近一段时间以来，人形机器人成为产业的热门话题。在企业、政府、应用方等各方主体合力作用下，我国人形机器人产业正处于‘井喷前夜’。
统计数据显示，到2030年，全球人形机器人市场规模将达到1000亿美元，中国人形机器人市场规模将达到300亿美元。人形机器人的爆火让作为核心部件的控制电机跟着受益，尤其是无框力矩电机，这种电机主要应用于机器人领域，目前国内外厂商都有不错的进展。
在机器人领域，电机作为关键的驱动部件，其类型多样，主要包括以下几种：
● 步进电机：以精确控制步进角度著称，适用于需要精确定位的应用。
● 伺服电机：提供快速响应和精确控制，广泛应用于需要高动态性能的场合。
● 力矩电机：以输出较大的扭矩和转速范围广而受到青睐，适合力矩控制应用。
● 异步电机：结构简单，成本较低，但控制精度相对较低。
● 永磁同步电机：高效率和高性能，适用于需要高功率密度的应用。
不同类型的机器人根据其设计和功能需求，会选择适合的电机类型。例如，工业机器人倾向于使用伺服电机和步进电机，而人形机器人则更多采用无框力矩电机和空心杯电机。
无框力矩电机（Frameless Torque Motor）是一种无需外框和轴承的电机，通常由定子和转子两部分组成。
由于其设计紧凑，安装灵活，可以直接集成到设备的机械结构中，最大限度地减少空间占用，提高系统的整体性能。
无框力矩电机具备传统力矩电机的特性优势，相较于步进电机与伺服电机，力矩电机具有大转矩、低转速、平稳性强、过载能力强、响应快等特点。
与有框力矩电机相比，无框力矩电机省略了电机的外壳，仅保留转子和定子两个核心部件。这种设计使得电机能够更直接地集成到机器人关节中，提供了更大的设计灵活性，并且减少了机械传动损失，提高了扭矩密度、散热性能和静音能力。
无框力矩电机通常具有较多的极数，能够在低速甚至堵转的情况下持续工作而不损坏。在低速运行时，它能提供稳定的力矩，且在负载增大时能够自动降低转速并增加输出扭矩。这种电机具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、线性度好和力矩波动小等特点。
在实际应用中，通过将无框电机集成到机器中，可以去除联轴器或皮带等弹性机器元件，从而提升机器性能。
在人形机器人应用中，无框力矩电机是旋转关节的核心零部件之一，其核心性能指标在于其输出的扭矩大小。
无框力矩电机多极对数的特性使得它在中低速运行时能够提供极高的扭矩，这一优势使其成为当前人形机器人执行器中广泛采用的电机类型。
另外，无框力矩电机可集成到机器和所需的环境条件中，让人形机器人具有更好的适用性。
目前，从产业发展现状来看，无框力矩电机国际厂商Kollmorgen、TQ Robodrive等目前技术较为领先，拥有先进的磁路设计和制造工艺。
例如，特斯拉的Optimus机器人和优必选的Walker X机器人都采用了无框力矩电机作为关节电机的解决方案。
相比海外龙头，国产无框力矩电机输出扭矩较小，在产品性能方面仍有差距。不过，近一段时间以来，国产无框力矩电机也是捷报频传。
昊志机电的谐波减速器、无框力矩电机和编码器等产品可应用于人形机器人，其中该公司的无框力矩电机转矩波动≤1%，更利于机器人力矩控制；能够提供3.5倍过载能力，使得机器人负载能力大大加强。
消息面上，江苏雷利9月份在投资者平台表示，该公司在人形机器人领域储备空心杯减速电机、线性传动组件、无框力矩电机等产品，正在多家机器人厂商进行送样和客户验证。震裕科技在投资者互动平台表示，全资子公司苏州范斯特与汇川技术联合开发无框力矩电机，应用于人形机器人执行器。
无框力矩电机的价格因功率段和尺寸不同而有所差异，但整体价格区间大致在几百元到一千多元之间。随着生产规模的扩大和制造工艺的创新，预计价格有进一步下降的空间。
目前，全球力矩电机市场规模正在增长，预计到2030年，随着人形机器人的商业化，无框力矩电机的市场空间将进一步扩大。
根据海外市场研究公司Technavio的统计数据，2023年全球力矩电机市场规模增长6.95%至6.57亿美元。而到2030年，由于人形机器人中无框力矩电机需求量级较为可观，随着人形机器人逐渐实现商业化，无框力矩电机市场空间亦将随之增长。
若以2030年人形机器人出货量达100万台，同时无框力矩电机产品单价下降一半到500元/台来估算，预计人形机器人领域无框力矩电机市场空间将达到23.97亿美元，叠加传统领域市场空间的平稳增长，总市场规模将达到33亿美元。
文章来源：电子发烧友网、香磁磁业
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