新型陀螺馬達(dá)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于航空儀表技術(shù)，涉及陀螺馬達(dá)性能的改進(jìn)。新型陀螺馬達(dá)，具有轉(zhuǎn)子鐵芯和嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)的鼠籠，其主要改進(jìn)是：(1)轉(zhuǎn)子鐵芯由整體軟磁材料制成，且其上供嵌入鼠籠導(dǎo)條的槽的槽口部窄而槽的內(nèi)部寬且深；(2)鼠籠使用純銅制成且其導(dǎo)條較窄，并保證可以通過上述較窄的鐵芯槽口進(jìn)入到較寬大的槽內(nèi)，而鼠籠導(dǎo)條長(zhǎng)度大于鐵芯長(zhǎng)度；(3)轉(zhuǎn)子鐵芯對(duì)應(yīng)鼠籠端環(huán)部位有可容納部分鼠籠端環(huán)的環(huán)形槽。本實(shí)用新型通過將細(xì)而長(zhǎng)的導(dǎo)條，可以從窄的槽口進(jìn)入到寬大的槽內(nèi)，再通過壓短憋粗技術(shù)，使氣隙系數(shù)Kδ太大和轉(zhuǎn)子電阻R2兩者都獲得顯著改善。減少激磁電流，提高功率因數(shù)，下降轉(zhuǎn)子電阻。由此，提高了電機(jī)效率，運(yùn)轉(zhuǎn)電流降低，減少發(fā)熱。
【專利說明】新型陀螺馬達(dá)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于航空陀螺儀表技術(shù)，涉及陀螺馬達(dá)性能的改進(jìn)。

【背景技術(shù)】
[0002]小型陀螺馬達(dá)多是異步交流電機(jī)，體積小，轉(zhuǎn)速高。體積很小的馬達(dá)，致使效率也很低，因而發(fā)熱嚴(yán)重。體積小，熱容量亦小，致使熱負(fù)荷密度很高，因而溫升很高。高溫是產(chǎn)生多種故障的根源，其中高溫會(huì)使?jié)櫥瑦夯⑦M(jìn)而失效，造成軸承損壞，致使馬達(dá)卡死。高溫?zé)釕?yīng)力使動(dòng)平衡變化，使結(jié)構(gòu)松脫，出現(xiàn)故障?？傊?，高溫是一切儀表類產(chǎn)生故障的萬惡之源。在本實(shí)用新型之前，是仿俄羅斯ΜΓ Ty-05的設(shè)計(jì)(如圖1-2及5-6)，采用純銅脹嵌式鼠籠的馬達(dá)轉(zhuǎn)子，為減少脹嵌難度，而將鼠籠設(shè)計(jì)的很薄。為了取得較大導(dǎo)電截面不得不使導(dǎo)條加寬，致使鐵芯槽口加寬而犧牲了氣隙的導(dǎo)磁面積，導(dǎo)致氣隙系數(shù)Ks增大，結(jié)果使勵(lì)磁電流增大和功率因數(shù)下降。在嵌裝鼠籠式微電機(jī)中，電機(jī)Ks與轉(zhuǎn)子電阻R2成為不可調(diào)和的矛盾。俄國(guó)人的ΜΓ T y-05設(shè)計(jì)，采取了對(duì)兩者折中處理，但仍然是Ks太大和轉(zhuǎn)子電阻R2也太大，結(jié)果是電機(jī)的滑差過大和功率因數(shù)偏低，電機(jī)電流大。效率低發(fā)熱高，轉(zhuǎn)速低而特性軟，造成不穩(wěn)定。美國(guó)的一些小型陀螺儀表中的陀螺馬達(dá)也是如此。
[0003]據(jù)多方了解，目前，國(guó)內(nèi)外凡采用脹嵌鼠籠和化學(xué)沉積鼠籠的陀螺馬達(dá)轉(zhuǎn)子，導(dǎo)磁面積和導(dǎo)電截面的矛盾，折中處理的結(jié)果，仍是，氣隙系數(shù)Ks太大和轉(zhuǎn)子電阻R2都過大，使陀螺馬達(dá)效率低，發(fā)熱大，使故障多，可靠性低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的:為特殊目的所使用的小型陀螺儀，提高可靠性和高性能指標(biāo)的陀螺馬達(dá)，使其效率高，溫升小，可靠性高，壽命長(zhǎng)。使電機(jī)特性硬，陀螺轉(zhuǎn)速高而穩(wěn)定，漂移誤差降低。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:新型陀螺馬達(dá)，具有轉(zhuǎn)子鐵芯和嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)的鼠籠，其主要改進(jìn)是:(I)轉(zhuǎn)子鐵芯由整體軟磁材料制成，且其上供嵌入鼠籠導(dǎo)條的槽的槽口部窄而槽的內(nèi)部寬且深；(2)鼠籠使用純銅制成且其導(dǎo)條較窄，并保證可以通過上述較窄的鐵芯槽口進(jìn)入到較寬大的槽內(nèi)，而鼠籠導(dǎo)條長(zhǎng)度大于鐵芯長(zhǎng)度；(3)轉(zhuǎn)子鐵芯對(duì)應(yīng)鼠籠端環(huán)部位有可容納部分鼠籠端環(huán)的環(huán)形槽。
[0006]所述新型陀螺馬達(dá)的制作方法，其通過減窄轉(zhuǎn)子鐵心槽口的寬度而擴(kuò)大槽內(nèi)部寬度并加深槽的深度，同時(shí)加長(zhǎng)鼠籠導(dǎo)條的長(zhǎng)度，采用寬度與槽口相當(dāng)?shù)氖蠡\導(dǎo)條，通過脹大直徑從窄的槽口進(jìn)入到寬大的槽內(nèi)，再通過軸向壓短憋粗的操作，使導(dǎo)條截面變大嵌入轉(zhuǎn)子鐵心槽口。
[0007]本實(shí)用新型抓住了純銅的良好塑性和純鐵的高磁通密度特征，以及純銅和純鐵在去應(yīng)力時(shí)效熱處理有著相互交叉的溫度區(qū)域這些特點(diǎn)，通過減窄轉(zhuǎn)子鐵心槽口的寬度和加長(zhǎng)鼠籠導(dǎo)條的長(zhǎng)度，由寬度與槽口相當(dāng)?shù)氖蠡\導(dǎo)條，通過脹大直徑可在從窄的槽口進(jìn)入到寬大的槽內(nèi)，再通過軸向壓短憋粗的操作，使導(dǎo)條截面變大。這樣，即保留有較大的導(dǎo)磁面積，又能獲得較大導(dǎo)電截面，使氣隙系數(shù)Ks和轉(zhuǎn)子電阻R2兩者都能和獲得較低的值，由此使電機(jī)性能得到顯著改善。另外，轉(zhuǎn)子鐵芯對(duì)應(yīng)鼠籠端環(huán)部位開槽，槽內(nèi)可容納部分鼠籠端環(huán)，如此，即縮短了導(dǎo)條長(zhǎng)度，又增大了鼠籠端環(huán)導(dǎo)電截面，這就進(jìn)一步減少轉(zhuǎn)子電阻。通過以上措施，大幅提高了電機(jī)效率，使馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流減低了 50%，同時(shí)使轉(zhuǎn)速獲得提高，滑差減小，電機(jī)特性變硬，大大減少發(fā)熱，又提高了穩(wěn)定性，有利與降低陀螺漂移誤差和提高工作壽命。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0009]I較窄的槽口，避免占用過多導(dǎo)磁面積，這就避免了電機(jī)氣隙系數(shù)Ks過大，從而較少激磁電流，提尚功率因數(shù)；
[0010]2被憋粗的鼠籠導(dǎo)條，配合寬大的鼠籠端部導(dǎo)電截面，和由于鐵心的環(huán)形槽進(jìn)一步縮短了導(dǎo)條長(zhǎng)度，三者共同作用，使轉(zhuǎn)子電阻大幅下降。大幅度降低電機(jī)運(yùn)行的滑差率，使電機(jī)特性變硬，亦轉(zhuǎn)速高而穩(wěn)定，有利與陀螺性能穩(wěn)定和降低漂移誤差。
[0011]3由于電機(jī)滑差率的顯著下降，使轉(zhuǎn)子電頻率降至很低，即使是整體鐵芯，亦使轉(zhuǎn)子鐵損也很小，電機(jī)效率進(jìn)一步提尚;
[0012]4轉(zhuǎn)子電阻下降引起的轉(zhuǎn)子銅損下降，使電機(jī)經(jīng)氣隙傳遞的電磁功率下降，亦減少了電機(jī)線負(fù)荷，使電機(jī)效率又進(jìn)一步提尚;
[0013]5線負(fù)荷的下降，又使定子電流下降，導(dǎo)致定子銅損下降；
[0014]6由于功率因數(shù)提高，轉(zhuǎn)子銅損、鐵損下降，定子銅損的下降，如此多方面改善，導(dǎo)致輸入總功率下降。使發(fā)熱大大較少。從而使溫升下降。由于高溫是陀螺儀表多種故障的根源。因此溫升下降，會(huì)明顯改善陀螺的可靠性。圖7是改進(jìn)前后對(duì)電機(jī)測(cè)試的實(shí)際記錄曲線，由圖7可見，在利用未改動(dòng)的原來定子時(shí)電壓由36V，改進(jìn)可下降到26V，仍獲得比改進(jìn)前更低的電流和更高的轉(zhuǎn)速。如果將定子，繞組匝數(shù)按電壓反比增加，即可獲得在36V下工作電流0.1A以下而轉(zhuǎn)速57000r/min，高于改進(jìn)前的5350r/min。電流比改進(jìn)前的0.2A下降到一半，因而發(fā)熱大大減少。
[0015]本實(shí)用新型是通過對(duì)電機(jī)性能的改進(jìn)，減少發(fā)熱，降低工作溫度，這對(duì)安全可靠頗為重要。并使性能大幅度提高，本實(shí)用新型也可推廣到航天、航海的小型陀螺上應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為仿俄Mryty-05馬達(dá)轉(zhuǎn)子鐵芯示意圖，圖2為圖1側(cè)面視圖，圖中槽口較寬，槽較淺，并且端部A處無槽，槽的深度不足鐵芯厚度1/3 ;
[0017]圖3為本實(shí)用新型馬達(dá)轉(zhuǎn)子鐵芯示意圖，圖4為圖3側(cè)視圖，圖中槽口窄而寬大較深。端部B處有槽；
[0018]圖5為仿俄Mrty-05馬達(dá)轉(zhuǎn)子鼠籠(嵌后形狀)，圖6為圖5側(cè)視圖。圖中1_導(dǎo)條截面，2-導(dǎo)條；
[0019]圖7為本實(shí)用新型馬達(dá)轉(zhuǎn)子鼠籠，圖8為圖7側(cè)視圖；其中嵌入后形狀，導(dǎo)條粗而短。圖中1-斷面，2-導(dǎo)條；
[0020]圖9為本實(shí)用新型的鼠籠嵌人前形狀，圖10為圖9側(cè)視圖；
[0021]圖11為按本實(shí)用新型制出樣機(jī)與仿俄樣機(jī)對(duì)比試驗(yàn)測(cè)得的電壓一一轉(zhuǎn)速曲線以及電流——轉(zhuǎn)速曲線。，其中電源:三項(xiàng)正弦波1000Hz。

【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖3-4、7-10所述，本實(shí)用新型新型陀螺馬達(dá)的轉(zhuǎn)子鐵芯由整體廉價(jià)的軟磁材料制成的轉(zhuǎn)子鐵芯，其供嵌入鼠籠導(dǎo)條的槽的槽口部窄而槽的內(nèi)部寬且深，減少了槽口占用導(dǎo)磁面積，并使槽內(nèi)能容納足夠大的導(dǎo)電截面積。純銅制成的鼠籠其導(dǎo)條較窄，可以通過上述較窄的鐵芯槽口進(jìn)入到較寬大的槽內(nèi)，但鼠籠導(dǎo)條長(zhǎng)度大于鐵芯長(zhǎng)度，以便將長(zhǎng)度壓縮，使導(dǎo)條憋粗截面變大，充滿鐵心槽內(nèi)形成牢固嵌裝狀態(tài)。轉(zhuǎn)子鐵芯對(duì)應(yīng)鼠籠端環(huán)部位有可容納部分鼠籠端環(huán)的環(huán)形槽，以便將鼠籠端部的一部分壓入環(huán)形槽內(nèi)，縮短了導(dǎo)條長(zhǎng)度，增大了鼠籠端環(huán)導(dǎo)電截面積。
[0023]通過本實(shí)用新型的改進(jìn)，導(dǎo)致以下特點(diǎn):
[0024](I)氣隙導(dǎo)磁面積維持足夠大，降低了電機(jī)的氣隙系數(shù)Ks。
[0025](2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的導(dǎo)電截面大，降低了轉(zhuǎn)子回路電阻R2。
[0026]以上結(jié)果使陀螺馬達(dá)性能顯著提高，發(fā)熱大為減少。
【權(quán)利要求】
1.新型陀螺馬達(dá)，具有轉(zhuǎn)子鐵芯和嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)的鼠籠，其特征是:(1)轉(zhuǎn)子鐵芯由整體軟磁材料制成，且其上供嵌入鼠籠導(dǎo)條的槽的槽口部窄而槽的內(nèi)部寬且深；(2)鼠籠使用純銅制成且其導(dǎo)條較窄，并保證可以通過上述較窄的鐵芯槽口進(jìn)入到較寬大的槽內(nèi)，而鼠籠導(dǎo)條長(zhǎng)度大于鐵芯長(zhǎng)度；(3)轉(zhuǎn)子鐵芯對(duì)應(yīng)鼠籠端環(huán)部位有可容納部分鼠籠端環(huán)的環(huán)形槽。
【文檔編號(hào)】H02K17/20GK204179903SQ201420673800
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】江萬良, 江南 申請(qǐng)人:江萬良