李 荣，许晶波，孙贤备，陈进华，张 驰

(1.中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室，宁波 315201；2.浙江医药高等专科学校 医疗器械学院，宁波 315599)

0 引 言

目前，机器人关节采用的驱动电机主要有永磁直流电动机，永磁伺服电机和永磁无刷力矩电动机。永磁无刷力矩电动机具有低速大力矩的特点，并且体积小、结构紧凑、质量轻、转动惯量小、起动电压低、空载电流小，已成为机器人关节的首选。德国航空航天中心的SARA/LWR3、库卡LBR IIWA 7/14、Franka Emika的Panda、丹麦优傲UR系列、瑞士MABI的Speedy等轻型协作机器人的关节模块均采用了高转矩密度的永磁力矩电机。

在高性能永磁力矩电机研发领域，处于领先地位的德国航空航天中心设计的系列电机，其输出转矩为0.28 N·m～5 N·m，输出功率密度达到1.0 kW/kg～1.6 kW/kg，转矩密度达到3.2 N·m/kg～4.0 N·m/kg，与同类的无框力矩电机相比，损耗降低50%，质量也减轻50%[1-2]。由此可以看出，采用中空式永磁无刷力矩电机，并通过参数优化设计，可以实现转矩和功率密度的提升，这是当前轻量化机器人驱动电机的重要发展方向。

为进一步提高电机的功率密度和转矩密度，对多转子和多定子永磁电机结构研究较多，核心是通过增加定转子数量增加气隙，以增加电机的电磁转矩，该方式提高了电机内部空间利用率，实现了同体积下的大转矩运行[3-7]。文献[8]对表贴式串联磁路双定子永磁无刷电机转子轭部主磁通进行优化，并通过内外定子设置永磁体，实现双定子永磁同步电机气隙磁场强度与永磁体能积近似成正比，与同体积永磁电机相比，该电机具有高转矩输出及低转矩脉动的特点[8]；……