民繁密家机器东说念主企业已文告2025年内运转批量委派开云体育(中国)官方网站。
马斯克近日炫夸,东说念主形机器东说念主擎天柱Optimus已在弗里蒙特工场的试产线上完成制造。
特斯拉机器东说念主出产节律进一步明确,本年标的出产5000台Optimus,且已订购的零部件弥散复旧本年出产1万-1.2万台,2026年标的是出产5万台Optimus。
国内方面,优必选WalkerS系列已在比亚迪工场完成实训,预测2025年末端规模化订单委派;乐聚机器东说念主和众擎科技也忖度在年内末端批量委派。
东说念主形机器东说念主的规模化量产将全面拉动上游中枢零部件需求。
以特斯拉Optimus为例,一台机器东说念主需要使用28个无框电机、34个空腹杯电机。机电试验器系统均由“电机+传动安装+各类轴承+传感器”构成。
本文重心融会东说念主形机器东说念主驱动关键的中枢零部件:电机。
01
东说念主形机器东说念主电机简析
电机算作东说念主形机器东说念主中枢零部件,是须重心冲突的中枢技艺之一。
电机将电能振荡为机械能的诱骗,用于产生旋转开放或线性开放。
在东说念主形机器东说念主领域,电机资本占整机的20%傍边。
参考特斯拉Optimus,试验系息争般占比30%-53.2%。其中,无框力矩电机占比相对较高达16%-21%,空腹杯电机占比约4%-8%。
特斯拉Optimus躯壳包含28个试验器(电机+驱动器+机械传动部件等):
旋转试验器结构主要由无框伺服电机+谐波延缓器+电机驱动器+聚散器+力传感器+编码器构成。
线性试验器一样于东说念主的肌肉,其结构主要由无框伺服电机+行星滚柱丝杠/梯形丝杠+电机驱动器+力传感器+编码器构成。
而东说念主形机器东说念主贤达手对空间条目淡漠,一般使用小型电机,当今主流决策包括空腹杯电机和无刷直流电机。
按职责用途来分类,电机分为驱动电机和适度电机。
无框力矩电机和空腹杯电机均属于适度电机分类。
02
无框力矩电机
无框力矩电机体积小、扭矩大的特质适配东说念主形机器东说念主关键驱动的需求。
特斯拉Optimus的28个关键中均搭载无框力矩电机算作能源源流。
14个旋转关键结构为无框力矩电机+谐波延缓器,14个直线关键结构为无框力矩电机+行星滚柱丝杠。
频繁电机结构中包括定子和转子、机壳、轴承、端盖等部件,其中定子和转子是中枢部件。
而无框电机的特质是去除了传统电机的外壳和轴承结构,只保留了中枢的转子和定子组件。
转子:转子上装有永磁体,奏凯安装在诱骗的负载轴上,与负载一齐旋转。
定子:定子包含绕组,固定在诱骗的机械结构中,不旋转。
这种操办具有更高的活泼性和更紧凑的结构和更优的性能,特等适用于对空间、分量和性能有高条目的东说念主形机器东说念主场景。
无框力矩电机商场方法民众无框力矩电机商场主要玩家包括科尔摩根、威腾斯坦、尼得科、MAXONMOTOR等厂商。举例,科尔摩根领有卓绝70年的开放适度研发考验。选拔分散式的分数槽及碳纤维绑扎技艺出产无框力矩电机,KBM系列无框电机平凡欺骗于高端制造、医疗诱骗等领域。
旋转关键中的无框力矩电机:
无框力矩电机商场方法
国内方面,无框力矩电机国产替代经过稍快但方法长尾。
举座业看,国内商场竞争方法较分散,行业举座还处于起步阶段,商场参与者数目较少。
经过较快的厂商,如步科股份第三代无框力矩电机选拔无框中空操办,第四代无框力矩电机正在加快研发,其无框力矩电机领有从52mm-132mm共10种框架尺寸;雷赛智能推出FM2超高密度系列无框力矩电机(第二代);昊志机电的无框力矩电机转矩波动≤1%,更利于机器东说念主力矩适度,草率提供3.5倍过载才调,可欺骗于协调机器东说念主、轻型机器东说念主、东说念主形机器东说念主等多个领域。
卧龙电驱、伟创电气、昊志机电、汇川技艺、拓斯达、绿的谐波、莱克电气、禾川科技、震裕科技、德昌股份、科力尔等厂商均提供系列无框力矩电机。
左证科尔摩根居品诠释书,其无框电机关键原材料包括钕铁硼磁材、SS400系列钢材、电工钢、铜材、树脂、集成电路板等。
贵寓着手:科尔摩根官网
永磁材料:主要用于制造转子永磁体,占到电机资本的30%傍边。
第三代高性能钕铁硼永磁材料具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的优点,能缩小电机的体积、残害居品的质料并能提供更高的使用恶果。左证中科三环,一台特斯拉Optimus高性能钕铁硼用量可达到4.5kg。
当今国内高性能钕铁硼产能主要集聚在金力永磁、中科三环、英洛华、正海磁材、宁波韵升、地面熊、安泰科技、厦门钨业、广晟有色等厂商。多家磁材公司也曾明确参预东说念主形机器东说念主赛说念,金力永磁、宁波韵升、正海磁材、天和磁材等都有不同程度的清楚。
SS400钢材:是日本钢材材质的一种标示神志,相配于国内的Q235号钢。是含碳适中、空洞性能较好的钢材,强度、塑性和焊合等性能配合邃密,平凡欺骗于建筑及工程结构,也大都用作对性能条目不太高的机械零件。国内商场中,宝钢股份和其子公司梅钢是出产SS400系列钢材的主要企业。
电工钢:也被称为硅钢片。电工钢算作电机铁芯的主要材料,草率栽培电机的恶果和功率密度并延长电机的使用寿命。首钢股份、宝钢股份、马钢股份、新钢股份和福然德等厂商是主要出产电工钢的厂商。
国产东说念主形机器东说念主本色厂商如宇树H1、远征A1、小米Cyberone、优必选X1、傅里叶GR-1,关键单位也都使用无框力矩电机,最大扭矩为360Nm。
03
空腹杯电机
空腹杯电机是东说念主形机器东说念主贤达手末端试验器的中枢零部件。
贤达手对空间条目淡漠,一般使用小型电机,当今主流决策包括空腹杯电机和无刷直流电机。
特斯拉东说念主形机器东说念主2个贤达手选拔6电机驱动,一共用到12个空腹杯电机。
空腹杯电机属于直流永磁电机,与日常有刷、无刷直流电机的主要区别是选拔无铁芯转子,也叫空腹杯型转子。
由于转子结构变化,空腹杯电机体积工致,分量和动掸惯量大幅裁汰,具备了铁芯电机所无法达到的适度和拖动性情。
此外转子结构绝对摒除了因为铁芯形成涡流而形成的电能损耗,具有杰出的节能特质。
空腹杯电机的中枢技艺壁垒在于自复旧绕组技艺上。由于空腹杯电机通盘漆包线都是悬空绕线,里面莫得任何复旧,对加工精度的条目特等高。此外,当今我国出产空腹杯电机多选拔卷绕式出产技艺,出产恶果较低,废品率高。
在民众空腹杯商场竞争方面,国际厂商较早建立起技艺上风。
德国、瑞士、好意思国、日本等头部企业恒久保执较高的商场占有率,形成一定程度上的足下。市占率前三名分手是MAXON(瑞士)占45%、FAULHABER(德国)占22%、PORTESCAP(瑞士)占13%。
空腹杯电机国产替代空间较大。
国内厂商入局神志看,主要有两种旅途:工控厂商延迟作念无框力矩/空腹杯电机、微电机厂商拓展高端伺服电机业务。
举例,鸣志电器粉饰有刷、无刷空腹杯多个系列居品,且可集成延缓器、编码器等零部件,横向对比同型号MAXON和鸣志电器的空腹杯电机居品,鸣志电器在空载转速、最大皆集转矩等中枢方针上与国际顶尖厂商差距束缚缩小。
鼎智科技的空腹杯电机也曾基本熟悉,自研的空腹杯电机绕线诱骗末端了全自动批量出产,鼎智科技于2019年被江苏雷利收购,成为其控股子公司。
工控领域头部厂商伟创电气也切入机器东说念主领域,布局空腹杯电机、无框电机等居品。伟创电气自主研发空腹杯电机,在空腹杯电机领域的13mm款居品不错达到空载转速85000rpm,最大输出功率58W,最大额定转矩7Nm,恶果可达90%。适用于贤达手10mm的空腹杯电机模组也曾得到小批量订单。
拓邦股份已构建的伺服驱动+电机+开放适度、空腹杯电机8mm和10mm的居品平台;兆威机电已形成了4个系列的无刷空腹杯电机,直径范围6-12mm,2024年发布全驱高可靠贤达手。
捷昌驱动与浙江聪贤达能科技有限公司共同出资配置浙江灵捷机器东说念主零部件有限公司,主要从事机器东说念主贤达手、关键模组及驱动器等中枢零部件的研发出产;微光股份东说念主形机器东说念主完成四款无框电机、三款空腹杯电机开发。
连年来,繁密厂商入局无框力矩电机和空腹杯赛说念,正派电机、神驰机电、江南奕帆、祥贤达能、华阳智能、大洋电机、迪贝电气等厂商也加快布局。
此外,东说念主形机器东说念主要作念到动作协调,对电机的驱控芯片也提议了新的条目。国内电机驱控芯片主要厂商包括德州仪器、意法半导体和英飞凌等厂商。电机驱控行业国产化率偏低,国产替代空间强大。以BLDC电机驱控芯片为例,民众前十大厂商仅峰岹科技一家中国企业,市占率仅4.8%,国产替代空间强大。
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