电机行业目前的目标是实现结构轻量化小型化,提高可靠性、功率密度和智能化程度等。更轻和更小的电机能够有效节省材料,节约空间,目前在制造业中的需求量越来越大。电机外壳是电机的核心部件之一,其质量的减轻对整个电机的减重起到了极其重要的作用。电机外壳轻量化的目的是在不降低电机外壳各项性能的前提下,降低质量,节省材料,降低制造成本。本文以某永磁同步电机的外壳作为研究对象,在CATIA软件中进行了原型三维建模,并进行了刚度、强度和模态有限元分析,同时对电机外壳实物进行了模态试验,将试验结果和仿真分析结果进行对比,有限元模型的准确性得以验证。同时研究发现初始设计的电机外壳强度不满足要求,结构上存在进一步优化的空间,需要进行结构优化。为实现轻量化的目的,将拓扑优化方法引入到电机外壳前期概念设计阶段,结合该电机的空间和内部布局,使用OptiStruct软件对电机外壳进行了多工况下的拓扑优化设计。根据拓扑优化后电机外壳结构的材料分布,在CATIA软件中重构出优化之后的电机外壳造型,并对重构之后的电机外壳进行刚强度和自由模态有限元分析。经过优化后的电机外壳与原来的电机外壳相比,在强度满足要求的情况下,质量减轻了 3.84kg,减重比例达到了 13.54%,电机机座和端盖分别减重了 10.86%和21.18%。电机外壳结构轻量化效果明显。本文所做工作对电机外壳轻量化设计有着较为重要的参考价值,对相关企业设计具有一定的指导意义。