轴向磁通电机在人形机器人下肢应用中面临散热、自动化设备开发、成本、寿命和可靠性等挑战。
应用优势与劣势
轴向磁通电机在下肢关节应用中优势在于单位重量输出更大力矩,峰值扭矩密度达30+ Nm/kg(传统无框力矩电机为19 Nm/kg),能减轻关节重量。但劣势是散热问题突出,因散热表面积不足导致长时间使用易发热,需优化导热介质和散热设计。此外,生产制造设备自动化程度低,人工接线、焊线和组装导致成本较高,但已接近无框力矩电机水平。
自动化设备开发
自动化设备开发困难主要源于缺乏经验,需与各工序共同开发专用设备,深入了解生产工艺和控制点。当前部分零部件已实现自动化(如绕线、定子压铸),但接线、焊线和组装仍依赖人工,未来随着自动化提升,成本有望进一步下降。
成本与材料
轴向磁通电机材料成本高,特别是磁钢和铜线绕组,但随着新能源汽车等领域大规模应用推动全自动化生产,未来成本有望降低。理论上,因机器人关节市场需求量不大,而新能源车等领域订单量大(如几十万台),可实现全自动化生产,成本或低于无框力矩电机。
寿命与可靠性
寿命和可靠性数据不足,缺乏长期测试验证,能否持续使用10年尚不确定。需与下游客户深度绑定进行持续测试和优化,以证明可靠性。
汽车领域应用
在汽车领域需通过NVH等可靠性测试,初期可能应用于制动转向系统和自动驾驶相关部件,高端车和跑车应用前景广阔。普及路径可能先通过可靠性测试,再用于制动转向系统和自动驾驶部件,逐步扩展到其他关键部件。
产业链玩家
商用车和工程车辆领域有盘古、中豪、无锡宜坤动力等公司;机器人关节领域有新汉、南京夸克等公司;指尖智行专注零敲手领域。
搭配与设计
与行星减速器搭配时性能更优,设计简单且成本低,可实现更大力矩输出。其他搭配方式包括谐波减速器、摆线针减速器或行星滚柱丝杠,但性能上不如行星减速器。
研发与生产
公司研发人员不足10人,主要依靠外部合作伙伴开发生产设备。当前机器人领域出货量及销售额每家客户约两三百万至三四百万人民币,正在探索工业自动化、电动自行车等领域。
未来展望
轴向磁通电机会在高端车和跑车中率先应用,逐步扩展到其他车型。在汽车领域,可能先通过测试车型验证,再评估价格和量产可行性。若普及,将优先替代径向磁通电机的多个环节。