新型陀螺馬達的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于航空儀表技術，涉及陀螺馬達性能的改進。新型陀螺馬達，具有轉子鐵芯和嵌入轉子鐵芯內的鼠籠，其主要改進是：(1)轉子鐵芯由整體軟磁材料制成，且其上供嵌入鼠籠導條的槽的槽口部窄而槽的內部寬且深；(2)鼠籠使用純銅制成且其導條較窄，并保證可以通過上述較窄的鐵芯槽口進入到較寬大的槽內，而鼠籠導條長度大于鐵芯長度；(3)轉子鐵芯對應鼠籠端環部位有可容納部分鼠籠端環的環形槽。本實用新型通過將細而長的導條，可以從窄的槽口進入到寬大的槽內，再通過壓短憋粗技術，使氣隙系數Kδ太大和轉子電阻R2兩者都獲得顯著改善。減少激磁電流，提高功率因數，下降轉子電阻。由此，提高了電機效率，運轉電流降低，減少發熱。
【專利說明】新型陀螺馬達
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于航空陀螺儀表技術，涉及陀螺馬達性能的改進。
【背景技術】
[0002]小型陀螺馬達多是異步交流電機，體積小，轉速高。體積很小的馬達，致使效率也很低，因而發熱嚴重。體積小，熱容量亦小，致使熱負荷密度很高，因而溫升很高。高溫是產生多種故障的根源，其中高溫會使潤滑惡化并進而失效，造成軸承損壞，致使馬達卡死。高溫熱應力使動平衡變化，使結構松脫，出現故障。總之，高溫是一切儀表類產生故障的萬惡之源。在本實用新型之前，是仿俄羅斯ΜΓ Ty-05的設計(如圖1-2及5-6)，采用純銅脹嵌式鼠籠的馬達轉子，為減少脹嵌難度，而將鼠籠設計的很薄。為了取得較大導電截面不得不使導條加寬，致使鐵芯槽口加寬而犧牲了氣隙的導磁面積，導致氣隙系數Ks增大，結果使勵磁電流增大和功率因數下降。在嵌裝鼠籠式微電機中，電機Ks與轉子電阻R2成為不可調和的矛盾。俄國人的ΜΓ T y-05設計，采取了對兩者折中處理，但仍然是Ks太大和轉子電阻R2也太大，結果是電機的滑差過大和功率因數偏低，電機電流大。效率低發熱高，轉速低而特性軟，造成不穩定。美國的一些小型陀螺儀表中的陀螺馬達也是如此。
[0003]據多方了解，目前，國內外凡采用脹嵌鼠籠和化學沉積鼠籠的陀螺馬達轉子，導磁面積和導電截面的矛盾，折中處理的結果，仍是，氣隙系數Ks太大和轉子電阻R2都過大，使陀螺馬達效率低，發熱大，使故障多，可靠性低。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的: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的陀螺馬達，使其效率高，溫升小，可靠性高，壽命長。使電機特性硬，陀螺轉速高而穩定，漂移誤差降低。
[0005]本實用新型的技術解決方案:新型陀螺馬達，具有轉子鐵芯和嵌入轉子鐵芯內的鼠籠，其主要改進是:(I)轉子鐵芯由整體軟磁材料制成，且其上供嵌入鼠籠導條的槽的槽口部窄而槽的內部寬且深；(2)鼠籠使用純銅制成且其導條較窄，并保證可以通過上述較窄的鐵芯槽口進入到較寬大的槽內，而鼠籠導條長度大于鐵芯長度；(3)轉子鐵芯對應鼠籠端環部位有可容納部分鼠籠端環的環形槽。
[0006]所述新型陀螺馬達的制作方法，其通過減窄轉子鐵心槽口的寬度而擴大槽內部寬度并加深槽的深度，同時加長鼠籠導條的長度，采用寬度與槽口相當的鼠籠導條，通過脹大直徑從窄的槽口進入到寬大的槽內，再通過軸向壓短憋粗的操作，使導條截面變大嵌入轉子鐵心槽口。
[0007]本實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力時效熱處理有著相互交叉的溫度區域這些特點，通過減窄轉子鐵心槽口的寬度和加長鼠籠導條的長度，由寬度與槽口相當的鼠籠導條，通過脹大直徑可在從窄的槽口進入到寬大的槽內，再通過軸向壓短憋粗的操作，使導條截面變大。這樣，即保留有較大的導磁面積，又能獲得較大導電截面，使氣隙系數Ks和轉子電阻R2兩者都能和獲得較低的值，由此使電機性能得到顯著改善。另外，轉子鐵芯對應鼠籠端環部位開槽，槽內可容納部分鼠籠端環，如此，即縮短了導條長度，又增大了鼠籠端環導電截面，這就進一步減少轉子電阻。通過以上措施，大幅提高了電機效率，使馬達的運轉電流減低了 50%，同時使轉速獲得提高，滑差減小，電機特性變硬，大大減少發熱，又提高了穩定性，有利與降低陀螺漂移誤差和提高工作壽命。
[0008]本實用新型的優點:
[0009]I較窄的槽口，避免占用過多導磁面積，這就避免了電機氣隙系數Ks過大，從而較少激磁電流，提尚功率因數；
[0010]2被憋粗的鼠籠導條，配合寬大的鼠籠端部導電截面，和由于鐵心的環形槽進一步縮短了導條長度，三者共同作用，使轉子電阻大幅下降。大幅度降低電機運行的滑差率，使電機特性變硬，亦轉速高而穩定，有利與陀螺性能穩定和降低漂移誤差。
[0011]3由于電機滑差率的顯著下降，使轉子電頻率降至很低，即使是整體鐵芯，亦使轉子鐵損也很小，電機效率進一步提尚;
[0012]4轉子電阻下降引起的轉子銅損下降，使電機經氣隙傳遞的電磁功率下降，亦減少了電機線負荷，使電機效率又進一步提尚;
[0013]5線負荷的下降，又使定子電流下降，導致定子銅損下降；
[0014]6由于功率因數提高，轉子銅損、鐵損下降，定子銅損的下降，如此多方面改善，導致輸入總功率下降。使發熱大大較少。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，會明顯改善陀螺的可靠性。圖7是改進前后對電機測試的實際記錄曲線，由圖7可見，在利用未改動的原來定子時電壓由36V，改進可下降到26V，仍獲得比改進前更低的電流和更高的轉速。如果將定子，繞組匝數按電壓反比增加，即可獲得在36V下工作電流0.1A以下而轉速57000r/min，高于改進前的5350r/min。電流比改進前的0.2A下降到一半，因而發熱大大減少。
[0015]本實用新型是通過對電機性能的改進，減少發熱，降低工作溫度，這對安全可靠頗為重要。并使性能大幅度提高，本實用新型也可推廣到航天、航海的小型陀螺上應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為仿俄Mryty-05馬達轉子鐵芯示意圖，圖2為圖1側面視圖，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為本實用新型馬達轉子鐵芯示意圖，圖4為圖3側視圖，圖中槽口窄而寬大較深。端部B處有槽；
[0018]圖5為仿俄Mrty-05馬達轉子鼠籠(嵌后形狀)，圖6為圖5側視圖。圖中1_導條截面，2-導條；
[0019]圖7為本實用新型馬達轉子鼠籠，圖8為圖7側視圖；其中嵌入后形狀，導條粗而短。圖中1-斷面，2-導條；
[0020]圖9為本實用新型的鼠籠嵌人前形狀，圖10為圖9側視圖；
[0021]圖11為按本實用新型制出樣機與仿俄樣機對比試驗測得的電壓一一轉速曲線以及電流——轉速曲線。，其中電源:三項正弦波1000Hz。
【具體實施方式】
[0022]如圖3-4、7-10所述，本實用新型新型陀螺馬達的轉子鐵芯由整體廉價的軟磁材料制成的轉子鐵芯，其供嵌入鼠籠導條的槽的槽口部窄而槽的內部寬且深，減少了槽口占用導磁面積，并使槽內能容納足夠大的導電截面積。純銅制成的鼠籠其導條較窄，可以通過上述較窄的鐵芯槽口進入到較寬大的槽內，但鼠籠導條長度大于鐵芯長度，以便將長度壓縮，使導條憋粗截面變大，充滿鐵心槽內形成牢固嵌裝狀態。轉子鐵芯對應鼠籠端環部位有可容納部分鼠籠端環的環形槽，以便將鼠籠端部的一部分壓入環形槽內，縮短了導條長度，增大了鼠籠端環導電截面積。
[0023]通過本實用新型的改進，導致以下特點:
[0024](I)氣隙導磁面積維持足夠大，降低了電機的氣隙系數Ks。
[0025](2)轉子導條的導電截面大，降低了轉子回路電阻R2。
[0026]以上結果使陀螺馬達性能顯著提高，發熱大為減少。
【權利要求】
1.新型陀螺馬達，具有轉子鐵芯和嵌入轉子鐵芯內的鼠籠，其特征是:(1)轉子鐵芯由整體軟磁材料制成，且其上供嵌入鼠籠導條的槽的槽口部窄而槽的內部寬且深；(2)鼠籠使用純銅制成且其導條較窄，并保證可以通過上述較窄的鐵芯槽口進入到較寬大的槽內，而鼠籠導條長度大于鐵芯長度；(3)轉子鐵芯對應鼠籠端環部位有可容納部分鼠籠端環的環形槽。
【文檔編號】H02K17/20GK204179903SQ201420673800
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】江萬良, 江南 申請人:江萬良