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前言:电机转子空心轴的设计陆续成为后续发展趋势,量产案例比较典型的就是本田IMMD双电机混动,其中驱动电机采用空心轴设计,驱动电机空心轴套发电机轴,电动机转子空心轴最小壁厚约8.5mm,如下图所示。
转子空心轴如下图所示。左边为小空心常规设计,右边为大空心设计,目前多数油冷电机都会采用空心轴设计,在轴上进行减重处理。固定方式都依然采用压圈和过盈。
针对以上电机轴空心设计可行性进行了相关讨论,如下:
现在电机轴空心设计很普遍,影响不大。电机磁场也不经过电机轴内部,对磁场也没有影响;只是需要考虑的是NVH和可靠性,因为电机轴空心,电机轴本体刚度、模态和强度都要满足要求,所以需要进行相应的CAE分析,在满足强度及NVH前提下,电机轴空心设计会是未来趋势。
油冷电机轴一般都会设计成空心,作为过油通道,同时空心轴上加工油孔作为轴颈润滑。目前混动电机设计多为扁而短,轴空心后保证刚度和强度要求问题不大,合理设计后也不会影响到模态和NVH,对电机本体效率没有影响。
空心轴与转子采用的是过盈配合,过盈量的选取需要注意,空心轴保证单边壁厚8-10mm为设计经验推荐,最后方案确定还要依靠准确的CAE计算分析进行确认。
空心轴设计上达到要求,经过多轮仿真分析计算,最终应用于产品是可行的,空心轴有利于轻量化、有利于降低旋转惯量,在可靠性和NVH方面只要满足要求,是一个比较好的设计方案。
空心轴大家最担心的问题就是NVH和可靠性,目前NVH影响较大的就是刚度,空心轴设计合理刚度可以达到实心轴水平,可靠性问题一般只要CAE校核手段准确合理,都能保证最后电机运行生命周期满足要求。
未来电机发展是高转速,目前电机最高转速已超过20000rpm,转速不断提升,轻量化设计是必须满足要求,电机空心轴设计也是未来趋势,空心轴设计可行,只要保证准确合理的计算分析校核手段,就能保证电机空心轴产品的质量和可靠性。