[发明专利]一种高扭矩的电动机及包括该电动机的机器人

说明书

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种高扭矩的电动机及包括该电动机的机器人。

背景技术

在机器人领域，需要采用电动机驱动各个关节运动。但是，由于机器人的运动，尤其是工业机器人通常需要承担一定的负载，因此需要高扭矩的电动机，才能适应工业机器人的要求。

现有技术中的电动机通常通过采用减速器以增大扭矩，但采用该结构的电动机，由于减速器成本高、效率低、且噪声大，因此造成整个电动机的成本高、噪声大，且由于减速器的存在造成电动机自身重量和体积增大，因此将这样的电动机应用在机器人，尤其是电动机直接驱动的机器人上是不利的。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种高扭矩的电动机及包括该电动机的机器人，所述定子导磁部和动子导磁部的至少部分包括高磁通导磁部，通过增大磁场强度以提高扭矩，从而避免了电动机采用减速器所带来的问题。

本发明第一方面提供一种高扭矩的电动机，包括动子和定子组件，动子和定子分别包括定子导磁部和动子导磁部，定子和/或动子上包括多个永磁体和/或绕组以产生磁场，动子和定子之间存在间隙，所述定子导磁部和动子导磁部的至少部分包括高磁通导磁部，通过增大磁场强度以提高扭矩。

进一步，所述高磁通导磁部的材料包括：纯铁、坡曼德合金、铁钴钒中的任意一种或者组合。

进一步，所述定子和动子的相对面包括多个齿和槽，所述定子齿的数目和动子齿的数目不相等，所述多个永磁体设置在所述定子和/或所述动子的槽内，所述多个永磁体的个数大于等于20对极。

进一步，当所述多个永磁体大于等于20对极，所述定子和动子之间的间隙小于等于0.5MM。

进一步，所述电动机还包括设置在所述定子和所述动子的相对面之间用于限定所述间隙的衬套层，所述衬套层的厚度略小于所述间隙。

进一步，所述衬套层的材料包括：铁氟龙、环氧树脂、镍、表面涂敷环氧树脂、可电镀的金属或者合金中的任意一种或者组合。

进一步，所述多个永磁体组成一个Halbach阵列或者多个Halbach阵列单元。

进一步，所述多个Halbach阵列单元分布在定子和/或动子的相对面形成的多个槽内。

进一步，所述电动机还包括转轴，所述转轴或所述定子导磁部、动子导磁部上的非导磁区包括但不限于：铁氟龙、碳纤维或碳纤维复合材料、玻璃纤维、青铜、镍中的任意一种或者组合。

进一步，所述动子设置在所述定子的外侧，所述动子包括径向外侧面和轴向外侧面，所述动子的至少部分所述轴向外侧面为第一输出端，和/或所述动子的至少部分所述径向外侧面为第二输出端。

本发明第二方便还提供一种机器人，所述机器人包括如上任意一项所述的高扭矩的电动机。

由上可见，本发明提供一种高扭矩的电动机，通过将导磁体的至少部分材料采用高磁通密度的材料以增大扭矩，从而避免了电动机采用减速器所带来的问题，取得了以下技术效果：

1、由于高扭矩的电动机主要应用在低速运行的环境下，偶尔才需要高速的运动，因此由于电流变化引起的铁芯涡流损耗较小，可以忽略不计，当所述定子导磁部和动子导磁部的至少部分包括高磁通导磁部，通过增大磁场强度以提高扭矩，从而避免了电动机采用减速器进行增矩所带来的高成本、低效率、噪音大等问题。

2、由于多个永磁体安装在定子和/或动子的槽内，永磁体的个数大于等于20对极，相当于将原有相对大体积的永磁体，拆分成若干个小的永磁体，降低对应的导磁部的厚度，进而减小了电动机的体积和质量，因此有利于实现电动机的高扭矩密度；另外由于永磁体安装在槽内，增加永磁体的极对数，同样需要增加了齿和槽的数量，就相当于减少了每个齿和槽的体积，从而减小齿间扭矩的影响，使得扭矩输出平稳更有利于实现电动机的高扭矩密度。

3、由于定子和/或动子上的永磁体安装在齿与齿之间的槽内，导致了定子和动子朝间隙一侧的磁阻沿圆周方向不均匀。又由于定子齿的数目和动子齿的数目不相等，以及采用了多对极的永磁体，当转子旋转时会导致其产生的间隙磁场发生高频率的变化，从而导致了在一定的永磁体材料下产生大的电磁转矩。