定子屏蔽套裝配效果影響分析

摘? 要：分析了定子鐵芯槽寬與摩擦系數(shù)對(duì)大型電動(dòng)機(jī)定子屏蔽套裝配效果的影響：利用ABAQUS的PYTHON參數(shù)化建模建立了定子屏蔽套的裝配模型，以裝配后定子屏蔽套的最大應(yīng)力、殘余應(yīng)力、最小壁厚、殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差作為裝配效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)果表明：摩擦系數(shù)為0.1時(shí)裝配效果最好;槽寬尺寸為20mm時(shí)裝配效果最好。

關(guān)鍵詞：定子屏蔽套;摩擦系數(shù);槽寬;裝配

中圖分類(lèi)號(hào)：TL353? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）08-0049-03

Abstract： The effects of the slot width and the friction coefficient on the assembly of stator can of the large motor are analyzed. Firstly， the parametric model of stator can assembly is developed with ABAQUS software using the PYTHON program. Then the maximum stress， the residual stress， the minimum thickness， the standard deviation of residual stress are chosen as the evaluation index to assess effects. The results show that： the best assembly effects are obtained with the friction coefficient as 0.1 and the slot width as 20mm.

Keywords： stator can; friction coefficient; slot width; assembly

1 概述

定子屏蔽套作為一種保護(hù)定子鐵芯及線圈的重要部件廣泛存在于屏蔽電機(jī)中。由于定子鐵芯與定子屏蔽套作為獨(dú)立部件獨(dú)立加工，待電機(jī)組裝時(shí)需要通過(guò)特定的裝配方法將其裝配，因此，裝配方法成為一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。本文基于作者提出的基于內(nèi)高壓成形法的裝配方法[1-2]，對(duì)定子屏蔽套的裝配效果進(jìn)行進(jìn)一步研究。由于定子鐵芯內(nèi)部有槽且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定子屏蔽套超薄（核主泵定子屏蔽套厚度大約為0.381mm）[3-4]，因此，設(shè)計(jì)參數(shù)及裝配工藝參數(shù)都會(huì)對(duì)定子屏蔽套的裝配效果產(chǎn)生影響。本文通過(guò)ABAQUS參數(shù)化建模有限元分析研究摩擦系數(shù)與槽寬對(duì)定子屏蔽套裝配效果的影響，以確定最優(yōu)參數(shù)，以指導(dǎo)定子屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及裝配工藝的實(shí)施。

2 裝配模型、邊界條件及裝配過(guò)程

2.1 裝配模型及參數(shù)

某屏蔽電機(jī)定子屏蔽套裝配簡(jiǎn)化模型如圖1所示，是多次運(yùn)算及試驗(yàn)得到的最優(yōu)模型，可以較準(zhǔn)確的得到裝配結(jié)果，具體建模過(guò)程及分析見(jiàn)文獻(xiàn)[5-6]。該模型基本參數(shù)為：選取1/4（圓周方向）定子屏蔽套裝配模型為研究對(duì)象;加載脹形液壓力為12MPa;定子鐵芯外半徑為315mm;定子鐵芯內(nèi)半徑為279mm; 定子屏蔽套半徑為275mm;定子屏蔽套厚度為0.6mm;定子鐵芯槽邊倒角半徑為1mm;定子槽深4mm;定子槽寬為17mm;摩擦系數(shù)為1.0。

2.2 邊界條件

在定子屏蔽套的兩端施加固定約束;周向方向，兩邊分別施加X(jué)SYMM（關(guān)于X軸對(duì)稱(chēng)）YSYMM（關(guān)于Y軸對(duì)稱(chēng)）的對(duì)稱(chēng)約束邊界條件。網(wǎng)格劃分情況如圖1所示。

2.3 裝配過(guò)程

為增加定子屏蔽套裝配模擬運(yùn)算結(jié)果與實(shí)際的符合性，對(duì)每組參數(shù)進(jìn)行兩次分析：加載裝配與卸載回彈。增加卸載回彈分析過(guò)程是因?yàn)樗苄越饘俨牧系睦涑尚未嬖趶椥宰冃危遁d后將會(huì)彈性恢復(fù)，導(dǎo)致冷塑成形的金屬材料的形狀與加載終了時(shí)不同，考慮彈性回彈后的定子屏蔽套裝配效果是準(zhǔn)確的。

3 參數(shù)對(duì)定子屏蔽套裝配效果的影響

通過(guò)分析選取加載后定子屏蔽套最大應(yīng)力、最小壁厚，卸載后最大殘余應(yīng)力、應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差作為評(píng)價(jià)定子屏蔽套裝配效果的評(píng)價(jià)要素，評(píng)價(jià)裝配效果的影響。

3.1 摩擦系數(shù)對(duì)裝配效果的影響

加載后，裝配效果隨摩擦系數(shù)變化的規(guī)律如圖2所示，可知，隨著摩擦系數(shù)從0增加到0.2：定子屏蔽套最大應(yīng)力先降低后增大，摩擦系數(shù)為0.05時(shí)最小約為565MPa;定子屏蔽套最小壁厚先增大后減小，摩擦系數(shù)為0.1時(shí)最大，約為0.5681mm。

卸載后，裝配效果隨摩擦系數(shù)變化規(guī)律如圖3所示，可知，隨著摩擦系數(shù)從0增加到0.2：定子屏蔽套最大殘余應(yīng)力增大-減小-增大-減小的變化規(guī)律，摩擦系數(shù)為0.1時(shí)最小，約為434MPa，此時(shí)裝配效果最好;殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差先減小后增大，摩擦系數(shù)為0.1時(shí)最小，約為74MPa，此時(shí)裝配效果最好。

3.2 槽寬對(duì)裝配效果的影響

加載后，裝配效果隨槽寬變化的規(guī)律如圖4所示，可知，隨著槽寬從10mm增加到26mm：定子屏蔽套最大應(yīng)力呈現(xiàn)增大-減小-增大的變化規(guī)律;定子屏蔽套最小壁厚呈現(xiàn)減小-增大-減小的規(guī)律。

卸載后，裝配效果隨槽寬變化的規(guī)律如圖5所示，可知，隨著槽寬從10mm增加到26mm：定子屏蔽套最大殘余應(yīng)力呈現(xiàn)波動(dòng)變化，槽寬為20mm時(shí)最小為427.8MPa，裝配效果最好;定子屏蔽套殘余應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)差呈現(xiàn)波動(dòng)變化規(guī)律，槽寬為20mm時(shí)最小為60.96MPa，裝配效果最好。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用建立的定子屏蔽套裝配參數(shù)化數(shù)值模型對(duì)摩擦系數(shù)與定子槽尺寸對(duì)定子屏蔽套裝配效果的影響進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)應(yīng)力、殘余應(yīng)力、壁厚、回彈量等評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析可知：裝配時(shí)使定子屏蔽套與定子鐵芯之間的摩擦系數(shù)為0.1時(shí)可以得到最佳的裝配效果;定子槽寬尺寸為20mm時(shí)裝配效果最佳。

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