发热而发生的绝缘老化，使电机线圈整体绝缘出现脱壳、分层、烧灼、磨损和绝缘强度降低等不良现象，最终导致绝缘击穿。Ms.参今天与各位简单交流一下电晕及振动对线圈绝缘的影响。

1、电晕对电机绕组的损害

原创：谭祥军模态空间

根据完美的齿轮传动，两个啮合的齿轮的转速之比等于齿数比的倒数。如图1所示的齿轮，大齿轮50个齿，小齿轮25个齿，假设大齿轮的转速为100rpm，如果是完美啮合，那么小齿轮的转速将是200rpm。但是因为传递误差的存在使得小齿轮的转速将不是200rpm，从而使得动力传递不平稳。

<center>图1 齿轮动力传递</center>

原创：谭祥军模态空间

齿轮的特征阶次与齿数相关，在对齿轮进行故障诊断时，根据参与啮合的齿轮对的齿数可以确定故障齿轮所在，从而快速的确定问题齿轮，因此，通常在故障诊断之前应根据传动比来计算各级参与啮合的齿轮的特征阶次。这是因为各级齿轮的齿数是不相同的，那么，对应的阶次也不相同，在进行阶次分析时，根据瀑布图或colormap图中的阶次可以确定NVH发生在哪级齿轮。如图1是发动机各旋转部件与曲轴转速之间的阶次关系图。当实际测试时，如果发现某阶次的响应特别大，就可以通过这个阶次关系确定是发动机哪个部件产生的响应，从而能快速的找到问题所在。

首先，让我们来做一个数学小测验：从表1中找出大于1的自然数，要求除了1和它自身外，不能被其他自然数整除。满足这样要求的数如表中黄色标记所示，这样的自然数叫质数，又称为素数。如果一个大于1的自然数，除了1和它自身外，不能被其他自然数整除的数叫做质数；否则称为合数。

表1 1-100的自然数

原创：谭祥军模态空间

齿轮箱结构的频谱图中经常出现以齿轮啮合频率或其谐频为载波频率，齿轮的转频为调制频率的边频带。这是因为齿轮啮合不精确，载荷和转速不均匀等原因导致了调制现象。调制是指使用调制信号去改变载波信号的一个或几个属性的过程，如可以改变载波信号的幅值、频率或相位等属性。因此，信号调制分三种类型：调幅、调频和混合调制，如图1所示。在这，我们将分别介绍这三种调制类型。

<center>图1 信号的调制对载波信号的幅值和相位的影响</center>

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