ABS電機的總成設計
ABS電機包括定子和轉子,定子包括機殼、安裝在機殼內側的磁鋼、以及與機殼配合的端蓋組件,下圖所示:定子具有6個磁極,兩段安裝用於支撐轉子的轉軸軸承,以固定轉子在相對位置處轉動,端蓋上安置兩個提供電流的電刷組件,通過插頭與外電源連接。換向器包括18個換向片,換向片數量是轉子齒數的兩倍,這18個換向片分布在換向器基體的外周表面,各個換向片之間通過絕緣膜彼此絕緣。轉軸為偏心結構,其輸出兩端安裝有軸承,在使用時,泵的兩個活塞徑向部分抵到軸承的外環表面,偏心軸上的軸承外環將擠推活塞,輸出端的轉動中心線偏離軸承的中心,軸承的作用類似於一個凸輪,使ABS的活塞杆進行線性方向的往復運動。
轉子部分結構設計
如下圖,轉子是電機輸出轉矩的重要部件,由轉軸、換向器、端部絕緣板、電樞疊片和轉子繞組等組成。
電樞衝片複合式結構設計
此種複合結構的優勢在於可以壓縮電樞軸向尺寸,電機可以做得更小而不影響整體性能,其設計概念是相當於在電樞衝片兩斷面沉孔,換向器和軸承等零件被壓入到晶片沉孔中,從而有效地縮短電樞軸向尺寸,進而減少電機的體積,如下圖所示,通過衝片的複合式結構設計,整個電樞尺寸可以縮短約18%左右。
偏心轉軸的強度校核
電機轉軸是支撐轉子運行,連接負載和輸出轉矩的重要零件,因此轉軸需要有一定的強度和剛度,否則就會產生振動,或者轉矩輸出過程中被扭歪,從而使轉子不能正常轉動。其結果表明:45#鋼的偏心轉軸(0.97mm偏心量)其結構強度能滿足使用要求,並能承受短時的過負載(超過500N徑向載荷)。
電機軸承結構強度校核
建立ABS電機軸承的有限元模型如下圖所示,B軸承上承擔來自ABS泵體上柱塞杆的徑向載荷250N,相當於100Bar油壓,軸承A和軸承C在電機中起支撐旋轉的作用,軸承材料為GCr15軸承鋼。電機各軸承結構強度能滿足使用要求,並且具有較大的安全係數。
定子部分結構設計
機殼因經常暴露在外面,需要具有良好的抗腐蝕性能,通常在機殼表面加電鍍或噴粉等表面處理。機殼材料採用新型高抗腐蝕性材料ZAM,ZAM是一種新型熱浸鍍塗層鋼,其預處理塗層工藝使得此材料在使用過程中無需額外的表面塗覆保護工藝,具備較強的抗腐蝕性能及機械性能,對環境友好,同時節約能源。
端蓋組件設計
端蓋上安置兩個電刷組件,並且通過插頭與外電源連接,是電機電路中的一部分,端蓋採用塑膠材料PA66(GF35%),軸承與塑膠料在模具中二次成型形成融合的結構件,免去了軸承的裝配工序,由於膠料與軸承融合在一起,其結合強度也得到了保障。
通過有限元顯示,當電機承受250N的徑向負載時,端蓋結構強度能滿足使用要求。端蓋採用塑膠材料以及膠蓋與軸承的二次成型,降低了端蓋組件的成本。
通過以上的實驗和有限元分析,電機各部件的結構強度及相應的配合強度都能滿足使用要求,在電機整體上,進一步通過相關測試驗證了設計的可靠性。