[发明专利]一种新能源电机定子总成与壳体过盈配合的设计方法

说明书

本发明公开了一种新能源电机定子总成与壳体过盈配合的设计方法，通过建立模型，根据电机传递的最大扭矩、电机定子总成与壳体的材料特性确定电机定子总成与壳体之间的过盈量取值范围，即取传递最大扭矩时电机定子总成与壳体之间的最小直径变化量为最小过盈量，取电机定子总成与壳体两者的结合压力等于电机定子总成与壳体材料屈服应力时的最大直径变化量之和为最大过盈量；按照标准，确定电机定子总成外径与电机壳体内径的公差，完成电机定子总成与电机壳体之间的过盈配合设计；本发明解决了新能源汽车行业的电机设计借鉴现有工业电机设计的电机定子和电机壳体之间的配合设计不够严谨，导致新能源整车存在较大的安全隐患的问题，保证了整车安全性。

技术领域

本发明属于新能源汽车电机设计技术领域，具体地，涉及一种新能源电机定子总成与壳体过盈配合的设计方法。

背景技术

随着“碳达峰”、“碳中和”等目标的建立，各行各业中驱动系统的电动化之路势在必行；同时新能源汽车市场前景广大，电驱系统朝高功率密度、高度集成的方向发展；“大速比”、“以转速换扭矩”的概念的提出，电机也呈高速、高扭的趋势发展；随着新能源市场对电机转速要求不断提高，在新能源汽车行发展的初期，为了配合行业快速发展的节奏，新能源电驱系统在设计时，常从其他行业直接借鉴相关经验；随着研究的深入，设计的结构趋于复杂，历史中直接借鉴的某些结构就存在不适用的情况，需要重新评估风险；其中就包括，新能源电机壳体与电机定子之间的配合。

在新能源汽车初期，由于电机的输出扭矩、功率、转速要求都不是很高，驱动电机大多是直接借用传统工业电机中经验配合方式进行设计；但是随着新能源汽车大批量上路使用，由于电机定子和电机壳体之间的配合设计的不严谨，导致整车存在较大的安全隐患。

新能源汽车的驱动电机的转速远高于工业电机，而且随着技术革新，新能源汽车的电机转速后续会进一步提高；其次，由于新能源汽车轻量化的要求，电机壳体的材料一般采用铝合金，代替工业电机采用的铸铁；最后，传统工业电机中电机的热量集中在端部绕组和转子芯部，随着油冷电机技术的应用，油冷的新能源汽车的电机端部绕组和转子芯部都得到了充分的冷却，相较于传统工业电机，新能源汽车的电机温度场有了较大的区别，电机壳体与电机定子之间的温差缩小，近似一致；传统工业电机相比，新能源汽车电机采用油冷的冷却方式，改变了电机内部的环境。

新能源电机的定子和壳体之间的过盈量设计的合理性直接关系到电机的可靠性，进而影响到整车的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新能源电机定子总成与壳体过盈配合的设计方法，解决了新能源汽车行业的电机设计借鉴现有工业电机设计的电机定子和电机壳体之间的配合设计不够严谨，导致新能源整车存在较大的安全隐患的问题；本发明中过盈量设计的合理性直接保证了电机的可靠性，进而保证了整车的安全性。

本发明在设计电机定子总成与壳体的过盈量时，通过保证两个前提，其一，定子总成和电机壳体之间过盈配合必须要能够保证扭矩的正常传递；其二，电机壳体和电机定子的变形量不超过弹性变形的范围。在这两个前提下分别得出电机壳体和定子之间的过盈量的上限值和下限值。

另外，本发明基于理论力学和弹塑性力学原理，简化了电机模型，依据传递扭矩和电机壳体、定子总成的尺寸，并结合实际工作温度和时间，求得在极限情况下，电机壳体的变形量和定子总成的变形量，进而求得电机定子总成与壳体之间变形量的合理范围，结合制作工艺、实际工况等，确定电机定子总成与壳体之间的过盈量。

本发明具体所采用的技术方案如下：