人形机器人带动无框力矩电机需求，厂商积极布局

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）近一段时间以来，人形机器人成为产业的热门话题。工业和信息化部原副部长、中国电子学会理事长徐晓兰此前表示：“在企业、政府、应用方等各方主体合力作用下，我国人形机器人产业正处于‘井喷前夜’。”统计数据显示，到2030年，全球人形机器人市场规模将达到1000亿美元，中国人形机器人市场规模将达到300亿美元。

 
人形机器人的爆火让作为核心部件的控制电机跟着受益，尤其是无框力矩电机，这种电机主要应用于机器人领域，目前国内外厂商都有不错的进展。
 

机器人里的无框力矩电机

无框力矩电机（Frameless Torque Motor）是一种无需外框和轴承的电机，通常由定子和转子两部分组成。由于其设计紧凑，安装灵活，可以直接集成到设备的机械结构中，最大限度地减少空间占用，提高系统的整体性能。
 
无框力矩电机具备传统力矩电机的特性优势，相较于步进电机与伺服电机，力矩电机具有大转矩、低转速、平稳性强、过载能力强、响应快等特点。和有框力矩电机相比，无框力矩电机具有尺寸小、性能更可靠、环境适应性强等优势。在实际应用中，通过将无框电机集成到机器中，可以去除联轴器或皮带等弹性机器元件，从而提升机器性能。
 
在人形机器人应用中，无框力矩电机是旋转关节的核心零部件之一，其核心性能指标在于其输出的扭矩大小。无框力矩电机多极对数的特性使得它在中低速运行时能够提供极高的扭矩，这一优势使其成为当前人形机器人执行器中广泛采用的电机类型。另外，无框力矩电机可集成到机器和所需的环境条件中，让人形机器人具有更好的适用性。
 
目前，从产业发展现状来看，无框力矩电机国际厂商Kollmorgen、TQ Robodrive等目前技术较为领先，拥有先进的磁路设计和制造工艺。相比海外龙头，国产无框力矩电机输出扭矩较小，在产品性能方面仍有差距。不过，近一段时间以来，国产无框力矩电机也是捷报频传。
 

无框力矩电机的最新进展

Kollmorgen作为无框无刷电机设计和制造领域的先驱，是全球无框力矩电机的领先企业，目前TBM 2G是该公司正在推出的新的产品系列。TBM2G系列可在极其紧凑的电磁组件中提供高转矩，同时还可集成先进的材料、绕组和灵活性能，该系列的主要优势包括负载能力更强、能效更高、移动速度更快和运动控制更平稳。在Kollmorgen官网展示了TBM2G系列在医疗机器人的应用，在该应用里，TBM2G经过优化，可在低电压应用中以相对较低的速度提供高转矩，且设计紧凑且高效，可直接嵌入到机器中，使用机器自身的轴承来支撑转子，十分适用于机器人应用。
 
其他国际厂商方面，奥地利AVS Mechatronics GmbH主要提供各种定制化的无框无刷电机；Maxon Motor主要设计有EC规格的无框力矩电机；德国TQ Robodrive采用模块化定子和环氧塑封灌胶技术生产无框力矩电机；美国Aerotech目前主要在推S系列无框力矩电机，具有广泛的扭矩范围和封装尺寸。
 
下面我们看一下国产厂商的进展。步科股份此前表示，该公司无框力矩电机产品主要应用在协作机器人上，对整体安装、固定的工艺及设计具有较高的要求。目前，该公司的第三代无框力矩电机产品可以对标国际领先产品。公司在不断加强机器人行业领域的布局，开发了多系列的动力产品，产品规格、尺寸等覆盖面全，可以满足不同客户的需求。
 
昊志机电的谐波减速器、无框力矩电机和编码器等产品可应用于人形机器人，其中该公司的无框力矩电机转矩波动≤1%，更利于机器人力矩控制；能够提供3.5倍过载能力，使得机器人负载能力大大加强。
 
消息面上，江苏雷利9月份在投资者平台表示，该公司在人形机器人领域储备空心杯减速电机、线性传动组件、无框力矩电机等产品，正在多家机器人厂商进行送样和客户验证。震裕科技在投资者互动平台表示，全资子公司苏州范斯特与汇川技术联合开发无框力矩电机，应用于人形机器人执行器。
 

结语

此前，全球首家人形机器人工厂RoboFab的建立和实现量产，标志着人形机器人从研发阶段向产业化、规模化生产迈出了重要一步。在人形机器人里，无框力矩电机是重要的核心元件，其将随着人形机器人的爆发而逐步完成技术迭代，在机器人用电机市场的占比越来越高。