Condition monitoring and fault diagnosis of induction motors serve as essential techniques toward the reliable operation of critical industrial processes. The finite element method (FEM) offers a great insight into fundamental principle and physical operation of the machine. It can model complex magnetic circuit topology, discrete windings layouts, and nonlinear magnetic material properties of the machine. It determines the machine parameters (such as the magnetic field distribution, flux density, electromagnetic torques, and stator current) and can model localized magnetic saturation due to faults to a high degree of accuracy. Used as fault detection algorithms, the FEM can address the issues such as the lack of comprehensive fault databases through field measurements, and the difficulty in distinguishing fault severity. It can reduce the number of destructive tests required in the field/labs, simulate any faulty states of the machine. Although FEM has been widely used in induction motors’ design and analysis, its application in fault diagnosis is limited despite the promising potential. In this article, a literature review is conducted on induction motor fault diagnosis techniques using FEM. The state-of-the-art techniques reported in the literature are categorized into three streams: first, FEM-based fault diagnosis approach, second, FEM and signal processing-based approach, and third, FEM, machine learning, and other advanced techniques-based approach. The advantages of fault diagnosis techniques using the FEM are demonstrated and the future research direction is recommended.

中文翻译：

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使用有限元法进行感应电机故障诊断：综述

感应电机的状态监测和故障诊断是确保关键工业过程可靠运行的必要技术。有限元法 (FEM) 提供了对机器基本原理和物理操作的深入了解。它可以对复杂的磁路拓扑、离散绕组布局和机器的非线性磁性材料特性进行建模。它确定机器参数（例如磁场分布、磁通密度、电磁转矩和定子电流），并且可以对由于故障而导致的局部磁饱和进行高精度建模。FEM作为故障检测算法，可以通过现场测量解决缺乏综合故障数据库、故障严重程度难以区分等问题。它可以减少现场/实验室所需的破坏性测试次数，模拟机器的任何故障状态。尽管有限元法已广泛用于感应电机的设计和分析，但其在故障诊断中的应用尽管潜力巨大，但仍受到限制。在本文中，对使用 FEM 的感应电机故障诊断技术进行了文献综述。文献中报道的最先进技术分为三类：第一，基于 FEM 的故障诊断方法，第二，基于 FEM 和信号处理的方法，第三，FEM、机器学习和其他先进技术基于的方法。展示了使用有限元法进行故障诊断技术的优势，并推荐了未来的研究方向。模拟机器的任何故障状态。尽管有限元法已广泛用于感应电机的设计和分析，但其在故障诊断中的应用尽管潜力巨大，但仍受到限制。在本文中，对使用 FEM 的感应电机故障诊断技术进行了文献综述。文献中报道的最先进技术分为三类：第一，基于 FEM 的故障诊断方法，第二，基于 FEM 和信号处理的方法，第三，FEM、机器学习和其他先进技术基于的方法。展示了使用有限元法进行故障诊断技术的优势，并推荐了未来的研究方向。模拟机器的任何故障状态。尽管有限元法已广泛用于感应电机的设计和分析，但其在故障诊断中的应用尽管潜力巨大，但仍受到限制。在本文中，对使用 FEM 的感应电机故障诊断技术进行了文献综述。文献中报道的最先进技术分为三类：第一，基于 FEM 的故障诊断方法，第二，基于 FEM 和信号处理的方法，第三，FEM、机器学习和其他先进技术基于的方法。展示了使用有限元法进行故障诊断技术的优势，并推荐了未来的研究方向。在本文中，对使用 FEM 的感应电机故障诊断技术进行了文献综述。文献中报道的最先进技术分为三类：第一，基于 FEM 的故障诊断方法，第二，基于 FEM 和信号处理的方法，第三，FEM、机器学习和其他先进技术基于的方法。展示了使用有限元法进行故障诊断技术的优势，并推荐了未来的研究方向。在本文中，对使用 FEM 的感应电机故障诊断技术进行了文献综述。文献中报道的最先进技术分为三类：第一，基于 FEM 的故障诊断方法，第二，基于 FEM 和信号处理的方法，第三，FEM、机器学习和其他先进技术基于的方法。展示了使用有限元法进行故障诊断技术的优势，并推荐了未来的研究方向。和其他基于先进技术的方法。展示了使用有限元法进行故障诊断技术的优势，并推荐了未来的研究方向。和其他基于先进技术的方法。展示了使用有限元法进行故障诊断技术的优势，并推荐了未来的研究方向。