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1、编 号 密 级 内部阶段标记 Z档 号保管期限 长期名 称J28ZWX031-Z直流无刷电机 “六性”报告单位技术部编写 校对审核会签标审批准河南华中星名 称名 称内容提要： 本文对J28ZWX031-Z直流无刷电机的“六性”进行分析。主题词无刷电机、六性更改栏更改单号更改日期更改人更改办法1 产品概述J28ZWX031-Z直流无刷电机（以下简称电机）是中国兵器工业导航与控制技术研究所根据XXXX制导弹药武器系统的需求提出的，用于制导弹药飞行姿态控制系统动力供给。本项目具有体积小、重量轻、高可靠性和高动态响应的要求。2 引用文件GJB1181-1999 军用装备包装、装卸、贮存和运输通用大纲G
2、JB1371-1992 装备保障性分析GJB3872-1999 装备综合保障通用要求GJB450A-2004 装备可靠性工作通用要求GJB368B-2009 装备维修性工作通用要求GJB2547-1995 装备测试性大纲GJB900-90 系统安全性通用大纲GJB451A-2005 可靠性、维修性、保障性术语GJB899A-2009 可靠性鉴定和验收试验GJB/Z1391-2006 故障模式、影响及危害性分析指南GJB4293-2001 装备环境工程通用要求3 “六性”分析设计3.1 保障性3.1.1 根本制度、规范上保障从设计入手，公司的每一个员工必须充分重视产品研制、外协生产的保障条件的建
3、设和管理，同时根据公司的质量方针和目标，创造并保持使员工能充分参与实现公司质量目标的内部环境；质量管理部门应有明确的职责、权限及奖惩制度，按行政系统和技术系统把质量与可靠性管理的职责逐级落实到各职能部门和相关个人，并在产品生产过程中，对生产工艺、产品质量实施全面有效的控制。3.1.2 设计上保障1）尽可能采用成熟的技术和简化设计；2）实行通用化、系列化、组合化；3）采用尽可能减少故障的技术；4）采用方便维修的措施；5）采用片内自动测试和隔离故障功能设计；6）设计上考虑尽可能降低对使用和维修人员及技术等级要求；7）设计上保证正常使用时，方便、快捷地获得所需能源及其它配套设施；8）设计上保证可以方
4、便快捷的获得正常使用时和维修时所需的检测设备和技术资料等；9）设计上充分考虑未来使用环境，及在包装、贮存、运输等过程中可能遇到的接口问题。3.1.3 资源上保障1）人员配备J28ZWX031-Z直流无刷电机项目前期投入设计人员共4人,在当前人力资源配备下，可以完成该项目的设计开发。2）计算机软硬件需求项目组4人需4台计算机，服务器一台，多人共同在服务器上进行仿真以及绘图，目前公司资源满足要求。3）技术储备无刷电机的设计技术在公司属于成熟技术，设计当中按照公司无刷电机的设计方法和步骤进行，这些方法和步骤经前期的试验验证，方法有效、步骤得当。4）包装、装卸、贮存、运输所需的方法和资源完整可靠。3.
5、1.4、批量供货保障措施：批生产过程中质量与可靠性控制应在分析工艺因素与产品失效模式、失效机理相关性的基础上，确定影响产品质量与可靠性的关键工序及其工艺参数控制规范，采用统计过程控制（SPC）PPM 管理和工艺检测图形（PCM）等有效的过程方法和技术，建立关键工艺过程控制系统，同时建立完善的质量信息反馈系统及失效报告、分析和纠正措施系统，以确保产品质量一致性与成品率、可靠性稳步提高。3.2 可靠性分析3.2.1 可靠性指标：产品的技术协议和设计任务书未对可靠性指标进行明确论述，设计当中对可靠性指标按照行业经验数据进行考虑。3.2.2 可靠性设计3.2.2.1 电路可靠性设计电路可靠性设计是在完
6、成功能设计的同时，着重考虑产品对环境的适应性和功能的稳定性。产品的可靠性设计是根据产品中电路可能存在的主要失效模式，尽可能在线路设计阶段对原功能设计的电路网络进行修改、补充、完善，以提高其可靠性。如产品中使用的元器件的使用进行降额设计，在技术说明书中明确产品电路部分的电压使用范围，以及电路能够承受的最大电流应力，并且设计当中对这些指标都按照相关规范进行降额设计的应用，最大限度的提高电路的应用可靠性。3.2.2.2 电磁兼容可靠性设计产品的电磁兼容的设计也影响产品的可靠使用及可靠性，产品电磁兼容问题必须同时具备三个条件：干扰源、敏感源、和耦合路径，这三个条件也称为电磁干扰三要素。改善系统的电磁兼
7、容性能也主要从上述三个方面采取措施，电磁兼容是一个非常复杂的问题，必须在设计阶段就进行充分的分析考虑。环境复杂，为了保证系统工作，考虑到产品的功能、作用，主要从以下几方面开展设计：（1）采用屏蔽设计。屏蔽是通过金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。工程中，实际的辐射干扰源大致分为两类：非闭合载流导线辐射源和闭合载流导线辐射源。由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源的基本形式，实际的辐射源在空间某点产生的场，均可由若干基本源的叠加而成；（2）对电源线、电机绕组线、信号线和控制线等易辐射电磁绕和易对电磁干扰敏感的电线或电缆采取双绞等措施；（3）滤波设计。减小带宽，即在电源输
8、入端加滤波，集成芯片加滤波，接去耦电容；（4）印制板设计遵循基尔霍夫定律，即时域信号由源端到负载的传输都必须构成一个回路，频域信号由源端到负载都必须有一个最低阻抗；（5）正确布置电源线，以保证电源的完整性；（6）去耦电容的走线尽量短；（7）在印制板布线时高速信号线短，信号线和信号回路线所形成的面积最小，为了避免信号之间的相互串扰，两条信号线尽量不平行布线，采取垂直交叉的方式；（8）为了减小数字信号对模拟信号的干扰，需遵循：尽可能减小电流环路的面积；数字地和模拟地采取单点连接方式；数模电源层不能重叠，否则产生容性耦合，破坏两者隔离效果；（9）印制板在布置时进行分区设计，即模拟区，数字区，走线时模
9、拟信号走模拟区，数字信号走数字区；（10）布线时尽量减少过孔。3.2.3 编制可靠性大纲为保证产品设计可靠性设计，在研制周期初期，依据GJB450A-2004、XXXX 项目协议等文件相关要求，编制了研制阶段具体的可靠性工作项目，并建立了可靠性工作的组织管理机构，大纲和规范是可靠性设计工作的依据。3.2.4 可靠性分析和预计根据GJB299C-2006的要求,在产品的研制初期对产品的可靠性指标进行预计。采用电子元器件的计数法对产品的可靠性指标进行计算。按照GJB299C-2006的规定的方法，旋转电机的工作失效率模型为：p=bEQ式中：p工作失效率，10-6/h； b基本失效率，10-6/h；
10、E环境系数；Q质量系数。按照GJB299C-2006的规定，产品种类为普通电动机，转速范围为中速，其基本失效率为2.610-6/h，环境系数取按照“剧烈地面移动”GM2选取，E为10，质量系数按照B1选取，Q为0.8，直流无刷电动机的可靠性预计指标为：p=2.610-6100.8=2.0810-5/h按照任务时间为40min计算，约为0.67h，所以电机的可靠性指标为：R(t)=e-t=0.999960643.3 测试性产品的测试性指的是产品的技术协议和设计任务书中的技术指标的测试和验证，根据产品的设计任务书，产品的测试项目包括：外形及安装尺寸、重量、引出线和接线端、空载转速和空载电流、额定数
11、据、绝缘电阻、绝缘介电强度、定子电阻、机电时间常数等项目和指标。所有指标中，额定数据项目中的效率指标通过计算得到，机电时间常数项目指标需要转换和计算外，其它指标可以通过仪器、仪表直接测量和读出指标数据。3.4 维修性由于产品本身使用环境的结构特点，使得产品如在使用过程中出现损坏或者单独元器件出现性能偏移无法进行维修更换，所以产品不具有维修性，但在产品设计当中通过仿真优化、降额设计、环境试验筛选等措施，提高产品的可靠性，降低产品产生维修的风险可能性。3.5 安全性在产品安全性方面我们的项目首先从电路设计方面入手，在产品设计方面引入对产品本身和对应用系统的保护措施，通过产品工作特性的调整，降低过应
12、力使用带来的危害。除此之外，我们在产品设计的每个环节都贯穿了安全第一的原则，包括所有参数的设计余量增加，布局布线的考虑。产品设计中对安全性设计遵循如下原则：（1）应通过设计（包括器材选择和代用）消除已判定的危险或减小有关风险；（2）在设计中无对有害物质、危险零部件；（3）应尽量减少由恶劣环境条件（如温度、压力、噪声、毒性、加速度、冲击、振动等）所导致的危险；（4）应尽量减少系统在使用和保障中因可能的人为差错所导致的危险；（5）应采取安全性设计措施，如连锁、冗余、故障、安全设计、系统防护，使不能消除的危险所导致的风险降低到可接受的水平；（6） 安全设计应使可能发生的意外事故造成人员伤害、产品损坏
13、或设备损坏的严重程度降低到最低水平；（7）采取绝缘等级高的材料开展设计，提升系统的绝缘等级；3.6 环境适应性因电机在使用过程中，将承受不同的环境条件的考验，特别是振动、冲击、加速度等力学试验，为保证电机在各种规定条件下均能正常工作，在电机设计中，主要从以下几个方面进行考虑，以提高电机工作的稳定性和可靠性：（1）采用成熟的设计方法，对磁电机的电磁方案进行优化设计，选取效率高、损耗小的方案，采取有效措施，改善电机运行平稳性；（2）电机的结构设计采用经过试验验证、可靠、加工简便的结构形式，对电机的转子结构设计进行力学环境试验模拟和测试。在试验中，按照型号工作力学环境进行转子结构力学试验，试验结果满足型号的需求；（3）选用高性能的稀土钴磁钢，这种磁钢除了具有较高磁性能外，还具有高居里温度、低温度系数的特性，不仅能够保证磁钢在起动和运行过程中不会发生不可逆退磁；而且电机不会因为内部温度过高，磁钢性能下降，从而保证电机了运行的可靠性和稳定性；（4）结构设计上尽可能避免应力集中，以提高工作的可靠性；（5）安装螺钉均采取防松措施；（6）印制板上霍尔元件采用硅橡胶点封，并进行表面喷漆，提高其抗震性并避免吸潮，影响绝缘性能；4 综合评价由总工程师组织研发部、品质部、市场部等有关部门和有关人员针对产品研制、生产、销售服务全过程暴露的问题或成功经验进行全面的、系统的“六性”综合评价。
