永磁无刷电机及包含其的执行器、机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及电机技术领域，公开了一种永磁无刷电机。该电机为分数槽电机，包括：定子以及转子；定子包括：定子铁芯及集中式定子绕组；定子铁芯包括：若干个定子模块，每个定子模块包括：轭部和I个定子齿；该轭部和I个定子齿为一体件，各定子模块的轭部相拼接构成定子铁芯；其中，I为大于或者等于1的自然数；定子模块的每个定子齿表面设有绝缘层；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。本实用新型专利技术实施例可在保证电机运行平稳性、齿槽转矩低的情况下提高槽满率，从而提高电机常数和输出功率密度；同时还可大幅提高材料利用率，降低电机制造难度，从而降低成本。从而降低成本。从而降低成本。

【技术实现步骤摘要】
永磁无刷电机及包含其的执行器、机器人


[0001]本技术涉及电机
，特别涉及一种永磁无刷电机及包含其的执行器、机器人。

技术介绍

[0002]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)。其中，电机常数的定义为：
[0003][0004]然而，现有机器人用电机或尺寸相接近的电机，其电机常数密度一般小于
[0005]专利技术人发现相关技术至少存在如下问题：
[0006]1.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，使得绕组线圈一般通过专用的绕线机或者人工直接绕设于定子齿。前述机器绕线方式严重限制了电机定子槽满率，从而影响电机的性能；前述人工绕线方式成本高、产能效率低，并且一致性不佳。
[0007]2.现有机器人执行器中电机普遍采用高转速低扭矩的电磁设计配合高减速比减速器来达到高扭矩输出，在通过提高电机转矩性能来提升执行器性能方面仍有较大欠缺。
[0008]3.现有技术公开的通过在一体式铁芯上套设预定型绕组线圈的方案，虽然槽满率较高且绕线一致性较佳，但存在以下问题：a)硅钢片在轧制方向和垂直于轧制方向的磁性能不一致； b)铁芯材料利用率低、浪费较为严重，不利于降低电机成本；c)定子齿取消了靴部使得齿槽转矩的性能有所下降。
[0009]4.现有技术提供的一体式轭部铁芯和若干齿部铁芯拼装构成定子铁芯的方案，缓解了现有技术3中的一些问题，但轭部铁芯制造工艺复杂，对装配精度要求高，成本高，不利于批量生产。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本技术实施例的目的在于提供一种永磁无刷电机及包含其的执行器、机器人，可在保证电机运行平稳性、齿槽转矩低的情况下提高槽满率，从而提高电机常数和输出功率密度；同时还可大幅提高材料利用率，降低电机制造难度，从而降低成本。
[0011]为解决上述技术问题，本技术的实施例提供了一种永磁无刷电机，所述电机为分数槽电机，包括：定子以及转子；所述定子包括：定子铁芯及集中式定子绕组；所述定子铁芯包括：若干个定子模块，每个所述定子模块包括：轭部和I个定子齿；所述轭部和所述I
个定子齿为一体件，各所述定子模块的轭部相拼接构成所述定子铁芯；其中，I为大于或者等于1的自然数；所述定子模块的每个定子齿表面设有绝缘层；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。
[0012]本技术的实施例还提供了一种执行器，包括：如前所述的永磁无刷电机。
[0013]本技术的实施例还提供了一种机器人，包括：如前所述的执行器。
[0014]另外，所述定子齿具有靴部,且每个所述定子模块具有一个定子齿,相应地,所述定子绕组包括：由机器绕线直接绕设于每个具有靴部的定子齿上的绕组线圈；或者所述定子齿为无靴定子齿,相应地,所述定子绕组包括：套设于各所述定子齿上的预成型绕组线圈，或者，每个所述定子模块具有一个无靴定子齿，所述定子绕组包括由机器绕线直接绕设于所述无靴定子齿上的绕组线圈。
[0015]另外，所述定子齿的最窄处宽度大于或者等于所述定子内圆周长的N分之一的25％，且小于或者等于所述定子内圆周长的N分之一的70％，其中，N为定子齿的齿数；所述定子模块的轭部厚度大于或者等于所述定子齿最窄处宽度的40％，且小于或者等于所述定子齿最窄处宽度的250％；可选地，所述永磁体的平均径向厚度小于或者等于所述定子和所述转子之间的平均气隙距离的25倍，且大于或者等于所述平均气隙距离的3倍；可选地，所述定子铁芯轴向高度小于或者等于定子外径的20％；可选地，所述定子和所述转子之间的平均气隙距离小于或者等于所述定子外径的0.65％；可选地，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％；可选地，所述定子齿最窄处宽度小于或者等于4.0mm。
[0016]另外，所述定子模块由高饱和磁感应软磁材料片冲压叠片而成；可选地，所述软磁材料片的磁饱和强度大于或者等于2.0特斯拉；可选地，所述定子齿的周向突出部分形成倒角；可选地，所述定子模块由有取向硅钢片或者无取向硅钢片冲压叠片而成，且所述定子模块的对称轴与所述有取向硅钢片或者无取向硅钢片的轧制方向平行。
[0017]另外，每个所述定子模块包含多个定子齿；所述定子绕组包括分别套设于所述定子铁芯的每个所述定子齿的绕组线圈。
[0018]另外，所述永磁体设置于所述永磁体载体与所述定子相对置的一侧表面。
[0019]另外，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，所述若干个永磁块形成海尔贝克阵列。
[0020]另外，所述永磁体的极数与所述定子齿的齿数的比值大于或者等于0.7且小于或者等于 1.4；可选地，所述电机为三相电机，所述电机的齿极数为以下任意一组：
[0021]6mk
‑
3m齿与6mk
‑
2m极、6mk
‑
3m齿与6mk
‑
4m极、6mk齿与6mk+2m极、6mk齿与6mk
‑
2m 极；其中，k和m为大于0的整数。
[0022]另外，所述定子模块的轭部两端设有相配合的拼接槽和拼接突出部；可选地，所述拼接槽和所述拼接突出部呈“V”字型或者水滴型。
[0023]本技术实施例同现有技术相比较，具有以下有益效果：
[0024]本技术实施例中先制作定子模块再拼接成定子铁芯，不仅可提高材料利用率，而且可降低制造难度，从而有利于降低电机成本；采用拼接式定子模块，对于取消靴部的定子齿而言，可以将预成型绕组线圈套设于定子齿或者直接在定子齿上机器绕线得到绕
组线圈，对于具有靴部的定子齿而言，绕组线圈也可由机器绕线方式直接绕设于定子齿上，从而使得电机具有较高的槽满率，并且，采用具有靴部的定子齿使得电机具有较佳的齿槽转矩性能。硅钢片或者矽钢片等高饱和磁感应软磁材料片的轧制方向与定子模块的对称轴平行，可降低铁损并提高磁通密度；此外，通过优化电磁设计和几何参数，可进一步提高电机的电机常数和输出功率密度。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本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。
[0026]图1为本技术一实施例提供的永磁无刷电机的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁无刷电机，所述电机为分数槽电机，其特征在于，包括：定子以及转子；所述定子包括：定子铁芯及集中式定子绕组；所述定子铁芯包括：若干个定子模块，每个所述定子模块包括：轭部和I个定子齿；所述轭部和所述I个定子齿为一体件，各所述定子模块的轭部相拼接构成所述定子铁芯；其中，I为大于或者等于1的自然数；所述定子模块的每个定子齿表面设有绝缘层；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，所述定子齿具有靴部,且每个所述定子模块具有一个定子齿,相应地,所述定子绕组包括：由机器绕线直接绕设于每个具有靴部的定子齿上的绕组线圈；或者所述定子齿为无靴定子齿,相应地,所述定子绕组包括：套设于各所述定子齿上的预成型绕组线圈，或者，每个所述定子模块具有一个无靴定子齿，所述定子绕组包括由机器绕线直接绕设于所述无靴定子齿上的绕组线圈。3.根据权利要求1所述的永磁无刷电机，其特征在于，所述定子齿的最窄处宽度大于或者等于所述定子内圆周长的N分之一的25％，且小于或者等于所述定子内圆周长的N分之一的70％，其中，N为定子齿的齿数；所述定子模块的轭部厚度大于或者等于所述定子齿最窄处宽度的40％，且小于或者等于所述定子齿最窄处宽度的250％；和/或，所述永磁体的平均径向厚度小于或者等于所述定子和所述转子之间的平均气隙距离的25倍，且大于或者等于所述平均气隙距离的3倍；和/或，所述定子铁芯轴向高度小于或者等于定子外径的20％；和/或，所述定子和所述转子之间的平均气隙距离小于或者等于所述定子外径的0.65％；和/或，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％；和/或，所述定子齿最窄处宽度小于或者...

【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：新型
国别省市：