[发明专利]一种基于弹性力学模型进行凹槽设计的电机定子壳体组件及凹槽设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车电机技术领域，具体来说是一种基于弹性力学模型进行凹槽设计的电机定子壳体组件及凹槽设计方法。

背景技术

在“环境污染”和“能源危机”的双重压力下，开发节能环保的新能源汽车已成为当今世界汽车工业未来的发展方向。电机作为新能源汽车的关键零部件，是推动新能源汽车发展的核心技术之一。

当前新能源汽车电机中定子壳体单元主要依靠过盈量进行装配固定从而传递扭矩，具体步骤为首先将壳体加热使其膨胀，然后将定子压入壳体，待定子壳体单元冷却至室温，通过定子与壳体接触面的过盈量来进行紧固。电机正常工作时，通过定子与壳体之间的静摩擦抵消转子的反作用扭矩。

该装配结构和方式存在以下不足：

1、定子与壳体装配面导热系数低，散热效果差；2、定子与壳体装配面通过过盈量相互挤压变形，装配面间易产生间隙，降低了装配的稳定性；3、定子与壳体进行过盈装配，影响了结构的圆度，增加了电机的振动与噪音；4、在极寒条件下，壳体遇冷收缩，此时壳体与定子装配面在极寒下进一步挤压变形，易使壳体涨裂。

因此如何设计出一种新的装配结构保证电机工作的稳定性和安全性已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中电机定子壳体安装结构无法满足实际使用需要的缺陷，提供一种基于弹性力学模型进行凹槽设计的电机定子壳体组件及凹槽设计方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于弹性力学模型进行凹槽设计的电机定子壳体组件，包括定子和壳体，定子过盈装配在壳体内，

所述定子的外侧面上设有凹槽，凹槽与定子的轴线相平行，凹槽基于定子的径向俯视呈长方形，凹槽基于定子的轴向俯视呈扇环形。

所述凹槽的数量为若干个，若干个凹槽在定子的外侧面上呈等分圆周布置。

所述凹槽的数量大于3个，凹槽的深度为相邻凹槽间的定子弧长的十分之一。

所述的凹槽内均填充有导热胶。

一种基于弹性力学模型进行凹槽设计的电机定子壳体组件的凹槽设计方法，包括以下步骤：

计算参数的设置，

设定定子与壳体接触面间的单边过盈量为ε，壳体径向的变形量为ε₁，定子径向的变形量为ε₂，定子与壳体配合的接触压强为P，凹槽个数为n，凹槽基于定子的中心角为θ；

计算壳体径向的变形量ε₁，其计算公式如下：

其中：E₁为壳体的弹性模量、μ₁为壳体的泊松比、R₁为壳体外圆半径、R为定子的外圆半径、P为壳体与定子的接触压强；

计算定子径向的变形量ε₂，其计算公式如下：

其中：E₂为定子的弹性模量、μ₂为定子的泊松比、R₂为定子内圆半径、R为定子的外圆半径、P为壳体与定子的接触压强；

将壳体与定子联合计算，

联立壳体径向的变形量ε₁、定子径向的变形量ε₂计算定子与壳体配合的单边过盈量ε，其计算公式为：

ε＝ε₁+ε₂；

计算定子与壳体的接触压强p，计算公式如下：

其中：ε为定子与壳体配合的单边过盈量、R为定子的外圆半径、E₁为壳体的弹性模量、μ₁为壳体的泊松比、R₁为壳体外圆半径、E₂为定子的弹性模量、μ₂为定子的泊松比、R₂为定子内圆半径；

计算定子与壳体过盈配合后能够传递的最大扭矩T′，其计算公式如下：

T′＝(2π-nθ)uplR²，

其中：θ为单个凹槽织在圆周截面上的中心角、u为定子与壳体接触的静摩擦系数、l为定子与壳体轴向的接触长度、n为凹槽个数、R为定子的外圆半径、P为壳体与定子的接触压强；

计算凹槽基于定子的中心角θ，利用电机正常工作下输出的最大扭矩为T计算出凹槽基于定子的中心角θ。

所述的计算凹槽基于定子的中心角θ包括以下步骤：

设定要求电机正常工作下输出的最大扭矩为T；