夏東宇 李 健* 孫 宇 朱柏成 胡玉良 丁夏鑫

（1、蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系,江蘇 蘇州215104 2、中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院,河北 保定071051）

1 概述

100W 伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1 所示,主要由電機(jī)機(jī)殼、定子、轉(zhuǎn)子、后端蓋、編碼器罩、編碼器、軸承等組成。

100W 伺服電機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊,其定子由分布繞組通過激光焊接而成,此工藝極易造成焊接后的定子外圓失圓,需要以定子內(nèi)圓為基準(zhǔn)車削其外圓,可以保證外圓的尺寸。

定子外圓與電機(jī)機(jī)殼內(nèi)圓配合,二者的尺寸公差配合會影響電機(jī)機(jī)殼與后端蓋連接處的止口的直徑。

本文通過workbench 分析定子外圓與電機(jī)機(jī)殼的尺寸配合對機(jī)殼止口圓度的影響。

圖1 伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2 有限元分析

2.1 三維建模

通過Solidworks 軟件建立定子模型和電機(jī)機(jī)殼模型。

定子模型如圖2 所示,定子外徑Φ18mm；電機(jī)機(jī)殼模型如圖3（a）所示,其與定子配合的內(nèi)圓直徑Φ18mm。電機(jī)機(jī)殼止口處的缺口用于避讓定子電路板；定子和電機(jī)機(jī)殼裝配模型如圖3（b）所示,此裝配模型可直接用于Workbench 分析。

圖2 定子模型

圖3

2.2 有限元分析

在Workbench 中打開靜力分析模塊Static Structural,如圖4所示；在Geomery 中導(dǎo)入定子和電機(jī)機(jī)殼裝配模型,如圖5 所示。

圖4 Static Structural 靜力學(xué)分析模塊

圖5 導(dǎo)入定子與電機(jī)機(jī)殼裝配模型

設(shè)置定子屬性如圖6 所示；設(shè)置電機(jī)機(jī)殼屬性如圖7 所示；接觸設(shè)置將定子外圓和電機(jī)機(jī)殼內(nèi)圓作為接觸面,參數(shù)設(shè)置如圖8 所示,半徑過盈量0.015mm；約束設(shè)置如圖9 所示,將定子內(nèi)徑設(shè)置為固定；網(wǎng)格劃分如圖10 所示。

有限元分析結(jié)果如圖11 所示,查看止口尺寸,當(dāng)定子和電機(jī)機(jī)殼過盈量為0.03mm 的時候,止口的直徑變化在+0.005mm至+0.007mm 之間。

圖6 定子屬性

圖7 電機(jī)機(jī)殼屬性

圖8 接觸設(shè)置

圖9 約束設(shè)置

圖10 網(wǎng)格劃分

圖11 有限元分析結(jié)果

3 結(jié)論

針對伺服電機(jī)定子和電機(jī)機(jī)殼的配合進(jìn)行有限元分析,建立了定子和電機(jī)殼的三維模型,分析二者配合的過盈量為0.03mm 時止口的變化,得到以下結(jié)論：

3.1 伺服電機(jī)定子和電機(jī)機(jī)殼的過盈量為0.03mm 時,理論上止口直徑的變化在+0.005mm 至+0.007mm 之間。

3.2 由于伺服電機(jī)定子和電機(jī)機(jī)殼的過盈量導(dǎo)致止口直徑的變化,因此對電機(jī)機(jī)殼止口和后端蓋配合造成影響。所以設(shè)計伺服電機(jī)后端蓋和電機(jī)機(jī)殼的配合時,需要注意由于裝配造成的止口變化。