無框力矩電機(jī)非常適配于機(jī)器人關(guān)節(jié),。無框力矩電機(jī)的出現(xiàn),，讓機(jī)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不再受制于電機(jī)殼體的束縛；可以利用機(jī)器的自身軸承支撐轉(zhuǎn)子,，將電機(jī)無縫內(nèi)置于機(jī)器設(shè)計(jì)中。文章來源于運(yùn)控CMCIA,，作者運(yùn)控編輯部,。智能裝備觀察授權(quán)轉(zhuǎn)載。無框力矩電機(jī),，是一種以輸出扭矩為衡量指標(biāo)的無框架式永磁電機(jī),。無框力矩電機(jī)的基本操作與傳統(tǒng)永磁電機(jī)一樣：由驅(qū)動(dòng)器供電，驅(qū)動(dòng)器控制 U/V/
三相電形成電磁場(chǎng),，永磁體的轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng),。無框力矩電機(jī)不同于傳統(tǒng)的永磁電機(jī)，其沒有機(jī)殼,，只有轉(zhuǎn)子和定子2個(gè)部件,。以科爾摩根無框力矩電機(jī)為例，其典型構(gòu)造：(1)內(nèi)圈采用SS400系列(抗拉強(qiáng)度為 400MPa的普通結(jié)構(gòu)鋼),；(2)環(huán)形磁鐵采用
NdFeB,，涂層采用環(huán)氧樹脂；(3)集成電路 PCB
板,；(4)線圍材料銅,、涂層是清漆；(5)絕緣材料是合成樹脂,；(6)電源線,；(7)疊片選用電工鋼；(8)可選過熱保護(hù)裝置(PT1000
鉑熱電阻,、PTC熱敏電阻),；(9)可選霍爾傳感器。無框力矩電機(jī)非常適配于機(jī)器人關(guān)節(jié),。無框力矩電機(jī)的出現(xiàn),，讓機(jī)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不再受制于電機(jī)殼體的束縛,；可以利用機(jī)器的自身軸承支撐轉(zhuǎn)子，將電機(jī)無縫內(nèi)置于機(jī)器設(shè)計(jì)中,。無框力矩電機(jī)具有體積小,、質(zhì)量輕、量低,、結(jié)構(gòu)緊湊,、功率高、適配性強(qiáng)等特點(diǎn),，在機(jī)器人關(guān)節(jié),、醫(yī)療機(jī)器人、傳感器萬向軸,、無人機(jī)推進(jìn)和制導(dǎo)系統(tǒng)以及其他應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,。Tesla 人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和線性執(zhí)行器各14個(gè)，共28個(gè),，無框力矩電機(jī)也共 28 個(gè),。國產(chǎn)人形機(jī)器人如宇樹 H1、遠(yuǎn)征 A1,、小米 Cyberone,、優(yōu)必選 X1、傅里葉 GR-1,，關(guān)節(jié)單元也都使用無框力矩電機(jī),，最大扭矩為360Nm。宇樹,、智元,、小米機(jī)器人均自研關(guān)節(jié)電機(jī)，能夠更好適配各自廠商的機(jī)器人產(chǎn)品,。2022 年力矩電機(jī),、無框電機(jī)全球市場(chǎng)規(guī)模均超 40 億元人民幣。根據(jù) technavio的數(shù)據(jù),，2022 年全球力矩電機(jī)銷售規(guī)模為 6.14億美元,，折合人民幣約43.98 億元(以美元/人民幣=7.16的匯率進(jìn)行折算，下同),。根據(jù)technavio 預(yù)測(cè),，2027年全球力矩電機(jī)銷售規(guī)模達(dá) 9.03億美元，2022-2027年CAGR為8%,。根據(jù)QY Research 的數(shù)據(jù),，2022年，全球無框電機(jī)銷售規(guī)模為 6.70 億美元，根據(jù)QYResearch 預(yù)測(cè),，2029 年全球無框電機(jī)銷售規(guī)模達(dá) 11.67億美元,，2022-2029年 CAGR 為 8%6。如果考慮人形機(jī)器人放量,，以上增速均有望進(jìn)一步提升,。 從競(jìng)爭(zhēng)格局來看，海外企業(yè)仍處于領(lǐng)先地位,。從事無框力矩電機(jī)行業(yè)的主要制造商包括科爾摩根(美國),、威騰斯坦(德國)、尼得科(日本),、派克漢尼汾(美國)等,。國內(nèi)企業(yè)中，步科股份,、禾川科技,、吳志機(jī)電等較早地組建機(jī)器人部門，并推出相關(guān)產(chǎn)品,，具有一定的產(chǎn)品力,。
自2015年步科開發(fā)無框力矩電機(jī)以來，從第一代產(chǎn)品上市迄今,，已經(jīng)發(fā)展了七八年的時(shí)間,，已為國內(nèi)多數(shù)協(xié)作機(jī)器人品牌配套無框電機(jī),。第三代無框力矩電機(jī)突破了“減重”“首創(chuàng)灌封工藝”等技術(shù),，相較于二代產(chǎn)品來說，主要提升了 20%的力矩,，減重達(dá)到 30%,，性能直接與國際品牌對(duì)標(biāo)，在磁路和工藝設(shè)計(jì)方面有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì),。2023 年公司無框力矩電機(jī)產(chǎn)品銷售接近翻倍增長,，銷售數(shù)量超1.4萬臺(tái)，主要應(yīng)用于協(xié)作及仿生機(jī)器人領(lǐng)域,，公司也在不斷挖掘在醫(yī)療器械,、半導(dǎo)體設(shè)備、新能源等領(lǐng)域的應(yīng)用前景,。在技術(shù)平臺(tái)方面,，步科自主研發(fā)設(shè)計(jì)無框力矩電機(jī)產(chǎn)品，超高功率密度；為各類手臂型機(jī)器人實(shí)現(xiàn)輕量化,、高功率輸出,、低溫升等定制化解決方案。從創(chuàng)新價(jià)值來看,，銅損下降率最高可達(dá)20%,；同力矩密度(扭矩重量比)下?lián)Q算，實(shí)現(xiàn)明顯減重(約30%減輕),；定子外徑52mm到132mm,，9種尺寸全面覆蓋，12種動(dòng)力規(guī)格全覆蓋,，11/14/17/20/25/32/40等規(guī)格諧波,。歷經(jīng)7年的研發(fā)歷程與電磁技術(shù)沉淀，以高轉(zhuǎn)矩密度,、小體積,、輕最化為核心設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)標(biāo)行業(yè)一線標(biāo)桿產(chǎn)品性能指標(biāo),，禾川科技秉承卓越性能為目標(biāo)繼X系列伺服電機(jī)再重磅加碼推出了第三代Hu-MDB系列無框力矩電機(jī),。Hu-MDB系列無框力矩電機(jī)提供了φ14mm~φ160mm多種框架尺寸，且每種尺寸對(duì)應(yīng)有3種疊厚,，額定扭矩值覆蓋0.012N.m~12N.m,。同時(shí)，無框力矩電機(jī)產(chǎn)品可滿足更多應(yīng)用場(chǎng)景更多柔性化的發(fā)展趨勢(shì),，如協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)集成,，可匹配市場(chǎng)20kg范圍內(nèi)協(xié)作機(jī)器人用動(dòng)力核心模組。電機(jī)裂比大,，可支持模組內(nèi)部大中空設(shè)計(jì)布局,。事實(shí)上，早在2023年上半年,，禾川科技成立了人形機(jī)器人事業(yè)部,，并積極與業(yè)內(nèi)上下游廠商進(jìn)行合作交流。禾川科技董事長王項(xiàng)彬在接受采訪時(shí)曾表示：“禾川機(jī)器人在做本體里面的組件,，以后將是一個(gè)海洋市場(chǎng),。禾川科技在人形機(jī)器人方面布局的產(chǎn)品主要包括驅(qū)動(dòng)器、無框力矩電機(jī),、空心杯電機(jī),、編碼器、位置傳感器等,?！?/span>據(jù)了解,，禾川科技的人形機(jī)器人業(yè)務(wù)正在穩(wěn)步推進(jìn)中。目前,，公司已經(jīng)與國內(nèi)頭部人形機(jī)器人本體廠商建立了合作關(guān)系,，并專注于線性組件、關(guān)節(jié)組件以及差異化靈巧手的研發(fā),。在靈巧手方面,，我們已經(jīng)成功開發(fā)出具有差異化特點(diǎn)的樣品，并得到了部分客戶的認(rèn)可與采用,。昊志機(jī)電在近期接受投資者關(guān)系溝通時(shí)表示,，機(jī)器人子公司成立事宜正在有序推進(jìn)中，主要負(fù)責(zé)機(jī)器人核心功能部件(包括但不限于諧波減速器,、無框力鉅電機(jī),、剎車機(jī)構(gòu)、編碼器,、電磁快換模塊,、六維度力鉅傳感器、控制系統(tǒng),、關(guān)節(jié)模組,、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)(氣動(dòng)手指、快換模塊)以及
RV
減速器等機(jī)器人領(lǐng)域功能部件)研發(fā),、生產(chǎn),、銷售等。公司現(xiàn)有的產(chǎn)品包括諧波減速器,、無框力矩電機(jī),、驅(qū)動(dòng)器、編碼器,、力矩傳感器等可應(yīng)用于人形機(jī)器人,，但尚未應(yīng)用于人型機(jī)器人領(lǐng)域,，也沒有簽署相關(guān)協(xié)議,。昊志機(jī)電早在2014年便進(jìn)入智能機(jī)器人核心零部件領(lǐng)域，通過自主研發(fā)攻克了智能機(jī)器人中“高性能諧波減速器”“高精度編碼器”“一體化關(guān)節(jié)模組”“六維力傳感器”“控制系統(tǒng)”“驅(qū)動(dòng)器”等一系列核心功能部件技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了智能機(jī)器人核心功能部件的全國產(chǎn)化,。據(jù)了解，昊志機(jī)電的無框力矩電機(jī)也是極少數(shù)能達(dá)到6倍過載能力的產(chǎn)品,。同時(shí),，結(jié)合人形機(jī)器人在充電上的應(yīng)用痛點(diǎn)，昊志機(jī)電研發(fā)出一款無磁槽力矩電機(jī),，該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的就是為了減少電機(jī)的鐵損,，提升電機(jī)的效率,，以便于使機(jī)器人的充放電的時(shí)間間隔更長。（End）
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