一种定子铁芯、定子总成和异步电机的制作方法

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种定子铁芯、定子总成和异步电机。

背景技术：

卫星姿轨控和光通信载荷都需要电机伺服驱动，为了实现高精度控制，则要求伺服电机具有较低的转矩波动，力矩波动系数越低越好，以此来提升电机的控制精度。

目前，卫星等航天器主要通过永磁电机进行伺服控制，而永磁电机相对异步电机的转矩波动较大、可靠性较低、成本较高，因此，开发一种低转矩的异步电机，能够更好的满足航天器伺服控制精度要求，同时有助于进一步提升航天器的可靠性，而且能够降低航天器成本。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种定子铁芯，旨在改善电机定子铁芯的结构，减小电机的转矩。本实用新型的第二个目的是提供一种具有前述定子铁芯的定子总成。本实用新型的第三个目的是提供一种具有前述定子总成的低转矩的异步电机。

为达到上述第一个目的，本实用新型采用如下技术方案：一种定子铁芯，包括定子本体，定子本体具有定子内孔、以及环绕定子内孔周向均匀分布的七十五个定子槽，定子槽为由外向内冲扩成外宽内窄结构。

上述技术方案中，定子铁芯具有七十五定子槽，定子槽数量合适，利于减小转矩，改善负载下电机的转矩波动；而且定子槽为由外向内冲扩成外宽内窄结构，便于铜线插线。

在本实用新型的一种优选实施方式中，定子槽具有与定子内孔连通的定子槽口。

在本实用新型的一种优选实施方式中，定子槽为外宽内窄的等腰梯形结构；和/或定子槽口为外宽内窄的等腰梯形结构。

在本实用新型的一种优选实施方式中，定子槽两个腰的夹角为6°；和/或定子槽口两个腰的夹角为0°～0.8°。

为达到上述第二个目的，本实用新型采用如下技术方案：一种定子总成，包括三相定子绕组和前述的定子铁芯，三相定子绕组设置在定子铁芯的七十五个定子槽内。

为达到上述第三个目的，本实用新型采用如下技术方案：一种异步电机，包括转子总成和前述的定子总成，转子总成安装于定子内孔中，转子总成包括转子本体、以及内嵌在转子本体中的若干能够导电的转子导条，转子本体外壁与定子内孔内壁之间具有气隙。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，转子导条的数量为七十根且周向均匀的分布在转子本体的外端，七十根转子导条沿转子本体的长度方向设置且贯穿转子本体；

和/或转子导条为外宽内窄的等腰梯形结构。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，当转子导条为等腰梯形结构时，转子导条两个腰的夹角为4°，转子导条靠近转子本体圆心的内端和远离转子本体圆心的外端均为圆弧状，且内端圆弧的半径小于外端圆弧的半径。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，定子本体的外径为100mm～216mm、定子内孔的直径为61.8mm～133.5mm、定子槽的径向长度为9.1mm～19.7mm、定子槽的周向宽度为2.3mm～4.93mm、定子齿厚为0.35mm～0.76mm、转子本体21的外径为61.2mm～132.2mm、转子导条的径向长度为8.8mm～19mm、转子导条的周向宽度为0.92mm～1.99mm、转子导条的外端到转子本体外壁的距离为0.35mm～0.76mm。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，气隙的宽度为0.5mm～1mm。气隙越大，齿槽转矩越小，但大气隙会降低电机输出转矩的能力，气隙的宽度为0.5mm～1mm较为合理。

相比现有技术，本实用新型的异步电机有益效果如下：七十五个定子槽和七十个转子导条均布，电机极对数为2，定子槽口采用小角度槽开口结构降低了电机转矩波动，提高了转矩输出平顺性，有利于提高电机控制精度，该异步电机具有结构简单、可靠性高和转矩波动小的特点。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例的一种异步电机的结构示意图。

图2是图1中的a处局部放大图。

图3是图2中的b处局部放大图。

图4是电机在某一稳态时刻的径向气隙磁密空间分布图；

图5是电机在某一稳态时刻的径向气隙磁密空间谐波分布图。

图6是电机稳态下的输出转矩图。

说明书附图中的附图标记包括：定子总成10、定子本体11、定子内孔12、定子槽13、定子槽口14、转子总成20、转子本体21、转子导条22、定子槽两个腰的夹角θ1、定子槽口两个腰的夹角θ2、转子导条两个腰的夹角θ3、转子导条外端半径lr1、转子导条内端半径lr2、气隙ha。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种异步电机、定子总成10及定子铁芯。

如图1-图3所示，本实用新型的异步电机包括定子总成10和转子总成20，转子总成20安装在定子总成10中。

其中，定子总成10包括定子铁芯和三相定子绕组(图中未示出)，三相定子绕组设置在定子铁芯上。具体地，定子铁芯包括定子本体11，定子本体11具有定子内孔12、以及环绕定子内孔12周向均匀分布的七十五个定子槽13，三相定子绕组设置在定子铁芯的七十五个定子槽13内，定子槽13为由外向内冲扩成外宽内窄结构。

其中，转子总成20包括转子本体21、以及内嵌在转子本体21中的七十根能够导电的转子导条22，比如转子导条22为铜条，如图3所示，转子本体21外壁与定子内孔12内壁之间具有气隙ha，优选气隙ha的宽度为0.5mm～1mm，进一步优选ha为0.5mm～0.65mm。

如图2所示，在另一种优选的实施方式中，定子槽13为外宽内窄的等腰梯形结构，优选定子槽两个腰的夹角θ1为6°，进一步优选定子槽底、定子齿部周相均为圆弧状，其圆弧半径均为其表面到定子本体11外径所在圆心的距离。更进一步优选地，定子槽13具有与定子内孔12连通的定子槽口14，定子槽口14为外宽内窄的等腰梯形结构，优选定子槽口两个腰的夹角θ2为0°～0.8°，即定子槽口14为闭口槽或者小开口槽宽结构，定子槽口两个腰的夹角θ2越小，齿槽转矩波动越小，但会增加绕组嵌线难度。

在本实施方式中，优选定子本体11的外径为100mm～216mm、定子内孔12的直径为61.8mm～133.5mm、定子槽13的径向长度(等腰梯形两个对边中点的距离)为9.1mm～19.7mm、定子槽13的周向宽度(等腰梯形两个腰中点的距离)为2.3mm～4.93mm、定子齿厚为0.35mm～0.76mm。实际应用时，上述最小尺寸和最大尺寸均按比例增加。

如图2所示，在另一种优选的实施方式中，七十根转子导条22周向均匀的分布在转子本体21的外端，七十根转子导条22沿转子本体21的长度方向设置且贯穿转子本体21。进一步优选转子导条22也为外宽内窄的等腰梯形结构，转子导条两个腰的夹角θ3为4°，转子导条22靠近转子本体21圆心的内端和远离转子本体21圆心的外端均为圆弧状，且内端圆弧的半径小于外端圆弧的半径。

在本实施方式中，优选转子本体21的外径为61.2mm～132.2mm、转子导条22的径向长度(等腰梯形两个对边中点的距离)为8.8mm～19mm、转子导条22的周向宽度(等腰梯形两个腰中点的距离)为0.92mm～1.99mm、转子导条22的外端到转子本体21外壁的距离为0.35mm～0.76mm。实际应用时，上述最小尺寸和最大尺寸均按比例增加。

本实用新型的异步电机采用均布的七十五个定子槽13和均布的七十个转子导条22，电机极对数为2，定子槽口14采用小角度槽开口结构降低了电机转矩波动，提高了转矩输出平顺性，有利于提高电机控制精度。

图4、图5和图6均为采用最大的边界数据，在转速10rpm下进行仿真计算的结果。

图4为径向气隙磁密空间分布图，其正弦性较好，可预见谐波含量较低。

图5为径向气隙磁密空间谐波分布图，径向气隙磁密各主要谐波幅值远低于基波幅值，谐波畸变率只有53.39％，从而进一步说明气隙磁密具有较好的正弦性，有利于降低电机的电磁振动，改善转矩输出平顺性。

图6为电机稳定后的输出转矩，平均输出转矩为4.05n·m，最大转矩波动为0.32n·m，最大转矩波动系数为7.9％，低转矩工况下的转矩波动系数会有所降低，能够完全满足电机伺服控制精度要求。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。