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空心杯電機:人形機器人高壁壘藍(lán)海,核心龍頭梳理
發(fā)布時間:2024-07-12 11:33     瀏覽量:438

隨著技術(shù)成熟度的增加,空心杯電機憑借性能優(yōu)越,廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域,包括工廠自動化、機器人、醫(yī)療技術(shù)等。

在機器人領(lǐng)域,靈巧手空間狹小,需要配備小型化且控制精度高的電機。

空心杯電機是機器人靈巧手關(guān)鍵零部件,其主要優(yōu)點包括啟動轉(zhuǎn)矩低、轉(zhuǎn)子與定子間無徑向作用力、速度曲線平滑,噪音小、峰值轉(zhuǎn)矩高、散熱效果好等。

人形機器人中主要采用舵機、空心杯電機等,舵機可應(yīng)用于機器人手以外的部分,空心杯電機可應(yīng)用于機器人手部。根據(jù)靈活程度的需求,常規(guī)單手搭載六件,即每個手指一顆/拇指兩顆,單臺人形機器人,預(yù)計搭載12件空心杯電機。

空心杯電機的靈魂所在:轉(zhuǎn)子電樞只有繞組沒有電樞鐵芯。799655d206f1938670badd5fc86b7b6.png

與普通直流電機轉(zhuǎn)子相比:
轉(zhuǎn)子無鐵芯,轉(zhuǎn)動慣量小電樞繞組為懸臂形式,結(jié)構(gòu)強度弱繞組無槽結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)矩均勻55397bd9a7d64aaef9c74227e10d9d1.png空心杯電機轉(zhuǎn)子將鐵心與轉(zhuǎn)子繞組分離,與定子固定在一起用來形成完整的磁路。通常情況下空心杯電機的鐵芯會由永磁體替換,已經(jīng)沒有了名義上的電機鐵芯。同時電機殼體要作為磁路的一部分,以便形成完整的磁路。

如果給空心杯電機歸類的話,空心杯電機是一臺不安分守己的直流電機,它:

是一臺直流電機;是一臺有刷直流電機;是一臺轉(zhuǎn)子只有繞組無鐵芯的有刷直流電機;


有些專家根據(jù)將結(jié)構(gòu)形式上類似空心杯的無槽無刷直流電機也成為空心杯電機,這樣稱呼會產(chǎn)生很大的誤解,兩者從工作原理上存在著本質(zhì)區(qū)別。

空心杯電機屬于有刷直流電機;

空心杯繞組無刷直流電機屬于永磁同步電機;

大家要注意區(qū)分,為了避免歧義建議大家不要將后者成為空心杯電機。從另外一個角度來看空心杯的小慣量和高響應(yīng)在無槽無刷直流電機身上也無法得到充分的體現(xiàn),那在稱為空心杯電機有什么意義呢?cb0986ef4ecc97340de2654ee2351db.png

空心杯電機最大的優(yōu)點當(dāng)然是空杯,由此給這種電機帶來了其他電機無可比擬的優(yōu)勢:

轉(zhuǎn)子空心結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量極??;機械時間常數(shù)可以做到ms級鐵損小,效率高;永磁體放在杯內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高;但是空心杯結(jié)構(gòu)的空心繞組不得不做成懸臂結(jié)構(gòu),這樣就會帶來繞組結(jié)構(gòu)強度低、功率無法做大、制造水平要求高、價格稍貴的問題。但是這些問題對于高要求的特殊應(yīng)用場景來說都不成問題。ff40c239aad5ca83164470726bf4ace.png