不久前,我们发布了一篇文章:
《轴向磁通电机下一步向何处?答案:人形机器人》。
文中强调,人形机器人量产在即,轴向磁通电机迎来黄金发展期。2025 年为人形机器人量产元年,市场规模逐渐扩大。轴向磁通电机的技术特质与人形机器人应用需求高度契合:应用方面,高功率密度、高扭矩密度和耐冲击特性使其成为腿部关节理想选择,而 PCB 轴向磁通电机的超小型化设计为灵巧手等精密执行器提供了较好解决方案;技术革新方面,轴向磁通电机独特的扁平化结构催生一体化关节模组革命,性能显著提升。
不同于常见的径向磁通电机,轴向磁通电机采用了类似“薄饼”的转子设计,这样的形态让磁通路径更短、更直接,从而大幅降低了磁阻损耗,直观来看,这意味着在相同的输入条件下,它能更高效地把电能转化为机械能。
这种拓扑结构带来的优势也很明显:在同等功率下,轴向磁通电机的体积和重量往往可以减少三分之一以上,而扭矩密度和功率密度则能实现倍数级的提升,比如在扭矩密度上,它能够达到 30Nm/kg,功率密度则可突破 10kW/kg,而传统径向电机的水平大约停留在四分之一甚至更低。这种“更小、更轻、更强”的特性,几乎就是为空间受限、对动力输出要求极高的机器人关节量身打造。
它的节能特性也值得注意的是,由于设计更紧凑、磁路更短,铜材和铁材的使用量减少了50%左右,制造能耗也降低15%。这不仅意味着成本和重量的下降,更代表着一条更加环保、低碳的制造路径。对于未来需要规模化部署的人形机器人产业来说,这一点尤其关键。
轴向磁通电机尤其适用于高负载需求的人形机器人腿部。人形机器人腿部系统承担着支撑整机重量、实现稳态行走的关键任务,对电机的扭矩输出和可靠性提出了极高要求,轴向磁通电机在这一应用场景中展现出显著优势。
轴向磁通电机可能成为下一代人形机器人的潜在方案,市场空间大。轴向磁通电机布局相关公司,东睦股份(小象电动)、江苏雷利、步科股份、科达利(科盟创新)、昊志机电、海昌新材等。
今天我们简单聊一聊这几家企业。
小象电动
小象电动特别强调,驱动、传动和控制的“三合一集成架构”,正在成为他们探索的工程最优解,这种高度集成不仅减少了结构复杂性,还显著提升了功率密度和整体轻量化水平。
在具体技术上,他们采用了 轴向叠式磁场设计 和 高磁通粉末冶金铁芯,配合先进的电机控制算法和高精度位置闭环系统,使关节模组具备了高扭矩精度和快速瞬态响应能力。换句话说,机器人不仅能“更有力”,还能“更灵巧”。在复杂环境中,它能够实现稳定的动作切换,对冲击与高负载也有更好的适应性。
小象的方案通过可变半径设计实现扭矩动态调节:当机器人需要承受较大载荷时,电磁圈驱动下磁块推动滑块,使卡块相互靠近解除安装座位置限定,随后电磁环通过磁力推动上磁块向外移动,带动安装座及磁钢向远离转子盘轴线方向移动,实现转子半径增加。根据深观启元公 众号,由于轴向磁通电机扭矩与转子半径立方成正比,这种设计可以显著提升扭矩输出,使直径120mm、厚度仅40mm的扁平设计能够持续输出180Nm扭矩。
卧龙电驱
公司以电机及控制技术为核心,积极拓展机器人与AI领域,并在轴向磁通电机结构与散热等技术进行探索。
在技术研发方面,公司已申请多项轴向磁通电机相关专利,涵盖《一种混合冷却轴向磁通永磁电机》《一种轴向磁通定子铁心及电机》等,主要聚焦于电机结构优化与散热改进。
信质集团
公司以汽车及微特电机核心零部件为基础,发展轴向磁通及无框力矩电机技术,并通过新设子公司布局人形机器人核心部件市场。
公司持续探索电机应用的新领域,在人形机器人电机方面重点发展无框力矩电机及齿槽微电机。在前沿技术领域,公司已掌握成熟的轴向磁通电机技术,并已应用于电梯、汽车等传统行业,同时与核心总成商保持合作,为未来新一代人形机器人方案提供潜在技术支撑。
东睦股份
公司通过MIM工艺推动机器人轻量化,并布局轴向磁通电机量产,为高端智能装备市场拓展奠定基础。
公司为MIM工艺龙头,旗下子公司小象电动布局轴向磁通电机技术。在轴向磁通电机方面,2024年公司完成1000平方米生产车间基建,组建1条样版装配生产线,量产潜力可达5万套/年。同年,公司实现轴向磁通电机销售收入154.23万元。
易德龙
依托柔性EMS能力,联合高校攻关轴向PCB电机关键技术,推动新一代工业与家用机器人电机产品研发与量产。
目前,公司牵头联合苏州大学等机构组建了“苏州市轴向PCB定子磁通电机创新联合体”,重点攻关六大关键技术,包括多层PCB定子设计、气隙磁场提升等核心环节。
科盟创新
采用轴向磁通电机方案的关节模组已实现性能显著提升。根据高工机器人产业研究院,科盟创新采用全球首创轴向磁通电机与谐波减速器的毫米级同轴集成方案。通过"轴向堆叠-分腔封装"设计,轴向磁通电机的扁平化定子可以与减速器的波发生器、柔轮等核心组件在同一轴向空间内实现高度集成,彻底打破了传统分体式技术路线的空间限制。
这种集成方式将关节模组轴向长度压缩至传统方案的55%,厚度不足12mm的扁平化轴向磁通电机与PEEK-金属复合壳体形成一体化结构,模组总质量降低40%。且通过优化磁路设计和热管理系统,在轴向尺寸缩减50%、重量仅2.5kg的情况下,功率密度反而提升3倍达到80Nm/kg,峰值扭矩提升20%达到200Nm。
盘毂动力
国内领先企业盘毂动力在人形机器人领域采用“轴向磁通电机+行星减速器”的方案,借助电机的高扭矩密度配合行星齿轮增速,既实现了关节驱动组件的小型轻量,又显著增强了负载承受和抗冲击能力。尤其适用于机器人的下肢关节,在提高运动效率的同时有效保障机器人行走时的安全可靠性。盘毂动力最新发布的PDS5K机器人关节驱动总成重量仅2.8kg,直径130mm×厚度109mm,却能输出156N·m额定扭矩、峰值扭矩高达437N·m,在轻量化与高性能间取得了卓越平衡。目前,多款人形机器人原型机已经验证了轴向磁通驱动的优势。