新型陀螺马达的制作方法
【专利摘要】本发明属于航空仪表技术，涉及陀螺马达性能的改进。新型陀螺马达，具有转子铁芯和嵌入转子铁芯内的鼠笼，其主要改进是：(1)转子铁芯由整体软磁材料制成，且其上供嵌入鼠笼导条的槽的槽口部窄而槽的内部宽且深；(2)鼠笼使用纯铜制成且其导条较窄，并保证可以通过上述较窄的铁芯槽口进入到较宽大的槽内，而鼠笼导条长度大于铁芯长度；(3)转子铁芯对应鼠笼端环部位有可容纳部分鼠笼端环的环形槽。本发明通过将细而长的导条，可以从窄的槽口进入到宽大的槽内，再通过压短憋粗技术，使气隙系数Kδ太大和转子电阻R2两者都获得显著改善。减少激磁电流，提高功率因数，下降转子电阻。由此，提高了电机效率，运转电流降低，减少发热。
【专利说明】新型陀螺马达
【技术领域】
[0001]本发明属于航空陀螺仪表技术，涉及陀螺马达性能的改进。
【背景技术】
[0002]小型陀螺马达多是异步交流电机，体积小，转速高。体积很小的马达，致使效率也很低，因而发热严重。体积小，热容量亦小，致使热负荷密度很高，因而温升很高。高温是产生多种故障的根源，其中高温会使润滑恶化并进而失效，造成轴承损坏，致使马达卡死。高温热应力使动平衡变化，使结构松脱，出现故障。总之，高温是一切仪表类产生故障的万恶之源。在本发明之前，是仿俄罗斯ΜΓ Ty-05的设计(如图1-2及5-6)，采用纯铜胀嵌式鼠笼的马达转子，为减少胀嵌难度，而将鼠笼设计的很薄。为了取得较大导电截面不得不使导条加宽，致使铁芯槽口加宽而牺牲了气隙的导磁面积，导致气隙系数Ks增大，结果使励磁电流增大和功率因数下降。在嵌装鼠笼式微电机中，电机Ks与转子电阻R2成为不可调和的矛盾。俄国人的Mr T y-05设计，采取了对两者折中处理，但仍然是Ks太大和转子电阻R2也太大，结果是电机的滑差过大和功率因数偏低，电机电流大。效率低发热高，转速低而特性软，造成不稳定。美国的一些小型陀螺仪表中的陀螺马达也是如此。
[0003]据多方了解，目前，国内外凡采用胀嵌鼠笼和化学沉积鼠笼的陀螺马达转子，导磁面积和导电截面的矛盾，折中处理的结果，仍是，气隙系数Ks太大和转子电阻R2都过大，使陀螺马达效率低，发热大，使故障多，可靠性低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的:为特殊目的所使用的小型陀螺仪，提高可靠性和高性能指标的陀螺马达，使其效率高，温升小，可靠性高，寿命长。使电机特性硬，陀螺转速高而稳定，漂移误差降低。
[0005]本发明的技术解决方案:新型陀螺马达，具有转子铁芯和嵌入转子铁芯内的鼠笼，其主要改进是:(1)转子铁芯由整体软磁材料制成，且其上供嵌入鼠笼导条的槽的槽口部窄而槽的内部宽且深；(2)鼠笼使用纯铜制成且其导条较窄，并保证可以通过上述较窄的铁芯槽口进入到较宽大的槽内，而鼠笼导条长度大于铁芯长度；(3)转子铁芯对应鼠笼端环部位有可容纳部分鼠笼端环的环形槽。
[0006]所述新型陀螺马达的制作方法，其通过减窄转子铁心槽口的宽度而扩大槽内部宽度并加深槽的深度，同时加长鼠笼导条的长度，采用宽度与槽口相当的鼠笼导条，通过胀大直径从窄的槽口进入到宽大的槽内，再通过轴向压短憋粗的操作，使导条截面变大嵌入转子铁心槽口。
[0007]本发明抓住了纯铜的良好塑性和纯铁的高磁通密度特征，以及纯铜和纯铁在去应力时效热处理有着相互交叉的温度区域这些特点，通过减窄转子铁心槽口的宽度和加长鼠笼导条的长度，由宽度与槽口相当的鼠笼导条，通过胀大直径可在从窄的槽口进入到宽大的槽内，再通过轴向压短憋粗的操作，使导条截面变大。这样，即保留有较大的导磁面积，又能获得较大导电截面，使气隙系数Ks和转子电阻R2两者都能和获得较低的值，由此使电机性能得到显著改善。另外，转子铁芯对应鼠笼端环部位开槽，槽内可容纳部分鼠笼端环，如此，即缩短了导条长度，又增大了鼠笼端环导电截面，这就进一步减少转子电阻。通过以上措施，大幅提闻了电机效率，使马达的运转电流减低了 50%,同时使转速获得提闻，滑差减小，电机特性变硬，大大减少发热，又提高了稳定性，有利与降低陀螺漂移误差和提高工作寿命。
[0008]本发明的优点:
[0009]I较窄的槽口，避免占用过多导磁面积，这就避免了电机气隙系数Ks过大，从而较少激磁电流，提高功率因数；
[0010]2被憋粗的鼠笼导条，配合宽大的鼠笼端部导电截面，和由于铁心的环形槽进一步缩短了导条长度，三者共同作用，使转子电阻大幅下降。大幅度降低电机运行的滑差率，使电机特性变硬，亦转速高而稳定，有利与陀螺性能稳定和降低漂移误差。
[0011]3由于电机滑差率的显著下降，使转子电频率降至很低，即使是整体铁芯，亦使转子铁损也很小，电机效率进一步提闻;
[0012]4转子电阻下降引起的转子铜损下降，使电机经气隙传递的电磁功率下降，亦减少了电机线负荷，使电机效率又进一步提闻;
[0013]5线负荷的下降，又使定子电流下降，导致定子铜损下降；
[0014]6由于功率因数提高，转子铜损、铁损下降，定子铜损的下降，如此多方面改善，导致输入总功率下降。使发热大大较少。从而使温升下降。由于高温是陀螺仪表多种故障的根源。因此温升下降，会明显改善陀螺的可靠性。图7是改进前后对电机测试的实际记录曲线，由图7可见，在利用未改动的原来定子时电压由36V，改进可下降到26V，仍获得比改进前更低的电流和更高的转速。如果将定子，绕组匝数按电压反比增加，即可获得在36V下工作电流0.1A以下而转速57000r/min，高于改进前的5350r/min。电流比改进前的0.2A下降到一半，因而发热大大减少。
[0015]本发明是通过对电机性能的改进，减少发热，降低工作温度，这对安全可靠颇为重要。并使性能大幅度提高，本发明也可推广到航天、航海的小型陀螺上应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为仿俄Mryty-05马达转子铁芯示意图，图2为图1侧面视图，图中槽口较宽，槽较浅，并且端部A处无槽，槽的深度不足铁芯厚度1/3 ；
[0017]图3为本发明马达转子铁芯示意图，图4为图3侧视图，图中槽口窄而宽大较深。端部B处有槽；
[0018]图5为仿俄Mrty-05马达转子鼠笼(嵌后形状)，图6为图5侧视图。图中1-导条截面，2-导条；
[0019]图7为本发明马达转子鼠笼，图8为图7侧视图；其中嵌入后形状，导条粗而短。图中1-断面，2-导条；
[0020]图9为本发明的鼠笼嵌人前形状，图10为图9侧视图；
[0021]图11为按本发明制出样机与仿俄样机对比试验测得的电压一转速曲线以及电流——转速曲线。，其中电源:三项正弦波1000Hz。
【具体实施方式】
[0022]如图3-4、7-10所述，本发明新型陀螺马达的转子铁芯由整体廉价的软磁材料制成的转子铁芯，其供嵌入鼠笼导条的槽的槽口部窄而槽的内部宽且深，减少了槽口占用导磁面积，并使槽内能容纳足够大的导电截面积。纯铜制成的鼠笼其导条较窄，可以通过上述较窄的铁芯槽口进入到较宽大的槽内，但鼠笼导条长度大于铁芯长度，以便将长度压缩，使导条憋粗截面变大，充满铁心槽内形成牢固嵌装状态。转子铁芯对应鼠笼端环部位有可容纳部分鼠笼端环的环形槽，以便将鼠笼端部的一部分压入环形槽内，缩短了导条长度，增大了鼠笼端环导电截面积。
[0023]通过本发明的改进，导致以下特点:
[0024](I)气隙导磁面积维持足够大，降低了电机的气隙系数Ks。
[0025](2)转子导条的导电截面大，降低了转子回路电阻R2。
[0026]以上结果使陀螺马达性能显著提高，发热大为减少。
【权利要求】
1.新型陀螺马达，具有转子铁芯和嵌入转子铁芯内的鼠笼，其特征是:(1)转子铁芯由整体软磁材料制成，且其上供嵌入鼠笼导条的槽的槽口部窄而槽的内部宽且深；(2)鼠笼使用纯铜制成且其导条较窄，并保证可以通过上述较窄的铁芯槽口进入到较宽大的槽内，而鼠笼导条长度大于铁芯长度；(3)转子铁芯对应鼠笼端环部位有可容纳部分鼠笼端环的环形槽。
2.根据权利要求1所述新型陀螺马达的制作方法，其特征是通过减窄转子铁心槽口的宽度而扩大槽内部宽度并加深槽的深度，同时加长鼠笼导条的长度，采用宽度与槽口相当的鼠笼导条，通过胀大直径从窄的槽口进入到宽大的槽内，再通过轴向压短憋粗的操作，使导条截面变大嵌入转子铁心槽口。
【文档编号】H02K1/26GK104410233SQ201410635616
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】江万良, 江南 申请人:江万良