電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）空心杯電機(jī)是一種采用無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的微型伺服直流電機(jī)。傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常由鐵芯與繞組構(gòu)成，而空心杯電機(jī)徹底摒棄鐵芯，采用空心杯形繞組直接作為轉(zhuǎn)子。空心杯電機(jī)具有高功率密度、高傳動(dòng)效率、高響應(yīng)速度和高精度控制等優(yōu)點(diǎn)，天然適用于人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)。其無(wú)鐵芯設(shè)計(jì)消除了磁滯和渦流損耗，提高了能量轉(zhuǎn)換效率，降低了發(fā)熱和噪音。

空心杯電機(jī)在人形機(jī)器人中主要應(yīng)用于靈巧手關(guān)節(jié)，并逐步向手臂、腿部關(guān)節(jié)拓展。靈巧手電機(jī)要求體積小、扭矩密度高、精度高、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快。空心杯電機(jī)具備超輕量化設(shè)計(jì)，最新直徑可以到3-4mm，且轉(zhuǎn)速快，能量利用率在75%~90%，高功率密度，適合靈巧手使用，是目前的主流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

人形機(jī)器人靈巧手通常需要6-12個(gè)自由度，單個(gè)靈巧手需配備6-12個(gè)空心杯電機(jī)。例如，特斯拉Optimus第一代靈巧手采用12個(gè)空心杯電機(jī)，實(shí)現(xiàn)手指的伸縮、翻轉(zhuǎn)等復(fù)雜動(dòng)作。

空心杯電機(jī)分有刷和無(wú)刷兩種。有刷空心杯采用機(jī)械換向，磁極不動(dòng)，線圈旋轉(zhuǎn)。無(wú)刷空心杯采用電子換向，線圈不動(dòng)，磁極旋轉(zhuǎn)。無(wú)刷空心杯電機(jī)更適合用于靈巧手，無(wú)刷空心杯采用電子換向，具有效率高，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，使用壽命高，結(jié)構(gòu)精巧，維護(hù)方便，易保養(yǎng)的特點(diǎn)。其壽命可達(dá)10000h+，好于有刷1000-3000h。

國(guó)內(nèi)廠商在空心杯電機(jī)設(shè)計(jì)方面面臨技術(shù)壁壘，其一是空心杯線圈繞組成型工藝難，批量后良率難保障，海外廠商多采用一次成型空心杯繞線技術(shù)，龍頭廠商繞線設(shè)備自研，且繞組設(shè)計(jì)專(zhuān)利壁壘深厚。國(guó)內(nèi)廠商通常采用人工繞線或卷繞式工藝，生產(chǎn)效率和線圈質(zhì)量落后國(guó)外。

其二是高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件精密制造要求高，針對(duì)人形機(jī)器人應(yīng)用的空心杯電機(jī)直徑通常在13mm及以下，且通常以幾萬(wàn)-10萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘的高速運(yùn)動(dòng)、各機(jī)械件公差配合難度高，考驗(yàn)精密制造能力，通常會(huì)采用日本、德國(guó)等地進(jìn)口的機(jī)床進(jìn)行精加工。

在日前舉辦的某機(jī)器人展會(huì)上，有知名靈巧手企業(yè)人士對(duì)電子發(fā)燒友表示，目前不少靈巧手更傾向于采用國(guó)外空心杯電機(jī)，不過(guò)國(guó)內(nèi)一些電機(jī)逐漸表現(xiàn)出更高的性能，相信會(huì)越來(lái)越好。

確實(shí)，國(guó)內(nèi)廠商在空心杯領(lǐng)域技術(shù)逐步突破，開(kāi)始在人形領(lǐng)域拓展。如國(guó)內(nèi)鳴志電器空心杯技術(shù)領(lǐng)先，同時(shí)雷賽智能、兆威等產(chǎn)品已成熟，已推出直徑6-8mm產(chǎn)品，用于自研靈巧手上，且開(kāi)始外供部分客戶。

雷賽智能的電機(jī)采用馬鞍型全自動(dòng)繞線技術(shù)，對(duì)標(biāo)全球最優(yōu)技術(shù)水平。無(wú)刷空心杯EC系列標(biāo)準(zhǔn)型性價(jià)比較高，直徑12mm-40mm；ECH系列主打超高轉(zhuǎn)速，直徑8mm-22mm，額定轉(zhuǎn)速20000rpm-62000rpm，空載轉(zhuǎn)速28000rpm-65000rpm；ECT系列轉(zhuǎn)矩大幅提升至
43.8mNm-92.7mNm，直徑6mm-30mm，目前已經(jīng)發(fā)布多個(gè)類(lèi)型靈巧手。

兆威機(jī)電的MC無(wú)刷空心杯系列直徑有6、8、10、12mm；扭矩 0.4mNm - 2.38mNm，隨著電機(jī)尺寸增大相應(yīng)增加；6mm產(chǎn)品轉(zhuǎn)速可達(dá)46800±10%rpm；滾珠軸承和端子型號(hào)可定制；正在開(kāi)發(fā)4mm產(chǎn)品。空心杯+齒輪模組已供貨Figure，此外和華為云等有合作。

整體而言，國(guó)內(nèi)空心杯電機(jī)廠商在規(guī)模和技術(shù)積累上與國(guó)際頭部企業(yè)存在差距，但在部分技術(shù)參數(shù)上已實(shí)現(xiàn)追趕。隨著人形機(jī)器人降本需求的迫切，國(guó)產(chǎn)空心杯電機(jī)廠商有望通過(guò)性價(jià)比優(yōu)勢(shì)切入市場(chǎng)，推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化落地。