电机定子压装工艺（电机定子压装机）

简介：大家好，我是模拟秀专栏作家付工CAE。我之前在B站创作分享过，2022年我受邀参加仿真秀，分享我多年来在企业工程仿真过程中积累的宝贵经验。我目前分享的多套电机相关CAE分析视频教程深受用户喜爱。欢迎尝试一下。

我毕业于大连理工大学，获力学学士学位，后获韩国昌原大学硕士学位。目前从事CAE行业20余年，曾在各大企业开展一线CAE工作。涉及的行业包括航空、汽车发动机、汽车零部件、电机、电梯、橡胶塑料、电子显示模块等。我的专业领域包括Ansys Mechanical、LS-Dyna、Fluent、CFX、Flotherm XT、Dynaform、Hyperworks 、Moldflow、SolidworksSimulation、Marc等。欢迎大家关注我，进一步进行技术交流。

1、电机机座压定子CAE分析

电机机座和定子铁芯采用冷压或热套装配。由于过盈配合，很容易造成车架尤其是铸铁车架变形、开裂。如何确定合理的过盈量，既能承受一定的扭矩，又能避免过度变形和开裂，可以通过CAE模拟来预测。

1、几何加工

定子铁芯需要简化，去掉齿，铁芯外径大于机座内径，即必须增加最大过盈量。

机座需要简化，去除一些不影响结构强度的小孔、圆角等小特征。

2. 材料特性

定子铁芯为叠片结构，各向异性材料，可在Ansys中设置。同时需要介绍母材铸铁HT200的材料特性，其弹性模量为1.1e5 MPa，泊松比为0.31，密度为7100 kg/m^3。

确保分析模型中铁芯的方向与材料属性中各向异性的方向相对应。如果方向错误，可以在Ansys中旋转模型，如下：

3.CAE模型设置

由于机座为圆柱结构，因此需要使用圆柱坐标，以方便加载或查看结果。我们可以在机床底座的中心建立一个圆柱坐标系。

接触设置至关重要。这里可以使用摩擦接触，摩擦系数为0.1。关于接触算法，确保渗透量最小。说到这里，拉格朗日嘴角露出一丝微笑。我可以保证没有渗透。我一直没有被你利用。原来我也是有用的。我生来就是有用的。

全局网格尺寸可设置为15mm，配合面网格尺寸可细化至5mm。后续可以根据分析结果进一步进行局部网格细化。

4. 边界条件

关于约束，可以使用远程位移来约束6个自由度。远程位移工具会给你带来很多惊喜；如果你不经常使用这个工具，这意味着你在模拟方面还有很大的改进空间。

设置两个载荷步骤，第一步是施加过盈配合，第二步是在机座上施加扭矩。看看机器底座会旋转多少扭矩。

对四个锚孔施加扭矩。扭矩必须通过坐标系定义，并且扭矩必须通过表格施加。最大扭矩为10000N.m。请注意，Ansys 中的扭矩单位为N.mm。

5. 结果和后处理

接下来，您可以保存模型并执行计算。收敛曲线如下。我们看到第一步的过盈配合很快收敛，但第二步1.95s后没有收敛，说明机座已经旋转，过盈配合产生的摩擦力已经不足以承受这么大的扭矩了。

我们来看看变形曲线。 1.6秒后，变形急剧上升，表明机座已经开始旋转。此时对应的扭矩为6000N.m，说明过盈配合产生的摩擦力可承受6000N.m左右。扭矩。

我们还有一个方法来评价过盈量能承受多大的扭矩，就是通过接触工具提取过盈配合面的平均压力，然后乘以配合面的面积，得到总的正值压力。取摩擦系数为0.1，即可得到可以承受的摩擦力。摩擦力乘以配合面的半径即可确定摩擦力能承受多大的扭矩。因此，下次我们不需要设置两个负载步骤并旋转机座来了解它可以承受多少扭矩。

接下来，我们可以通过柱坐标系来评估停止位置的径向变形。如果径向变形过大，会影响两端盖的同心度，造成气隙不均匀，产生电磁噪声。当然，径向变形量也有评价标准。不同的机座尺寸有不同的评价标准。

如何评估压定子时底座是否会开裂？我们知道，铸铁是一种脆性材料，只抵抗压缩而不抵抗拉伸，所以必须用拉应力来评价，拉应力就是第一主应力。评价标准可为铸铁抗拉强度的0.8倍，因此HT200的评价标准为160MPa。下图所示机座最大应力为126MPa，符合强度标准，不会开裂。

2. Ansys电机结构CAE技术进展

通过机座与定子铁芯的非线性接触分析，可以评估机座是否开裂、止动变形是否满足要求、过盈配合能承受多大的扭矩。本文采用最大干扰量。我们还可以应用最小过盈量，计算出可以承受的最小扭矩，以确定合理的过盈量范围。

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审稿人：李茜