(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 202210595561.5 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 中国第一汽车股份有限公司 地址 130011 吉林省长 春市长春汽车经济 技术开发区新红旗大街1号 (72)发明人 白晓松　武斌　沈宇航　蔡存朋　 (74)专利代理 机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 专利代理师 陈晶 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许 用传扭分析方法 (57)摘要 本发明公开一种基于有限元的电机定子与 壳体过盈配合许用传扭分析方法， 包括建立电机 定子与壳体有限元模型； 选取约束位置作为施加 有限元模型边界条件； 有限元模型的求解； 提取 接触位置节点的接触压力； 计算许用传扭； 分析 许用传扭； 本发 明提出的方法充分整合了理论计 算法和有限元分析法两者的优势， 首先通过有限 元分析得到电机定子与壳体过盈配合接触结果， 并对结果进行提取处理， 可以快速有效地计算出 两者之间的许用传扭， 最大程度降低了主观性判 断带来的计算结果离散度较大问题， 提升了分析 精度。 同时， 本方法可以充分考虑电机定子与壳 体结构本身刚度带来的影 响， 同时引入材料非线 性， 可以大 大提高分析精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114969973 A 2022.08.30 CN 114969973 A 1.一种基于有限元的电机 定子与壳体过盈配合许用传扭分析 方法， 其特 征在于， 包括： 建立电机定子与壳体有限元模型， 对电机定子与壳体进行网格划分， 调整电机定子与 壳体接触位置处的网格， 使得接触位置节点做到一 一对应； 以电机定子与壳体的实际装配区域定义接触区域， 并建立电机定子与壳体的接触关 系； 其中， 其中电机定子侧定义为主面， 命名为contact ‑m， 电机壳体侧定义为从面， 命名为 contact‑s， 设置摩擦系数属性； 由接触从面上的节点建立节点集合， 用于输出接触配合信 息； 其中， 从面点集合命名为 contact‑slave‑nodes； 定义电机 定子与壳体材 料性质； 选取约束位置作为施加有限元模型边界条件， 然后对有限元模型建立过盈配合以及定 义电机定子与壳体的温度场载荷； 其中， 对有限元模型建立过盈配合是指将电机定子与壳 体的接触关系定义 为过盈配合接触关系； 有限元模型的求 解； 提取接触位置节点的接触压力； 计算许用传扭； 分析许用传扭。 2.根据权利要求1所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 生 成实体后的有限元模 型中， 电机定子选用一阶六面体单元C3D8I， 电机壳 体选用二阶四面体单 元C3D10M 3.根据权利要求1所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 定义电机定子与壳体的材料性质包括： 定义电机定子与壳体材料的弹性模 量E、 泊松比μ、 热膨胀系数α 以及弹塑性属性， 其中， 弹塑性属性需定义为真实应力与塑性应 变关系。 4.根据权利要求1所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 还 包括： 选取电机壳体法兰面螺栓孔位置作为约束位置， 将螺栓孔位置节点通过rbe3单元建立 耦合关系， 约束rbe3单 元从点的1～6方向 自由度。 5.根据权利要求1所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 有限元模型求 解， 还包括： 施加有限元模型边界条件后， 通过分析有限元模型， 求 解过盈配合接触载荷； 进行有限元分析， 得到电机定子与壳体在过盈配合载荷作用下的应力与两者过盈接触 面之间的接触 状态； 在过盈配合接触载荷的基础上通过分析有限元模型， 求 解温度场载荷； 进行有限元分析， 得到电机定子与壳体在过盈配合以及温度场载荷作用下的应力与两 者过盈接触面之间的接触 状态。 6.根据权利要求5所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 所述求解过盈配合接触载荷以及求解温度场载荷均需定义接触面状态信 息输出， 定义方式为： *PRINT,CONTACT＝Y ES,SOLVE＝Y ES权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114969973 A 2*CONTACT PRINT,SLAVE＝contact‑s,MASTER＝co ntact‑m, NSET＝co ntact‑slave‑nodes。 7.根据权利要求6所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 提取接触位置节点的接触压力包括： 在过盈配合以及温度场载荷作用下， 将电机定子与壳体的过盈接触面之 间的接触状态输出到求解过程文件DAT文件中， 提取DAT 文件中NODE以及对应的CPRES S值， 定义 提取的NODE节点总数为 n； 8.根据权利要求7所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 计算许用传扭， 还包括根据公式计算电机定子与壳体过盈配合许用传扭M， 所述公式为： 式中， d为定 子外径， l为定子长度， p电机 定子与壳体接触面的平均接触压力。 9.根据权利要求8所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析方 法， 其特征在于， 根据公式计算电机 定子与壳体接触面的平均接触压力p， 所述公式为： 式中， Cpress为节点接触压力提取的接触面从面各个节点的接触压力值， n为接触面从 面节点总数， p为平均接触压力。 10.根据权利要求8所述的一种基于有限元的电机定子与壳体过盈配合许用传扭分析 方法， 其特征在于， 分析许用传扭， 还包括： 当计算所得许用传扭不低于所要求的目标传载 扭矩时， 则电机 定子与壳体过盈配合许用传扭满足要求， 否则不满足要求， 需要 进行优化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114969973 A 3