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    空心杯電機:人形機器人高壁壘藍海,核心龍頭梳理
    發布時間:2024-03-27 09:52     瀏覽量:49

    從行業發展歷程來看,空心杯電機被發明于1950s,之后憑借其壽命長、快速響應、體積小、高精度等特征在軍工、航空航天等領域逐漸推廣,如運用于導彈飛行的快速調節、火星探測器、航天飛機等。

    隨著技術成熟度的增加,空心杯電機憑借性能優越,廣泛應用于民用領域,包括工廠自動化、機器人、醫療技術等。

    在機器人領域,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鍵零部件,其主要優點包括啟動轉矩低、轉子與定子間無徑向作用力、速度曲線平滑,噪音小、峰值轉矩高、散熱效果好等。

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

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

    與普通直流電機轉子相比:
    轉子無鐵芯,轉動慣量小電樞繞組為懸臂形式,結構強度弱繞組無槽結構,轉矩均勻55397bd9a7d64aaef9c74227e10d9d1.png空心杯電機轉子將鐵心與轉子繞組分離,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;是一臺轉子只有繞組無鐵芯的有刷直流電機;


    有些專家根據將結構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,這樣稱呼會產生很大的誤解,兩者從工作原理上存在著本質區別。

    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在無槽無刷直流電機身上也無法得到充分的體現,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點當然是空杯,由此給這種電機帶來了其他電機無可比擬的優勢:

    轉子空心結構轉動慣量極??;機械時間常數可以做到ms級鐵損小,效率高;永磁體放在杯內,結構緊湊、功率密度高;但是空心杯結構的空心繞組不得不做成懸臂結構,這樣就會帶來繞組結構強度低、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用場景來說都不成問題。ff40c239aad5ca83164470726bf4ace.png



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