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深度解析 | 齒軛過(guò)盈配合對(duì)拼接電機(jī)性能有何影響

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2025-02-06  瀏覽次數(shù)：2650
 作為電機(jī)定轉(zhuǎn)子的主要組成材料，硅鋼片在磁性能上對(duì)電機(jī)整機(jī)的動(dòng)力性和可靠性有重要影響。永磁電機(jī)工作時(shí)常常會(huì)處于多種應(yīng)力的同時(shí)作用，這些應(yīng)力包括整機(jī)裝配過(guò)程中電機(jī)機(jī)殼與定子過(guò)盈配合產(chǎn)生的壓應(yīng)力，以及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中磁鋼對(duì)其產(chǎn)生的電磁作用力等。近年來(lái)，為了追求更高的功率密度，部分學(xué)者提出將單一方向上電磁性能更優(yōu)的取向硅鋼應(yīng)用于電機(jī)定子齒部，并與無(wú)取向硅鋼定子軛部進(jìn)行拼接的方案。這種拼接的電機(jī)相較普通電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩有所提升，并有著更低的鐵損。拼接電機(jī)通常采用過(guò)盈配合的方式將定子齒部與軛部固定在一起，此時(shí)定子軛部會(huì)同時(shí)受到來(lái)自電機(jī)機(jī)殼過(guò)盈配合帶來(lái)的壓應(yīng)力與齒部過(guò)盈配合帶來(lái)的壓應(yīng)力。這些應(yīng)力通過(guò)改變硅鋼片的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變其電磁性能。為了探究壓應(yīng)力對(duì)定子硅鋼材料性能的影響，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)徐士博等研究人員深入分析了拼接電機(jī)中齒軛部分采用過(guò)盈配合方式對(duì)硅鋼片產(chǎn)生的應(yīng)力及其對(duì)電機(jī)性能的影響，通過(guò)有限元仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，對(duì)比了過(guò)盈配合與間隙配合兩種不同的齒軛拼接方式對(duì)電機(jī)性能的具體影響，旨在揭示壓應(yīng)力如何改變硅鋼片的微觀結(jié)構(gòu)和電磁性能，以及這些變化如何影響電機(jī)的電磁性能和效率，為電機(jī)材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。首先對(duì)某種牌號(hào)的硅鋼片進(jìn)行了不同壓應(yīng)力下的電磁性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，由于受壓應(yīng)力的影響，硅鋼在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的磁通密度均有所降低，且隨著壓應(yīng)力的增大，磁通密度降低程度增加。同時(shí)，壓應(yīng)力會(huì)使硅鋼電磁性能惡化，且惡化程度隨著壓應(yīng)力的增大而增大。

為了深入探究齒部與軛部之間的過(guò)盈力對(duì)電機(jī)性能所帶來(lái)的影響，研究人員設(shè)計(jì)了一款新能源車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，此電機(jī)的定子采用無(wú)取向硅鋼軛部、配合取向硅鋼齒部的拼接設(shè)計(jì)。通過(guò)Maxwell軟件對(duì)兩種電機(jī)方案的效率進(jìn)行仿真分析，得到它們?cè)谌\(yùn)行工況下的效率Map對(duì)比圖。仿真結(jié)果表明，在同一工況點(diǎn)，方案A（齒軛采用間隙配合）的效率高于方案B（齒軛采用過(guò)盈配合），且方案A的高效區(qū)占比更大。

通過(guò)對(duì)兩個(gè)定子鐵心實(shí)物的測(cè)試，其中一個(gè)鐵心采用了齒軛過(guò)盈配合，另一個(gè)鐵心采用了齒軛間隙配合，二者除拼接配合方式外，其余均保持一致。測(cè)試結(jié)果表明，在加工成電機(jī)定子后，兩種齒軛配合方式在較低磁場(chǎng)強(qiáng)度下，磁通密度差距明顯，同場(chǎng)強(qiáng)下過(guò)盈配合的鐵心相較間隙配合鐵心磁通密度最高降低8%，且在磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)200A/m后，兩者的B-H性能趨近一致。通過(guò)樣件實(shí)驗(yàn)測(cè)試、有限元仿真以及定子實(shí)物電磁性能實(shí)驗(yàn)的方法，研究驗(yàn)證了硅鋼在不同大小壓應(yīng)力下的電磁性能變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，在相同的外部條件下，硅鋼的電磁性能會(huì)隨著所受切向壓應(yīng)力的增大而不斷惡化。過(guò)盈配合的應(yīng)力會(huì)使拼接電機(jī)定子的整體電磁性能惡化，鐵損值增加。在不考慮拼接定子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的條件下，齒軛間隙配合定子相較齒軛過(guò)盈配合定子有著更好的電磁性能表現(xiàn)，齒軛拼接電機(jī)采用間隙配合方案整機(jī)效率更高。綜上所述，齒軛過(guò)盈配合對(duì)拼接電機(jī)性能有顯著影響，研究結(jié)果對(duì)于電機(jī)設(shè)計(jì)和材料選擇具有重要的參考價(jià)值。

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