永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人制造技术

本发明专利技术涉及电机技术领域，公开了一种永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人。该电机为分数槽内转子电机，其包括：定子以及转子；定子包括：定子铁芯以及定子绕组；定子绕组为集中式绕组，定子铁芯为一体式结构；定子铁芯包括：定子轭部以及定子齿部；定子齿部包括：若干个设置于定子轭部的定子齿，定子齿表面设有绝缘层；定子绕组包括：预设数目个机器绕线成型的绕组线圈，且各定子齿分别套设有x个绕组线圈；其中，x大于或等于1；转子包括：永磁体和永磁体载体；其中，永磁体用于励磁产生旋转磁场。本发明专利技术实施例可保证电机运行平稳性的情况下提高槽满率，优化电磁设计，从而提高电机的电机常数密度和输出功率密度。

【技术实现步骤摘要】
永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人
本专利技术涉及电机
，特别涉及一种永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人。
技术介绍
近年来机器人领域发展迅速，尤其是特种机器人，比如足式机器人。这类机器人对执行器提出了很高的要求：转速低(500rpm以下)、力矩大、重量轻、输出功率大、体积小、响应速度快。执行器的性能直接决定机器人性能，而执行器的性能直接由电机决定。机器人用电机的性能可以用电机常数密度衡量，即：单位质量的电机常数，即输出力矩/根号(铜损)/电机的重量。比如，整体在200g左右的电机，其单位质量的电机常数一般小于机器人用电机性能受诸多因素限制，比如槽满率和电机尺寸结构。专利技术人发现相关技术中至少存在如下问题：现有机器人用电机一般采用带有靴部的定子齿以保证齿槽转矩较低和电机运行的平稳性。而带有靴部的定子齿又限制了绕线工艺的选择，使得现有各绕组线圈一般通过专用的绕线机直接绕设于定子齿。该种加工方式严重限制了电机定子槽满率。现有机器人用电机普遍采用高转速低扭矩的电机设计配合高减速比来达到高扭矩输出，在通过提高转矩来提升执行器性能方面仍有较大欠缺。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人，在保证电机运行平稳性、齿槽转矩低的情况下提高槽满率，优化电磁设计，从而提高电机的电机常数和输出功率密度。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种永磁无刷电机，所述电机为分数槽内转子电机，该电机包括：定子以及转子；r>所述定子包括：定子铁芯以及定子绕组；所述定子绕组为集中式绕组，所述定子铁芯为一体式结构；所述定子铁芯包括：定子轭部以及定子齿部；所述定子齿部包括：若干个设置于所述定子轭部的定子齿，所述定子齿表面设有绝缘层；所述定子绕组包括：预设数目个机器绕线成型的绕组线圈，且各所述定子齿分别套设有x个绕组线圈；其中，x大于或等于1；所述转子包括：永磁体和永磁体载体，其中，所述永磁体用于励磁产生旋转磁场。本专利技术的实施方式还提供了一种机器人关节执行器，包括：如前所述的永磁无刷电机。本专利技术的实施方式还提供了一种伺服舵机执行器，包括：如前所述的永磁无刷电机。本专利技术的实施方式还提供了一种机器人，包括：如前所述的执行器。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，现有技术是直接将绕组线圈绕设于定子齿，由于线圈绕设时会受到相邻定子齿及其上的绕组线圈的干涉，导致绕制后的线圈之间的空隙较大，大大降低了槽满率，本专利技术实施方式摈弃了现有绕组线圈的设置方式，电机定子绕组均采用集中式绕组，且由机器绕线成型后再套设于定子齿，从而使得绕组线圈制作过程不会受到任何限制，因此可更大程度满足绕组线圈的设计要求，减小相邻线圈之间的间隙、增大气隙面积，从而有利于提高槽满率，进而提高电机的电机常数和输出功率密度。作为一种实施例，从远离所述定子轭部的齿端部到靠近所述定子轭部的齿根部，所述定子齿的宽度均相同；或者从远离所述定子轭部的齿端部到靠近所述定子轭部的齿根部，所述定子齿的宽度逐渐增大；可选地，所述绕组线圈围成的空腔的截面形状为圆角矩形、跑道形、椭圆形、矩形或者平行四边形；可选地，所述定子齿周向突出部分形成倒角。作为一种实施例，所述定子齿最窄处宽度大于或者等于所述定子内圆周长/N的30％，且小于或者等于所述定子内圆周长/N的65％，其中，N为定子齿的个数；所述定子轭部厚度大于或者等于所述定子齿最窄处宽度的30％，且小于或者等于所述定子齿最窄处宽度的250％；所述定子铁芯内径大于或者等于定子铁芯外径的75％，且小于或者等于所述定子铁芯外径的90％；所述永磁体径向厚度小于或者等于所述平均气隙距离的25倍，且大于或者等于所述平均气隙距离的2倍；所述定子铁芯轴向高度小于或者等于定子外径的20％；所述定子和转子之间形成气隙，且所述电机的平均气隙距离小于或者等于所述定子外径的0.7％。作为一种实施例，所述永磁体设置于所述永磁体载体相对所述定子的一侧表面；可选地，所述永磁体包括若干个永磁块，各所述永磁块均贴附于所述永磁体载体表面；或者，所述永磁体为一体式环状结构，且套设并固定于所述永磁体载体表面；可选地，所述永磁体载体为软磁材料或者非软磁材料；可选地，所述若干个永磁块形成海尔贝克阵列。作为一种实施例，所述电机为三相电机，所述电机的齿极数比为12/10或12/14的整数倍。作为一种实施例，从靠近所述定子轭部到远离所述定子轭部，所述定子齿上绕组线圈的周长呈减小的趋势。作为一种实施例，所述x大于或等于2，所述定子齿上套设的x个线圈的匝数相同。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，可以理解地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机定子的结构示意图；图3为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机定子铁芯的结构示意图；图4为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机定子的绕组线圈安装结构示意图；图5为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机定子的绕组线圈的立体结构示意图；图6为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机定子的绕组线圈的结构示意图；图7为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机转子的结构示意图；图8至图13为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机的力矩性能仿真效果示意图；图14a、图14b为本专利技术一实施例提供的永磁无刷电机的绕组线圈的周长示意图；图15为本专利技术又一实施例提供的永磁无刷电机的绕组线圈安装结构示意图；图16为本专利技术又一实施例提供的永磁无刷电机的绕组线圈排布结构示意图。其中：1-定子，10-定子铁芯，101-定子轭部，102-定子齿，11-绕组线圈，110-空腔，11a-齿根绕组线圈，11b-齿端绕组线圈，111-绕组线圈的周长，111a-靠近齿根的绕组线圈的周长，111b-靠近齿端的绕组线圈的周长，2-转子，20-永磁体载体，21-永磁体。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。如图1至图7所示，本专利技术实施例提供了一种永磁无刷电机，该电机为分数槽内转子电机。该电机包括：定子1以及转子2。其中，定子1包括定子铁芯10以及定子绕组。本实施例中，定子铁芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁无刷电机，所述电机为分数槽内转子电机，其特征在于，包括：定子以及转子；/n所述定子包括：定子铁芯以及定子绕组；所述定子绕组为集中式绕组，所述定子铁芯为一体式结构；/n所述定子铁芯包括：定子轭部以及定子齿部；所述定子齿部包括：若干个设置于所述定子轭部的定子齿，所述定子齿表面设有绝缘层；/n所述定子绕组包括：预设数目个机器绕线成型的绕组线圈，且各所述定子齿分别套设有x个绕组线圈；其中，x大于或等于1；/n所述转子包括：永磁体和永磁体载体；其中，所述永磁体用于励磁产生旋转磁场。/n

【技术特征摘要】
20200107 CN 2020200226418;20200304 CN 2020202515321.一种永磁无刷电机，所述电机为分数槽内转子电机，其特征在于，包括：定子以及转子；
所述定子包括：定子铁芯以及定子绕组；所述定子绕组为集中式绕组，所述定子铁芯为一体式结构；
所述定子铁芯包括：定子轭部以及定子齿部；所述定子齿部包括：若干个设置于所述定子轭部的定子齿，所述定子齿表面设有绝缘层；
所述定子绕组包括：预设数目个机器绕线成型的绕组线圈，且各所述定子齿分别套设有x个绕组线圈；其中，x大于或等于1；
所述转子包括：永磁体和永磁体载体；其中，所述永磁体用于励磁产生旋转磁场。


2.根据权利要求1所述的永磁无刷电机，其特征在于，从远离所述定子轭部的齿端部到靠近所述定子轭部的齿根部，所述定子齿的宽度均相同；或者
从远离所述定子轭部的齿端部到靠近所述定子轭部的齿根部，所述定子齿的宽度逐渐增大；
可选地，所述绕组线圈围成的空腔的截面形状为圆角矩形、跑道形、椭圆形、矩形或者平行四边形；
可选地，所述定子齿周向突出部分形成倒角。


3.根据权利要求2所述的永磁无刷电机，其特征在于，所述定子齿最窄处宽度大于或者等于所述定子内圆周长/N的30％，且小于或者等于所述定子内圆周长/N的65％，其中，N为定子齿的个数；
所述定子轭部厚度大于或者等于所述定子齿最窄处宽度的30％，且小于或者等于所述定子齿最窄处宽度的250％；
所述定子铁芯内径大...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘韫哲，
申请(专利权)人：上海舞肌科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31