(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210922905.9 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 湖北汽车工业学院 地址 442002 湖北省十堰市车城西路167号 申请人 重庆大学 (72)发明人 孟凡明　王红霞　梁校瑞　巩加玉　 高致远　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 专利代理师 廖曦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种轮毂电机轴承的脂润滑接触特性求解 方法 (57)摘要 本发明涉及一种轮毂电机轴承的脂润滑接 触特性求解方法， 属于自动化技术领域。 该方法 基于电机轴承的不平衡磁 拉力， 并基于不平衡磁 拉力以及宽速域宽温域工况， 计算轴承最大承 载 滚动体的法向力及卷吸速度， 采用FFT算法加速 滚动体与外滚道的综合弹性变形计算， 求解脂润 滑Reynolds方程， 得到脂膜压力， 并求解润滑脂 固化层分布， 求解轴承次表面VonMise应力， 求解 轴承表面热变形与温升。 本发明能够考虑轮毂电 机加工及安装导致的气 隙对电机轴承造成的不 平衡磁拉力影响， 适用于脂润滑状态， 且能够通 过不同的脂润滑模型， 快速、 准确地计算基于电 机学理论与弹流润滑理论求解轮毂电机轴承的 脂润滑接 触特性。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115270480 A 2022.11.01 CN 115270480 A 1.一种轮毂电机轴承的脂润滑接触特性 求解方法， 其特 征在于： 该 方法包括以下步骤： S1： 基于电机学理论和麦克斯韦定律计算电机的气隙基波磁势f( αm,t)， 并在不同偏心 状态下求解转子表面单位面积径向电磁力q( αm,t)， 积分运算得到转子不平衡磁拉力F， 并 通过滚动轴承脂润滑分析模型将不平衡磁拉力F与轮毂电机轴承脂润滑接触特性求解进 行 耦合； S2： 基于电机结构及设计参数计算出转子不平衡磁拉力范围Fin， 同时将需要考虑的工 况轮毂电机轴承温度范围Tin以及转速范围nin作为输入； S3： 通过Newto n‑Raphson法迭代求 解轴承最大承载滚动体的法向力Fc及卷吸速度U； S4： 采用影响系数法ICM、 Green函数法以及 FFT算法求解滚动体与外滚道的综合弹性变 形Vm以及膜厚h； S5： 基于H ‑B流变模型及Ostwald流变模型， 求解轮毂电机轴承外滚道与滚动体接触区 压力分布P(i,j)与载荷分布Q(i,j)； S6： 判断压力P和载荷Q是否收敛， 若不收敛， 则更新压力P和中心膜厚hc初值并返回S4， 若收敛， 则结束迭代， 转入步骤S7； S7： 基于H ‑B流变模型， 采用利用ICM及快速傅立叶变换FFT求解润滑脂固化层厚度、 范 围Hp(x,y)以及滚动体与外滚道的vo n Mises应力分布 ζ(x,y)； S8： 基于Ostwald流变模型与移动热源法ITD， 结合热传导方程和能量方程， 利用ICM及 FFT法求解轮毂电机轴承接触区温度分布T(i,j)以及热变形Vt(i,j)； S9： 判断温度T是否收敛， 若不收敛， 则更新温度初值并返回S4， 若收敛， 则结束迭代， 输 出轮毂电机轴承脂润滑接触特性分析 结果。 2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机轴承的脂润滑接触特性求解方法， 其特征在于： 所述S1具体为： S101： 根据电机学理论， 通过输入的电机结构和设计参数， 求解电机任意姿态角任意时 刻的气隙基波磁势f( αm,t)＝F1cos(ωrt‑pαm)； S102： 根据不同的电机转子偏心状况， 由麦克斯韦定律， 采用Gauss法分别求解出包括 无偏心i＝0、 静偏 心i＝1、 动偏 心i＝2以及复合偏 心i＝3在内的工况下气隙长度 δi( αm,t)＝ δ[1‑ε1cosαm‑ε2cos( αm‑θ )]； S103： 根据电磁学理论， 求 解电机单位气隙磁导 Λi＝ μ0/ δi； S104： 根据单位气隙磁导以及气隙基波磁势求解任意姿态角任意时刻不同偏心下的气 隙磁密Bi( αm,t)＝f( αm,t)Λi； S105： 无偏心、 静偏心、 动偏心以及 复合偏心下 的气隙磁导δi( αm,t)转子表面单位面积 径向电磁力 S106： 积分转子表面单位面积径向力qi( αm,t)， 求得各偏心条件下 的不平衡磁拉力， 将 磁拉力分为x， y两个方向可表示为 因此径向不平衡 磁拉力为 S107： 耦合不平衡磁拉力与离心力以及其他载荷， 基于滚动轴承中滚动体与外滚道之 间热分析模型进行拟静力学分析， 通过Newto n‑Raphson法求得法向载荷Fc以及卷吸速度U。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270480 A 23.根据权利要求1所述的一种轮毂电机轴承的脂润滑接触特性求解方法， 其特征在于： 所述S1中， 计算求解气隙长度δ， 气隙磁密B、 单位面积径向电磁力q 以及不平衡磁拉力Fr时 考虑以下四种气隙条件： (1)无偏心； (2)静偏心； (3)动偏心； (4)复合偏心。 4.根据权利要求1所述的一种轮毂电机轴承的脂润滑接触特性求解方法， 其特征在于： 所述S1中， 基于滚动轴承中滚动体与外滚道之间脂润滑分析模型进行拟静力学分析， 将不 平衡磁拉力Fr与轮毂电机轴承脂润滑接触特性 求解进行耦合； 5.根据权利要求1所述的一种轮毂电机轴承的脂润滑接触特性求解方法， 其特征在于： 所述S7中， 基于H ‑B流变模型得到的压力 偏导数， 通过流场分层方程 求出固化层的厚度以及范围Hp(x,y)。 6.根据权利要求1所述的一种轮毂电机轴承的脂润滑接触特性求解方法， 其特征在于： 所述S8具体为： S801： 通过Ostwald流变模型计算轮毂电机轴承脂润滑情况下外滚道与滚动体接触区 压力分布P(i,j)与载荷分布Q(i,j)； S802： 基于热传导方程以及能量方程， 通过接触区压力分布以及润滑脂运动速度求解 轮毂电机轴承外滚道与滚动体接触区温度分布T(i,j)； S803： 根据矩形近似法， 求取滚动体及滚道中接触界面的热变形影响系数 Kc； S804： 基于IC M法以及移动热源法， 快速求 解每一温度层引起的热变形 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270480 A 3