CN111490611A - 永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人 - Google Patents

永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人 Download PDF

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CN111490611A CN202010330604.8A CN202010330604A CN111490611A CN 111490611 A CN111490611 A CN 111490611A CN 202010330604 A CN202010330604 A CN 202010330604A CN 111490611 A CN111490611 A CN 111490611A
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Abstract

本发明涉及电机技术领域，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。

Description

永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人
技术领域
本发明涉及电机技术领域，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。
背景技术
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
Figure BDA0002464814260000011
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。
发明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。
发明内容
有鉴于此，本发明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，本发明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；
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。
本发明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。
本发明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。
本发明的实施方式还提供了一种机器人，包括：如前所述的执行器。
本发明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，本发明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发明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发明的实施例，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为本发明一实施例提供的永磁无刷电机的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的永磁无刷电机定子的结构示意图；
图3为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1至图7所示，本发明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10包括：定子轭部101以及定子齿部；定子齿部包括：若干个设置于定子轭部101的定子齿102。本实施例中，定子铁芯10为一体式结构，作为示例而非限制，定子铁芯10可以由硅钢片或软磁材料片叠压而成。定子绕组包括预设数目个机器绕线成型的绕组线圈11。定子绕组为集中式绕组，即绕组线圈的节距为1，每个绕组线圈11对应套设于一个而非多个定子齿102上。本实施例中，定子齿表面设有绝缘层，从而保证定子绕组和定子铁芯的绝缘性。在本实施例中各个定子齿分别套设有x个绕组线圈11，x大于或等于1，且为整数。如图1所示，每个定子齿上套设有一个绕组线圈。在下文的其他示例中，每个定子齿上套设有两个绕组线圈。本实施例对于各个定子齿上套设的绕组线圈的数量不做具体限制。
本实施例中，绕组线圈通过机器绕线单独加工完成后，可套设安装于定子齿上，并可通过焊接相连形成定子绕组。或者，也可直接通过机器绕出相连的多个绕组线圈。本实施例对于各绕组线圈之间的连接方式不做具体限制。作为示例而非限制，本实施例中，定子绕组包含的绕组线圈的数量，可以根据定子齿的数量以及每个定子齿上套设的绕组线圈的数量确定，比如，电机定子齿的数量为48个，每个定子齿上套设2个绕组线圈时，定子绕组包含96个绕组线圈。
现有技术中绕组线圈通过专用定子绕线机直接绕设于定子齿上，因此定子齿及其上的绕组线圈对相邻绕组线圈的绕设过程会造成一定的干涉，使得相邻绕组线圈之间的间隙常常大于2～3mm；此外，现有技术中机器人用电机绕线排布不规则，这些因素严重影响电机的槽满率，而本发明实施例在绕组线圈加工过程中不存在任何干涉，因此绕制得到的绕组线圈更易达到设计要求，使得相邻绕组线圈之间的间隙大大减小，从而可大幅提高电机槽满率。此外，本实施例中，通过机器绕制的线圈排布整齐，填充率高，可进一步提高电机力矩密度。并且，当每个定子齿上设置多个绕组线圈时，可以在每个定子齿上先套设靠近定子轭部的绕组线圈，再套设远离定子轭部的绕组线圈，相对每个定子齿上设置数量较少的绕组线圈而言，在靠近定子轭部的定子齿部位安装绕组线圈时，可避免与相邻定子齿上已套设的绕组线圈产生干涉，从而可提高槽满率，进而提高电机的电机常数和输出功率密度。
如图7所示，本实施例中，永磁无刷电机的转子2包括：永磁体21和永磁体载体20，其中，永磁体用于励磁产生旋转磁场。
可选地，本实施例中，从远离定子轭部101的齿端部到靠近定子轭部101的齿根部，定子齿的宽度处处相同，便于对应绕组线圈11的制造，且能提高空间利用率，从而提升电机常数密度。可以理解的是，在一些例子中，从远离定子轭部101的齿端部到靠近定子轭部101的齿根部，各定子齿宽度也可以逐渐增大。需要说明的是，现有技术中，定子齿一般为倒T形结构(即定子齿具有靴部结构)，带有靴部的定子齿会影响绕组线圈空腔110的大小，从而降低了绕组线圈的空间利用率。而本实施例中，定子齿靴部的取消提高了绕组线圈的空间利用率，进而有利于进一步提电机常数密度。
可选地，如图6所示，本实施例中，各绕组线圈围成的空腔110的截面形状可以为图6所示的圆角矩形。在一些应用中，空腔110的截面形状也可以为跑道形、椭圆形、矩形或者平行四边形，空腔110可略大于定子齿102，从而便于将绕组线圈11套设于定子齿102上。跑道形或者椭圆形等便于绕组线圈11的加工；而矩形、圆角矩形和平行四边形，有较高的空间利用率和较低的端部导体长度，可使电机具有较高的电机常数密度。可以理解地，由于加工工艺和铜线物理性质的限制，实际产品中空腔110的形状与理想的跑道形、椭圆形、圆角矩形或矩形相比会存在一定的微小偏差。
可选地，本实施例中，定子齿102周向突出部分形成倒角，比如定子齿的四个棱角位置均形成倒角，从而可防止安装绕组线圈时定子齿102的尖锐边缘损伤绕组线圈表面的绝缘漆层。在一些应用中，定子齿102与定子轭部101的连接处也可形成倒角。
在本实施例中，为了进一步提高绕组线圈11与定子齿102结合的牢固程度，定子1还可以包括粘合层；绕组线圈11通过粘合层固定于定子齿102。其中，粘合层可以为均匀涂布于定子齿102表面或者绕组线圈11内表面的胶水固化后形成。具体地，可在定子齿102表面的部分或者全部均匀涂布胶水，然后将绕组线圈11套装于定子齿102上，胶水固化后形成粘合层，使得绕组线圈11与定子齿102固定在一起，不易松脱。
在上述实施例的基础上，本实施例对电机的尺寸结构做出进一步改进，具体如下：
本实施例中，定子齿最窄处宽度w大于或者等于定子内圆周长/N的30％，且小于或者等于定子内圆周长/N的65％，其中N为定子齿102的数量，定子内圆的直径为定子内径d1。在本实施例中，N＝48。如图8所示，为定子齿宽度/(定子内圆周长/齿数)与电机常数密度的仿真效果示意图。定子轭部厚度L大于或者等于定子齿最窄处宽度w的30％，且小于或者等于定子齿最窄处宽度w的250％。如图9所示，为定子轭部厚度/定子齿宽度与电机常数密度的仿真效果示意图。定子铁芯内径d1大于或者等于定子铁芯外径d2的75％，且小于或者等于定子铁芯外径d2的90％。如图10所示，为定子铁芯内径与定子铁芯外径之比与电机常数密度的仿真效果示意图。定子铁芯轴向高度小于或者等于定子外径d2的20％。如图11所示，为定子铁芯高度/定子外径与电机常数密度的仿真效果示意图。定子1和转子2之间形成气隙，且电机的平均气隙距离g小于或者等于定子外径d2的0.7％，如图12所示，为平均气隙距离与定子外径之比与电机常数密度的仿真效果示意图。永磁体厚度t小于或者等于平均气隙距离g的25倍，且大于或者等于平均气隙距离g的2倍。如图13所示，为永磁体厚度与平均气隙距离之比与电机常数密度的仿真效果示意图。
需要说明的是，本实施例中对于上述结构尺寸等的进一步优化是发明人基于工艺实现难易以及电机电磁性能等因素综合考虑之后提出的。本实施例通过对电机的相关尺寸做出上述优化，使得电机生产制造加工以及组装难度低，且有利于提高槽满率、增大气隙面积、提升电磁性能，从而提高永磁无刷电机的电机常数密度。
如图7所示，本实施例中，永磁体21设置于永磁体载体20相对定子1的一侧表面。该永磁体21可由钕铁硼磁铁制成。
作为一种实现方式，本实施例中永磁体21包括若干个永磁块，各永磁块均贴附于永磁体载体20表面,即永磁块为表贴式永磁块。
作为另一种实现方式，永磁体21可以为一体式环状结构，且套设并固定于永磁体载体20表面。永磁体21可以通过胶水固定于永磁体载体20。
可选地，本实施例中，永磁体载体20为软磁材料制成的转子铁芯。作为另一种实现方式，永磁体载体20还可以为非软磁材料。作为示例而非限制，永磁体载体20的材料可以为铝合金。铝合金制成的永磁体载体20的重量相对软磁材料制转子铁芯大幅降低，从而可以增大电机常数密度。
可选地，本实施例中，若干个永磁块可以形成海尔贝克阵列。
本实施例永磁体21安装于永磁体载体20表面相较于采用嵌设于永磁体载体20的永磁体而言，不仅使得制造工艺更简单、电机重量更小，而且可减轻线圈电流对旋转磁场的影响，使得电机的感应线性更佳，从而使得电机更易于控制且运行更平稳。本实施例的永磁无刷电机的磁阻转矩小于或者等于额定转矩的10％和峰值转矩的5％两者中的较大值，从而保证电机运行的稳定性。
本实施例中，该电机可以为三相电机，电机的齿极数比为12/10或12/14的整数倍；其中，永磁体21的磁极数可以为40，此齿极数比可有效降低齿槽转矩，使电机运行平稳。
如图1、图5、图14a、14b所示，在本实施例中，从靠近定子轭部到远离定子轭部，定子齿上绕组线圈的周长111呈减小的趋势，举例而言，靠近齿根的绕组线圈的周长111a大于或等于靠近齿端的绕组线圈的周长111b，从而有助提高槽满率和简化套设工艺。
如图15所示，在另一个实施例中，定子齿上套设有两个绕组线圈，即x＝2，两个绕组线圈分别为齿根绕组线圈11a和齿端绕组线圈11b。如图16所示，作为示例而非限制，这两个绕组线圈的匝数可以相同，且该同一个定子齿上的齿根绕组线圈11a和齿端绕组线圈11b可通过并联连接以降低定子绕组的电阻，从而在电压不变的情况下，提高电机的最高转速，进而提高功率输出密度。通过在一个定子齿上套上两个或者两个以上的绕组线圈11，可以在相邻定子齿上的绕组线圈形状相同的情况下，提高槽满率。
本发明实施例单位质量的电机常数可达到
Figure BDA0002464814260000071
相比现有技术有显著提高。在电机重量相等或相近，相同工作电压、散热良好的情况下，本实施方式永磁无刷电机的功率输出密度可达到12kw/kg。
本发明实施例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。
本发明实施例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。
本发明实施例还提供了一种机器人，包括如前所述的执行器。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

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；
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；
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％。
4.根据权利要求3所述的永磁无刷电机，其特征在于，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。
5.根据权利要求4所述的永磁无刷电机，其特征在于，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。
6.根据权利要求2所述的永磁无刷电机，其特征在于，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。
7.根据权利要求2所述的永磁无刷电机，其特征在于，所述x大于或等于2，所述定子齿上套设的x个绕组线圈的匝数相同。
8.一种机器人关节执行器，包括如权利要求1至7中任一项所述的永磁无刷电机。
9.一种伺服舵机执行器，包括如权利要求1至7中任一项所述的永磁无刷电机。
10.一种机器人，包括如权利要求8或9所述的执行器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021139455A1 (zh) * 2020-01-07 2021-07-15 上海舞肌科技有限公司 永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人
CN114598050A (zh) * 2022-05-11 2022-06-07 广东美的智能科技有限公司 用于电机的定子、电机以及定子的加工方法
WO2023020601A1 (zh) * 2021-08-19 2023-02-23 上海舞肌科技有限公司 永磁无刷电机及其制造方法、关节执行器以及机器人
WO2023020578A1 (zh) * 2021-08-19 2023-02-23 上海舞肌科技有限公司 永磁无刷电机及其制造方法、多轴飞行器以及机器人

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112202303B (zh) * 2020-08-24 2022-03-08 浙江中博传动科技有限公司 一种高强度电动机定子
CN112994283B (zh) * 2021-01-05 2023-03-24 上海电气风电集团股份有限公司 定子及包括其的电机
CN117614163B (zh) * 2024-01-17 2024-04-19 北京中航科电测控技术股份有限公司 一种人形机器人用关节模组电机及关节模组

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2853156A1 (fr) * 2003-03-31 2004-10-01 Leroy Somer Moteurs Machine electrique synchrone comportant un stator et au moins un rotor et dispositif de commande associe
US7550892B2 (en) * 2005-10-03 2009-06-23 Ut-Battelle, Llc High slot utilization systems for electric machines
FR2894403A1 (fr) * 2005-12-02 2007-06-08 Leroy Somer Moteurs Machine electrique tournante a ondulations de couple reduites
FI119748B (fi) * 2006-12-21 2009-02-27 Kone Corp Sähkömoottori
CN101018002B (zh) * 2006-12-28 2013-03-27 李平 小型三相高性能方波永磁直流低速无刷电机
DE102009036034B4 (de) * 2009-08-04 2011-07-07 FEAAM GmbH, 85579 Elektrische Maschine
CN201910715U (zh) * 2010-12-28 2011-07-27 日立电梯电机（广州）有限公司 电机及其线圈绕组
US20140015348A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 Sinoelectric Powertrain Corporation Electric motors with double layer formed coil lapped winding
CN103647421A (zh) * 2013-11-20 2014-03-19 江苏大学 一种高槽满率高性能开口槽直齿永磁电机
CN105680581A (zh) * 2016-03-04 2016-06-15 上海电气集团股份有限公司 一种高功率密度的永磁伺服电机及其定子结构
US10326326B2 (en) * 2016-09-30 2019-06-18 Faraday & Future Inc. IPM machine with specialized winding for automotive electric vehicles
CN212323826U (zh) * 2020-01-07 2021-01-08 上海舞肌科技有限公司 永磁无刷电机及包含其的多轴飞行器、机器人

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021139455A1 (zh) * 2020-01-07 2021-07-15 上海舞肌科技有限公司 永磁无刷电机及机器人关节、伺服舵机执行器、机器人
WO2023020601A1 (zh) * 2021-08-19 2023-02-23 上海舞肌科技有限公司 永磁无刷电机及其制造方法、关节执行器以及机器人
WO2023020578A1 (zh) * 2021-08-19 2023-02-23 上海舞肌科技有限公司 永磁无刷电机及其制造方法、多轴飞行器以及机器人
CN114598050A (zh) * 2022-05-11 2022-06-07 广东美的智能科技有限公司 用于电机的定子、电机以及定子的加工方法

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