如何让端子设计最大化满足电机安装要求

随着计算机技术的迅速发展，在工程领域中，有限元分析（FEA）越来越多地用于仿真模拟来求解真实的工程问题，本文对马达中连接端子结构变形进行了分析， 采用有限元方法，借助计算机仿真软件Solidwork连接端子进行3D建模并进行屈服力的计算，并将连接端子部件3D模型进行有限元模型分析， 对其进行了应力应变分析及两种连接端子在静力条件下的工作部位变形比较，为改进连接端子设计提供了理论依据。

连接端子的结构概述

马达安装结构：包括连接端子、塑胶固定座、转子接触片、PTC电流过载保护开关如下图所示。连接端子稳固地固定L型塑胶凹槽内，L型的端子前端面与L型塑胶凹槽紧密相贴，背部的凸台与转子接触片接触，连接端子中间的圆形凸台与塑胶固定座中间的凹槽紧密相贴，连接端子的弧形面与PTC接触靠弹性形变来固定PTC保护开关。连接端子功能：外壁紧靠塑胶固定座，利用凸台来固定接触片和PTC保护开关，并传输电流。主要功能：本机构利用PTC保护开关的特性在马达运转中提供过载电流保护，由于它在马达设计中普遍采用，因此选取它作为研究分析对象。

马达生产过程的遇到的问题

1、 连接端子在安装过程容易倾斜；2、 连接端子的固定力不能很好的固定PTC保护开关；3、 PTC保护开关的拉出力不能达到6.3N；4、 连接端子在安装到塑胶固定座容易变形。

所选取连接端子部件结构设计改善

为了对生产过程中遇到的问题进行设计改善， 针对连接端子变形和倾斜现象,我们通过对连接端子和塑胶支架进行重新设计来解决这些问题，在Solidworks 3D软件中建立两种连接端子3D模型，通过有限元法受力分析两种连接端子，通过对比改善前后的设计能解决生产遇到的问题。

分析目的

主要目的是研究两种连接端子的结构分析，通过对变形的改进，提高产品的质量，并分析在极限受力情况下两种连接端子在正常工作的受力范围之内比较，是否能解决组装过程中遇到问题。通过利用Solidworks软件运动仿真，对两种连接端子的受力部位变形极限力进行仿真，通过仿真结果见下图，连接端子的屈服力分别为：69MPa,193MPa ，对于连接端子受力部位变形方面的考虑，不带窗口的连接端子明显对外力的屈服力高.在加工工艺过程中， 不带窗口的连接端子制造工艺较容易。

根据静力学理论分析，连接端子部分接近弧形处的弯矩最大，属于变形危险面。通过有限元分析，连接端子部分最大应力位于弧形的外侧上，与静力分析结论较吻合。从有限元分析结果中可知，连接端子最大应力为16.3Mpa，最大位移位于弧形面，最大位移为0.03mm，有材料手册可知C1591的屈服极限是220Mpa，在外加极限载荷的情况下，考虑其它组装中插入外力载荷因素的影响，连接端子的工作强度相应降低，两种连接端子弧形部分都能满足设计要求，但为了增强对PTC保护片产生的荷载，带窗口的连接端子明显优于不带窗口的端子。下图分别是有限元分析结果的应力云图：

FEA软件分析

设计要考虑连接端子弧形的位移0.1mm对PTC保护开关产生的载荷，将Patran产生displacement &stress 导入FEA软件分析，结果如下图：

结论1.改进后连接端子在设计上明显优于旧连接端子，满足马达性能要求。

2.通过有限元法分析两种连接端子，可以从理论上对比两种设计对产品受力分析，在材料固定的情况下，通过设计产品结构来改变受力情况，提升产品性能。

3.结合理论力学和材料力学的基本原理， 利用MSC.Patran 软件对马达组成部件进行有限元分析是一种有效的手段。

4．根据有限元法静力分析结果，得到马达连接端子——在给定载荷下的应力应变情况，由于连接端子中间部分和弧形部分在弯矩的作用下最大应力最大，及使用材料C5191的屈服极限，所以应对该处结构进行合理结构设计，避免材料变形影响产品质量。考虑到材料C5191在企业使用于弹性形变固定产品零件，弹片的位移与力的方面结果可以使设计者在设计上提供理论基础，。

5．针对连接端子静力分析结果，提升现有马达进行结构性改良措施，从而提高马达的质量。通过对比改进前和改进后有限元分析数据可知，可以分析两种设计对机构产生较好的性能，并为设计提供理论基础，并给企业减少了品质的浪费。