电机及电机系统是工业驱动、交通运输、高档数控机床、航空航天和国防军工等高端装备的动力来源和核心部件,是国家核心竞争力的重要体现。电机绕组作为电机的核心组件,其在制造、装配和服役阶段在生产工艺、电机过载以及各种环境因素的联合作用下,容易产生铜条表面裂纹、绝缘破损、绝缘减薄等缺陷,引发电机绕组匝间短路或断条故障。缺陷的存在将大大降低电机的效率、可靠性与寿命,甚至影响整个供电系统的稳定性。因此,对电机绕组进行缺陷检测、失效分析和故障诊断具有重要意义。传统的基于电、磁、振动等信号的电机缺陷检测及诊断方法存在侵入式、分辨率低、不可视、无法进行快速大面积检测等不足。迫切需要研发一种非侵入式、准确性高的电机绕组缺陷可视化检测技术。涡流热成像技术是一种新型无损检测技术,具有非接触、高分辨率、高灵敏度、可大面积快速检测等特点,对微小裂纹的检测具有优势。本文在涡流脉冲热成像技术的基础上,开展了电机绕组多种缺陷的多物理场电磁及热成像无损检测及定量评估方法研究,旨在为电机绕组高效出厂检测与健康状态评估提供理论依据和技术指导。主要内容及创新点如下:（1）针对现有研究缺乏考虑多物理场耦合效应和缺陷尺寸变化对检测结果的影响,研究了电磁热多物理场耦合机理和数值仿真方法。搭建了电-磁-热多物理场耦合模型,建立缺陷分析模型,模拟涡流激励下缺陷的生热过程,分析不同类型电机绕组缺陷的电场、磁场与温度场分布,并揭示感应加热过程中缺陷尺寸变化（深度、宽度、绝缘膜厚度）对温度分布及检测结果的影响机理。通过三维动态扫描仿真模型分析,讨论了缺陷宽度变化对缺陷处与非缺陷处热响应的影响机理,探究了扫描位置与加热时间对缺陷温度分布的影响。为电机绕组复合缺陷的涡流脉冲热成像检测系统搭建及结果分析奠定了理论基础。（2）为弥补电机绕组缺陷非接触、可视化检测的技术空白,研究了一种基于涡流脉冲热成像的电机绕组缺陷检测技术。建立了数字化电磁感应热成像缺陷检测系统,开展了电机绕组的绝缘破损、铜条表面裂纹、绝缘减薄与铜条裂纹复合缺陷等缺陷的定量及可视化检测实验,利用红外热像仪采集了电机绕组的热成像序列,采集了缺陷处的温度场信息,提取了热响应特征。并利用瞬态温度响应分析方法、快速傅里叶变换、主成分分析、独立成分分析和非负矩阵分解等算法处理了热像图,实现了电机绕组复合缺陷的可视化检测,为电机绕组高效出厂检测与状态评估提供理论依据与技术指导。（3）针对目前工业电机绕组出厂检测效率低、检测面积小、人工依赖性强的问题,研究了联动扫描电磁热成像缺陷自动检测技术。对联动扫描方法进行了理论推导,得到了扫描速度的模型。设计了一种联动扫描电磁热成像缺陷检测系统,模拟了工业电机绕组生产制造及出厂检测流水线。提出了一种新的三维时间-空间数据重构算法,解决了线圈遮挡问题,实现了对扫描速度的精准估计和原始数据的子像素级时空对齐。采用多种特征增强算法对重构后的热像图进行了处理,增强了缺陷处与非缺陷处的对比度,消除了背景噪声。利用大津分割与图像形态学方法提取了不同算法的响应强度,通过计算最大检测数与最佳信噪比,优化所开发检测系统的参数。提出了一种基于显著度和检测面积两个特征量的定量评估算法,衡量系统对不同类型、不同位置、不同尺寸缺陷的检测能力。（4）为解决脉冲式涡流热成像技术长时间强激励可能造成试件损伤的问题,进一步提高检测分辨率,提出了一种基于编码激励与脉冲压缩技术的激励优化设计与缺陷量化评估方法。通过建立基于涡流脉冲压缩技术的三维多物理场耦合仿真模型,提取了电机绕组表面的热波信号,采用频域互相关算法进行脉冲压缩处理,提取了相关延迟、相关相位、相关峰值、互相关峰值及其对应的延迟时间等特征值,对比分析了各特征值的信息提取能力,建立了特征值与缺陷尺寸的定量关系。搭建了Barker码激励的涡流脉冲压缩热成像缺陷检测系统,通过分析缺陷区域与非缺陷区域的脉冲压缩响应的交叉点、偏度和峰度特征,开展了缺陷尺寸变化对脉冲响应特征量影响规律的讨论。通过与涡流脉冲热成像技术进行对比,证明了所提的基于涡流脉冲压缩热成像的激励源优化方法能在保证激励效果的同时,降低了激励电流大小,提高了系统信噪比,增大了系统的检测深度。