一种陀螺电机最小启动电压测试方法与流程

1.本发明属于轴承性能测试技术领域，涉及液浮机械转子式陀螺电机的电压测试方法，尤其是一种陀螺电机最小启动电压测试方法。


背景技术：

2.动压气浮轴承是一种以气体为润滑剂、利用转子高速旋转时在轴承内形成具有一定压力的气膜的滑动轴承。按几何形状分，有圆柱形、对置锥形、对置半球形、球形等结构形式的轴承。以一种圆柱形h型动压气浮轴承电机结构为例，其左右止推板和电机轴上均加工有螺旋槽；其左止推板和左端盖的端面(止推面)组成左侧轴向轴承，右止推板和右端盖的端面(止推面)组成右侧轴向轴承，电机轴和左右端盖的轴孔组成径向轴承；轴向、径向轴承双边间隙一般为(3～5)微米。
3.轴向轴承工作原理：转子被定子磁场拖动开始旋转，止推板外缘的气体也被带动旋转并沿螺旋槽泵入轴承，当气体进入到槽根部，因受到槽的台阶阻挡，出现压力升高；随着转子转速提高，压力继续升高，当压力升高到一定值时，转子得以托起，转子止推面与止推板间构成无机械接触的动压支承气膜，形成止推轴承。
4.径向轴承工作原理：假设电机轴处于水平位置，转子静止时理论上转子端盖轴孔与电机轴成线接触；电机通电后，转子首先克服端盖轴孔与电机轴的静摩擦力，进入与电机轴接触摩擦阶段，当转子转速不断升高时，转子带动间隙中的气体一起运动，当运动的气体介质趋近变小间隙时，气体被压缩，形成楔形气膜及相应的高压区。转子加速旋转，该气膜托起转子，转子与轴形成无机械接触的动压支承气膜，形成径向轴承。
5.由上述可知，在电机处于不同位置姿态下时，轴向、径向轴承的接触点是不一样的。例如，在电机轴水平状态下，在搬运过程中由于受不同方向的加速度惯性影响，转子端盖止推面有可能贴向一面止推板，在下次通电启动时，转子除要克服轴与轴孔的静摩擦力外，还要克服止推面与止推板之间的静摩擦力；再例如，当电机轴竖直时，转子在重力作用下，一面止推面紧贴止推板，而轴与轴孔之间的静摩擦力由于位置关系可能变得很小；还有当电机轴斜向时，此时径向、轴向轴承均发生接触，转子受到的静摩擦力也更复杂。
6.因此，当电机处于不同位置姿态时，其所受阻力不同，启动性能也不尽相同。受电机轴承结构所限，不便于直接测量轴承间静摩擦力。为了能够评价在不同生产阶段电机的启动性能，寻求一种量化的陀螺电机最小启动电压测试方法是很有必要的。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种陀螺电机最小启动电压测试方法，能够为陀螺电机生产过程质量控制提供量化控制手段，并保证陀螺产品全生命周期的电机启动可靠性。
8.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
9.一种陀螺电机最小启动电压测试方法，包括以下步骤：
10.步骤1、分别在电机装配完成后、电机安装到陀螺浮子框架上后、陀螺浮子封装后和陀螺成整表后的四个阶段，对电机轴不同姿态下的最小启动电压进行测试；
11.步骤2、在断电后查看电机是否有反电势电压输出，若有反电势电压，则说明电机在该供电电压下能够启动，记录相应供电电压值和反电势电压值，若无反电势电压，则说明电机在该供电电压下不能启动，应继续升高供电电压，再次给电机通电查看，直至看到电机反电势电压输出为止。
12.而且，所述步骤1中电机轴不同姿态包括：电机轴水平、电机轴自转方向h与水平夹角45
°
、电机轴自转方向h与水平夹角90
°
、电机轴自转方向h与水平夹角135
°
、电机轴自转方向h与水平夹角225
°
、电机轴自转方向h与水平夹角270
°
、电机轴自转方向h与水平夹角315
°
、电机轴自转方向h与水平夹角360
°
。
13.而且，所述步骤2的查看电机是否有反电势电压输出的具体方法为：
14.在每一个姿态下，将供电电压调低至电机不能启动的任一值，以固定步长升高供电电压，以固定时间给电机供电，断电后查看电机是否有反电势电压输出。
15.其中，升高供电电压的步长确定方法：
16.λ＝电机额定供电电压
×
(1％～2％)
17.本发明的优点和有益效果：
18.本发明测试得出的最小启动电压值表征了当前生产阶段、当前电机轴姿态下，轴承静摩擦力矩的大小，是判断轴承装配质量的一个重要依据。并测得同一启动电压下多次测试得到的反电势电压的变化，可以作为补充，表征了轴承不同接触部位的静摩擦力矩矢量和。本发明能够为陀螺电机生产过程质量控制提供量化控制手段，并保证陀螺产品全生命周期的电机启动可靠性。
具体实施方式
19.以下对本发明实施例作进一步详述：
20.一种陀螺电机最小启动电压测试方法，包括以下步骤：
21.步骤1、分别在电机装配完成后、电机安装到陀螺浮子框架上后、陀螺浮子封装后和陀螺成整表后的四个阶段，对电机轴不同姿态下的最小启动电压进行测试；
22.所述步骤1中电机轴不同姿态包括但不限于：电机轴水平、电机轴自转方向h与水平夹角45
°
、电机轴自转方向h与水平夹角90
°
、电机轴自转方向h与水平夹角135
°
、电机轴自转方向h与水平夹角225
°
、电机轴自转方向h与水平夹角270
°
、电机轴自转方向h与水平夹角315
°
、电机轴自转方向h与水平夹角360
°
。
23.步骤2、在断电后查看电机是否有反电势电压输出，若有反电势电压，则说明电机在该供电电压下能够启动，记录相应供电电压值和反电势电压值，若无反电势电压，则说明电机在该供电电压下不能启动，应继续升高供电电压，再次给电机通电查看，直至看到电机反电势电压输出为止。
24.所述步骤2的查看电机是否有反电势电压输出的具体方法为：
25.在每一个姿态下，将供电电压调低至电机不能启动的任一值，以固定步长升高供电电压，以固定时间给电机供电，断电后查看电机是否有反电势电压输出。
26.升高供电电压的步长确定方法：
27.λ＝电机额定供电电压
×
(1％～2％)
28.在本实施例中，分别在电机装配完成后、电机安装到陀螺浮子框架上后、陀螺浮子封装后、以及陀螺成整表后，通过工装将电机摆放成各种位置，保证h型轴承能够遍历各个姿态。
29.在本实施例中，给出一组姿态位置供参考，如表1所示。
30.表1 一组电机轴不同姿态下最小启动电压测试
[0031][0032]
在每一个姿态下，将供电电压调低至电机不能启动的任一值，以固定步长升高供电电压，以固定时间给电机供电(可参考电机额定电压供电时间，一般为几秒)，断电后查看电机是否有反电势电压输出。
[0033]
升高供电电压的步长确定方法：
[0034]
λ＝电机额定供电电压
×
(1％～2％)
[0035]
若有反电势电压，则说明电机在该供电电压下能够启动，将相应供电电压值和反电势电压值填入表格，若无反电势电压，则说明电机在该供电电压下不能启动，应继续升高供电电压，再次给电机通电查看，直至能够看到电机反电势电压输出为止。
[0036]
在电机尚未被封装进浮子前各生产阶段，也可通过肉眼实际观察电机转子是否发生转动来判别电机是否启动。
[0037]
将各个生产阶段测得的最小启动电压和反电势电压记录在表2。
[0038]
表2 同一姿态下不同阶段最小启动电压测试
[0039][0040]
可依据电机本身启动特性、当前电机加工、装配能力，制定符合实际的控制指标，与实测数据进行比较，作出合格判断。
[0041]
本发明的工作原理是：
[0042]
本发明最小启动电压值表征了当前生产阶段、当前电机轴姿态下，轴承接触表面的静摩擦力矩的大小，是判断轴承表面装配质量的一个重要依据。
[0043]
将在不同生产阶段得到的最小启动电压数值纵向来看，可以看出不同生产阶段对电机造成的约束所带来的轴承静摩擦力矩的增大幅度，为陀螺装配过程中应力的抑制提供参考。
[0044]
同一启动电压下多次测试得到的反电势电压的变化，可以作为补充，表征了轴承不同接触部位的静摩擦力矩矢量和。因为在启动过程中，电机轴承受到的阻力主要是轴承间静摩擦力，而径向、轴向轴承接触位置是上一次电机停止时的位置，是随机的，所以说反电势电压的变化可以反映轴承静摩擦力的不同。
[0045]
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。