01 Ce este un motor de cuplu fără rame?
Un motor de cuplu fără rame este un tip de motor electric extrem de eficient și de economisire a energiei. Cea mai distinctivă caracteristică a acesteia este îndepărtarea componentelor găsite în motoarele tradiționale, cum ar fi arborele, rulmenții, carcasa și capacele de capăt, păstrând doar cele două componente de bază: rotorul și statorul.
Acest design structural permite motorului să fie integrat perfect în structura mașinii , folosind propriile rulmenți ai mașinii pentru a sprijini rotorul, îmbunătățind semnificativ integrarea sistemului și compactitatea.
Motoarele de cuplu fără frame sunt măsurate prin cuplul lor de ieșire, spre deosebire de evaluarea puterii de ieșire utilizate în mod obișnuit pentru motoarele servo. Acest lucru le permite să ofere un cuplu ridicat la viteze mici, adaptându -se perfect la cerințele de mișcare ale articulațiilor robotice.
02 Dezvăluirea principiului de lucru
Principiul de lucru al unui motor de cuplu fără rame se bazează pe legea inducției electromagnetice. Când șoferul motorului aplică energie electrică, electricitatea trifazată încântă un câmp electromagnetic rotativ în înfășurările statorului. Acest câmp electromagnetic interacționează cu magneții permanenți din rotor, generând cuplu care face ca rotorul să se rotească.
Întregul proces este controlat de șofer, care modelează câmpul electromagnetic prin puterea trifazată U/V/W. Rotorul cu magneți permanenți se rotește sub influența acestui câmp. Motoarele de cuplu fără frame pot utiliza elemente Hall pentru semnale de feedback sau pot utiliza semnale de la un codificator adăugat.
Driverul compară valoarea de feedback cu valoarea țintă pentru a regla unghiul de rotație al rotorului , obținând un control precis servo.
03 Diferențe față de motoarele tradiționale
În comparație cu motoarele tradiționale încadrate, motoarele cu cuplu fără rame oferă avantaje multiple: îmbunătățesc performanța mașinii, permițând cuplarea directă (fără reacții) și lățimea de bandă a sistemului superior; Structura este mai compactă, rezultând o amprentă mai mică a mașinii și un cuplu mai mare pe unitatea de volum.
De asemenea, au o rigiditate ridicată și pot servi ca sursă de alimentare directă a acționării, conducând sarcina direct, fără a fi nevoie de centuri și scripete, șuruburi de plumb sau cutii de viteze; Funcționarea este liniștită, deoarece integrarea directă în structura mașinii modifică metoda de transmisie, ceea ce duce la reducerea semnificativă a zgomotului.
În plus, acestea reduc nevoile de întreținere din cauza unor piese mecanice mai puține și fără componente predispuse la uzură sau necesită întreținere regulată.
04 Puterea de bază a roboților umanoizi
În epoca dezvoltării rapide în tehnologia de inteligență artificială și robotică, roboții umanoizi pătrund profund numeroase domenii precum industria, serviciile și asistența medicală 4. Motoarele de cuplu fără rame au devenit componentele de conducere în articulațiile roboților umanoide.
Optimus de la Tesla folosește motoarele de cuplu fără rame ca sursă de alimentare în toate cele 28 de articulații ale sale. Aceste îmbinări includ 14 articulații rotative și 14 articulații liniare, fiecare actuator conținând un motor de cuplu fără rame.
Îmbinările rotative constau dintr -un motor de cuplu fără rame, reductor armonic, senzor de cuplu, senzor de poziție, codificator etc., distribuit pe umeri (6), încheieturi (2), șolduri (4) și tors (2).
Îmbinările liniare constau dintr -un motor de cuplu fără rame, șurub cu role planetar, senzor de cuplu, senzor de poziție etc., distribuit pe coate (2), încheieturi (4), șolduri (2), genunchi (2) și glezne (4).
05 Trei roluri cheie
Motoarele de cuplu fără frame joacă trei roluri cheie în flexibilitatea articulațiilor robotului umanoid:
Oferind o ieșire ridicată a cuplului: în timpul executării sarcinii, articulațiile robotului trebuie adesea să producă un cuplu ridicat la viteze mici pentru a depăși efectele pârghiei și inerția de încărcare. Motoarele de cuplu fără rame pot genera o putere ridicată de cuplu chiar și la viteze relativ mici.
Activarea unui control precis: sunt strâns integrate cu componente precum codificatorii de înaltă precizie și senzorii de cuplu pentru a forma o unitate de acționare integrată de înaltă performanță. Controlerul poate citi informații de poziție comună din feedback-ul codificatorului în timp real și, combinat cu date de cuplu din senzorul de cuplu, reglați-vă cuplul și viteza motorului.
Îmbunătățirea vitezei de răspuns a articulației: cu inerția rotorului extrem de scăzută, motorul poate răspunde la comenzile de control la viteze de milisecunde . Chiar dacă schimbările sau acțiunile mediului extern sunt modificate brusc, articulațiile robotului își pot regla rapid postura, asigurând stabilitatea și siguranța robotului.
06 Câmpuri de aplicație largă
Câmpurile de aplicare ale motoarelor cu cuplu fără rame sunt foarte extinse. Acestea sunt utilizate în principal în îmbinările și brațele robotului pentru a oferi un cuplu ridicat și un control de mare precizie.
În echipamentele medicale, motoarele cu cuplu fără rame sunt potrivite cu roboți chirurgicali, sisteme de imagistică medicală etc., pentru a obține un control de mișcare extrem de precis și neted. Acestea pot fi utilizate în câmpuri medicale, cum ar fi imagistica medicală și roboții chirurgicali, efectuând operații cu o precizie ridicată în zone mult mai mici decât ceea ce poate gestiona mâna umană.
În domeniul mașinilor de înaltă calitate CNC, motoarele de cuplu fără frame pot fi utilizate în mașini cu cinci axe de înaltă precizie pentru a îmbunătăți precizia și repetabilitatea în procese precum formarea, măcinarea și forajul.
Mai mult, acestea sunt utilizate și în aplicații din câmpul aerospațial, cum ar fi radare, sisteme de navigație inerțială și placi turnante.
07 perspective vaste de piață
Perspectivele de piață pentru motoarele de cuplu fără rame sunt foarte largi. Dimensiunea globală a pieței motorului de cuplu fără frame a fost de 4,5 miliarde CNY în 2022 și este de așteptat să ajungă la 22,4 miliarde CNY până în 2030, segmentul de piață al robotului umanoid reprezentând 16,3 miliarde CNY.
Conform datelor privind rapoartele Valuates, dimensiunea pieței motorului de cuplu global fără rame a fost de 670 milioane USD în 2022 și este de așteptat să crească până la 1,17 miliarde USD până în 2029, reprezentând o rată anuală de creștere compusă (CAGR) de 8%. Se anticipează că, odată cu creșterea rapidă a roboților de colaborare și cererea inteligentă, piața motoare de cuplu fără rame va menține o dezvoltare de mare viteză.
08 Provocări tehnice și tendințe viitoare
Deși motoarele de cuplu fără frame prezintă un potențial mare în domeniul roboților umanoizi, există totuși unele provocări în tehnologia și producția lor.
Din perspectivă tehnică, creșterea în continuare a densității de cuplu a motoarelor de cuplu fără rame, reducând în același timp creșterea temperaturii lor și restrângerea decalajului dintre viteza nominală și viteza maximă plasează cerințe mari la proiectarea electromagnetică.
Costuri, ca o componentă critică a roboților umanoizi, costul rămâne ridicat datorită ratei de producție internă scăzută a componentelor sale de bază din China.
Tendințele de dezvoltare viitoare includ: îmbunătățirea continuă a indicatorilor de performanță pentru motoarele de cuplu fără rame pentru a satisface cerințele mai mari pentru flexibilitatea și puterea comună la roboții umanoizi.
Simultan, optimizarea proceselor de producție și reducerea costurilor de producție va deveni obiective importante pentru dezvoltarea viitoare.
Pe măsură ce roboții umanoizi trec de la 'demonstrațiile de laborator ' la 'comercializarea inițială în scenarii specifice, ' Motoarele de cuplu fără rame, ca sursă de bază a puterii lor, intră într -o perioadă de dezvoltare de aur.
2025 este văzut ca un an critic pentru producția în masă a roboților umanoizi. Motoarele de cuplu fără frame reprezintă 16% din valoarea unui robot umanoid. Prețurile curente variază de la câteva sute CNY la peste o mie de CNY, în funcție de putere și dimensiune.
În viitor, cu extinderea la scară și inovația procesului, prețurile lor vor scădea semnificativ, promovând în continuare adoptarea roboților umanoizi.
Această tehnologie compactă, dar puternică, motorul de cuplu fără rame, devine eroul nespus din spatele articulațiilor flexibile ale roboților umanoizi , susținând liniștit dezvoltarea rapidă a industriei robotice.
