CN117650653A - 电机和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机和机器人。本发明实施方式的电机包括定子组件和相对于定子组件转动设置的转子组件。定子组件包括定子铁芯、多个绕组和多个磁场调制模块，其中定子铁芯包括导磁环和沿导磁环的周向间隔分布的多个定子齿，相邻的两个定子齿之间形成有开口槽，绕组绕设在定子齿上，磁场调制模块设置在开口槽内。转子组件包括多个转子铁芯单元和多个永磁体，转子铁芯单元沿电机的周向分布，相邻的每两个转子铁芯单元中间嵌有一个永磁体，所述永磁体包括第一磁体和第二磁体，第一磁体和第二磁体的极性相反且第一磁体和第二磁体沿电机的周向交替设置。

Description

电机和机器人

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机和机器人。

背景技术

在相关技术中，永磁游标电机包括定子、转子、永磁体和电枢绕组，其中定子普遍采用分裂齿结构，磁路易饱和，使定子轭部、齿部以及转子轭部设计厚度较大，电枢绕组通常采用分布式绕组，线圈端部较高、重量偏大，以上结构导致电机自重较重、体积较大，不利于电机转矩密度提高。

发明内容

本发明提供了一种电机和机器人。

本发明实施方式的电机包括定子组件和相对于定子组件转动设置的转子组件。

定子组件包括定子铁芯、多个绕组和多个磁场调制模块，其中定子铁芯包括导磁环和沿导磁环的周向间隔分布的多个定子齿，相邻的两个定子齿之间形成有开口槽，绕组绕设在定子齿上，磁场调制模块设置在开口槽内。

转子组件包括多个转子铁芯单元和多个永磁体，转子铁芯单元沿电机的周向分布，相邻的每两个转子铁芯单元中间嵌有一个永磁体，所述永磁体包括第一磁体和第二磁体，第一磁体和第二磁体的极性相反且第一磁体和第二磁体沿电机的周向交替设置。

在本申请实施方式的电机中，定子铁芯上设置有沿电机周向分布的开口槽，用于容纳绕组线圈和磁场调制模块，有效利用电机空间并且减轻了定子铁芯自重，绕组采用集中式绕组，进一步减小电机重量，从而增加电机的转矩密度。同时，在转子组件中永磁体嵌入转子铁芯单元，利用调制效应可以与定子组件配合产生气隙调制磁密，提升了有效的磁密幅值，进一步提高了电机的转矩密度。

在一些实施方式中，磁场调制模块设置在定子铁芯和转子组件之间，并与定子铁芯及转子组件间隔设置。

如此，磁场调制模块可以在气隙处对定子旋转磁场和励磁磁场进行调制，增强磁障效应，从而削弱磁路饱和，间接提高峰值转矩密度。

在一些实施方式中，每个开口槽中设置一个磁场调制模块，定子齿的数量与磁场调制模块的数量相同。

如此，每个开口槽内均放置一个磁场调制模块，磁场调制模块与定子齿数量相同，磁场调制模块沿电机的周向均匀分布。并且由于磁场调制模块和定子齿共同进行气隙磁场的调制，有效调制模块的数量为定子齿数量的2倍。

在一些实施方式中，磁场调制模块的数量Z、定子组件的定子磁场极对数Ps和转子组件的转子磁场极对数Pr满足关系式：Pr＝2Z±Ps。

如此，在选用已知定子齿数量的定子铁芯且绕组数量与分布确定后，可通过关系式Pr＝2Z±Ps的计算结果选取转子组件中永磁体极对数。

在一些实施方式中，定子组件的定子磁场极对数Ps和磁场调制模块的数量Z满足关系式：Ps＝(Z-2)/2。

如此，采用少极多槽配合，可以尽可能提高极比值，从而增强调制效应。

在一些实施方式中，永磁体和转子铁芯单元的尺寸相同，转子铁芯单元和永磁体数量相同且均为2Pr。

如此，永磁体和转子铁芯单元尺寸相同，可以减少转子组件漏磁，使得永磁体利用率最大化。

在一些实施方式中，永磁体的极弧系数的范围为0.45-0.65。

如此，在合理的范围内选取永磁体的极弧系数，匹配不同齿槽数量的定子铁芯和不同极对数的转子组件，可以实现电机最优的输出性能。

在一些实施方式中，磁场调制模块为圆弧状导磁块，且磁场调制模块的外径与定子铁芯的外径相同。

如此，磁场调制模块呈圆弧状且外径保持与定子铁芯的外径一致，可以避免定子组件与转子组件干涉，增大开口槽的利用率。

在一些实施方式中，磁场调制模块的圆弧的角度范围为6deg-8deg，磁场调制模块的厚度的范围为1mm-3mm，磁场调制模块的中心线与临近的定子齿的中心线的夹角的范围为2deg-5deg。

如此，通过在合理的范围内设置磁场调制模块的弧度、内外径的大小和磁场调制模块在开口槽内的位置，匹配不同的齿槽数和极对数，可以实现电机最优的输出性能。

本申请实施方式的机器人包括上述任一实施方式的电机。

如此，本申请实施方式的电机具有体积小、重量轻、转矩惯量比大、转矩密度高的优点，可以满足机器人对于小体量高爆发的驱动需求。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的电机的拓扑结构示意图；

图2是本申请实施方式的电机的立体结构示意图；

图3是本申请实施方式的电机的分解结构示意图；

图4是本申请实施方式的电机的局部放大结构示意图；

图5是本申请实施方式的定子铁芯的齿部磁密分布数据图；

图6是本申请实施方式的定子铁芯的轭部磁密分布数据图；

图7是本申请实施方式的电机的转矩数据图；

图8是本申请实施方式的机器人的结构示意图。

主要元件符号说明：

机器人1000、电机100、定子组件10、定子铁芯11、导磁环111、定子齿112、开口槽113、绕组12、磁场调制模块13、转子组件20、转子铁芯单元21、永磁体22、第一磁体221、第二磁体222、气隙30。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-图3，图1是本申请实施方式的电机100的拓扑结构图，本申请实施方式的电机100包括定子组件10和相对于定子组件10转动设置的转子组件20。

定子组件10包括定子铁芯11、多个绕组12和多个磁场调制模块13，其中定子铁芯11包括导磁环111和沿导磁环111的周向间隔分布的多个定子齿112，相邻的两个定子齿112之间形成有开口槽113，绕组12绕设在定子齿112上，磁场调制模块13设置在开口槽113内。

转子组件20包括多个转子铁芯单元21和多个永磁体22，转子铁芯单元21沿电机100的周向分布，相邻的每两个转子铁芯单元21中间嵌有一个永磁体22，所述永磁体22包括第一磁体221和第二磁体222，第一磁体221和第二磁体222的极性相反且第一磁体221和第二磁体222沿电机100的周向交替设置。

在本申请实施方式的电机100中，定子铁芯11上设置有沿电机100周向分布的开口槽113，用于容纳绕组12线圈和磁场调制模块13，有效利用电机100空间并且减轻了定子铁芯11自重，绕组12采用集中式绕组12，进一步减小电机100重量，从而增加电机100的转矩密度。同时，在转子组件20中永磁体22嵌入转子铁芯单元21，利用调制效应可以与定子组件10配合产生气隙30调制磁密，提升了有效的磁密幅值，进一步提高了电机100的转矩密度。

本申请实施方式的电机100采用具有开口槽113的定子铁芯11、分离式磁场调制模块13和轮辐式转子，提高了气隙30基波磁密，减弱了磁路饱和，明显提高了转矩密度，可以在有限体积内达到高转矩输出，在各类直驱系统中具有良好的应用场景。本申请实施方式电机100可以广泛应用于机器人1000、新能源车辆、无人机、船舶推进、轨道交通等领域，提供驱动、控制转速输出。

具体的，定子组件10和转子组件20之间存在气隙30。转子铁芯单元21构成转子铁芯，永磁体22嵌入转子铁芯中并产生励磁磁场。绕组12嵌入定子铁芯11中，在绕组12接电时可以产生定子旋转磁场。磁场调制模块13放置于定子铁芯11的开口槽113中，励磁磁场、定子旋转磁场经过磁场调制模块13和定子齿112的调制作用在气隙30中产生主要的工作磁场，工作磁场产生转矩带动转子组件20运动。在调制作用下，气隙30磁密中的一个谐波磁密转化为有效工作磁密，从而增加了有效工作磁密，提高了电机100的输出转矩。

在定子组件10中，每组线圈缠绕单个定子齿112，形成集中式绕组12，相比与分布式绕组12，减小了线圈端部尺寸，减轻了电机100重量。定子齿112可以沿导磁环111的周向均匀分布，每个定子齿112上缠绕相同匝数的绕组12线圈。每两个相邻定子齿112之间形成开口槽113，开口槽113在导磁环111的周向上分布均匀。绕组12容置在开口槽113中，有效容置空间较大，对比相关技术中的分裂齿定子结构，本申请实施方式的定子铁芯11在槽满率相同时可以放置更多的线圈。

永磁体22和转子铁芯单元21相互嵌合并设置在电机100径向上相同的位置。第一磁体221和第二磁体222切向充磁，使第一磁体221和第二磁体222分别形成N、S极中的一个。第一磁体221、转子铁芯单元21、第二磁体222沿电机100周向交替分布，N、S磁极的磁力线汇集可以产生聚磁作用。在聚磁作用下，转子组件20可以跨越永磁体22剩磁的界限，提高气隙30磁密幅值，提升电机100的输出转矩性能。

在一些实施例中，绕组12可以为铜线线圈，定子铁芯11和磁场调制模块13可以采用磁导率高且不易磁化的材料制成，例如硅钢材料、铁钴合金材料等，永磁体22可以采用铁氧体、钕铁硼等磁性能较好的材料制成。

请参阅图1和图2，在一些实施方式中，沿电机100的径向，定子组件10设置在转子组件20的内侧。在一些实施方式中，沿电机100的径向，定子组件10设置在转子组件20的外侧。

如此，定子组件10可以设置在转子组件20的内侧或外侧，本申请实施方式的电机100可应用于内转子电机和外转子电机，应用范围较广。

具体的，定子组件10和转子组件20同轴，在定子组件10和转子组件20之间形成圆周气隙30。磁场调制模块13放置在开口槽113中，位于气隙30处。

在一些实施例中，电机100为外转子电机，定子组件10设置在转子组件20的内测，沿电机100的径向从内到外依次设置有导磁环111、定子齿112、绕组12、磁场调制模块13、转子组件20。第一磁体221、第二磁体222和转子铁芯单元21设置在电机100的径向上相同的位置。定子齿112沿电机100的径向自导磁环111向外延伸，定子齿112的顶端指向转子组件20。开口槽113形成在相邻的两个定子齿112之间并朝向转子组件20开口，开口槽113的槽底靠近电机100的轴心，槽口靠近电机100的外径。磁场调制模块13放置在开口槽113内靠近槽口处，磁场调制模块13和定子齿112的顶端与转子组件20之间形成气隙30。在此实施例中，转子组件20靠近电机100外径，便于转子组件20的维护。

在一些实施例中，电机100为内转子电机，沿电机100的径向从内到外依次设置转子组件20、磁场调制模块13、绕组12、定子齿112和导磁环111。定子齿112沿电机100的径向自导磁环111向内延伸，定子齿112的顶端指向转子组件20。开口槽113形成在相邻的两个定子齿112之间并朝向转子组件20开口，开口槽113的槽底靠近电机100的外径，槽口靠近电机100的轴心。在此实施例中，转子组件20的旋转惯性相对于外转子电机中的转子组20的旋转惯性较小，有利于达到更高的转速。

请参阅图1和图4，在一些实施方式中，磁场调制模块13设置在定子铁芯11和转子组件20之间，并与定子铁芯11及转子组件20间隔设置。

如此，磁场调制模块13可以在气隙30处对定子旋转磁场和励磁磁场进行调制，增强磁障效应，从而可以削弱磁路饱和，间接提高电机100的峰值转矩密度。

具体的，磁场调制模块13与定子铁芯11及转子组件20间隔设置。需要说明的是，本申请实施方式的电机100中定子磁场极对数Ps、转子磁场极对数Pr与有效调制模块数Y需满足关系式Pr＝Y±Ps，定子磁场极对数Ps远小于转子磁场极对数Pr。因此，低极对数的主磁通线穿过转子组件20时会被强制性地绕开反向磁极而进入附近的气隙30区域，这种磁障效应使得主磁路磁阻变大，有利于削弱电机100的电枢反应，降低磁饱和。磁场调制模块13相对于定子铁芯11和转子组件20分离设置，可以增强磁障效应，从而有利于抑制磁路饱和，提高气隙30中的有效工作磁密。

在正向磁极区域，永磁体22也进一步增强了磁障效应，磁场调制模块13和永磁体22的共同作用可以极大地削弱电机100的电枢反应，降低电机100的磁饱和。请参阅图5和图6，图5和图6是通过有限元仿真分析得到的相同电负荷下本申请实施方式的电机100以及相同尺寸的分裂齿结构定子电机、表贴式转子电机的定子铁芯11的齿轭部在定子铁芯11周向上的磁密大小，其中图5指示齿部磁密分布，图6指示轭部磁密分布。如图5、图6所示，本申请实施方式的电机100明显削弱了定子齿112轭的磁饱和，从而可以增强工作磁场磁通，提高电机100的转矩输出性能。

请参阅图1，在一些实施方式中，每个开口槽113中设置一个磁场调制模块13，定子齿112的数量与磁场调制模块13的数量相同。

如此，每个开口槽113内均放置一个磁场调制模块13，磁场调制模块13与定子齿112数量相同，磁场调制模块13沿电机100的周向均匀分布。并且由于磁场调制模块13和定子齿112共同进行气隙30磁场的调制，有效调制模块的数量为定子齿112数量的2倍。

具体的，由于沿电机100的圆周，定子齿112在导磁环111的外侧或内侧均匀分布，每两个相邻定子齿112之间形成开口槽113，并且每个开口槽113中设置一个磁场调制模块13，定子齿112的数量、磁场调制模块13的数量和开口槽113的数量相同，均为Z。磁场调制模块13放置于开口槽113中，永磁体22产生的励磁磁场经过磁场调制模块13和定子齿112的调制作用在气隙30中产生两个主要的工作磁场，这两个工作磁场的极对数分别与定子磁场极对数Ps和转子磁场极对数Pr一致，因此本申请实施方式的电机100的工作磁密比普通永磁电机多一个，提高了有效工作磁密幅值，进而提高了电机100的转矩密度。

请参阅图1和图3，在一些实施方式中，定子齿112的两侧面为平面，两个定子齿112相对的侧面限定出开口槽113。

如此，两个定子齿112相对的侧面限定出开口槽113增大了开口槽113的槽内面积，便于绕组12下线并且减小了定子铁芯11的重量。

具体的，定子齿112的两侧面为平面，在电机100的径向上的延伸路径中不出现分叉，区别于常规的分裂齿结构。定子齿112的两侧面可以为平直面，也可以为具有一定曲度的弧面。本申请不限制定子齿112的侧面出现曲度和弧面，但曲度的大小限制为不致使定子齿112的两侧面出现阶梯。

相邻两个定子齿112相对的两侧面和导磁环111朝向转子组件20的一侧表面限定出开口槽113，导磁环111朝向转子组件20的一侧表面形成开口槽113的槽底。绕组12在每个定子齿112上缠绕，每组线圈容纳在相邻的两个开口槽113中，绕组12在电机100的径向上靠近开口槽113的槽底。开口槽113的开口朝向转子组件20，磁场调制模块13容纳在开口槽113中，位于开口槽113的开口处。相对于采用分裂齿结构定子的电机，开口槽113的设计减薄了导磁环111和定子齿112，扩大了槽内有效空间，减小了定子铁芯11的重量，使得电机100结构简化、轻便。

在一些实施方式中，磁场调制模块13的数量Z、定子组件10的定子磁场极对数Ps和转子组件20的转子磁场极对数Pr满足关系式：Pr＝2Z±Ps。

如此，在选用已知定子齿112数量的定子铁芯11且绕组12数量与分布确定后，可通过关系式Pr＝2Z±Ps的计算结果选取转子组件20中永磁体22极对数。

具体的，定子组件10中绕组12能够产生定子旋转磁场，定子旋转磁场的极对数即为定子磁场极对数Ps，转子组件20中永磁体22产生的磁场的极对数为转子磁场极对数Pr。如前文所述，磁场调制模块13和定子齿112共同进行气隙30磁场的调制，有效调制模块的数量Y为定子齿112数量Z的2倍。由于本申请实施方式的电机100中定子磁场极对数Ps、转子磁场极对数Pr与有效调制模块数Y需满足关系式Pr＝Y±Ps，故而磁场调制模块13的数量Z、定子磁场极对数Ps和转子磁场极对数Pr满足关系式：Pr＝2Z±Ps。在选用已知定子齿112的定子铁芯11并且确定绕组12数量与分布后，可通过关系式Pr＝2Z±Ps计算结果选取转子组件20中的永磁体22极对数。

在满足Pr＝2Z-Ps的情况下，转子磁场极对数较少，永磁体22数量和转子铁芯单元21的数量较少，更有利于生产和装配，工艺相对容易实现。

在满足Pr＝2Z+Ps的情况下，转子磁场极对数较多，更有利于提高气隙30有效工作磁密，提升电机100输出转矩性能。

在一些实施方式中，定子组件10的定子磁场极对数Ps和磁场调制模块13的数量Z满足关系式：Ps＝(Z-2)/2。

如此，采用少极多槽配合，可以尽可能提高极比值，从而增强调制效应。

具体的，相关技术中采用集中式绕组的电机一般采用多极少槽配合，本申请实施方式的电机100采用少极多槽配合，尽可能提高极比值，也即转子磁场极对数Pr与定子磁场极对数Ps之比，以提高电机100中的调制效应。如前文所述，定子齿112的数量、磁场调制模块13的数量和开口槽113的数量均为Z。考虑绕组12因数最大化，本申请实施方式的电机100中，定子磁场极对数与磁场调制模块13(或定子齿112、开口槽113)的数量Z满足关系式Ps＝(Z-2)/2。

请参阅图1-图3，在一些实施方式中，永磁体22和转子铁芯单元21的尺寸相同，转子铁芯单元21和永磁体22数量相同且均为2Pr。

如此，永磁体22和转子铁芯单元21尺寸相同，可以减少转子组件20漏磁，使得永磁体22利用率最大化。

具体的，永磁体22和转子铁芯单元21的形状均为扇形。如前文所述，永磁体22和转子铁芯单元21在电机100的径向上位于相同的位置，而在电机100的周向上，永磁体22的侧面与转子铁芯单元21的侧面紧密贴合。第一磁体221和第二磁体222的形状、尺寸和数量均相同。

第一磁体221和第二磁体222交替地与转子铁心单元21嵌合，转子铁心单元21的内径、外径和宽度均与永磁体22相同，并且转子铁心单元21和永磁体的内外径即为转子组件20的内外径。

转子铁芯单元21和永磁体22数量相同，第一磁体221和第二磁体222的数量相同且为永磁体22数量的一半，故而转子磁场极对数Pr为转子铁芯单元21数量的一半。如前文所述，可以通过关系式Pr＝2Z±Ps选取永磁体22和转子铁芯单元21的数量。

在一些实施方式中，永磁体22的极弧系数的范围为0.45-0.65(含端点)。

如此，在合理的范围内选取永磁体22的极弧系数，匹配不同齿槽数量的定子铁芯11和不同极对数的转子组件20，可以实现电机最优的输出性能。

具体的，永磁体22的极弧系数大小会影响电机100的输出性能，极弧系数太大的永磁体22会导致转子铁芯单元21过饱和，极弧系数太小的永磁体22会削弱轮辐式转子组件20的聚磁能力。在同一电机100中，第一磁体221和第二磁体222的极弧系数相同。

根据具体实施例中电机100的不同情况，例如转子组件20的极对数、定子铁芯11的齿槽数量、定转子的直径大小、不同部件所选材料、电机100的应用场景等，可以选取最优的参数配合，从而实现最优的输出转矩性能。实施例性的，永磁体22的极弧系数可以为0.45、0.48、0.5、0.52、0.6、0.65。

请参阅图1，在一些实施方式中，磁场调制模块13为圆弧状导磁块，且磁场调制模块13的外径与定子铁芯11的外径相同。

如此，磁场调制模块13呈圆弧状且外径保持与定子铁芯11的外径一致，可以避免定子组件10与转子组件20干涉，增大开口槽113的利用率。

具体的，磁场调制模块13为圆弧状导磁块，磁场调制模块13放置在开口槽113的槽口处并使磁场调制模块13弧形的外径保持与定子铁芯11的外径一致，尽可能增加开口槽113中绕组12的容置空间。磁场调制模块13可以在圆周气隙30处均匀分布，同时避免了定子组件10与转子组件20干涉，保障转子组件20顺利转动。

请参阅图4，在一些实施方式中，磁场调制模块13的圆弧的角度w的范围为6deg-8deg(含端点)，磁场调制模块13的厚度t的范围为1mm-3mm(含端点)，磁场调制模块13的中心线与临近的定子齿112的中心线的夹角α的范围为2deg-5deg(含端点)。

如此，通过在合理的范围内设置磁场调制模块13的弧度、内外径的大小和磁场调制模块13在开口槽113内的位置，匹配不同的齿槽数和极对数，可以实现电机100最优的输出性能。

具体的，磁场调制模块13的的弧度、内外径的大小以及磁场调制模块13在开口槽113中放置的位置均会影响到气隙30工作磁密的幅值，进而影响电机100的输出转矩性能。磁场调制模块13的尺寸可以通过圆弧的角度w、厚度t确定，磁场调制模块13的厚度t为磁场调制模块13外径与内径之差。磁场调制模块13的外径与定子齿112的外径一致，故而通过磁场调制模块13的厚度t可以确定磁场调制模块13在开口槽113中径向上的位置。沿电机100的周向，磁场调制模块13在开口槽113中放置的位置可以通过形成磁场调制模块13所处的开口槽113的定子齿112的中心线与该磁场调制模块13的中心线的夹角α的大小确定。

根据具体实施例中电机100的不同情况选取最优的参数配合，从而实现最优的输出转矩性能。示例性的，磁场调制模块13的弧度w可以为6deg、6.1deg、6.8deg、7.3deg、7.7deg、8deg，磁场调制模块13的厚度t可以为1mm、1.2mm、1.45mm、2.1mm、2.6mm、3mm，磁场调制模块13的中心线与相邻的定子齿112的中心线的夹角α可以为2deg、2.4deg、3deg、3.5deg、4deg、4.8deg、5deg。

在一个具体的实施例中，定子齿112及磁场调制模块13的数量Z为18，定子磁场极对数Ps为8，绕组12节矩为1，转子磁场极对数Pr为28，磁场调制模块13的弧度w为7deg，磁场调制模块13的厚度t为2mm，定子齿112中心与磁场调制模块13中心的夹角α为3deg，永磁体22的极弧系数为0.55。定子铁芯11和磁场调制模块13的材料选用高饱和铁钴合金，永磁体22和转子铁芯单元21的材料选用钕铁硼。在外形尺寸和电负荷相同的情况下，有限元仿真结果表明本实施例电机100的峰值转矩密度为38N·m/kg，可以达到采用表贴式转子的电机的1.4倍以及采用常规分裂齿结构定子的电机的1.6倍。

本申请实施方式的电机100中，转子组件20采用轮辐式结构，相较于表贴式结构极大地提高了气隙30基波磁密，结合分离式磁场调制模块13提高磁障效应进而减弱磁路饱和，同时利用调制效应产生气隙30调制磁密，提升了有效气隙30磁密幅值。另一方面，在定子铁芯11上设置开口槽113，相较于常规分裂齿定子铁芯结构简化，减小了电机100重量，并且增大了有效容置空间。

图7是通过有限元分析得出的相同电负荷情况下，一实施例的电机100与相同尺寸的采用常规分裂齿定子的电机以及采用表贴式转子的电机的转矩对比图。如图7所示，在外形尺寸和电负荷相同的情况下，本申请实施方式的电机100的转矩明显提高。

请参阅图8，本申请实施方式的机器人1000包括上述任一实施方式的电机100。

如此，本申请实施方式的电机100具有体积小、重量轻、转矩惯量比大、转矩密度高的优点，可以满足机器人1000对于小体量高爆发的驱动需求。

具体的，机器人1000可以为人形机器人1000、四足机器人1000、多足机器人1000等，电机100可以设置在机器人1000的躯干、腿足或关节处，为机器人1000提供驱动力。电机100的转矩密度较高，可以在机器人1000有限的安装空间内实现较大的转矩运行，因此本申请实施方式的电机100尤其适用于机器人1000关节处，灵活驱动机器人1000运动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

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

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子组件，所述定子组件包括定子铁芯、多个绕组和多个磁场调制模块，所述定子铁芯包括导磁环和沿所述导磁环的周向间隔分布的多个定子齿，相邻的两个所述定子齿之间形成有开口槽，所述绕组绕设在所述定子齿上，所述磁场调制模块设置在所述开口槽内；

相对于所述定子组件转动设置的转子组件，所述转子组件包括多个转子铁芯单元和多个永磁体，所述转子铁芯单元沿所述电机的周向分布，相邻的每两个所述转子铁芯单元中间嵌有一个所述永磁体，所述永磁体包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体的极性相反，所述第一磁体和所述第二磁体沿所述电机的周向交替设置。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁场调制模块设置在所述定子铁芯和所述转子组件之间，并与所述定子铁芯及所述转子组件间隔设置。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，每个所述开口槽中设置一个所述磁场调制模块，所述定子齿的数量与所述磁场调制模块的数量相同。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述磁场调制模块的数量Z、所述定子组件的定子磁场极对数Ps和所述转子组件的转子磁场极对数Pr满足关系式：Pr＝2Z±Ps。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述定子组件的定子磁场极对数Ps和所述磁场调制模块的数量Z满足关系式：Ps＝(Z-2)/2。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述永磁体和所述转子铁芯单元的尺寸相同，所述转子铁芯单元和所述永磁体数量相同且均为2Pr。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述永磁体的极弧系数的范围为0.45-0.65。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁场调制模块为圆弧状导磁块，且所述磁场调制模块的外径与所述定子铁芯的外径相同。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述磁场调制模块的圆弧的角度范围为6deg-8deg，所述磁场调制模块的厚度的范围为1mm-3mm，所述磁场调制模块的中心线与临近的所述定子齿的中心线的夹角的范围为2deg-5deg。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电机。