提高某型修正馬達定子組件合格率的實證研究

摘" 要：垂直陀螺是飛機水平姿態角傳感器，是配套于某型號飛機的產品。其中的修正馬達定子組件合格率較低，嚴重制約著某型號自駕系統的配套交付。該文通過QC活動確定造成修正馬達定子組件合格率低的要因為線圈鋪設量不均勻。通過設計嵌線工裝，有效地解決修正馬達定子組件合格率低的質量問題，合格率由47.2%提升至86.3%，該文提出的要因分析思路和設計的工裝可為類似嵌線問題生產提供借鑒。

關鍵詞：垂直陀螺；馬達定子；嵌線；工裝；QC

中圖分類號：V279" " " 文獻標志碼：A" " " " "文章編號：2095-2945（2025）08-0113-04

Abstract： The vertical gyro is an aircraft horizontal attitude angle sensor and is a product that is matched with a certain type of aircraft. Among them， the qualified rate of the revised motor stator components is low， which seriously restricts the supporting delivery of a certain model of self-driving system. This paper determines through QC activities that the reason for the low pass rate of the corrected motor stator assembly is the uneven coil laying amount. By designing the wire embedding tooling， the quality problem of low pass rate of the motor stator component was effectively solved， and the pass rate was increased from 47.2% to 86.3%. The factor analysis ideas and designed tooling proposed in this paper can be used for production of similar wire embedding problems.

Keywords： vertical gyroe; motor stator; wire embedding; tooling;

某型垂直陀螺是飛機水平姿態角傳感器，是配套于某重點型號飛機的產品，安裝于飛機重心位置，它用于測量飛機傾斜角和俯仰角，輸出相應的電信號給自動駕駛儀，用于保持飛機姿態和輔助駕駛員操縱飛機。垂直陀螺是飛機水平姿態角傳感器，可測量飛機的傾斜角和俯仰角，并輸出相應的電信號給自動駕駛儀。該產品是航空陀螺儀表類產品的重要組成部分，在生產過程中，發現修正馬達定子組件合格率較低，本文采用QC活動研究改進嵌線過程。

1" 現狀調查

對2019年4—9月期間的修正馬達定子組件的提交情況進行調查，結果見表1。可見某型修正馬達定子組件合格率較低。

對2019年4—9月修正馬達定子組件的不合格類型進行統計，修正馬達定子組件不合格類型排列圖如圖1所示。影響修正馬達定子組件合格率的主要癥結為阻值無窮大、匝間短路，約占總數量的90.21%。

如果能將“阻值無窮大、匝間短路”項消除80%，就能使修正馬達定子組件合格率提高到47.2%+（1-47.2%）×90.21%×80%=85.3%，并且合格率曾于2019年4月達到過80.6%。將修正馬達定子組件合格率由47.2%提高到80%。

2nbsp; 原因分析

通過頭腦風暴法討論及分析，確定影響主要癥結阻值無窮大、匝間短路的因素，如圖2所示。通過關聯分析，找出了7個末端因素。

3" 要因確認

針對7個末端因素進行逐一確認。

一是人員焊接一致性差，通過確認不同人員焊接，檢驗焊接合格情況。以操作人員上崗證及焊接操作后焊點直徑不大于1 mm且牢固、圓潤、無毛刺為標準，最終確定該末端因素為非要因。

二是不同批次漆包線米電阻不同，通過確認不同批次漆包線米電阻是否合格。以漆包線米電阻符合GB/T 6109.1—2008《漆包線圓繞組線 第1部分：一般規定》中的5.922～6.316 Ω為標準，最終確定該末端因素為非要因。

三是繞線工裝限定尺寸不合理，通過確定不同繞線工裝限定尺寸是否合格。以線圈電阻值（480±80） Ω，每一組2只線圈電阻差值小于等于5 Ω為標準，最終確定該末端因素為非要因。

四是疊層空隙受環境溫度影響大，通過確認不同溫度下，定子疊層的尺寸是否合格。以定子疊層壁厚尺寸1.50～0.1 mm為標準，最終確定該末端因素為非要因。

五是膠干燥方法不合理，通過確定確認常溫下與高溫下絕緣紙黏接是否牢固。以定子疊層是否出現脫落、錯位及松散情況為標準，最終確定該末端因素為非要因。

六是絕緣紙尺寸不合理，通過確定不同寬度絕緣紙是否能夠保證線圈與疊層之間絕緣。以抗電強度試驗應合格，嵌線后線圈與疊層之間絕緣不小于80 MΩ為標準，最終確定該末端因素為非要因。

七是線圈鋪設量不均勻，在嵌線過程中，線圈因實際鋪設量不均勻導致拉伸，會引起部分漆包線承受過大的拉應力，此問題會導致以下2種情況出現。

情況一：如果超出安全拉伸量，漆包線存在拉伸后斷裂的現象，導致線圈斷路，則阻值無窮大。

情況二：如果超出安全拉伸量，未斷裂的漆包線，會造成損傷，使其絕緣層被破壞，絕緣特性會下降甚至消失。由于定子繞組匝與匝之間是緊密接觸的，一旦相鄰匝線漆包線因過度拉伸損傷而短接，則相當于線圈一部分直接被短路，線圈的整體電阻就會有明顯的降低，即匝間短路。

3.1" 理論分析

首先根據漆包線材料額定抗拉強度計算漆包線綜合拉斷力。根據安全抗拉強度公式

由漆包線直徑0.06 mm，可計算出漆包線綜合拉斷力為2.49 N。

每只線圈嵌線時呈“8”字圍繞疊層的3個凹槽纏繞2圈，共纏繞4層，共8次進線，如圖3所示。

3.2" 拉力試驗

試驗目的：以漆包線綜合拉斷力上下差值設定拉力，對比每次理論鋪設進線量，得出安全伸長量閥值。

試驗內容：利用液壓拉伸工裝對20組4 cm漆包線進行拉伸形變試驗，前10組設定拉力為2.4 N，后10組設定拉力為2.5 N，拉伸后計算漆包線伸長量。

試驗結果：取2.4 N作為進線量安全拉力值，該試驗組伸長量最大數0.5 cm作為安全伸長量閾值，且查閱標準，該伸長量與GB/T 6109.1—2018中的最小伸長量12%近似。

3.3" 嵌線試驗

試驗目的：驗證線圈鋪設量不均勻，超出安全伸長量，是否為阻值無窮大和匝間短路的必要因素。

試驗內容：取10只線圈進行嵌線試驗，試驗首先測量線圈實際總周長，記為L；根據理論公式計算每次理論鋪設進線量，記為X；進線1次后測量線圈剩余長度，記為l1，則：第1次進線量x1=L-l1。進線第2次后，再次測量線圈剩余長度，記為l2，則：第2次進線量x2=l1-l2。

以此類推，先進行每次進線后剩余長度的統計，對每次進線量長度與理論進線量長度的差值進行統計，由于當實際進線量小于理論進線量下差時，嵌線時可能會造成漆包線拉伸，將超出理論進線量下差的數據進行標識，并測量嵌線完成后的組件電阻值，判定該組件是否合格，統計情況見表2。

試驗結果：當存在實際進線量小于理論進線量下差情況時，線圈會超出安全拉伸量，該組件檢測均為不合格，證明線圈實際鋪設進線量不均勻會造成漆包線斷裂和損傷，會導致定子組件阻值無窮大或匝間短路。

綜上所述，導致修正馬達定子組件阻值無窮大和匝間短路的主要原因是線圈鋪設量不均勻。

4" 制定對策及實施

原裝配方法只描述了裝配安裝順序，未對裝配過程中的線圈嵌入量參數進行明確，存在依靠操作人員經驗的情況。故需要完善線圈嵌線的方法，結合實際情況，通過有效性、可實施性、經濟性、可靠性、時間性評價，最終制定“設計制作嵌線操作工裝”，確定保證線圈鋪設時符合安全伸長量，即閾值不大于0.5 cm。

根據組件尺寸，設計制作專用的嵌線操作工裝，對每一層的鋪設量進行控制，限定每層線圈鋪設量，從而保證嵌入的漆包線不過分受力，避免傷線和斷線。如果想使每層嵌入的線圈量均勻，就必須對疊層的空隙大小進行控制。自制第一代嵌線操作工裝，實物如圖4所示。

根據組件實際尺寸和操作的方便程度，對第一代工裝不斷改進完善，統計改進前、后線圈實際鋪設進線量，統計情況見表3。通過工裝對嵌線每層鋪設量的精確控制，保障了線圈鋪設量的均勻性。

5" 效果確認

選取了2020年4—9月6個批次的修正馬達定子組件生產結果進行不合格類型統計，與實施對策前的結果進行比對，改進后的不合格類型排列圖如圖6所示。

對修正馬達定子組件合格率進行統計，且與實施對策前的結果進行比對。結果表明：通過實施措施后，2020年4—9月期間，修正馬達定子組件合格率為86.3%。達到了預期目標。

6" 成果效益

1）經濟效益：將科學的QC方法運用到實際生產中，提高了產品的質量，節約了物品的消耗，降低了成本，產生的經濟效益為7.8萬元。解決了制約自駕系統配套交付的問題，直接或間接影響288.1萬元。

2）社會效益：減少重復操作周期，節省操作時間2.5 h/只，共節約702.5 h。解決了定子組件合格率低的問題，為其他同類型嵌線產品提供了新的認識。定子組件生產效率得到大幅度提升，滿足客戶使用需求，提升了客戶滿意度。

7" 結束語

通過全體小組成員的努力，大大提高修正馬達定子組件合格率，達到合格率80%的活動目標。修正馬達定子組件合格率大大提高，保證垂直陀螺的按時出產，確保順利交付。活動過程中，小組成員相互學習、相互幫助，每一名成員的質量意識、技術水平和團隊合作精神都有明顯的提高。

參考文獻：

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