一种基于过盈量等效替代原理的分块定子外径计算装置的制作方法

本实用新型涉及重度混合动力汽车技术领域，具体来说是一种基于过盈量等效替代原理的分块定子外径计算装置。

背景技术：

随着全球能源危机、环境污染等问题日益突出，新能源汽车成为国内外汽车公司发展的重点。但是由于纯电动汽车续航里程短，电池寿命短等限制因素，混合动力汽车成为了各个汽车公司的发展重点。在我国，重度混合动力汽车有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。

由于重度混合动力汽车一方面对汽车性能要求十分严格，另一方面驱动电机也受到了空间布置的限制，为了方便下线和得到较高的槽满率，定子必须做成分块式。如图1所示，由于定子的整体结构是由单块定子拼接而成，在圆周方向上施加的径向力不同，分块定子的外径也就不同，从而无法得到分块定子的真实外径值，也就无法评估分块定子与水道壳体的过盈量是否满足设计要求。如果分块定子与水道壳体的实际过盈量不够，在电机运行的过程中，电机转子的轴向攒动，转子是由磁性的，就会在轴向施加给分块定子一个轴向力，长期的疲劳轴向力，就会导致分块定子与水道壳体脱落分离，大大增加了电机失效的风险。

分块定子的整体结构是由单块定子拼接而成，其导致无法检测真实外径，也就无法评估分块定子与水道壳体真实过盈量。因此，如何开发出分块定子在满足相应径向力作用下其外径的计算装置及其计算方法已经成为急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中难以检测分块定子在相应径向力作用下外径值的缺陷，提供一种基于过盈量等效替代原理的分块定子外径计算装置来解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于过盈量等效替代原理的分块定子外径计算装置，包括圆形底板和安装在圆形底板上的圆形底座，

所述圆形底座的内径孔为斜面结构且圆形底座上表面的内径大于下表面的内径，标准测量样筒座为圆台倒置结构，标准测量样筒座的轴向中心为中空结构，标准测量样筒座的内径孔为斜面结构且标准测量样筒座上表面的内径大于下表面的内径，标准测量样筒座放置在圆形底座内且当标准测量样筒座放置在圆形底座内时，标准测量样筒座与圆形底板之间产生间隙；

分块定子安装组件放置在标准测量样筒座内，分块定子安装组件包括支撑块和上盖块，支撑块从上至下分为上圆柱体和下圆柱体，上圆柱体和下圆柱体为一体结构，上圆柱体的外径小于下圆柱体的外径，下圆柱体的外径比标准测量样筒座内径最小值小0.5-1.5mm，上圆柱体的外径与标准定子样块的内径值相同，上盖块的外径比标准测量样筒座内径最小值小0.5-1.5mm；

空心螺栓贯穿安装在上盖块的圆心处和支撑块的圆心处，上盖块位于支撑块的上方，上盖块至下圆柱体的垂直距离与标准定子样块的厚度相同，标准定子样块或待测分块定子放置在上盖块与下圆柱体之间且环绕上圆柱体布置，螺栓安装在空心螺栓的内径孔上。

所述的下圆柱体的外径比标准测量样筒座内径最小值小1mm，上盖块的外径比标准测量样筒座内径最小值小1mm。

所述标准测量样筒座内表面的母线与标准测量样筒座底面的夹角为45度。

所述标准测量样筒座的内径最大值比标准定子样块外径最大公差值大0.02mm，标准测量样筒座的内径最小值比标准定子样块外径最小公差值小0.02mm。

所述间隙的高度大于标准定子样块的厚度。

有益效果

本实用新型的一种基于过盈量等效替代原理的分块定子外径计算装置，与现有技术相比能够检测出分块定子在相应径向力作用下的外径值，从而解决了分块定子与水道壳体真实过盈量的评估问题，为电机的可靠性提供了正确的理论依据。

本实用新型通过对装置施加不同的扭力值大小，先利用标准定子样块、标准测试样筒座的锥度和上盖块上平面下降的距离，推算出不同扭力值大小下的标准定子样块与标准测试样筒座的过盈量，再根据相同扭力值下上盖块上平面下降的距离测量推算待测分块定子在不同扭力值下的外径。

通过本实用新型装置的检测方法，计算出待测分块定子的真实外径值，从而计算出分块定子与水道壳体的过盈量，与产品定子总成的设计过盈量相比较。若不满足设计要求，则可以推算出分块定子的外径设计公差值需要根据实际产品加工情况做出调整，最终使产品定子总成的分块定子与水道壳体的过盈量满足要求，进而保证电机的可靠性和安全性。

附图说明

图1为现有技术中定子与水道壳体的装配结构图；

图2为本实用新型中装置的纵向剖视图；

图3为本实用新型中装置未加装标准定子样块的立体爆炸图；

图4为本实用新型所使用计算方法的方法顺序图；

其中，1-圆形底板、2-圆形底座、3-标准测量样筒座、4-空心螺栓、5-螺栓、6-上盖块、7-标准定子样块、8-支撑块、9-间隙、10-下圆柱体、11-上圆柱体。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图2和图3所示，本实用新型所述的一种基于过盈量等效替代原理的分块定子外径计算装置，包括圆形底板1和安装在圆形底板1上的圆形底座2，圆形底座2可以通过螺栓安装在圆形底板1上，圆形底座2为传统的中空结构，通过机械装配中产生的过盈量等效替代原理间接推算出24块拼接定子的实际外径。

圆形底座2的内径孔为斜面结构，圆形底座2上表面的内径大于下表面的内径，即圆形底座2的内径孔为上宽下窄的设计。标准测量样筒座3为圆台倒置结构，为倒置的圆台，但标准测量样筒座3的轴向中心为中空结构，即标准测量样筒座3也存在内径孔。标准测量样筒座3的内径孔也为斜面结构，同样标准测量样筒座3上表面的内径大于下表面的内径，标准测量样筒座3的内径孔也为上宽下窄的设计。标准测量样筒座3放置在圆形底座2内且当标准测量样筒座3放置在圆形底座2内时，标准测量样筒座3与圆形底板1之间产生间隙9。由于标准测量样筒座3是用于在测量过程中，将轴向力（上下方向）转为径向力（左右方向），因此其在放置在圆形底座2内的状态下，与圆形底板1之间产生间隙9，而间隙9的高度最好大于标准定子样块7的厚度，以便于在对标准定子样块7测量过程中，支撑块8拥有充裕的下探空间。

分块定子安装组件放置在标准测量样筒座3内，分块定子安装组件包括支撑块8和上盖块6，支撑块8和上盖块6用于对标准定子样块7或待测分块定子进行上下限位使用。支撑块8用于放置标准定子样块7或待测分块定子，支撑块8从上至下分为上圆柱体11和下圆柱体10，上圆柱体11和下圆柱体10为一体结构，上圆柱体11的外径小于下圆柱体10的外径，上圆柱体11在下圆柱体10上呈凸台形式。如图2所示，标准定子样块7或待测分块定子安装时，直接安装在下圆柱体10上，标准定子样块7或待测分块定子围绕上圆柱体11布置。因此，下圆柱体10的外径比标准测量样筒座3内径最小值小0.5-1.5mm，最好下圆柱体10的外径比标准测量样筒座3内径最小值小1mm，即下圆柱体10与标准测量样筒座3不接触，分块定子安装组件通过其上安装的标准定子样块7或待测分块定子与标准测量样筒座3之间的配合而进行限位。

上圆柱体11的外径与标准定子样块7的内径值相同，即用于标准定子样块7或待测分块定子环绕上圆柱体11布置使用。同理，上盖块6的外径比标准测量样筒座3内径最小值小0.5-1.5mm，最好上盖块6的外径比标准测量样筒座3内径最小值小1mm，其也是为了实现上盖块6与标准测量样筒座3不接触，使得分块定子安装组件通过其上安装的标准定子样块7或待测分块定子与标准测量样筒座3之间的配合而进行限位。

空心螺栓4贯穿安装在上盖块6的圆心处和支撑块8的圆心处，上盖块6位于支撑块8的上方，上盖块6至下圆柱体10的垂直距离与标准定子样块7的厚度相同，空心螺栓4将上盖块6和支撑块8固定安装在一起，同时标准定子样块7或待测分块定子放置在上盖块6与下圆柱体10之间且环绕上圆柱体11布置，从而通过空心螺栓4将上盖块6与支撑块8对标准定子样块7或待测分块定子进行纵向（上下方向）的限位。螺栓5安装在空心螺栓4的内径孔上，此时旋转螺栓5则可以带动整个分块定子安装组件运动，而由于标准定子样块7或待测分块定子已被上盖块6和支撑块8进行了纵向限位，因此在此针对螺栓5施加一定扭力的情况下，使得扭力转化为相同的过盈量。

相同扭力值压入相同过盈量的理论原理如下：

当施加在螺栓5上一个垂直向下的力时，通过力的传递，垂直作用在标准测试样筒座3的内径曲面上。根据力的作用效果和力的作用是相互的力学原理，标准测试样筒座3反作用于标准定子样块7或待测分块定子上产生2个效果力，1个力垂直向上用来与重力以及施加的力相平衡，另一个就是水平径向力产生过盈量，此模型可以等效为线性弹簧的原理，根据力与位移的正比关系，即可得出相同扭力值压入相同过盈量的理论原理。

由于在计算过程中，需计算标准测量样筒座3内孔的斜面，因此为了方便计算，标准测量样筒座3内表面的母线与标准测量样筒座3底面的夹角可以设计为45度，这样在过盈量大小计算步骤中，tan45°的取值可以直接为1，减少计算复杂度。同理，标准测量样筒座3的内径最大值可以比标准定子样块7外径最大公差值大0.02mm，标准测量样筒座3的内径最小值可以比标准定子样块7外径最小公差值小0.02mm，此举可以尽量减少在计算时螺栓5的旋转次数。

如图4所示，在此还提供一种基于过盈量等效替代原理的分块定子外径计算装置的计算方法，包括以下步骤：

第一步，计算参数的设置。设标准测试样筒座3的上口内径为D1、下口内径为D2，待测分块定子的外径尺寸为D0。

第二步，测算在扭力F1的作用力下标准定子样块7压入的过盈量大小。先利用标准定子样块7、标准测试样筒座3的锥度和上盖块6上平面下降的距离，推算出不同扭力值大小（扭力F1）下的标准定子样块7与标准测试样筒座3的过盈量，再根据相同扭力值（扭力F1）下上盖块6上平面下降的距离测量推算待测分块定子在不同扭力值下的外径。其具体步骤如下：

（1）将标准定子样块7安装在上盖块6和支撑块8之间，即将空心螺栓4从上盖块6和支撑块8上取出，将标准定子样块7装在上盖块6与支撑块8之间，通过空心螺栓4将上盖块6和支撑块8对标准定子样块7进行上下限位，最后将组合安装好后的上盖块6、支撑块8和标准定子样块7放置在标准测试样筒座3内。将扭力F1施加在螺栓5上，扭力F1可以使用扭力扳手设定一个具体的值将施加在螺栓5上。

（2）标准定子样块7的外径值为D，使用高度差计算法计算出标准测试样筒座3的下表面与标准定子样块7的下表面高度差为h1。高度差计算法不仅可以设计出标准测试样筒座3的下表面与标准定子样块7的下表面高度差为h1，还可以使用同样方便计算在待测分块定子的下表面与标准定子样块7的下表面高度差为h2。高度差计算法计算标准测试样筒座3的下表面与标准定子样块7的下表面高度差为h1的具体步骤如下所示：

A、设标准测试样筒座3上表面与下表面的垂直高度差为H。

B、计算上盖块6的上表面与标准定子样块7的下表面的高度差A1，直接测量得出即可。

C、在扭力F1的作用力下，上盖块6的上表面下降的高度差为h0。观察上盖块6的上表面下降的高度差比较方便的方法是可以在标准测试样筒座3上表面附近设计刻度尺，直接观测刻度尺即可。

标准测试样筒座3的下表面与标准定子样块7的下表面高度差h1计算公式如下：

h1=（H+h0-A1）。

（3）计算在扭力F1的作用力下，标准定子样块7压入的过盈量大小δ1，其计算公式如下：

δ1=2×（D/2-（h1×tan45°+D2/2）），

其中，D为标准定子样块7的外径值，h1为标准测试样筒座3的下表面与标准定子样块7的下表面高度差，D2为标准测试样筒座3的下口内径。

第三步，测算在扭力F1的作用力下待测分块定子压入的过盈量大小，以同样的扭力F1，计算待测分块定子压入的过盈量大小。其具体步骤如下：

（1）将待测分块定子使用与标准定子样块7安装同样的方法安装在上盖块6和支撑块8之间，且同样在在螺栓5上施加扭力F1。

（2）同样使用高度差计算法计算出待测分块定子的下表面与标准定子样块7的下表面高度差为h2，其具体步骤如下：

A、设标准测试样筒座3上表面与下表面的垂直高度差为H；

B、计算上盖块6的上表面与待测分块定子的下表面的高度差为A2；

C、在扭力F1的作用力下，上盖块6的上表面下降的高度差为h0，则：

待测分块定子的下表面与标准定子样块7的下表面高度差为h2计算公式如下：

h2=（H+h0-A2）。

（3）计算在扭力F1的作用力下，待测分块定子压入的过盈量δ2，其计算公式如下：

δ2=2×（D0/2-（h2×tan45°+D2/2）），

其中，D0为待测分块定子的外径尺寸、h2为待测分块定子的下表面与标准定子样块7的下表面高度差、D2为标准测试样筒座3的下口内径。

第四步，待测分块定子外径的计算，根据相同扭力值压入相同的过盈量关系推算出待测分块定子的外径值。其具体步骤如下：

（1）根据相同扭力值压入相同的过盈量关系得到，δ1=δ2，由此推算出：

D0=D-2×h1×tan45°+2×h2×tan45°，

其中，D为标准定子样块7的外径值、h1为标准测试样筒座3的下表面与标准定子样块7的下表面高度差、h2为待测分块定子的下表面与标准定子样块7的下表面高度差。

（2）设置3个不同扭力值Fa、Fb和Fc，通过D0的计算公式可以得到扭力值Fa、Fb和Fc所产生的待测分块定子的外径值D0a、D0b和D0c。

（3）计算待测分块定子的外径值D0a、D0b和D0c的平均值，对三个值进行除平均计算，待测分块定子的外径值D0a、D0b和D0c的平均值则为待测分块定子的外径值，即满足标准定子样块7过盈量的条件下，待测分块定子的真实外径值。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。