CN118199298A - 转子铁芯、转子组件、伺服电机及工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了转子铁芯、转子组件、伺服电机及工业机器人，涉及电机技术领域，转子铁芯包括沿转动轴线的方向层叠设置的第一冲片组和第二冲片组，第一冲片组和第二冲片组均包括多个转子冲片，转子冲片包括位于外周缘的凹槽和多个沿转子冲片的周向间隔布置的凸部，第一冲片组的多个沿转动轴线的方向层叠布置的凸部组成第一限位部；第二冲片组具有第二限位部；每个转子冲片的凸部数量为N，第一冲片组相对第二冲片组绕转动轴线旋转180°/N以使第一限位部和第二限位部错开，沿周向，相邻的第一限位部和第二限位部之间限定出用于安装永磁体的安装槽。本发明的转子铁芯能够使永磁体安装稳固可靠，减少窜动，并保证永磁体的抗退磁能力，减少漏磁。

Description

转子铁芯、转子组件、伺服电机及工业机器人

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种转子铁芯、转子组件、伺服电机及工业机器人。

背景技术

在高温、高转速的应用环境中，要求电机的永磁体具有较好的安装稳定性，这对于表贴式永磁电机的设计提出了更高要求。相关技术中，表贴式永磁电机的永磁体粘接在转子铁芯的外周壁，并在转子铁芯的外周安装钢套，以实现固定永磁体。然而，在生产制造、运输过程或电机运行过程中，该种安装方式的永磁体易发生窜动，特别是沿转子铁芯的周向窜动，永磁体安装不稳固，可靠性差，并容易导致漏磁，影响电机的性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种转子铁芯，能够使永磁体安装稳固可靠，减少窜动，并保证永磁体的抗退磁能力，减少漏磁。

本发明还提供一种具有上述转子铁芯的转子组件、伺服电机及工业机器人。

根据本发明第一方面实施例的转子铁芯，包括第一冲片组，包括多个沿所述转动轴线的方向对应层叠布置的转子冲片，所述转子冲片包括多个凸部，所述凸部凸设于所述转子冲片的外周缘，多个所述凸部沿所述转子冲片的周向间隔布置，所述转子冲片还设有凹槽，所述凹槽设于所述转子冲片的外周缘，多个沿所述转动轴线的方向层叠布置的所述凸部组成第一限位部；第二冲片组，包括多个沿所述转动轴线的方向层叠布置的所述转子冲片，多个沿所述转动轴线的方向层叠布置的所述凸部组成第二限位部；其中，每个所述转子冲片的所述凸部的数量为N，所述第一冲片组和所述第二冲片组沿所述转动轴线的方向层叠设置，并且所述第一冲片组相对所述第二冲片组绕所述转动轴线旋转以使所述第一限位部和所述第二限位部错开，并且旋转角度为180°/N，沿所述周向，相邻的所述第一限位部和所述第二限位部之间限定出安装槽，所述安装槽用于安装永磁体。

根据本发明第一方面实施例的转子铁芯，至少具有如下有益效果：通过在转子冲片上设置凸部和凹槽，使得第一冲片组的凸部形成第一限位部，第二冲片组的凸部形成第二限位部，因此，可将永磁体安装至第一限位部与第二限位部之间的安装槽内，第一限位部和第二限位部分别对永磁体沿转子铁芯的周向的两端限位，从而实现固定永磁体，安装稳固可靠。同时，第一冲片组与第二冲片组相对旋转180°/N，使得第一限位部和第二限位部仅分别抵触于永磁体沿转子铁芯的周向的部分壁面，从而可降低永磁体沿转子铁芯的周向的两端的漏磁风险，并通过凹槽优化磁场分布，进而改善永磁体的抗退磁能力，改善电机的性能。

根据本发明的一些实施例，所述转子冲片设有多个所述凹槽，并且所述凹槽的数量与所述凸部的数量相等，多个所述凹槽和多个所述凸部沿所述周向交替间隔布置。

根据本发明的一些实施例，所述安装槽具有第一壁面，所述第一壁面位于相邻的所述第一限位部和所述第二限位部之间，并且所述第一壁面背向所述转动轴线，在垂直于所述转动轴线的投影面上，以所述转动轴线的投影为圆心，所述第一壁面的投影的端部与所述圆心的最小距离为半径的圆为第一参考圆，所述第一壁面相对所述第一参考圆朝背离所述转动轴线的方向凸出设置。

根据本发明的一些实施例，在垂直于所述转动轴线的投影面上，所述第一壁面的投影为弧线，所述弧线所在的圆为第二参考圆，所述第二参考圆的圆心位于所述第一壁面与所述转动轴线之间。

根据本发明的一些实施例，所述第二参考圆的圆心与所述转动轴线的距离为L₁，满足：5mm≤L₁≤8mm。

根据本发明的一些实施例，所述凸部具有沿所述周向相背离的第二壁面和第三壁面，所述第二壁面与所述第三壁面的距离沿所述转子铁芯的径向向外的方向递增。

根据本发明的一些实施例，沿所述转子铁芯的径向，所述凸部的最大凸出高度为L₂，满足：0.5mm≤L₂≤1mm。

根据本发明的一些实施例，沿所述转子铁芯的径向，所述凹槽的最大深度为L₃，满足：0.5mm≤L₃≤0.7mm。

根据本发明的一些实施例，所述转子冲片还设有多个通风孔，多个所述通风孔沿所述周向间隔布置，所述通风孔沿所述转动轴线的方向贯穿所述转子冲片。

根据本发明的一些实施例，所述通风孔的最大内径为D，满足：8mm≤D≤10mm。

根据本发明的一些实施例，所述转子冲片设有用于安装转轴的轴孔，所述转子冲片还设有多个应力释放槽，所述应力释放槽设于所述轴孔的周缘，多个所述应力释放槽沿所述周向间隔布置。

根据本发明的一些实施例，沿所述转子铁芯的径向，所述应力释放槽的最大深度为L₄，满足：2mm≤L₄≤3mm。

根据本发明第二方面实施例的转子组件，包括本发明第一方面实施例的转子铁芯和多个永磁体，多个所述永磁体对应安装于多个所述安装槽。

本发明第二方面实施例的转子组件，因包括上述任意一项实施例的转子铁芯，因此具有转子铁芯的全部有益效果，在此不做一一陈述。

根据本发明的一些实施例，所述永磁体具有沿所述转子铁芯的径向相背离的第六壁面和第七壁面，所述第六壁面与所述第七壁面在所述径向上的距离为所述永磁体的厚度，所述永磁体在所述周向上的任意处的厚度相等。

根据本发明的一些实施例，所述安装槽具有第一壁面，所述第一壁面位于相邻的所述第一限位部和所述第二限位部之间，并且所述第一壁面背向所述转动轴线，所述第六壁面较之于所述第七壁面更靠近所述转动轴线，所述第六壁面贴合于所述第一壁面。

根据本发明的一些实施例，所述永磁体的厚度为L₅，沿所述转子铁芯的径向，所述凸部的最大凸出高度为L₂，满足：0.25≤L₂/L₅≤0.3。

根据本发明第三方面实施例的伺服电机，包括本发明第二方面实施例的转子组件。

本发明第三方面实施例的伺服电机，因包括上述任意一项实施例的转子组件，因此具有转子组件的全部有益效果，在此不做一一陈述。

根据本发明第四方面实施例的工业机器人，包括本发明第三方面实施例的伺服电机。

本发明第四方面实施例的工业机器人，因包括上述任意一项实施例的伺服电机，因此具有伺服电机的全部有益效果，在此不做一一陈述。

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

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1是本发明实施例中转子冲片的轴向示意图；

图2是本发明实施例中转子铁芯的结构示意图；

图3是本发明实施例中转子铁芯的轴向示意图；

图4是本发明实施例中转子组件的结构示意图；

图5是本发明实施例中转子组件的轴向示意图；

图6是本发明实施例中永磁体的示意图；

图7是本发明实施例中转子组件与定子组件配合的轴向示意图；

图8是图7中的A处放大图；

图9是本发明实施例中转子冲片未设置凹槽时永磁体的磁场仿真图；

图10是本发明实施例中转子冲片设置有凹槽时永磁体的磁场仿真图。

附图标记：

转子铁芯10；

第一冲片组100；第一限位部110；第一槽段120；安装槽130；第一壁面131；

第二冲片组200；第二限位部210；第二槽段220；

转子冲片300；凸部310；第二壁面311；第三壁面312；第四壁面313；凹槽320；第五壁面321；通风孔330；轴孔340；应力释放槽350；第八壁面351；

永磁体400；第六壁面410；第七壁面420；

定子铁芯500；气隙510；

第一参考圆P₁；

第二参考圆P₂；

对称中心线Z。

具体实施方式

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

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、装配、配合等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

永磁电机因其具有效率高、功率密度大、良好的控制性能等优点，被广泛应用于工业领域。通常而言，电机的应用环境较为恶劣，例如在高温环境下运行、在高转速工况下运行或需输出大扭矩等，而电机的永磁体在高温或剧烈振动下容易退磁，因此，这就要求电机的永磁体具备良好的安装稳定性，特别是对于表贴式永磁电机，其要求更高。

相关技术中，表贴式永磁电机的永磁体粘接在转子铁芯的外周壁，并在转子铁芯的外周安装钢套，以实现固定永磁体。然而，在生产制造、运输过程或电机运行过程中，该种安装方式的永磁体易发生窜动，特别是沿转子铁芯的周向窜动，永磁体安装不稳固，可靠性差，并容易导致漏磁，影响电机的性能。

为此，参照图1至图10所示，本发明第一方面实施例提供一种转子铁芯10，转子铁芯10作为转子组件的组成部分，主要应用于工业机器人的伺服电机中，工业机器人是一种拟人手臂、手腕和手功能的机械装置，用于完成自动焊接、喷涂、激光切割、搬运工件、装配零件等工序。

下面以伺服电机的转子组件为例，对转子组件的转子铁芯10作详细说明。

参照图4所示，可以理解的是，转子组件包括转子铁芯10和多个永磁体400，转子铁芯10具有转动轴线并能够绕转动轴线转动，亦即，转子组件能够绕转动轴线转动。永磁体400以表贴式固定方式安装于转子铁芯10的外周壁，并且多个永磁体400沿转子铁芯10的周向等间隔布置，每个永磁体400即为转子组件的一个磁极。容易理解的是，“外”即为背离转动轴线的方向，相反的一侧即为“内”，即“内”为靠近于转动轴线的方向。围绕转动轴线的方向即为周向，沿垂直于转动轴线的方向并指向转动轴线及其相反方向即为径向。

参照图2所示，可以理解的是，转子铁芯10包括多个沿转动轴线的方向层叠布置的转子冲片300，上述多个转子冲片300被分成至少两组，本实施例中，上述的转子冲片300被分成两组，分别为第一冲片组100和第二冲片组200。

参照图1所示，可以理解的是，在垂直于转动轴线的投影面上，转子冲片300的投影大致呈圆环形。具体而言，转子冲片300的中间位置设置有轴孔340，轴孔340的中心轴线与转动轴线重合，轴孔340用于安装转轴。转子铁芯10与转轴组装时，转轴穿设于轴孔340并与转子铁芯10固定连接，例如，转轴与转子铁芯10过盈配合。

参照图1所示，可以理解的是，转子冲片300包括多个凸部310，凸部310设置于转子冲片300的外周壁并沿转子冲片300的径向向外凸出设置，在垂直于转动轴线的投影面上，凸部310的投影可以是矩形、梯形、扇形等，只需保证转子冲片300上的多个凸部310的投影的形状相同，以便于生产，简化模具，降低生产成本。多个凸部310沿转子冲片300的周向等间隔布置，凸部310的数量为永磁体400的数量的一半。本实施例中，永磁体400的数量为十个，凸部310的数量即为五个。

当然，在另一些实施例中，永磁体400的数量不限于十个，对应地，凸部310的数量不限于五个，永磁体400的数量还可以是八个、十二个等，满足永磁体400的数量是凸部310的数量的两倍。

参照图1所示，可以理解的是，转子冲片300还设置有凹槽320，具体而言，凹槽320设置于转子冲片300的外周壁并沿转子冲片300的径向向内凹陷设置，在垂直于转动轴线的投影面上，凹槽320的投影可以是任意形状，如矩形、扇形等，只需向内凹陷设置即可。凹槽320的数量可以是多个，通常而言，凹槽320的数量不超过凸部310的数量，并且每个凹槽320分别位于相邻的两个凸部310之间。同时需保证转子冲片300上的多个凹槽320在垂直于转动轴线的投影面上的投影的形状相同，以便于生产，简化模具，降低生产成本。例如，凹槽320的数量为一个时，凹槽320位于任意两个相邻的凸部310之间。凹槽320的数量为两个时，其中一个凹槽320位于相邻的两个凸部310之间，另一个凹槽320位于另外一组相邻的两个凸部310之间，如此类推，此处不再赘述。

参照图1所示，可以理解的是，本实施例中，转子冲片300设置有多个凹槽320，凹槽320的数量与凸部310的数量相等，即凹槽320的数量为五个。多个凹槽320沿转子冲片300的周向等间隔布置，并且多个凹槽320和多个凸部310沿转子冲片300的周向交替间隔布置，同时，每个凹槽320位于相邻的两个凸部310之间的中间位置，也就是说，每个凹槽320与两侧相邻的两个凸部310之间的距离相等。因此，在转子冲片300上，沿转子冲片300的周向，任意相邻的凸部310和凹槽320之间的距离相等。

参照图2和图3所示，可以理解的是，本实施例中，转子铁芯10包括第一冲片组100和第二冲片组200。具体而言，第一冲片组100包括多个沿转动轴线的方向对应层叠布置的上述转子冲片300，也就是说，在垂直于转动轴线的投影面上，对应布置即为第一冲片组100的多个转子冲片300的投影完全重合。第一冲片组100中，沿转动轴线的方向对应层叠布置的多个凸部310组成第一冲片组100的第一限位部110，容易理解的是，第一冲片组100中的第一限位部110的数量与每个转子冲片300上的凸部310的数量相等，亦即，本实施例中，第一冲片组100中的第一限位部110的数量为五个。此外，在第一冲片组100中，沿转动轴线的方向对应层叠布置的多个凹槽320相互连通并形成设置于第一冲片组100的第一槽段120，第一冲片组100的第一槽段120的数量与第一限位部110的数量相等，即第一冲片组100的第一槽段120的数量为五个。

参照图2和图3所示，可以理解的是，同理，第二冲片组200包括多个沿转动轴线的方向对应层叠布置的上述转子冲片300，也就是说，在垂直于转动轴线的投影面上，第二冲片组200的多个转子冲片300的投影完全重合。第二冲片组200中，沿转动轴线的方向对应层叠布置的多个凸部310组成第二冲片组200的第二限位部210，容易理解的是，第二冲片组200中的第二限位部210的数量与每个转子冲片300上的凸部310的数量相等，亦即，本实施例中，第二冲片组200中的第二限位部210的数量为五个。此外，在第二冲片组200中，沿转动轴线的方向对应层叠布置的多个凹槽320相互连通并形成设置于第二冲片组200的第二槽段220，第二冲片组200的第二槽段220的数量与第二限位部210的数量相等，即第二冲片组200的第二槽段220的数量为五个。

可以理解的是，由于第一冲片组100和第二冲片组200所包含的转子冲片300的结构相同，因此，可减少模具数量，便于加工转子冲片300，有利于降低转子铁芯10的生产成本。

参照图1至图3所示，可以理解的是，定义每个转子冲片300上的凸部310的数量为N个。第一冲片组100和第二冲片组200沿转动轴线的方向层叠设置，并且第一冲片组100的转动轴线与第二冲片组200的转动轴线重合。第一冲片组100与第二冲片组200组装时，第一冲片组100相对第二冲片组200绕转动轴线旋转以使第一限位部110和第二限位部210在转子铁芯10的周向上错开，也就是说，在垂直于转动轴线的投影面上，第一限位部110和第二限位部210的投影不重合。并且，第一冲片组100的旋转角度为180°/N。本实施例中，凸部310的数量N=5，即第一冲片组100的旋转角度为36°。因此，在垂直于转动轴线的投影面上，第一限位部110的投影位于相邻的两个第二限位部210的投影之间的中间位置，即第一限位部110的投影与两侧的相邻的第二限位部210的投影之间的距离相等。容易理解的是，第一限位部110与第二槽段220在转子铁芯10的周向上的位置对应，第二限位部210与第一槽段120在转子铁芯10的周向上的位置对应。在整个转子铁芯10中，沿转子铁芯10的周向，相邻的第一限位部110和第二限位部210之间限定出安装槽130，安装槽130沿转动轴线的方向贯穿转子铁芯10。安装槽130的数量则与永磁体400的数量相等。本实施例中，安装槽130的数量则为十个。

参照图4和图5所示，可以理解的是，沿转子铁芯10的周向，定义安装槽130的两侧分别为第一侧和第二侧，其中，安装槽130位于第一冲片组100处的部分槽体的第一侧为第一限位部110，第二侧为镂空结构；安装槽130位于第二冲片组200处的部分槽体的第一侧为镂空结构，第二侧为第二限位部210。如此，安装槽130沿转子铁芯10的周向的两侧均部分镂空，对应地，相对于安装槽130的两侧均为实体结构，本实施例的转子冲片300上的凸部310的数量可减少一半，从而有利于减少转子冲片300的材料用量，降低制造成本。

参照图4和图5所示，可以理解的是，多个永磁体400对应安装于多个安装槽130内，并且永磁体400沿转子铁芯10的周向的两侧壁面分别抵触于与其相邻的第一限位部110和第二限位部210。因此，第一限位部110和第二限位部210分别对永磁体400沿转子铁芯10的周向的两侧进行限位，有效防止永磁体400沿转子铁芯10的周向发生窜动，从而提高永磁体400的安装稳固性，降低漏磁风险，改善永磁体400的抗退磁能力。

可以理解的是，为进一步提高永磁体400的安装稳固性，还采用以下的任意一种或任意两种及以上的方式进一步固定永磁体400。例如，永磁体400还通过胶水与安装槽130的槽壁粘接连接。或者，将多个永磁体400安装至转子铁芯10后，在转子组件的外周缠绕多圈凯夫拉线，凯夫拉线具有强度高、弯曲性能好等优点，能够防止永磁体400沿转子铁芯10的径向发生窜动。或者，将多个永磁体400安装至转子铁芯10后，通过注塑体填充永磁体400与转子铁芯10之间的间隙。

参照图4和图5所示，可以理解的是，通常而言，沿转子铁芯10的周向，相邻两个永磁体400的磁极相反。而第一限位部110和第二限位部210均为转子铁芯10的一部分结构，第一限位部110和第二限位部210的磁阻比空气的磁阻小。因此，相邻两个永磁体400所形成的磁场的部分磁感线会在第一限位部110和第二限位部210的位置闭合并形成闭环，该部分磁感线不经过定子组件，造成漏磁，造成永磁体400的抗退磁能力差，影响伺服电机的输出转矩和效率。

由此，通过设置第一冲片组100和第二冲片组200并两者相对旋转180°/N，使得所形成的安装槽130沿转子铁芯10的周向的两侧均部分镂空，镂空结构的位置的磁阻较大，不易造成漏磁，从而可降低永磁体400的漏磁风险，改善永磁体400的抗退磁能力，有效改善伺服电机的输出转矩和效率。

此外，由于转子铁芯10上具有由凹槽320组成的第一槽段120和第二槽段220，第一槽段120和第二槽段220处的磁阻较大，磁场不经过第一槽段120和第二槽段220的位置。具体而言，本实施例中，第一槽段120和第二槽段220分别与安装槽130沿转子铁芯10的周向的两侧的镂空结构在转子铁芯10的径向上对应布置，因此，能够优化相邻两个永磁体400所形成的磁场，使更多的磁感线经过转子铁芯10，进一步减少漏磁并降低漏磁风险，从而改善永磁体400的抗退磁能力，有效改善伺服电机的输出转矩和效率。

参照图9和图10可知，转子冲片300未设置凹槽320时，永磁体400的最低磁密为0.2981T，转子冲片300设置凹槽320后，永磁体400的最低磁密为0.3642T，显然，转子冲片300未设置凹槽320时永磁体400的漏磁大于转子冲片300设置有凹槽320后永磁体400的漏磁，即转子冲片300设置凹槽320后能够提高永磁体400的抗退磁能力。

可以理解的是，在另一些实施例中，转子铁芯10可以包括更多个冲片组，例如，转子铁芯10包括两个第一冲片组100和两个第二冲片组200，两个第一冲片组100和两个第二冲片组200沿转动轴线的方向交替层叠设置，并且两个第一冲片组100在转动轴线的方向上对应布置，两个第二冲片组200在转动轴线的方向上对应布置。由此，在安装槽130沿转子铁芯10的周向的一侧形成有两个沿转动轴线的方向间隔布置的第一限位部110，另一侧则形成有两个沿转动轴线的方向间隔布置的第二限位部210，从而进一步提高永磁体400的安装稳固性。当然，转子铁芯10还可以包括更多个第一冲片组100和更多个第二冲片组200，此处不再赘述。

参照图1和图3所示，可以理解的是，安装槽130具有第一壁面131，具体而言，第一壁面131为转子铁芯10的部分外周壁。第一壁面131位于相邻的第一限位部110和第二限位部210之间，并且第一壁面131背向转动轴线。第一壁面131也可以理解为安装槽130的底壁。

参照图1所示，可以理解的是，在垂直于转动轴线的投影面上，定义以转动轴线的投影为圆心，第一壁面131的投影的端部与圆心的最小距离为半径的圆为第一参考圆P₁，通常而言，第一壁面131的投影的两端与圆心的距离相等，即最小距离为第一壁面131的投影的任意一端与圆心的距离。第一壁面131配置为相对第一参考圆P₁朝背离转动轴线的方向凸出设置，即第一壁面131相对第一参考圆P₁向外凸出设置。

参照图1所示，可以理解的是，本实施例中，在垂直于转动轴线的投影面上，第一壁面131的投影为弧线并具有过第一参考圆P₁的圆心的对称中心线Z，定义弧线所在的圆为第二参考圆P₂，第二参考圆P₂的直径小于第一参考圆P₁的直径，且第二参考圆P₂的圆心偏离第一参考圆P₁的圆心，具体而言，第二参考圆P₂的圆心位于第一壁面131与转动轴线之间，并且第二参考圆P₂位于第一壁面131的对称中心线Z上。

参照图5和图6所示，可以理解的是，对应地，永磁体400为等厚磁体。具体而言，永磁体400具有沿转子铁芯10的径向相背离的第六壁面410和第七壁面420，其中，第六壁面410较之于第七壁面420更靠近转动轴线，第六壁面410与第一壁面131匹配，安装永磁体400时，第六壁面410贴合于第一壁面131。也就是说，本实施例中，第六壁面410也是弧面，且第六壁面410的弧度与第一壁面131的弧度相等。

参照图6所示，可以理解的是，定义第六壁面410与第七壁面420在转子铁芯10的径向上的距离为永磁体400的厚度L₅。在转子铁芯10的周向上的任意处的永磁体400的厚度L₅相等，也就是说，永磁体400为等厚磁体。即本实施例中，第七壁面420也是弧面，且第七壁面420对应的圆心与第六壁面410对应的圆心重合。由此，永磁体400的外形规则，可减少切裁后再打磨的工作量，从而降低永磁体400的生产难度，有利于降低生产成本。此外，永磁体400沿转子铁芯10的周向的两端的厚度较大，有利于减少端部漏磁，增强永磁体400的抗退磁能力。

参照图7和图8所示，容易理解的是，伺服电机还包括定子组件，定子组件包括定子铁芯500和绕设于定子铁芯500的绕组，定子铁芯500围绕转子组件的外周布置。定子铁芯500的内周壁与第七壁面420之间形成有气隙510。通常而言，定子铁芯500的内周壁为弧形并且对应的圆心与第一参考圆P₁的圆心重合，由于第一壁面131相对第一参考圆P₁向外凸出设置，且永磁体400为等厚磁体，因此，第七壁面420处对应的气隙510的径向距离自第一壁面131的对称中心线Z向两侧递增，在磁场强度相等的前提下，使得气隙510磁密分布的波形接近于正弦波形，从而减少谐波，降低齿槽转矩脉动，减少振动和噪音，有利于改善伺服电机的性能。

当然，在另一些实施例中，在垂直于转动轴线的投影面上，第一壁面131的投影还可以是其他曲线、折线等，只需保证第一壁面131相对第一参考圆P₁向外凸出设置，并且永磁体400的第六壁面410与第一壁面131匹配，永磁体400为等厚磁体即可。

参照图1所示，可以理解的是，定义第二参考圆P₂的圆心与转动轴线的距离为L₁，满足：5mm≤L₁≤8mm。若L₁＜5mm，第一壁面131的弧度太小，气隙510的径向距离趋于各处相等，气隙510磁密的分布的波形偏离正弦波形，导致谐波增多，齿槽转矩脉动增大，振动和噪音增加，影响伺服电机的性能。若L₁＞8mm，第一壁面131的弧度太大，气隙510的径向距离的最大值偏大，该处的气隙510磁密小，影响伺服电机的输出转矩。因此，使5mm≤L₁≤8mm，能够兼顾伺服电机的输出转矩和齿槽转矩脉动，实现降低齿槽转矩脉动，减少振动和噪音，并改善伺服电机的性能，保证输出转矩满足设定要求。

参照图1和5所示，可以理解的是，沿转子铁芯10的周向，凸部310具有相背离的第二壁面311和第三壁面312，第二壁面311与第三壁面312的距离沿转子铁芯10的径向向外的方向递增，即凸部310的靠外的一端为大端，凸部310的靠内的一端为小端。本实施例中，在垂直于转动轴线的投影面上，凸部310的投影为等腰梯形，且等腰梯形的大端靠外。对应地，永磁体400沿转子铁芯10的周向的两端的壁面分别与第二壁面311、第三壁面312匹配。安装永磁体400时，将永磁体400沿转动轴线的方向***安装槽130内，使永磁体400沿转子铁芯10的周向的两端的壁面分别抵触于位于安装槽130沿转子铁芯10的周向的两侧的第二壁面311和第三壁面312，从而实现对永磁体400固定。并且凸部310能够限制永磁体400沿转子铁芯10的径向向外脱离转子铁芯10，防止永磁体400沿转子铁芯10的径向发生窜动，进一步提高永磁体400的安装稳固性。

参照图1所示，可以理解的是，沿转子铁芯10的径向，定义凸部310的最大凸出高度为L₂。具体而言，凸部310背向转动轴线的一侧具有第四壁面313，即凸部310的外侧壁面为第四壁面313，凸部310的最大凸出高度L₂即为第四壁面313与第一壁面131的最大距离，测量L₂时，可通过刻度尺测量第四壁面313与第一壁面131的距离最大的位置。凸部310的最大凸出高度L₂满足：0.5mm≤L₂≤1mm。当L₂＜0.5mm，凸部310的最大凸出高度过小，凸部310对永磁体400的限位效果不佳，影响永磁体400的安装稳固性；当L₂＞1mm，凸部310的最大凸出高度过大，永磁体400的漏磁增加，永磁体400的抗退磁能力差，影响伺服电机的输出转矩和效率。因此，使0.5mm≤L₂≤1mm，能够兼顾永磁体400的安装稳定性和抗退磁能力，从而保证永磁体400的安装稳定性并减少漏磁，改善伺服电机的性能。

参照图1和图6所示，可以理解的是，凸部310的最大凸出高度L₂和永磁体400的厚度L₅满足：0.25≤L₂/L₅≤0.3。也就是说，根据永磁体400的厚度来设定凸部310的最大凸出高度，使凸部310的最大凸出高度在合理范围内，以兼顾永磁体400的安装稳定性和抗退磁能力，从而保证永磁体400的安装稳定性并减少漏磁，改善伺服电机的性能。

参照图1所示，可以理解的是，沿转子铁芯10的径向，定义凹槽320的最大深度为L₃。具体而言，凹槽320靠近于转动轴线的一端具有第五壁面321，第五壁面321可以理解为凹槽320的底壁，凹槽320的最大深度L₃即为第五壁面321与第一壁面131的最大距离。测量L₃时，可通过游标卡尺测量第五壁面321与第一壁面131的距离最大处。凹槽320的最大深度L₃满足：0.5mm≤L₃≤0.7mm。当L₃＜0.5mm，凹槽320的最大深度太小，凹槽320用于优化磁场分布、改善永磁体400的抗退磁能力的效果较差；当L₃＞0.7mm，凹槽320的最大深度过大，导致转子冲片300的结构强度变差。因此，使0.5mm≤L₃≤0.7mm，在保证转子冲片300的结构强度满足要求的前提下，最大限度地优化磁场分布，改善永磁体400的抗退磁能力，减少漏磁。

参照图1和图4所示，可以理解的是，转子冲片300还设置有多个通风孔330，通风孔330位于第一壁面131与轴孔340之间，通风孔330沿转动轴线的方向贯穿转子冲片300，多个通风孔330沿转子冲片300的周向等间隔布置。本实施例中，通风孔330的数量为十个。转子铁芯10的多个转子冲片300的通风孔330对应连通。因此，在转子组件转动过程中，空气能够穿过通风孔330，实现对转子铁芯10整体降温，间接对永磁体400降温，从而降低因高温导致永磁体400退磁的风险。

参照图1所示，可以理解的是，定义通风孔330的最大内径为D。本实施例中，在垂直于转动轴线的投影面上，通风孔330的投影为圆形，通风孔330的最大内径即为任意内径。通风孔330的最大内径D满足：8mm≤D≤10mm。当D＜8mm，通风孔330的最大内径过小，通风量不足，对降低转子铁芯10和永磁体400的温度的效果较差；当D＞10mm，通风孔330的最大内径过大，导致转子冲片300的结构强度变差。因此，使8mm≤D≤10mm，在保证转子冲片300的结构强度满足要求的前提下，增大通风孔330的通风量，以降低转子铁芯10和永磁体400的温度。

参照图1和图4所示，可以理解的是，转子冲片300还设置有多个应力释放槽350，应力释放槽350设置于轴孔340的周缘，并且应力释放槽350朝转子冲片300的外侧凹陷设置。在垂直于转动轴线的投影面上，应力释放槽350的投影可以是矩形、扇形等。多个应力释放槽350沿转子冲片300的周向等间隔布置。本实施例中，转子冲片300设置有十个应力释放槽350。容易理解的是，转轴与转子铁芯10为过盈配合，通过设置应力释放槽350，能够使转子冲片300在轴孔340的周缘处具有一定的形变量，从而可减小转轴与转子铁芯10配合的过盈量，进而使得转轴与转子铁芯10的配合应力减小。

参照图1所示，可以理解的是，沿转子铁芯10的径向，定义应力释放槽350的最大深度为L₄。具体而言，本实施例中，在垂直于转动轴线的投影面上，应力释放槽350的投影为圆心角大于180°的扇形。定义应力释放槽350的槽壁为第八壁面351，应力释放槽350的最大深度L₄即为第八壁面351与轴孔340的内周壁在转子冲片300的径向上的最大距离。应力释放槽350的最大深度L₄满足：2mm≤L₄≤3mm。当L₄＜2mm，应力释放槽350的最大深度太小，应力释放槽350用于减小转轴与转子铁芯10的配合应力的效果较差；当L₄＞3mm，应力释放槽350的最大深度过大，导致转子冲片300的结构强度变差。因此，使2mm≤L₄≤3mm，在保证转子冲片300的结构强度满足要求的前提下，增强应力释放槽350用于减小转轴与转子铁芯10的配合应力的效果。当然，在另一些实施例中，应力释放槽350的投影也可以是圆心角小于180°的扇形或其他形状。

本发明第二方面实施例的转子组件，包括本发明第一方面实施例的转子铁芯10和多个永磁体400，多个永磁体400对应安装于多个安装槽130，此处不再赘述。

转子组件由于采用上述实施例的转子铁芯10的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

本发明第三方面实施例的伺服电机，包括定子组件和本发明第二方面实施例的转子组件，定子组件绕设于转子组件的外周。

伺服电机由于采用上述实施例的转子组件的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

本发明第四方面实施例的工业机器人，包括本发明第三方面实施例的伺服电机。工业机器人可以是一种拟人手臂、手腕和手功能的机械装置，伺服电机驱动工业机器人运动以实现自动焊接、喷涂、激光切割、搬运工件、装配零件等工序。

工业机器人由于采用上述实施例的伺服电机的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (18)

1.转子铁芯，绕转动轴线转动，其特征在于，包括：

第一冲片组，包括多个沿所述转动轴线的方向对应层叠布置的转子冲片，所述转子冲片包括多个凸部，所述凸部凸设于所述转子冲片的外周缘，多个所述凸部沿所述转子冲片的周向间隔布置，所述转子冲片还设有凹槽，所述凹槽设于所述转子冲片的外周缘，多个沿所述转动轴线的方向层叠布置的所述凸部组成第一限位部；

第二冲片组，包括多个沿所述转动轴线的方向层叠布置的所述转子冲片，多个沿所述转动轴线的方向层叠布置的所述凸部组成第二限位部；

其中，每个所述转子冲片的所述凸部的数量为N，所述第一冲片组和所述第二冲片组沿所述转动轴线的方向层叠设置，并且所述第一冲片组相对所述第二冲片组绕所述转动轴线旋转以使所述第一限位部和所述第二限位部错开，并且旋转角度为180°/N，沿所述周向，相邻的所述第一限位部和所述第二限位部之间限定出安装槽，所述安装槽用于安装永磁体。

2.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述转子冲片设有多个所述凹槽，并且所述凹槽的数量与所述凸部的数量相等，多个所述凹槽和多个所述凸部沿所述周向交替间隔布置。

3.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述安装槽具有第一壁面，所述第一壁面位于相邻的所述第一限位部和所述第二限位部之间，并且所述第一壁面背向所述转动轴线，在垂直于所述转动轴线的投影面上，以所述转动轴线的投影为圆心，所述第一壁面的投影的端部与所述圆心的最小距离为半径的圆为第一参考圆，所述第一壁面相对所述第一参考圆朝背离所述转动轴线的方向凸出设置。

4.根据权利要求3所述的转子铁芯，其特征在于：在垂直于所述转动轴线的投影面上，所述第一壁面的投影为弧线，所述弧线所在的圆为第二参考圆，所述第二参考圆的圆心位于所述第一壁面与所述转动轴线之间。

5.根据权利要求4所述的转子铁芯，其特征在于：所述第二参考圆的圆心与所述转动轴线的距离为L₁，满足：5mm≤L₁≤8mm。

6.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述凸部具有沿所述周向相背离的第二壁面和第三壁面，所述第二壁面与所述第三壁面的距离沿所述转子铁芯的径向向外的方向递增。

7.根据权利要求1或6所述的转子铁芯，其特征在于：沿所述转子铁芯的径向，所述凸部的最大凸出高度为L₂，满足：0.5mm≤L₂≤1mm。

8.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：沿所述转子铁芯的径向，所述凹槽的最大深度为L₃，满足：0.5mm≤L₃≤0.7mm。

9.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述转子冲片还设有多个通风孔，多个所述通风孔沿所述周向间隔布置，所述通风孔沿所述转动轴线的方向贯穿所述转子冲片。

10.根据权利要求9所述的转子铁芯，其特征在于：所述通风孔的最大内径为D，满足：8mm≤D≤10mm。

11.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于：所述转子冲片设有用于安装转轴的轴孔，所述转子冲片还设有多个应力释放槽，所述应力释放槽设于所述轴孔的周缘，多个所述应力释放槽沿所述周向间隔布置。

12.根据权利要求11所述的转子铁芯，其特征在于：沿所述转子铁芯的径向，所述应力释放槽的最大深度为L₄，满足：2mm≤L₄≤3mm。

13.转子组件，其特征在于，包括：

如权利要求1至12中任意一项所述的转子铁芯；

多个永磁体，对应安装于多个所述安装槽。

14.根据权利要求13所述的转子组件，其特征在于：所述永磁体具有沿所述转子铁芯的径向相背离的第六壁面和第七壁面，所述第六壁面与所述第七壁面在所述径向上的距离为所述永磁体的厚度，所述永磁体在所述周向上的任意处的厚度相等。

15.根据权利要求14所述的转子组件，其特征在于：所述安装槽具有第一壁面，所述第一壁面位于相邻的所述第一限位部和所述第二限位部之间，并且所述第一壁面背向所述转动轴线，所述第六壁面较之于所述第七壁面更靠近所述转动轴线，所述第六壁面贴合于所述第一壁面。

16.根据权利要求14所述的转子组件，其特征在于：所述永磁体的厚度为L₅，沿所述转子铁芯的径向，所述凸部的最大凸出高度为L₂，满足：0.25≤L₂/L₅≤0.3。

17.伺服电机，其特征在于，包括如权利要求13至16中任意一项所述的转子组件。

18.工业机器人，其特征在于，包括如权利要求17所述的伺服电机。