[发明专利]一种基于力学模型的分块式电机定子壳体及其装配设计方法

权利要求书

1.一种基于力学模型的分块式电机定子壳体，包括定子(4)和壳体(1)，其特征在于：

所述的壳体(1)包括左半壳(11)和右半壳(12)，左半壳(11)的一端设有螺栓固定座A(13)、另一端设有螺栓固定座B(14)，螺栓固定座A(13)与螺栓固定座B(14)两者呈镜像对应，右半壳(12)的一端设有螺栓固定座C(15)、另一端设有螺栓固定座D(16),螺栓固定座C(15)与螺栓固定座D(16)两者呈镜像对应，左半壳(11)与右半壳(12)相配合夹在定子(4)的外侧且左半壳(11)与右半壳(12)两者呈镜像对应，左螺栓(5)安装在螺栓固定座A(13)与螺栓固定座C(15)上，右螺栓(6)安装在螺栓固定座B(14)与螺栓固定座D(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种基于力学模型的分块式电机定子壳体，其特征在于：还包括导热垫圈(3)，导热垫圈(3)为圆柱形，导热垫圈(3)套在定子(4)上，所述的导热垫圈(3)上位于左螺栓(5)与右螺栓(6)之间区域的厚度大于导热垫圈(3)上位于左半壳(11)弧底与右半壳(12)弧底之间区域的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种基于力学模型的分块式电机定子壳体，其特征在于：所述的左半壳(11)内设有散热水道(2)，散热水道(2)位于左半壳(11)的端部。

4.根据权利要求2所述的一种基于力学模型的分块式电机定子壳体，其特征在于：所述的导热垫圈(3)上位于左螺栓(5)与右螺栓(6)之间区域与导热垫圈(3)上位于左半壳(11)弧底与右半壳(12)弧底之间区域的厚度比为1:4-1:8。

5.根据权利要求2所述的一种基于力学模型的分块式电机定子壳体，其特征在于：所述的螺栓固定座A(13)、螺栓固定座B(14)、螺栓固定座C(15)、螺栓固定座D(16)、左螺栓(5)和右螺栓(6)的数量均为2个。

6.根据权利要求5所述的一种基于力学模型的分块式电机定子壳体的装配设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

61)计算反扭矩作用下的预紧力产生的压强，

计算电机输出最大扭矩时，定子(4)与壳体(1)在反扭矩作用下的预紧力所产生的压强p，其计算公式如下：

$p=\frac{T}{2{\mathrm{\πulR}}^2},$

其中：T为电机输出最大扭矩；u为定子与壳体间的静摩擦系数；l为定子与壳体接触部分沿轴向的长度；R为定子外圆半径；

62)计算定子(4)与左半壳(11)或右半壳(12)接触面的总压力F，其计算公式如下：

$F=p*S/2=\frac{T}{2{\mathrm{\πulR}}^2}*\mathrm{\π}Rl=\frac{T}{2uR}$

其中S为定子(4)与壳体(1)接触面面积；

63)计算壳体(1)圆周方向单条线上的力F'，其计算公式如下：

$F^{\′}=\frac{F}{\mathrm{\π}R}=\frac{T}{2{\mathrm{\πuR}}^2},$

其中，F为定子(4)与左半壳(11)或右半壳(12)接触面的总压力，R为定子外圆半径；

64)合力的计算，

将壳体(1)圆周方向上的力F'分解为其竖直方向的合力Q，Q即为所有螺栓的总预紧力，其计算公式如下：

$Q=2{\∫}_0^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{F}^{\′}cos\mathrm{\θ}d\mathrm{\θ}=2{\∫}_0^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}\frac{T}{2{\mathrm{\πuR}}^2}cos\mathrm{\θ}d\mathrm{\θ}=\frac{T}{{\mathrm{\πuR}}^2},$

其中，θ为壳体(1)圆周方向上的力F'与左半壳(11)或右半壳(12)内圆弧顶法线方向的夹角，dθ为积分；

65)根据螺栓个数计算单个螺栓预紧力，

当左螺栓(5)和右螺栓(6)的数量均为2个时，单个螺栓的预紧力为Q/4；

66)计算单个螺栓所需的扭力N，其计算公式如下：

则：

其中，为螺栓的螺纹升角，d₂为螺栓的螺纹中径，ω为螺旋副当量摩擦角，d₀为螺栓直径，D₀为螺栓的环形支撑面外径，f_c为螺栓的与支撑面间摩擦系数。