汪 甜，孙瑞良，邹广业，上官文斌

(1.华南理工大学，广州510641;2.宁波胜克换向器有限公司，宁波315800)

0 引 言

电机是汽车的必用零部件，在起动机、发电机、燃油泵、ABS 系统、冷却散热系统、摇窗及雨刮等部件上均有应用，而换向器是汽车电机的重要组成部件，在汽车上应用广泛。现代汽车尤其是高档轿车大量采用新机械、新设备，极大地促进了电机的应用，相应地刺激了对换向器的需求［1］。换向器的作用是在发电机状态下将电枢绕组中产生的交变电势整流成电刷间的直流电势;在电动机状态下将输入的直流电流逆变成电枢绕组中的交变电流，以产生单方向的电磁转矩［2］。

换向器是电机的关键部件，结构复杂。电机运行时，换向器既要通过很大的电流，又承受各种机械应力。在工作过程中，换向器会高速旋转，并生成大量的热。1962 年，Honsinger 等人提出了在换向器高速旋转工况中，温度升高发热产生的破坏大于离心力的作用［3］。由于各部件材料差异，热膨胀程度不同，部件间会产生极大的热应力，使换向片在长时间高速运转后发生的变形或飞片。换向片断裂，或换向片飞出换向器体外，是电机的主要故障。王呼佳等［4］对换向器进行了工艺装配过程的数值模拟，为合理选择换向器的结构、材料和制造工艺提供了参考。但还没有针对换向器飞片问题的研究。

本文基于有限元分析方法，模拟换向器在高温高速下的工作状态，计算分析换向片上应力分布情况，分析出现的飞片问题，并基于有限元模型优化换向器结构。……