定子与电机机壳配合的过盈量对止口直径的影响

夏东宇 李 健* 孙 宇 朱柏成 胡玉良 丁夏鑫

（1、苏州工业职业技术学院 机电系,江苏 苏州215104 2、中国冶金地质总局地球物理勘查院,河北 保定071051）

1 概述

100W 伺服电机结构如图1 所示,主要由电机机壳、定子、转子、后端盖、编码器罩、编码器、轴承等组成。

100W 伺服电机由于结构紧凑,其定子由分布绕组通过激光焊接而成,此工艺极易造成焊接后的定子外圆失圆,需要以定子内圆为基准车削其外圆,可以保证外圆的尺寸。

定子外圆与电机机壳内圆配合,二者的尺寸公差配合会影响电机机壳与后端盖连接处的止口的直径。

本文通过workbench 分析定子外圆与电机机壳的尺寸配合对机壳止口圆度的影响。

图1 伺服电机结构示意图

2 有限元分析

2.1 三维建模

通过Solidworks 软件建立定子模型和电机机壳模型。

定子模型如图2 所示,定子外径Φ18mm；电机机壳模型如图3（a）所示,其与定子配合的内圆直径Φ18mm。电机机壳止口处的缺口用于避让定子电路板；定子和电机机壳装配模型如图3（b）所示,此装配模型可直接用于Workbench 分析。

图2 定子模型

图3

2.2 有限元分析

在Workbench 中打开静力分析模块Static Structural,如图4所示；在Geomery 中导入定子和电机机壳装配模型,如图5 所示。

图4 Static Structural 静力学分析模块

图5 导入定子与电机机壳装配模型

设置定子属性如图6 所示；设置电机机壳属性如图7 所示；接触设置将定子外圆和电机机壳内圆作为接触面,参数设置如图8 所示,半径过盈量0.015mm；约束设置如图9 所示,将定子内径设置为固定；网格划分如图10 所示。

有限元分析结果如图11 所示,查看止口尺寸,当定子和电机机壳过盈量为0.03mm 的时候,止口的直径变化在+0.005mm至+0.007mm 之间。

图6 定子属性

图7 电机机壳属性

图8 接触设置

图9 约束设置

图10 网格划分

图11 有限元分析结果

3 结论

针对伺服电机定子和电机机壳的配合进行有限元分析,建立了定子和电机壳的三维模型,分析二者配合的过盈量为0.03mm 时止口的变化,得到以下结论：

3.1 伺服电机定子和电机机壳的过盈量为0.03mm 时,理论上止口直径的变化在+0.005mm 至+0.007mm 之间。

3.2 由于伺服电机定子和电机机壳的过盈量导致止口直径的变化,因此对电机机壳止口和后端盖配合造成影响。所以设计伺服电机后端盖和电机机壳的配合时,需要注意由于装配造成的止口变化。