半导体周报0818-电机
财联社8月2日电,英特尔CEO Gelsinger表示,正在18A工艺节点上加速开发新的AI PC芯片;这对当前利润造成影响,但将有助于未来发展;目标是在AI PC领域的竞争中保持领先。
电机是人形机器人中动力的产生机构,可以类比做人的肌肉。机器人的驱动方式可以分为电动驱动、液压驱动、气压驱动;其中,电动驱动由于效率高、精确度高、成本低等优势,得以广泛应用。
电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置,主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源,电机主要作用是利用电能转化为机械能。
电机分类主要三类:控制电动机、功率电动机、信号电机。控制电机进一步可以划分为伺服电机、力矩电机、步进电机等。
机器人应用减速电机,应该重点考虑如下几个参数:电机运行电压、空载转速、一定转矩下的转速、一定转矩下的电流。
直流电动机相较于交流电机拥有准确快速的控制能力,恒定扭矩以实现更高负载,不需要额外的启动设备以减少成本等优势,从而更能够满足人形机器人对于高负载、低成本的需求。直流电机与交流电机的区别:
①控制能力不同:交流电机通过改变输入频率来控制交流电机。而直流电机则直接通过改变电枢电流和电压来控制电机。这从而导致直流电机能够提供准确且快速的控制,更适用于人形机器人。
所有直流电机都是自启动的,这意味着它们不需要任何额外的设备即可启动。而交流电机则需要额外的电子设备来启动。因此直流电机可以减少人形机器人部件的数量,从而降低其成本和体积。
无刷电机避免了有刷电机故障率高、寿命短的缺点,更能够满足人形机器人的需求,目前无刷电机成本更高,大规模应用之后成本有望下降。
无刷电机由于没有碳刷,从而避免了有刷电机的上述缺点,具有抗干扰能力强、运行声音小、效能高且使用寿命长等优点。
旋转关节模组(x14):无框力矩电机+谐波减速器+力传感器+编码器(x2)+驱动器+关节 CNC 件
直线关节模组(x14):无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器+关节 CNC 件
灵巧手模组(x12):空心杯电机+微型多级行星减速箱+蜗轮蜗杆+编码器+驱动器。
空心杯电机是微特电机的一种,属于直流永磁的伺服控制电机,其在结构上
突破传统电机的定转子结构形式,采用了无铁芯定/转子,这种新颖的定转子结
构彻底消除了因铁芯形成涡流而造成的电能损耗。同时空心杯电机重量和转动惯
量大幅降低,从而减少定/转子自身的机械能损耗。由于定转子结构变化而使电
机的运转特性得到极大改善,不但具有突出的节能特点,更为重要的是具备了铁
芯电机所无法达到的控制和拖动特性。空心杯电机具有突出的节能特性、灵敏方
便的控制特性和稳定的运行特性,技术优势明显。作为高效率的能量转换装置,
四类,分别是:定子绕组铜耗、定子铁耗、转子空气摩擦损耗和转子的涡流损耗。
定子铁耗(包含磁滞损耗、经典涡流损耗和异常涡流损耗)和转子涡流损耗可以
通过取消定子或转子的铁芯结构来达到规避的效果。定子绕组铜耗的大小受到电
机工作频率、绕组导体尺寸和在槽中排列位置等多因素影响,所以也被铁芯结构
的取消所影响。转子空气摩擦损耗同电机转速的三次方成比例,故而在高速电机
中转子的风磨耗占据较大比例,若转子替换为无铁芯的结构,即杯状的自支撑线
圈,体积小重量轻,在高转速情况下也能达到更小的风磨耗。铁芯电机由结构带
来的损耗较大,尤其是在高转速的工况下表现显著,空心杯电机的设计结构决定
同心式绕组也被称为菱形绕组或马鞍形绕组,是采用先绕制成多个单一菱形线圈再排线的方法,线圈一般采用自粘性方导线,便于绕制和固定,之后依据产
品设计尺寸要求,进行单个线圈的整形处理,再将成型后的线圈采用专用工装定位进行环形固定,最终形成杯状。此方法便于控制整形后的空心杯尺寸,提高槽
满率,同时生产效率高,适合批量生产。同心式绕组空心杯电机的功率密度较大。
资料来源:Precedence research、国泰君安证券研究
资料来源:Business Research,海通证券研究所
海外厂商在空心杯电机市场具备先发优势及技术沉淀,形成一定程度地垄断
地位。国外空心杯电机制造因其先进的技术和竞争优势,叠加相匹配的绕制设备
先进技术及较高的自动化程度,如德国、瑞士、日本等长期保持其产品较高的市
海通证券:空心杯&无框力矩电机深度:人形机器人带来空间弹性,国产电机有望迎发展