[实用新型]一种关节直驱电机

说明书

本实用新型公开了一种关节直驱电机，包括定子和转子，的定子包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯连接定子绕组；的转子包括转子铁芯和磁钢，转子铁芯连接磁钢；转子置于定子内侧，转子相对定子内侧做周向旋转运动；定子内径Di与转子外径do绝对差的1/2为电机的旋转气隙为g，即g＝∣Di‑do∣/2，气隙g为0.3‑1.5mm之间；定子铁芯设置M个嵌线槽，转子铁芯设置N个磁钢槽，转子磁钢片数为p，其中p＝N,通过磁钢磁极沿圆周相间排列形成对应的极数p。通过优化齿槽配合和定转子磁路波形，以克服现有直驱电机技术中反电势畸变严重、谐波含量大、转矩脉动大、电机控制精度和运行不平稳等问题，并通过合理的结构设计提高转速的范围，提高直驱电机额定功率的输出。

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种关节直驱电机。

背景技术

目前机器人动力提供主要为通用伺服电机，随着机器人应用逐渐扩大，在小型化、轻型化、柔性化及智能化机器人的场合，如协作机器人、医疗器械类机器人等。协作及小型化机器人对驱动电机主要要求小型化、高功率密度、高效率、定位精度高，转矩波动小，运行平稳，响应速度快、振动低、噪音少、寿命长、维修方便等优良的电机特性，通用伺服电机已无法满足现有机器人关节的动力需求。机器人目前动力驱动及运动控制主要采用的方式为一体化关节模组(RGM),机器人关节模组对电机要求主要为直驱、小型化及运动及控制平稳。

机器人关节直驱电机DDR是一种在驱动系统控制下将电机直接连接到负载上，实现对负载的直接驱动的电机。其特点为扭矩大、定位精度高、运动平稳、响应速度快、振动低、噪音少、节能、寿命长、维修方便等优良的电机特性。目前关节直驱电机多采用传统电机技术方案设计特点如下分布式绕组、定子槽数远大于磁极数，磁极弧角度，气隙磁场谐波含量大。空间气隙谐波磁场会引起反电势谐波和转矩脉动，极大地影响了关节直驱电机平稳控制和运行，尤其体现在关节直驱电机的低速段的控制性能。另外因为电机气隙磁场谐波会产生谐波激振力，从而引起电机效率偏低、振动大、电磁噪音大。

另外的传统大惯量高速关节直驱电机转子一般采用无磁钢套或高强度纤维线，将表贴磁钢固定防止其高速受离心脱落，此种结构要么制造工艺复杂要么因为无磁钢套强度限制，钢套厚一般在0.5mm以上，从而导致永磁电机的气隙达到1.5mm以上，在保持电机退磁能力及气隙磁场密度，必须加厚永磁体厚度，从而带来永磁体的利用率较低及气隙磁场畸变难以达到有效的正弦形磁场，气隙磁场谐波含量大。

而目前改善气隙磁场谐波通常采用转子磁极削弧、转子斜极、改善绕组布局等技术方案，虽然能在一定程度上得到较好的气隙磁场波形和电机反电势波形，但对于高精度、高效率、高转矩密度的关节直驱电机使用上述技术改进方案难以达到。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种关节直驱电机，通过优化齿槽配合和定转子磁路波形，以克服现有直驱电机技术中反电势畸变严重、谐波含量大、转矩脉动大、电机控制精度和运行不平稳等问题，并通过合理的结构设计提高转速的范围，提高直驱电机额定功率的输出。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种关节直驱电机，包括定子和转子，所述的定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯连接所述定子绕组；所述的转子包括转子铁芯和磁钢，所述转子铁芯连接所述磁钢；所述转子置于定子内侧，转子相对定子内侧做周向旋转运动；所述定子内径Di与转子外径do绝对差的1/2为电机的旋转气隙为g，即g＝∣Di-do∣/2，所述气隙g为0.3-1.5mm之间；所述定子铁芯设置M个嵌线槽，M为16-20个，转子铁芯设置N个磁钢槽，N为16-20个，转子磁钢片数为p，其中p＝N,通过磁钢磁极沿圆周相间排列形成对应的极数p。