随着人形机器人产业的快速发展
，电机作为核心动力源，承担着关节驱动和精确控制的关键任务。

相比传统工业机器人
，人形机器人对电机的功率密度、散热能力和长期稳定性提出了更严苛的要求。

由于机器人关节空间有限，电机散热难度大幅增加，如何优化散热成为影响机器人性能和寿命的重要因素。

一、人形机器人电机散热的主要挑战

1
、高功率密度带来的散热压力

人形机器人关节电机通常采用无框力矩电机或轴向磁通电机，这类电机需要在极小空间内提供高扭矩输出，这会导致热量集中产生
。

轴向磁通电机的扁平线圈设计虽然有助于提高功率密度，但也增加了散热难度，电机在高负载运行时产生大量热量，且关节内部通常没有足够的空气流通，传统的散热方式难以满足需求
。

2、结构受限，难以增加散热面积

相比工业机器人使用的大型伺服电机，人形机器人关节内部紧凑
，无法设计大面积散热片
，导致热量难以及时释放。同时

，电机与减速器、高压电池等元件紧密集成，进一步限制了有效散热设计。

3
、长时间连续运行导致热积累

人形机器人需要长时间执行高负荷任务，如仿人步行、物品搬运等

，导致电机热量持续积累。如果散热不充分，会影响电机性能，引发磁钢退磁、绝缘老化、绕组电阻升高等问题，最终影响使用寿命
。

二、人形机器人电机的主流散热方案

1、风冷散热
：低成本但受限于结构

风冷是传统电机最常见的散热方式
，通常通过在电机外壳加装散热片或使用风扇强制冷却
。

然而
，在人形机器人中，风冷的应用受限于两个因素：

•空间不足
：关节内部缺乏安装风扇的空间。

•空气流动受限：封闭式机器人外壳导致气流循环效果较差。

尽管如此
，部分机器人仍采用微型风扇或被动对流散热设计

，以增强散热效果。

2、液冷散热：高效但技术复杂

液冷（如水冷、油冷）因其高效的热交换能力

，广泛应用于高性能电机领域
。在人形机器人中

，液冷具备以下优势：

•更高的热导率，能够快速带走电机热量

。

•散热路径短，相比空气冷却
，液体冷却效率更高
。

然而
，液冷方案也面临挑战：

密封要求高
，关节空间小，液体冷却系统的安装与维护难度大。

增加系统复杂度
，需要额外的液泵、散热器等组件。

目前，部分高端机器人厂商正在探索微流道液冷技术，以减少液体冷却系统的体积，并优化散热路径。

3、结构散热：材料优化与热通路设计 

结构散热是当前人形机器人领域最具应用潜力的方向之一
，即通过优化电机材料与整体结构设计
，提高散热效率：

•高导热复合材料
：采用石墨烯涂层
、铝合金基体
、碳纳米管增强材料，提高电机外壳的热传导性能
。

•热通路优化
：结合仿真计算，优化电机定子、转子的散热通道，减少局部热点。

•一体化散热壳体：将电机
、减速器与关节结构一体化设计，使热量能够更快传递至外部环境
。

三
、前沿技术探索：新型散热材料与智能控制

1、相变材料（PCM）应用

相变材料（如石蜡

、金属有机框架材料）可在电机温度升高时吸收热量
，并在低温时释放热量，实现被动温控
，提高散热效率
。

2、热电冷却技术（Peltier效应） 

部分研究团队正在探索利用半导体热电冷却技术，通过电流驱动实现快速散热

，适用于小型高功率密度电机
。

3、智能热管理系统

结合AI算法与热感应传感器，实时监测电机温度，并动态调整功率输出

，以优化能耗与散热效率。

人形机器人电机的散热优化是提升其性能

、稳定性和寿命的关键环节。当前，风冷
、液冷、结构散热各有优劣
，未来发展将会把更多关注放在以下几个趋势
：

•高效导热材料的应用（如石墨烯涂层
、高热导率铝合金）

•集成式散热结构，减少传统散热器的占用空间

•智能温控系统，基于实时温度监测进行动态散热优化