A Silnik z pustym kubkiem to rodzaj silnika prądu stałego o bezrdzeniowej konstrukcji wirnika. W porównaniu z tradycyjnymi silnikami prądu stałego, silnik z pustym panewkiem eliminuje żelazny rdzeń jako konstrukcję nośną, opierając się zamiast tego na uzwojeniu cewki w kształcie pustej miseczki wraz z płytami łączącymi, wałem głównym i innymi elementami tworzącymi wirnik lub stojan.
**1. Definicja i klasyfikacja silników z pustym kubkiem**
Silniki z pustym kubkiem to rodzaj mikrosilników specjalnych, należących do kategorii serwomotorów prądu stałego z magnesami trwałymi. Strukturalnie odrywają się od tradycyjnej konfiguracji stojana i wirnika, przyjmując bezrdzeniową konstrukcję stojana/wirnika. Ta innowacyjna konstrukcja całkowicie eliminuje straty energii spowodowane prądami wirowymi tworzonymi przez żelazne rdzenie.
Silniki z pustym kubkiem można podzielić na typy szczotkowe i bezszczotkowe. Silniki szczotkowe składają się głównie ze stojana, wirnika i szczotek, przy czym magnesem trwałym jest stojan, a szczotki i komutator w sposób ciągły stykają się i trą, powodując iskry podczas obrotu. Silniki bezszczotkowe składają się głównie ze stojana i wirnika, gdzie magnesem trwałym jest wirnik, a komutację osiąga się za pomocą czujników, enkoderów lub resolwerów z efektem Halla.
**2. Polityka rozwoju branży silników z pustymi kubkami**
Silniki z pustym kubkiem mają zalety, takie jak duża gęstość mocy, wysoka wydajność, duża prędkość i szybka reakcja, co prowadzi do doskonałych efektów oszczędzania energii, wydajności energetycznej i możliwości sterowania. W ostatnich latach rząd aktywnie promuje rozwój silników przemysłowych. Na przykład w sierpniu 2023 r. Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych oraz inne departamenty wydały „Plan prac na rzecz stabilizacji wzrostu przemysłu maszynowego (2023–2024)”, którego celem jest zwiększenie możliwości fundamentów przemysłowych oraz przezwyciężenie kluczowych technologii i komponentów kluczowych w sterowaniu systemami i hydraulice, eliminując niedociągnięcia w rozwoju branży.
**3. Obecny stan branży silników z pustym kubkiem**
**1. Globalna wielkość rynku silników z wydrążonym kubkiem**
Wraz z szybkim rozwojem technologii przemysłowej i rosnącym popytem na rynku niższego szczebla, wielkość globalnego rynku przemysłu silników z wydrążonym kubkiem stale rośnie. Według „Raportu specjalnego na temat panoramy łańcucha przemysłu motoryzacyjnego w Chinach i analiz możliwości” opracowanego przez China Business Industry Research Institute światowy rynek silników z wydrążonym kubkiem osiągnął w 2023 r. 810 mln dolarów. Analitycy przewidują, że wielkość rynku światowego osiągnie 870 mln dolarów w 2024 r. i 1,19 mld dolarów do 2028 r.
**2. Udział Chin w światowym rynku silników z pustym kubkiem**
Silniki z pustymi miskami są kluczowymi elementami zręcznych rąk robotów. W ostatnich latach przemysł silników z wydrążonym kubkiem kwitnie, a wielkość rynku stale rośnie. Z tego samego raportu wynika, że w 2023 r. chiński rynek silników z wydrążonym kubkiem osiągnął 290 mln dolarów. Analitycy przewidują, że wielkość rynku chińskiego osiągnie 320 mln dolarów w 2024 r. i 470 mln dolarów do 2028 r.
**3. Regionalna struktura rynku globalnych silników z pustym kubkiem**
Chiny mają znaczący udział w światowym rynku silników z wydrążonym kubkiem, stanowiący 34,8%. Rynek europejski stanowi 25,85%.
**4. Konkurencyjny krajobraz silników z pustym kubkiem**
Wiodące firmy zagraniczne mają długą historię i silną akumulację techniczną, utrzymując wysoki status w branży. W 2022 r. pięć największych firm (CR5) na światowym rynku silników z pustym kubkiem posiadało 67% udziału w rynku, w tym Faulhaber, Portescap, Allied Motion Technologies, Maxon Motor i Nidec Copal Corporation. Koncentracja rynku jest wysoka i dominują trzy największe firmy zagraniczne.
**5. Dalsze zastosowania silników z wydrążonym kubkiem**
Produkty silnikowe z pustą misą już odgrywają ważną rolę w dziedzinach medycyny, takich jak protetyka bioniczna i roboty chirurgiczne. Są również stosowane w scenariuszach wymagających dużej masy, długiej żywotności i wydajności przy niskich prędkościach, takich jak narzędzia elektryczne, oraz w obszarach o wysokich wymaganiach związanych z precyzją, niezawodnością i kontrolą, takich jak przemysł lotniczy i automatyka przemysłowa.
**4. Kluczowe przedsiębiorstwa w branży silników Hollow Cup**
**SDM Magnetics Co., Ltd.**
Od 2004 roku firma SDM Magnetics Co., Ltd. produkuje szeroką gamę wysokiej jakości magnesów trwałych i zespołów magnetycznych, koncentrując się na stojanach i wirnikach silników, resolwerach czujników, magnesach neodymowych, magnesach twardych i miękkich, zespołach magnetycznych i innych specjalnych materiałach magnetycznych. Główną działalnością SDM Magnetics są silniki sterujące i ich systemy napędowe, z kompleksową linią produktów obejmującą silniki krokowe, silniki z pustym kubkiem, serwonapędy i silniki. Najbardziej korzystnymi technicznie produktami związanymi z robotami humanoidalnymi są silniki z pustym kubkiem, zarówno w wersji szczotkowej, jak i bezszczotkowej, dostępne w różnych napięciach znamionowych.
**5. Perspektywy rozwoju branży motoryzacyjnej z pustym kubkiem**
**1. Ekspansja rynku silników Hollow Cup napędzana robotami humanoidalnymi**
Według danych IFR i Chińskiego Instytutu Elektroniki, chociaż humanoidalne roboty znajdują się w początkowej fazie, oczekuje się, że będą gwałtownie rosnąć, gdy współczynnik penetracji przekroczy 20%, podobnie jak w przypadku innych produktów elektronicznych. Przy szacunkowej złożonej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 30% w latach 2023–2030 oczekuje się, że wielkość rynku robotów humanoidalnych w Chinach osiągnie do 2030 r. około 870 miliardów juanów. Silniki z pustymi misami mają szerokie perspektywy zastosowania i zapotrzebowanie rynku w dziedzinie robotów humanoidalnych. Oczekuje się, że rynek silników z wydrążonym kubkiem będzie się rozwijał, korzystając z rozwoju robotów humanoidalnych.
**2. Nowe możliwości substytucji krajowej**
Silniki z pustym kubkiem powstały w Niemczech i Japonii, a firmy z Niemiec, Szwecji, Japonii i innych krajów europejskich charakteryzują się wczesnym uruchamianiem, kompletnymi i dojrzałymi procesami oraz doskonałą wydajnością sprzętu. Obecnie producenci zagraniczni zajmują znaczący udział w rynku, stanowiąc 85%. Krajowi producenci, tacy jak Mige Electric i Dingzhi Technology, stopniowo otwierają się na rynek poprzez lokalne strategie sprzedaży, z 15% udziałem w rynku.
Większość produktów krajowych producentów koncentruje się w sektorach średniej i niskiej półki, ale przedsiębiorstwa krajowe stale nadrabiają zaległości, zwiększając swoje wysiłki badawczo-rozwojowe. Z punktu widzenia rynku zapotrzebowanie na roboty humanoidalne w zakresie redukcji kosztów zapewni krajowym producentom możliwości wyprzedzania na zakrętach. Jeśli chodzi o politykę, rząd zachęca do zastąpienia na rynku krajowym, wydając polityki takie jak „Plan działania na rzecz rozwoju przemysłu podstawowych podzespołów elektronicznych (2021–2023”). Można przewidzieć, że krajowi producenci osiągną poziom nadrobienia zaległości technicznych i ostatecznie zrealizują zastąpienie silników z pustym kubkiem na rynku krajowym.
