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空心杯电机企业梳理、技术壁垒一览 !

发布时间 :2025-04-22 作者:本站 浏览量:235

巨头布局的产业趋势一定是最值得去跟踪的,人形机器人就是其中之一 。随着特斯拉、英伟达、华为等全球厂商加码布局,加速带动行业高景气度 。

从人形机器人部件来看 ,灵巧手、行星滚柱丝杠、六维力矩传感器、触觉传感器、空心杯电机均是技术壁垒较高的价值增量环节。

灵巧手驱动装置上,手指关节需要较高自由度,需配备小体积、高功率电机 ,因此主要使用空心杯电机方案。
空心杯电机的技术壁垒
空心杯电机的技术壁垒主要集中在以下几个方面:

1 、绕线工艺:空心杯电机的绕线工艺是其核心技术壁垒之一。线圈的绕制过程直接影响电机的体积、转速、功率密度和良率等性能。无铁芯的自支撑绕组由漆包线制成,在制造过程中 ,通过施加压力和温度将相邻电线的漆融化在一起,形成坚固的绕组结构。

空心杯电机线圈绕制技术按成型方式分为卷绕生产和一次成型生产。1)卷绕生产工艺较为复杂 ,先将铜线绕制成几何形状的空心线圈,进而将线圈挤扁,制成扁平的铜线板,最后将线板绕成圆柱状的线圈。2)一次成型技术通过绕线机将铜线按照既定的规则缠绕在主轴上,一次成型,不需要卷圆压扁等工序。两种技术相比,后者工艺简单,绕制效率高。目前我国生产空心杯电机多采用卷绕式生产技术 ,生产效率较低 ,废品率高,生产出来的线圈直径较小 ,生产高性能大尺寸的线圈技术有待提升。

空心杯电机线圈绕制技术按线圈绕法分为直绕形 、马鞍形 、斜绕形三种形式。其中,直绕形绕制方法工艺较为复杂,多用于较长绕组结构,常为多次绕制而成。斜绕形和马鞍形的绕制工艺简单,具有电枢重量轻 、转动惯量小、时间常数小、拖动特性好、输出力矩大等优势 ,是国外先进空心杯电机厂商常用的两种线圈形式 。例如,德国 Faulhaber 电机采用斜绕形线圈 ,瑞士 Maxon 电机采用马鞍形线圈,因而电机性能更加优越。

2 、绕线设备:空心杯电机的绕线设备也是技术壁垒的一部分 。绕线机全球头部厂商集中在欧美和日本 ,包括瑞士 Meteor、日本田中精机、日本日特机械等企业。海外厂商设备先进,基本实现了绕线设备的自动化、智能化、网络化,绕线设备质量可靠,生产效率高。国内绕线设备自动化程度低,技术与海外存在差距。我国绕线机研发起步晚 ,线圈设计以卷绕式为主,工序较为繁琐 。部分绕线机可实现一次成型绕制,但面对较大功率电机的粗线径线圈,国产设备在可靠性和绕制精度方面相比世界先进水平仍有较大差距。国内绕线机厂商包括中特科技、勤联科技、台立电子等公司 。

3、设计环节:空心杯电机的设计需要结合材料细分牌号、转子杯类型进行优化,国内厂商在这方面的技术积累与海外存在差距 。海外企业如Maxon 、Faulhaber、Portescap在技术起源、产品种类数量及全球化的销售渠道等方面具有明显优势 。

4 、加工环节:空心杯电机的结构属于无齿槽结构 ,没有定子槽 ,所有漆包线都是悬空绕线,内部没有任何支撑 ,加工精度直接影响磁场的稳定性。因此,加工过程中对精度的要求非常高。
空心杯电机企业梳理
全球方面,瑞士Maxon 、德国Faulhaber、瑞士Portescap等头部企业长期保持较高市场占有率,国内厂商正在加速布局。

1)鸣志电器

专注于运动控制领域 ,拥有步进 、直流无刷 、交流伺服、空心杯电机等电机产品。

公司通过多次收购掌握核心技术:收购美国LinEngineering 、瑞士TechnosoftMotionAG、鼎智科技。

混合式步进电机全球市占率超10%,位列全球第四;空心杯电机已处于中小批量供货阶段。

2)伟创电气

电气传动 、工业控制领域国内头部厂商。

切入机器人领域 ,布局空心杯电机、无框电机等 ;适用于灵巧手10mm的空心杯电机模组已经取得小批量订单。

3)雷赛智能

运动控制领域的国内领军企业,主要产品为伺服系统 、步进系统、可编程运动控制器。

空心杯电机已经成功应用于人形机器人灵巧手 、协作机器人关节、AGV/AMR移动机器人等领域。

4)兆威机电

全球领先的微型传动系统制造商,主营微型传动系统 、微型驱动系统。

转矩直流电机、无刷空心杯电机、8mm永磁步进电机均已形成系列产品,正开展4mm直径无刷空心杯电机攻关,以突破国外技术壁垒 。

5)江苏雷利

公司已自研完成 8mm 有刷空心杯和 10mm 无刷空心杯,最高转速可达 10 万转,16mm 空心杯电机已实现批量生产 ,并供货于海外市场 。

6)拓邦股份

已成功研发出高密度无框力矩电机等核心产品 ,空心杯电机具有高性能、低噪音、低功耗等特点,转速可达到数千转每分钟 ,适合用于需要高精度控制的机器部件。

7)昊志机电

公司已具备多尺寸空心杯电机,产品性能领先行业,且其空心杯电机具备体积小、可控性高、噪音小等优点,契合人形机器人灵巧手需求。

8)鼎智科技

鼎智科技的空心杯电机技术已基本成熟,其最小直径 8mm,最大转速 8 万转 / 分钟,性能处于国内领先水平。

公司自研空心杯电机绕线设备,可实现空心杯电机全自动批量生产,掌握了减速箱核心技术,自研的空心杯电机 + 减速箱配套产品也处于国内领先地位 ,且公司未来还计划推出更小尺寸的空心杯电机,并配套减速箱,以进一步提升产品竞争力 。


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