直驱永磁同步电机（DDPMSM）具有效率高、功率密度高、无中间传动机构等优点,广泛应用于轨道交通、航空航天、国防军工等领域。应用于这些领域的DDPMSM功率较高,相电流较大,为降低电流密度,多支路并联绕组结构DDPMSM（MB-DDPMSM）广泛应用。因工况较为复杂,工作环境较为恶劣,大功率MB-DDPMSM容易发生匝间短路故障。作为驱动系统主要动力源的MB-DDPMSM如果发生匝间短路故障,往往会造成更大的生命财产损失,甚至引发灾难性事故。匝间短路故障诊断技术能够提高电机可靠性,减少匝间短路故障故障造成的损失。因此,MB-DDPMSM匝间短路故障诊断技术具有重要的理论研究价值和工程应用价值。本文以MB-DDPMSM为研究对象,建立电机定子绕组匝间短路故障数学模型。利用所建立的模型对比分析电机匝间短路故障前后电流、电压、转矩等物理量的变化规律,遴选出故障诊断特征量,包括故障检测特征量、故障线圈定位特征量、程度评估特征量。建立故障特征量与不同故障位置、不同故障程度之间的映射关系,并根据映射关系建立基于知识图谱的MB-DDPMSM匝间短路故障诊断系统。同时开展相应的实验研究工作。具体研究内容如下。1.建立了改进的基于线圈子单元的DDPMSM匝间短路故障状态数学模型。建立基于线圈子单元的DDPMSM匝间短路故障状态数学模型。针对模型无法考虑磁路饱和对电感参数影响的问题,引入修正系数对电感进行修正。通过交流法计算出线圈电感随电流的变化规律,并利用多项式函数拟合法建立修正系数与短路电阻、短路匝数之间的函数关系,实现不同故障情况下电感的自适应计算。针对模型无法考虑谐波对空载反电势参数影响的问题,对空载反电势计算进行改进。分析不同工况下电机空载反电势的谐波成份,确定电机空载反电势中含量较高的谐波频次及其幅值。将电机的主要谐波计入模型的空载反电势方程中。利用多项式函数拟合法建立主要谐波幅值与转速之间的函数关系,实现不同转速情况下空载反电势的自适应计算。将改进的数学模型、有限元模型、实验结果行比较分析。结果表明,所建立的改进模型能考虑磁路饱和、空载反电势谐波对模型参数的影响,进一步提高模型的计算精度。该模型能够对MB-DDPMSM匝间短路故障状态下的性能进行分析。2.遴选了MB-DDPMSM线圈内部匝间短路故障特征量。利用所建立的数学模型与有限元模型,对比研究线圈元件内部短路位置、短路匝数、短路电阻等多因素耦合作用对定子电流、定子电压、电磁转矩等物理量的影响规律。分析各物理量对匝间短路故障的敏感性,遴选出早期故障检测特征量。分析各物理量与短路位置之间的关系,遴选出故障线圈定位特征量。分析各物理量随短路匝数的变化规律及对工况的泛化能力,遴选出故障程度评估特征量。将模型的计算结果与实验结果进行比较分析,验证所遴选特征量的正确性。3.建立了基于知识图谱的MB-DDPMSM匝间短路故障诊断系统。计算健康状态不同负载及转速下电机的故障检测特征量的值,利用多项式函数拟合法建立故障检测阈值与转速、负载之间的关系,构建自适应阈值产生器。建立故障特征量与不同匝间短路故障位置、故障程度之间的映射关系。将所建立的映射关系转化为知识图谱语言,利用知识图谱技术强大的多信息融合能力,建立集故障诊断、故障线圈定位及故障程度评估于一体的匝间短路故障诊断系统。利用建立的故障诊断系统对预设的匝间短路故障进行诊断。结果表明,诊断结果与预设结果一致,该系统能在任意工况下实现匝间短路故障检测、故障线圈定位、故障程度评估。4.搭建了MB-DDPMSM匝间短路故障实验平台。研制MB-DDPMSM匝间短路故障模拟样机,开展实验验证工作。实验结果验证了所建立的匝间短路故障状态数学模型的正确性与准确性、所遴选故障特征量的可行性和有效性。本文共有图66幅,表22个,参考文献72篇。