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隨著工業(yè)機器人相關技術的日趨成熟，人們對機器人技術智能化本質的認識日益加深，與工業(yè)機器人相對固定的作業(yè)環(huán)境不同，人形機器人通常使用于人類的日常生活環(huán)境中。
人形機器人具備類似人類的感知、決策、行為以及擬人化的移動特性，從外觀上更加容易被使用者接受并產生親切感，因此能夠在人類所在的環(huán)境中與人類和諧相處，協(xié)助人類完成復雜和多樣的工作。
機器人運動的“心臟”，對運動精度起決定作用。電機（俗稱“馬達”）是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能轉換或傳遞的一種電磁裝置，它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。
核心零部件供給是未來機器人產業(yè)規(guī)?；l(fā)展的重要支撐，人形機器人三大核心零部件包括減速器、伺服系統(tǒng)和控制器，成本合計占比超70%。目前在Optimus人形機器人核心零部件中，電機價值量合計占比約25%。假設未來10年全球人形機器人出貨量達到500萬臺，無框電機單價2500元、空心杯電機單價1300元，則10年后人形機器人帶來的無框電機增量市場有望為3500億元，空心杯電機增量市場有望為780億元，合計4280億元市場空間。
【鳴志電器】主業(yè)穩(wěn)扎穩(wěn)打，HB步進電機份額全球第四?？招谋姍C領域國內領先，技術儲備、生產工藝上具備先發(fā)優(yōu)勢和卡位優(yōu)勢。
【鼎智科技】微特電機領域隱形冠軍，人形機器人線性執(zhí)行器+空心杯電機雙產品布局。業(yè)績增速、盈利水平行業(yè)領先，成長潛力大。
【拓邦股份】智能控制器國內龍頭，成立以來陸續(xù)發(fā)力家電、工具、新能源領域，電機業(yè)務有望成為公司第四增長曲線?？招谋姍C業(yè)務起步早，產品已在智能制造、醫(yī)療健康等領域實現(xiàn)批量應用
【天奇股份】明確布局人形機器人行業(yè)，包括伺服電機等產品。預計首臺工業(yè)人形機器人樣機的交付時間不晚于2023年12月底。
【江蘇雷利】空心杯電機等產品可用于人形機器人，部分產品在樣品測試階段已得到客戶認可；
【偉創(chuàng)電氣】2022年成立機器人行業(yè)部，提供低壓伺服、空心杯電機、特種無框力矩電機等核心部件；
【昊志機電】自主研發(fā)的DD電機用于機器人關節(jié)模組中，提供機器人關節(jié)動力來源；
【禾川科技】在機器人行業(yè)有產品和技術積累，未來將在無框力矩電機基礎上開發(fā)組合式產品；
【拓普集團】設立電驅事業(yè)部，機器人產品包括旋轉、直線執(zhí)行器，已多次向客戶送樣并獲得認可及好評。
人形機器人電機分類
電機是將電能轉換為機械能的裝置，按應用領域分為動力電機和控制電機。動力電機輸出功率大，驅動性能好，常應用于汽車、家電等領域?？刂齐姍C控制精度高、響應速度快，常在控制系統(tǒng)中承擔執(zhí)行、檢測和解算功能?？刂齐姍C分為步進電機、伺服電機、力矩電機。步進電機結構簡單但效率和精度較低，多用于辦公自動化、通信設備、印刷設備等領域。伺服電機增加了編碼器與反饋機制，控制精度高，適用于半導體、工業(yè)自動化、機器人等領域。空心杯電機屬于特殊的伺服電機。力矩電機以扭矩為控制方向，在電動機低速時仍能持續(xù)運轉，并提供穩(wěn)定的力矩給負載,具有低轉速、大扭矩、過載能力強、響應快等優(yōu)點,分為有框力矩電機和無框力矩電機。
無框力矩電機：機器人關節(jié)電機，國內外廠商性能仍有差距
為什么機器人關節(jié)要用無框力矩電機？機器人關節(jié)要求電機體積小、扭矩大、響應快。而無框力矩電機僅由轉子和定子組成，體積小，同時具有較高的功率，低轉速情況下能夠輸出更大扭矩，更符合人形機器人的需求。
如何看待無框力矩電機的壁壘、競爭格局?(1)壁壘:磁路和工藝設計。海外廠商起步早,工藝技術擁有先發(fā)優(yōu)勢,例如科爾摩根采用分布式的分數(shù)槽及碳纖維綁扎技術,TQRobodrive采用模塊化定子和環(huán)氧塑封灌膠技術。國內企業(yè)起步晚,工藝水平和國外相比存在差距。(2)格局:全球龍頭為科爾摩根,國內外廠商產品性能仍有差距?？茽柲Ω侨驘o框力矩電機龍頭,其電機性能在全球處于第一梯隊。國內目前進展較快的公司包括步科股份、航天電器。相比海外龍頭,國產無框力矩電機輸出扭矩較小,在產品性能方面仍有差距。
為什么機器人靈巧手要用空心杯電機？靈巧手空間狹小，需要配備小型化且控制精度高的電機?？招谋姍C屬于特殊的伺服電機，采用無鐵芯轉子結構，消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，具有體積小、控制精度高、壽命長、轉速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢，完美契合了靈巧手對驅動電機的輕量化和高精度要求。
如何看待空心杯電機的壁壘、競爭格局？
壁壘1：線圈繞組設計。（1）線圈成型方式分為卷繞生產和一次成型生產，后者工藝簡單、效率高。國內廠商多采用卷繞式生產，生產效率低，廢品率高，線圈直徑小。（2）線圈繞法分為直繞形、馬鞍形和斜繞形，其中斜繞形和馬鞍形工藝簡單，具有輸出力矩大、轉動慣量小、時間常數(shù)小等優(yōu)勢，國外廠商工藝更加純熟。
壁壘2：繞線設備。海外廠商Meteor、田中精機等設備先進，基本實現(xiàn)了繞線設備的自動化、智能化。國內設備自動化程度低，尤其是面對較大功率電機的粗線徑線圈，在可靠性和繞制精度方面與海外廠商仍有較大差距。格局：海外廠商技術領先，國產替代空間廣闊?？招谋姍C全球頭部企業(yè)包括瑞士Maxon、瑞士Portescap和德國Faulhaber三家。國內企業(yè)中，鳴志電器技術水平位居全球前列，拓邦股份空心杯電機已實現(xiàn)批量應用；江蘇雷利處于小批量驗證階段；偉創(chuàng)電氣處于產品內部測試階段，其余企業(yè)技術相對薄弱，國產替代空間廣闊。
無框電機是人形關節(jié)傳動主力
在傳統(tǒng)的機械設計中，通常傾向于選用現(xiàn)成的封裝電機，即電機的定子和轉子通過軸承和法蘭等封裝在電機外殼內。這樣只需要將電機整體安裝到機械設備上，連接負載即可使用。
然而，在很多實際應用中，安裝空間受到很大的限制。例如，協(xié)作機器人的手臂，通常要集成6個、7個甚至更多電機來驅動機器人的關節(jié)。由于沒有足夠的安裝空間，傳統(tǒng)的電機封裝形式無法滿足應用需求。有什么辦法進一步節(jié)省安裝空間呢？無框電機應運而生。
無框電機由獨立的轉子和定子部件組成，這些部件分別安裝到機械設備中，以將扭矩傳遞給負載。他們通常與其他組件集成在一起，包括外殼、軸系、軸承、反饋裝置和其他元件，構成整個驅動系統(tǒng)。
轉子部分通常由固定在輪轂上的高能稀土磁體組成，輪轂安裝在軸和軸承組件上。
定子部分則由繞組組成并安裝在機械設備外殼內，該外殼可以是機械設備結構的一部分。
由于無框電機取消外殼和軸承，通過精心的結構設計，定子和轉子分別直接固定至機械設備上，從而精簡了設備的結構、減小了整體的空間。
與此同時，借助設備外殼巧妙地實現(xiàn)了防護，采用無框電機的機械設備也達到了極高的整體防護等級。
無框電機的應用還帶來了更多的定制可能性，以便電機驅動能夠更好的融入機械設備的結構設計中去。
為什么要使用無框電機呢？
普通的旋轉直驅電機具有節(jié)省體積、降低重量、節(jié)能環(huán)保、高精度，免維護等諸多有點。而無框電機除了具備這些優(yōu)勢之外，還進一步通過減小體積、降低重量優(yōu)化了整體尺寸，通過降低系統(tǒng)慣量、提高系統(tǒng)帶寬提升了系統(tǒng)性能。
憑借更少的空間占用，更大的轉矩密度和更輕的重量，設備的整體性能得以大幅提升。通過與無框電機制造商的進一步密切配合，無框電機的定制化設計還賦予了設備制造商更多的商業(yè)價值。一方面，獨特的設計有助于設備制造商進行知識產權保護。另一方面，無標的內嵌式設計也有助于保障設備制造商在售后市場的收入。在特殊的環(huán)境條件下，無框的結構還有助于提升設備的整體散熱性能和設計實現(xiàn)的可行性。
從最初的潛望鏡設計，到首次阿波羅任務的萬向節(jié)系統(tǒng)，再到火星探測器的牽引系統(tǒng)，無框電機已經(jīng)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展，適應了各式各樣苛刻的應用環(huán)境。
如今，無論是工業(yè)、農業(yè)自動化，還是航空航天等眾多領域都不難尋覓無框電機的身影。
無框電機尤其適用于對于需要尺寸小、重量輕、響應快的應用場景。
例如，應用于工廠自動化的機床、機器人和機器人關節(jié)、小型轉臺等，和用于軍工、航空航天領域的的武器站、傳感器的萬向節(jié)、瞄準系統(tǒng)、無人機推進與導航等等。
無框電機通常安裝在先進的機器中，具有以下優(yōu)勢：
如何為機器應用確定無框電機的規(guī)格？
無框電機的規(guī)格確定方式和傳統(tǒng)的有框伺服電機一樣，針對運動控制的扭矩和速度要求對機器應用進行評估。由于機械傳動系統(tǒng)中沒有齒輪機構、皮帶和皮帶輪或耦合元件，采用無框電機的機器通常效率更高。這種效率通?？梢院喕療o框電機的規(guī)格確定。
了解機器或部件工作周期時間，通常可以讓您獲得均方根扭矩和速度以及選擇電機所需的峰值條件。
此外，無框電機性能曲線生成工具使機器設計人員即使在不同的母線電壓、驅動器電流和環(huán)境溫度限制下，也可以了解電機和驅動器的實際性能。該工具可以幫助您根據(jù)機器的實際要求優(yōu)化對無框電機繞組的選擇，而不是根據(jù)標準輸入母線電壓從一組有限的繞組中進行選擇。
無框電機最適合哪種應用？
無框電機在多種機械領域得到了廣泛應用，涵蓋：機器人、醫(yī)藥、機床、包裝、印刷、加工和通用自動化。基本上，任何領域都希望能夠實現(xiàn)高機器效率、結構緊湊和減少維護等優(yōu)勢，而無框電機是他們的理想選擇。
如何進行無框電機的安裝？
大多數(shù)人以為安裝無框電機是一項復雜且艱巨的任務。無框電機組件可以利用配合公差和現(xiàn)有的工業(yè)粘合劑安裝到基本的機器外殼設計中。使用無框電機組件就不需要對聯(lián)軸器、齒輪和皮帶進行調整，這往往可以提高可制造性并縮短機器的安裝時間。此外，由于系統(tǒng)機械結構的重復性提高，因此系統(tǒng)微調和調試時間也將縮短。
無框電機
無框電機顧名思義無機殼等外圍部件，將定轉子部件直接裝配在機構中，便于終端產品的高度集成化，縮小體積。
高度集成，縮短關節(jié)寬度
無框電機和反饋裝置的集成助力縮短關節(jié)寬度。
在額定扭矩確認的情況下，根據(jù)D2L規(guī)則，將力臂直徑翻倍，則電機的軸向長度可以縮短1/4，直徑大，不但縮短了電機長度，并且擁有了更大的孔徑容納接線和其他組件。
無框電機優(yōu)勢
1、采用多級多槽方案
實現(xiàn)電機的高轉矩密度和低齒槽轉矩輸出，使結構更加緊湊、運行更加平穩(wěn)。
2、采用真空灌膠工藝
輔助高導熱系數(shù)灌封膠，使電機散熱更加優(yōu)越，溫升更低。
3、HALL組件和定子組件高度集成化
實現(xiàn)電機的超薄化設計。
4、轉子特殊化設計
◇跳出了傳統(tǒng)纏芳綸纖維的工藝，最小定轉子氣隙可達0.25mm。
◇磁鋼正弦化設計，電機反動勢更加正弦，實現(xiàn)電機高伺服特性。
無框電機應用
競爭格局
無框力矩電機目前存在較高的技術壁壘，國內只有少量廠商能提供品質較高的無框力矩電機，市場呈頭部集中的趨勢。主要玩家包括步科股份、科爾摩根、航天電器、昊志機電、微精電機等。
人形機器人無框電機設計與應用
內容提要：無框電機在機器人領域的價值
為什么選擇在機器人應用中使用無框電機，其原因類似于在其他應用中標準伺服電機無法勝任的制約因素。最常見的因素是緊湊的尺寸或環(huán)境方面的特殊需求，同時要求實現(xiàn)高功率和高轉矩密度。
使用無框電機設計還有其他優(yōu)勢，比如提高效率，提高系統(tǒng)帶寬，以及減少占地面積。當應用中需要尺寸小巧重量輕的伺服電機，并能夠輸出強大的功率和轉矩時，無框電機便是理想的選擇。
在本白皮書中，我們將努力消除無框電機選型的障礙，并幫助機器人工程師制定自己的規(guī)格要求，以便他們在與無框電機廠商開始交流時，更高效地對話。
例如，通過對尺寸、傳動、發(fā)熱和機械需求的全面了解，我們的團隊可以快速地為您介紹現(xiàn)有的選項，無論是我們已經(jīng)生產的電機，還是需要稍加調整的電機，或者可能是一個全新的設計。
了解這些技術選項的經(jīng)濟因素也很關鍵，以便我們的工程師們幫助您找到節(jié)省成本的具體領域，并最大限度減少對您設計的影響。
隨著更多的組織和企業(yè)實施精益制造，以及在日常運營中進行機器人關節(jié)設計，無框電機成為整個行業(yè)創(chuàng)新解決方案的核心。
在應用中集成無框電機有很多優(yōu)點，從更清潔的組件和更簡化的維護到更高的效率和更少的停機時間。此外，無框電機比人們想象的更容易安裝。無論您是否擁有MathCAD或類似的工具來計算扭矩和速度需求，或者您在該領域需要一些支持，擁有豐富應用經(jīng)驗和淵博知識的工程師都可以幫助您優(yōu)化除機械因素之外的因素，這對于獲得進展是非常寶貴的。
如今，樣機的快速研發(fā)通常是最重要的問題，因此與完全定制的設計相比，采用標準產品方案可以讓您的時間軸縮短數(shù)周。理解時間與優(yōu)化之間，以及速度和轉矩與發(fā)熱因素之間的權衡，可以幫助您在最快的時間獲得卓越解決方案，并隨著您的應用向前推進。
無框電機的優(yōu)點
選擇將直驅無框電機加入到您的設計中的原因有很多。直驅無框電機可以提供簡潔的機械裝配，并且比人們想象的更容易裝配。由于沒有需要張緊和調整的皮帶，更不必說傳動潤滑要求和整體磨損，因此直驅無框電機的部件更少、維護更少。這一切也意味著更少的停機時間。
不僅如此，除了清潔性和維護方面的優(yōu)點之外，直驅無框電機提供的性能改善也不容忽視。直驅無框電機無需慣量匹配即可確保穩(wěn)定的性能。
此外，無框電機的運行噪聲要比伺服電機的低，在6,000rpm或更高轉速運行時，噪聲可以低至20分貝。因此，如果您擔心采用無框電機是否值得，那么答案將毫無疑問是肯定的。
構建電機規(guī)格
從設計階段開始電機選型。當您考慮機器人應用將要執(zhí)行的工作時，您需要考慮實現(xiàn)應用所需的轉速，轉矩和電壓。比如了解負載慣量，摩擦力，和加速度等因素，將有助于您確定轉速和轉矩。然而，對于如何考慮電機的尺寸和規(guī)格以處理這些因素并保持穩(wěn)定高效的輸出功率，您可以有一些選擇。
在規(guī)劃和設計您的項目時，不能低估外形因素的重要性。D2L規(guī)則就是平衡考慮外形因素和影響整體性能的例子。
D2L規(guī)則簡單地說就是當您將電機電樞的軸向長度加倍時，轉矩和功率也將增加。而且其增加量與電樞軸向長度的增加量成正比?；旧?，如果您把長度翻倍，連續(xù)轉矩也將翻倍。
然而，如果不是將長度翻倍，而是將轉子力矩臂的直徑翻倍，轉矩將會成平方增加。您可以通過采用加倍的直徑來使連續(xù)轉矩容量提高四倍。
科爾摩根的性能曲線生成器可以幫助設計者優(yōu)化整體系統(tǒng)。
諸如D2L規(guī)則等設計原則，正是要從設計早期階段開始電機選型的原因，可以幫助您盡早優(yōu)化電機的外形規(guī)格，實現(xiàn)更好的機器人設計。
多年來，我們創(chuàng)建了獨特的工具來幫助客戶根據(jù)其需求快速優(yōu)化電機。例如，科爾摩根開發(fā)的性能曲線生成器可用來優(yōu)化整體系統(tǒng)，并試驗不同的母線電壓如何改變系統(tǒng)性能，或者理解不同的驅動器電流額定值如何影響電機性能。
性能曲線生成器甚至可以讓設計工程師評估環(huán)境和最大電機繞組溫度選項。使用LiquidCooling（液體冷卻）持續(xù)增強轉矩也是建?？捎眠x項的一部分。
MOTIONEERING的工作過程首先是收集數(shù)據(jù)輸入，然后將結果與電機系統(tǒng)的產品目錄進行比較。如果您在填寫應用配置文件問題時不確定您需要的轉矩和轉速是多少，這個工具可以幫助您找到答案，然后您即可使用相關的3D模型來完成模型驗證
許多客戶有自己的工具和流程以確定轉矩和轉速要求。即便如此，您可直接將數(shù)字輸入到這些工具中，以幫助選擇滿足您應用需求的合適電機。
無論這是您首次考慮電機和驅動器要求，還是您多年來一直從事這方面的工作，一份注意事項列表都會是一個有用的工具。在本文結尾，您將會找到一份應用配置問題列表，您或您的團隊可以使用該列表來準備與支持工程師進行對話
您將會找到與機械外形、電機類型、工作與環(huán)境條件下的最低和最高溫度、最大轉速和轉矩、運行轉速和轉矩，以及占空比相關的重要問題。
后續(xù)工作都有什么？
一旦您了解電機的性能需求，工程師和產品專家團隊即可開始工作。工程師有三種方式可以與您合作來確定針對每種應用的完美無框電機。
例如，在科爾摩根，工程師會首先將您的要求與可能正好滿足您需求的標準電機產品目錄進行匹配。如果標準選項并不完全適合，下一步是參看簡單的修改，比如更換繞組和進行其他機械定制。
此外，如果您的應用要求某些材料能夠承受惡劣的環(huán)境條件，則可以將材料更改合并到現(xiàn)有設計中。無論采用哪種方式，您都可以從多種定制服務進行選擇，包括更小或更大的直徑、更改繞組、更改疊片長度等。
如果您的需求與標準選項不匹配，或者所需的修改超出了簡單修改，最后的選項就是從頭開始。即便如此，許多現(xiàn)有電機元件也可納入，而定制部件的設計旨在滿足獨特的外形規(guī)格或不尋常的環(huán)境條件。
如果您已知外形規(guī)格、轉矩和轉速要求，另外一個選項就是使用科爾摩根的其他在線工具：直驅旋轉電機選擇器。雖然許多客戶依賴產品目錄，但是這個在線工具的使用效果很好。
您可以從轉矩、轉速和母線電壓信息開始入手，將它們作為產品選擇的最初輸入，這將為您提供極具優(yōu)勢的起點。這實際上是返回性能曲線生成器的一個好時機，因為您可以用它來進一步優(yōu)化您的產品選擇。
一旦您通過選型工具生成一系列符合的產品，這也是與經(jīng)驗豐富的應用工程師互動的絕佳時機，他們可以指導您完成與使用性能曲線生成器相同的優(yōu)化步驟。
您還將受益于我們的專業(yè)應用經(jīng)驗，高效地得到電機原型樣機，以幫助您快速推進樣機設計，該原型機可以提供應用所需的轉矩和速度，即便該電機沒有針對您的確切需求得到完全優(yōu)化。
這些優(yōu)化解決方案會需要一定時間才能完成，而標準設計可以在原型機上工作，以證明您的設計概念，同時保持性能需求的完整性。由于時間對于原型機在許多項目中的成功發(fā)揮著關鍵作用，因此通過隨時可用的部件來節(jié)省時間會至關重要。
為了更深入地了解這一過程如何運作，讓我們來看看科爾摩根產品如何對機器人應用發(fā)揮作用，特別是無框電機在協(xié)作機器人關節(jié)上的應用。
關節(jié)設計需要考慮很多因素。針對本報告，讓我們更詳細地研究以下因素：有效載荷容量、轉速、發(fā)熱管理，以及減速機方面的注意事項。
機器人關節(jié)應用的有效載荷容量可通過系統(tǒng)性能設計來確定。通常，這種設計所反映的轉矩負荷是在CAD中建模的，方便設計師更靈活地確定“假設”系統(tǒng)特性需如何反映電機要求。
如果需要多協(xié)作機械臂，會有一個由行業(yè)認可標準所設定的較小的有效載荷作為標準。根據(jù)“機械臂”的長度和所需的運動動態(tài)，可以從此類CAD模型確定RMS和峰值電機轉矩。
有效載荷的速度，或者它每秒鐘必須行進的距離，將由安全因素、控制器以及機械系統(tǒng)設計所決定。這些設計參數(shù)也將在基于CAD的模型中確定。
通常，機器人系統(tǒng)設計師有作為其“秘密配置”核心的獨特安全或控制設計要素，或許他們的優(yōu)勢不在設計的機電部分。這正是科爾摩根的專業(yè)知識可以幫助您減少設計時間和迭代次數(shù)的地方。
設計對于發(fā)熱管理的考慮需求來自多個不同的注意事項。由于機器人在工作單元中與人類的距離很近，因此有必要讓機器人保持與人互動所需的“安全觸碰”的表面溫度?？梢詫峤^緣或隔層添加到機器人的設計中，但是重量和體積可能會限制其他性能或外觀因素。
此外，其他系統(tǒng)器件附近的熱量也可能存在限制，比如減速機、反饋裝置和軸承。如果機器人設計師試圖從電機供應商的標準產品目錄中獲得其電機繞組的最大額定溫度值，他們會發(fā)現(xiàn)列表中寫著155°C，因為這反映了采用傳統(tǒng)無框和有框伺服電機的行業(yè)的標準絕緣系統(tǒng)溫度。
許多編碼器反饋設備希望將光電組件的最大溫度保持在100°C-120°C，而大多數(shù)減速機解決方案可能有65°C的溫度限制。針對這種熱限制的可能解決方案包括：
增加散熱片，但需要權衡重量的增加會減少有效負載容量。
增加軸承、編碼器或減速機裝置的軸向距離，這也需要增加權衡重量并減少載荷容量。
降低無框電機設計的最大繞組溫度限制，這也會降低電機的可用轉矩。
如果使用的減速機的最高溫度額定值為65°C，且附近電機最高繞組溫度僅能夠高15°C，這將要求80°C的最高繞組溫度。這些信息隨后將被用于電機選型過程，以便使用性能曲線生成器工具來評估實際電機能力。
機器人設計工程師可以使用性能曲線生成器來觀察實際連續(xù)和峰值轉矩與速度能力。系統(tǒng)CAD設計的電機性能所需數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以輕松地與選定的電機進行比較。
由于協(xié)作機器人關節(jié)的轉速要求相對較低，只要系統(tǒng)背隙可以保持為零，減速裝置就非常實用。應變波減速機上所觀察到的零背隙和中等剛性使得它們非常適合這些應用。
"確保將不同的減速機扭矩傳遞效率（通常介于60%-70%）納入設計考量。
此外，請注意所使用的任何減速機類型所需的潤滑材料的溫度限制，因為齒輪與電機的相對距離較近，足以限制系統(tǒng)性能，將其保持在制造商建議的工作溫度范圍內。"
高傳動比（通常約為100：1）的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在可以提高輸出端的可用轉矩，還體現(xiàn)在可顯著降低電機的折算負載慣量。帶動最大負重而完全伸展的機械臂的負載慣量會非?？捎^。
傳動比的平方將會降低傳遞到電機端的負載慣量值。如果傳動比為100:1，電機的折算慣量是負載慣量的1/10,000。機械效率、發(fā)熱因素以及系統(tǒng)預期壽命都反映了在機器人關節(jié)應用中所選擇的減速機類型和減速比。
由于有眾多因素會影響機器人電機的運行和使用壽命，因此制造協(xié)作機器人的制造商需要靈活耐用的解決方案。TBM系列是科爾摩根提供的一款創(chuàng)新直驅無框電機技術。
TBM(Torquer無刷電機)系列專門用于大功率密度，傳動應用要求高的領域，比如機器人關節(jié)，醫(yī)療機器人，以及傳感器萬向節(jié)。
無框電機可以為機械和設備工程團隊提供廣泛的解決方案，用以實現(xiàn)擁有卓越靈活性、功率密度、動態(tài)性能和耐久性的應用。
除了所提供的技術優(yōu)勢外，科爾摩根的KBM和TBM平臺還包括17種機框尺寸和許多預先設計的標準選項。對于機器人公司來說，從初創(chuàng)公司到正在成長和擴展到新市場的公司，科爾摩根可以為其提供從標準產品到聯(lián)合研發(fā)定制的多方位服務。
應用和驗證解決方案
毋庸置疑的是，當今市場的需求不會給錯誤留下很大的余地。無論您是否面臨時間限制、追求更好的性能，或者已經(jīng)在當前設備的制造過程中考慮了下一代設備，各種創(chuàng)新運動解決方案都可能成為新的挑戰(zhàn)。
配備以高效和高質量的選型工具，工程師可以幫助您加速從設計到原型到批量生產，同時確保比如反饋、發(fā)熱、軸承和減速機等影響因素均被考慮在內。
在使用了所有工具并且完成3D模型并加以測試之后，剩下的就是安裝和驗證電機系統(tǒng)的實際工作。好消息是，當您將高性能無框電機集成到您的機器設計中時，您無需擔憂。安裝相對簡單，因為與無框電機配合安裝的軸的加工公差將會保證電機輸出穩(wěn)健性能。
結論
正確規(guī)劃、選擇和安裝的無框電機可以為創(chuàng)新解決方案打開大門。雖然在您為應用選擇和優(yōu)化無框電機時要比選擇標準伺服電機需要更多的工作量，但是結果非常值得。
從一開始就與專業(yè)的工程師團隊合作，是防止出現(xiàn)問題和確保應用的任何方面都未被忽視的卓越方式。無論您正在嘗試超越極限、嘗試一些以往從未做過的事情，還是您只是想確保您的應用高效率運行，科爾摩根為您提供的工具和團隊將讓這一切成為可能。
步科股份電機調研20230621
Q1:各個業(yè)務板塊的展望
預期還是比較穩(wěn)定的，移動機器人20%增速。醫(yī)療一直是長期穩(wěn)定的水平我們也在開拓其他醫(yī)療客戶，希望可以有突破。新能源以前是合并在通用里面業(yè)務規(guī)模很小，今年單獨列出來，是因為未來很長時間新能源都是保持比較好增長的大的市場，我們也確實取得一些小的成績，在終端客戶的認證取得了進展
Q2:公司去年是5億多的收入，分為機器人、醫(yī)療、機器物聯(lián)網(wǎng)等，未來增長是哪一塊?
業(yè)務分類里，第一大板塊是通用自動化，占比30%，其次是機器物聯(lián)網(wǎng)不到30%，主要是人機界面產品的銷售。其次是機器人行業(yè)，大部分還是低壓同服解決方案。然后是醫(yī)療，包括醫(yī)療影像設備運動控制的解決方案
Q3:二季度的情況還沒有數(shù)據(jù)
Q4:年報里分類驅動系統(tǒng)哪些東西?
驅動系統(tǒng)是包括伺服，變頻，標準伺服電機，伺服驅動器，低壓伺服驅動器，低壓伺服電機，電機模組，電機和減速機的模組，還有電機+減速器+輪子的模組。驅動器和電機都是有自己的難度和要求的
Q6:下游是什么?
低壓伺服是移動機器人為主驅動系統(tǒng)單價有下降，是什么原因?第一是宏觀經(jīng)濟影響，客戶群體很分散，我們現(xiàn)在新能源單獨拿出來是因為客戶特種明確而且體量比較大的所以獨立作為一個市場，此外大部分都是比較分散了，過去兩年也有競爭壓力降價要求，銷售體量有下滑。未來我們會專注在新能源高端增長的國產替代
Q7:新能源市場空間有多大?
有鋰電，光伏，儲能，新能源車，機器設備領域都會覆蓋。頭部鯉電池設備廠家單年采購人機界面可以上億，我們拿到一定份額的話對我們貢獻還是會比較大的
Q8:公司是做新能源、光伏、電的設備，是會持續(xù)采購嗎?
是設備商會采購。
Q9:協(xié)作機器人
協(xié)作機器人里做的主要是無框力矩電機為主。未來會考慮給部分客戶定制加驅動器或編碼器的方案
Q10:移動機器人
一個移動機器人一般用三個軸，1000元一套，我們也在給客戶提供同服輪毅單套在3000元。去年伺服輪已經(jīng)上市了，今年在上量過程中
Q11:無框力矩電機，公司新產品推出的背景和優(yōu)勢？
2015年接到客戶需求，當時美國協(xié)作機器人廠家已經(jīng)在很多領域取得成功應用，國內客戶也有往這個方向創(chuàng)新。已經(jīng)有低壓伺服等產品線，基于原有產品給客戶做了定制，想比較早獲得先發(fā)優(yōu)勢，所以比較早進入這個市場，伴隨客戶做產品迭代，去年已經(jīng)是第三代了
Q12:客戶開拓情況
協(xié)作機器人廠家還比較分散，未來協(xié)作機器人可以做的場景是很豐富的，每家都是不同場景。個別龍頭是自研電機的，也有一些龍頭是由我們提供的
Q13:一個協(xié)作機器人要用多少個?
一個標準的協(xié)作機器人一般用6個，價格在幾百元到千把塊錢，我們有10款產品，價格會不一樣。
Q14:人形機器人的無框力矩電機和協(xié)作機器人用的是一樣的嗎?
要看客戶具體選擇，產品是和協(xié)作機器人類似的。有的客戶選擇就是標準品，有的也在共研過程中
Q15:無框力矩電機的難度
對磁路設計和工藝設計會有比較高要求，也是從最開始不斷摸索，到第三代才有標準化的過程，也是和客戶共創(chuàng)的。更考驗和客戶的合作以及你本身的產品創(chuàng)新能力。
Q16:毛利率展望30-40%
Q17:人形機器人的驅動器會放出來嗎?
人形機器人對驅動器要求更高，所以這塊應該不會輕易放出來
Q18：編碼器
低壓伺服大部分用的都是自研的編碼器,協(xié)作機器人未來可能考慮先把編碼器做成標準品給客戶
Q19:模組化產品的價值量
協(xié)作機器人單電機6個軸，就是三四千元，人形機器人沒有單獨拆分，因為人形機器人大家都還是在初期研究階段
Q20:人形機器人的驅動器和編碼器是公司可以做的嗎?
是的，和協(xié)作機器人是類似的。
Q21：編碼器的價格？幾百元
Q22:拓普，三花等自己把無框力矩電機做，他們是不是不會對外采購了?
要看他們戰(zhàn)略和自己做產品的情況。不管他們做不做還是會繼續(xù)產品創(chuàng)新和市場拓展
Q23:公司和匯川、禾川他們在伺服的區(qū)別是什么?
起家產品是人機界面，現(xiàn)在做伺服系統(tǒng)。標準伺服是最大市場，也是友商匯川、禾川發(fā)力比較早，份額比較大的，有一個特殊是低壓伺服是行業(yè)領先的，在移動機器人領域有40%市占率，在整體低壓伺服市占率也有10%，是國內起步比較早而且產品系列比較豐富的，性能也比較優(yōu)。在傳統(tǒng)通用伺服上，可能大家是一樣的，公開競爭
Q24:人形機器人是不是只能用低壓伺服?
人形要移動，電池供電，必須是低壓伺服
Q25:無框力矩電機和無刷直流電機區(qū)別
無框力矩電機是交流同步伺服電機，動態(tài)性能比無刷電機更優(yōu)。無刷電機優(yōu)勢是價格更低，但力矩輸出和動態(tài)響應都沒有無框力矩電機好。
Q26:工業(yè)機器人
比協(xié)作機器人便宜，去年有30多萬臺，協(xié)作機器人不到2萬臺。小的工業(yè)機械警領域未來都可以被協(xié)作機器人替代。
審核編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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