Kernloze motor: helpt humanoïde robots de toekomst onder de knie te krijgen

Humanoïde robots zijn een stralende ster geworden op het gebied van kunstmatige intelligentie.

 

De afgelopen jaren zijn humanoïde robots een van de belangrijkste verworvenheden van de AI-technologie geworden, met hun wijdverbreide toepassingen op terreinen als: Medisch en diensten. Om de ontwikkeling van dit baanbrekende product te bevorderen, hebben landen over de hele wereld beleid ingevoerd en de steun voor humanoïde robots en hun belangrijkste componenten vergroot. In de keten van de humanoïde robotindustrie is de kernloze motor speelt als essentieel onderdeel van het motion control-systeem een ​​onmisbare rol. De behendige hand+ van Tesla's humanoïde robot maakt bijvoorbeeld gebruik van kernloze motoren als kerncomponent, waarbij elke robot er twaalf in elkaar zet (6 aan elke hand). Dit artikel onderzoekt, als onderzoek naar de coreless motor+, de technische kenmerken, marktstatus en toekomstperspectieven ervan.

 

 

1. Concept en classificatie van motoren

Een motor is een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie. Het werkt door het genereren van een kracht in een magnetisch veld via een draadspoel (statorwikkeling), die vervolgens de rotatie van de rotor aandrijft. In principe gebruikt de motor het krachteffect van de stroom in het magnetische veld om een ​​efficiënte energieomzetting te bereiken.

 

Basisprincipe van motorbediening:

Rondom de roterende as worden permanente magneten gebruikt:

Door het opwekken van een roterend magnetisch veld worden de magneten in beweging gezet.

Gebaseerd op het principe dat "zoals polen afstoten, tegengestelde polen aantrekken", wordt de roterende as aangedreven. Simpel gezegd: wanneer stroom door de spoelvormige draad vloeit, genereert deze een roterend magnetisch veld, waardoor de magneet gaat roteren.

 

Nadat een ijzeren kern in de spoel is geplaatst, wordt het magnetische fluxpad geconcentreerder en wordt de magnetische veldsterkte aanzienlijk verbeterd. Op dit punt wordt het magnetische veld van de motor gegenereerd door de gecombineerde werking van de stroom van de spoel en de ijzeren kern, waardoor duidelijke N- en S-polen worden gevormd, die de rotor aandrijven om te roteren.

 

Belangrijkste componenten van een motor

Stator:

De stator is het stationaire deel van de motor en de kernstructuur omvat magnetische polen, wikkelingen en het frame:

Magnetische polen: Gemaakt van een ijzeren kern en spoelen, hun belangrijkste functie is het genereren van het magnetische veld.

Wikkelingen: De spoelen van de stator, meestal gemaakt van geleidende en isolerende materialen, worden gebruikt om magnetische kracht te genereren wanneer er stroom doorheen gaat.

Frame: Meestal gemaakt van een aluminiumlegering, die structurele ondersteuning en uitstekende corrosieweerstand en sterkte biedt.

 

Rotor:

De rotor is het roterende deel van de motor en bestaat uit de volgende hoofdcomponenten:

Armatuur: Gemaakt van geleiders en isolatiemateriaal, gebruikt om een ​​magnetisch veld op te wekken wanneer er stroom doorheen gaat.

Lagers: Meestal gemaakt van staal of keramiek, met uitstekende slijtvastheid en corrosiebestendigheid, ondersteunen ze de rotatie van de rotor.

Eindkappen: Gemaakt van materialen zoals een aluminiumlegering, deze zorgen voor afdichting en structurele sterkte van de motor.

 

Door de analyse van de kerncomponenten en de principes ervan is het gemakkelijk in te zien dat de kernloze motor, met zijn compacte en efficiënte eigenschappen, een belangrijke drijvende kracht is geworden voor de ontwikkeling van humanoïde robottechnologie. In de toekomst, naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, zal de toepassing van kernloze motoren op het gebied van intelligente robots nog wijdverspreider worden.

 

2. Definitie en classificatie van kernloze motoriek

De geboorte van de kernloze motor gaat terug tot 1958, toen Dr. F. Faulhaber voor het eerst de scheefgewonden spoeltechnologie voorstelde, en in 1965 verkreeg hij het bijbehorende patent, wat de komst van de kernloze motor markeerde. Het innovatieve ontwerp zorgde voor een perfecte balans tussen de grootte en het rendement van de motor. De kernloze motor behoort tot de categorie DC-servomotoren met permanente magneet en bestaat hoofdzakelijk uit twee hoofdonderdelen: de stator en de rotor. De stator is samengesteld uit platen en spoelen van siliciumstaal, en het unieke sleufloze ontwerp vermijdt effectief het tandwieleffect dat vaak voorkomt bij traditionele motoren, waardoor ijzerverlies en wervelstroomverlies worden verminderd. De rotor bestaat uit een permanente magneet, een as en een vast geheel, waarbij gebruik wordt gemaakt van een ringvormige permanente magneet, wat de verwerking en installatie vergemakkelijkt.

 

Vergeleken met traditionele motoren is het meest onderscheidende kenmerk van de kernloze motor de innovatie in de rotorstructuur. In tegenstelling tot de rotor met ijzeren kern in traditionele motoren, heeft de kernloze motor een ijzerloze rotorstructuur, bekend als de kernloze rotor. Binnenin is het omgeven door draadwikkelingen en magneten, waardoor een holle komvormige structuur ontstaat.

 

Bij traditionele motoren is de functie van de ijzeren kern:

1. Concentreren en geleiden van het magnetische veld: De ijzeren kern is doorgaans gemaakt van materialen met een hoge magnetische permeabiliteit (zoals platen van siliciumstaal) die de magnetische flux effectief concentreren en geleiden, waardoor de magnetische veldsterkte en efficiëntie van de motor worden verbeterd.

 

2. Ondersteuning van de wikkelingen: De ijzeren kern biedt een stabiele ondersteuning voor de motorwikkelingen, waardoor de stabiliteit van de vorm en positie van de wikkelingen tijdens de werking van de motor wordt gegarandeerd.

 

De kernloze motor maakt daarentegen gebruik van een dunwandige holle cilindrische rotor, waarbij de wikkelingen direct rond de rotor zijn gewikkeld, waardoor er geen extra ijzeren kernondersteuning nodig is.

 

De voordelen van het ijzerloze ontwerp zijn zeer aanzienlijk:

1. Elimineren van wervelstroom- en hysteresisverliezen: In traditionele motoren genereert de ijzeren kern gemakkelijk wervelstromen en hysteresisverliezen in het wisselende magnetische veld, wat de efficiëntie van de motor vermindert. De kernloze motor elimineert, vanwege de afwezigheid van een ijzeren kern, deze verliezen, waardoor de energieomzettingsefficiëntie van de motor aanzienlijk wordt verbeterd.

 

2. Gewicht verminderen en rotatietraagheid verlagen: Het ijzerloze ontwerp maakt de rotor lichter, waardoor de rotatietraagheid wordt verminderd, wat resulteert in snellere responstijden, snellere start- en stopsnelheden, en is zeer geschikt voor toepassingen die hoge acceleratie- en responstijden vereisen.

 

Met een nauwkeurig ontworpen holle cilindrische structuur en een geoptimaliseerde wikkelingsindeling kan de kernloze motor het magnetische veld beter verdelen, magnetische lekkage verminderen en de operationele efficiëntie en prestaties van de motor verder verbeteren.

 

Kernloze motorclassificatie

Kernloze motoren worden over het algemeen ingedeeld in twee categorieën op basis van de commutatiemethode:

Kernloze borstelmotor: Dit type motor maakt gebruik van mechanische koolborstels voor commutatie.

 

Kernloze borstelloze motor: Deze motor maakt gebruik van elektronische commutatie in plaats van traditionele koolborstels voor commutatie. Dit ontwerp elimineert niet alleen de elektrische vonken en koolstofstofdeeltjes die vaak voorkomen in traditionele motoren, waardoor het geluid wordt verminderd, maar verlengt ook aanzienlijk de levensduur van de motor.

 

Door verschillende producten te vergelijken is het duidelijk dat de borstelloze kernloze motor niet langer koolborstels nodig heeft, maar in plaats daarvan Hall-sensoren gebruikt om de veranderingen in het magnetische veld van de rotor in realtime te detecteren, waarbij mechanische commutatie wordt omgezet in elektronische signalen voor commutatie. Dit ontwerp vereenvoudigt de fysieke structuur van de motor aanzienlijk, waardoor deze efficiënter en duurzamer wordt.

 

Tabel: Vergelijking van geborstelde en borstelloze gelijkstroommotoren
Categorie	Borstelloze gelijkstroommotor	Geborstelde gelijkstroommotor
Commutatie	Elektronische schakelcommutator	De borstel staat mechanisch in contact met het gelijkrichtergedeelte
Structurele kenmerken	Over het algemeen is de rotor een permanente magneet en de stator een anker	Over het algemeen is de rotor het anker en de stator de permanente magneet
Omkering methode	Verander de volgorde van de elektronische schakelcommutator	Verander de polariteit van de klemspanning
Voordelen	Goede mechanische prestaties, lange levensduur, laag geluidsniveau, goede warmteafvoer	Goede mechanische prestaties, lage kosten
Nadelen	Iets hogere initiële kosten	Veel geluid, slechte warmteafvoer, commutatie vereist onderhoud

 

3. Voordelen van kernloze motor

De kernloze motor doorbreekt, dankzij het innovatieve ontwerp van de rotorstructuur, de beperkingen van traditionele motorrotoren en vermindert de wervelstroomverliezen veroorzaakt door de ijzeren kern aanzienlijk.Tegelijkertijd verlicht dit ontwerp effectief het gewicht van de motor en vermindert de rotatietraagheid, waardoor het mechanische energieverlies van de rotor tijdens beweging wordt geminimaliseerd. Over het geheel genomen vertoont de kernloze motor aanzienlijke voordelen op meerdere gebieden, waaronder een hoge vermogensdichtheid, een lange levensduur, snelle respons, hoog piekkoppel en uitstekende warmteafvoerprestaties.

 

Hoge vermogensdichtheid

De vermogensdichtheid van een kernloze motor verwijst naar het uitgangsvermogen per volume-eenheid of per gewichtseenheid. Vergeleken met traditionele motoren is de kernloze motor lichter en efficiënter dankzij de ijzerloze rotor. De ijzerloze rotor elimineert de wervelstroom- en hysteresisverliezen veroorzaakt door de ijzeren kern, waardoor de efficiëntie van de miniatuurmotor wordt verbeterd en waardoor deze een groter uitgangsvermogen en koppel kan leveren binnen een kleiner volume. Het rendement van de kernloze motor bereikt doorgaans meer dan 80%, terwijl het rendement van traditionele geborstelde gelijkstroommotoren over het algemeen veel lager is, meestal rond de 50%. Daarom is de kernloze motor bijzonder geschikt voor apparaten op batterijen die een langdurige stabiele werking vereisen, zoals draagbare luchtbemonsteringspompen, mensachtige robots, bionische handen en draagbare elektrische gereedschappen.

 

Hoge koppeldichtheid

Dankzij het ijzerloze ontwerp is de rotor van de kernloze motor niet alleen licht van gewicht, maar heeft hij ook een kleinere rotatietraagheid, wat betekent dat de motor snel kan accelereren en vertragen, waardoor een groter koppel wordt gegenereerd in een kortere tijd. Bovendien kan de kernloze motor, dankzij de compactere structuur van de ijzerloze rotor, een hoger koppel leveren in een beperkte ruimte.

 

Lange levensduur

De kernloze motor heeft meer commutatorsegmenten en de stroomfluctuaties tijdens het commutatieproces zijn kleiner, wat de inductantie vermindert en de elektrocorrosie van het motorsysteem tijdens commutatie aanzienlijk verlaagt. Daarom is de levensduur van de kernloze motor veel langer dan die van traditionele geborstelde gelijkstroommotoren. Volgens gerelateerd onderzoek ligt de verwachte levensduur van een kernloze motor doorgaans tussen de 1000 en 3000 uur, terwijl die van gelijkstroommotoren met borstels doorgaans slechts een paar honderd uur bedraagt.

 

Snelle reactie

Traditionele motoren hebben door de aanwezigheid van de ijzeren kern een grotere rotatietraagheid en dus langzamere responstijden. De kernloze motor heeft daarentegen een compacte structuur en gebruikt een zelfdragende komvormige spoel voor de rotor, waardoor deze lichter wordt en de rotatietraagheid wordt verminderd. Dit geeft de kernloze motor zeer gevoelige start-stop-eigenschappen. Volgens gerelateerde gegevens is de mechanische tijdconstante van een kernloze motor doorgaans minder dan 28 ms, en bij sommige producten zelfs minder dan 10 ms, wat veel beter is dan de tijdconstante van 100 ms van traditionele motoren met ijzeren kern.

Hoog piekkoppel

De kernloze motor kan in korte tijd een groter piekkoppel bereiken omdat de koppelconstante van de motor stabiel blijft tijdens de stroomstijging en er een lineair verband bestaat tussen stroom en koppel. Daarentegen kunnen traditionele DC-motoren met ijzeren kern het koppel niet langer verhogen zodra ze het verzadigingspunt bereiken.

 

Uitstekende warmteafvoerprestaties

Het rotoroppervlak van de kernloze motor laat lucht stromen, wat zorgt voor een betere warmteafvoer dan traditionele motoren met ijzeren kern. Bij traditionele motoren is de spoel van de rotor met ijzeren kern meestal ingebed in de groeven van siliciumstaalplaten, wat resulteert in minder luchtstroom op het spoeloppervlak en een hogere temperatuurstijging. Onder dezelfde uitgangsomstandigheden heeft de kernloze motor een aanzienlijk lagere temperatuurstijging en een efficiëntere warmteafvoer.

 

4. Technisch pad van kernloze motor

Het belangrijkste proces bij de productie van kernloze motoren is de productie van de spoel, dus het ontwerp- en wikkelproces van de spoel worden technische barrières. De draaddiameter, het aantal windingen en de lineaire kenmerken van de draad hebben rechtstreeks invloed op de kernparameters van de motor, terwijl de wikkelmethode rechtstreeks de efficiëntie en prestaties van de motor bepaalt.

 

Spoelontwerp en wikkelmethoden

Het wikkelontwerp van de kernloze motor omvat hoofdzakelijk rechte wikkeling, scheve wikkeling en zadelwikkeling.

 

Rechte wikkeling: Deze wikkelmethode bestaat uit spoelen waarbij de draad evenwijdig loopt aan de as van de motor, waardoor een geconcentreerde wikkeling ontstaat. Hoewel dit ontwerp eenvoudig is, kunnen de einddelen van het anker geen effectief koppel genereren, en verhoogt het het gewicht en de weerstand van het anker.

 

Scheve wikkeling: Deze methode, ook bekend als honingraatwikkeling, maakt gebruik van een schuine wikkeling waarbij de einddelen van de wikkeling kleiner zijn en er geen eindwikkelingen zijn. Vergeleken met rechte wikkeling vermindert scheve wikkeling het gewicht en de rotatietraagheid van het anker, waardoor het acceleratievermogen en het uitgangskoppel van de motor worden verbeterd. Merken als het Duitse Faulhaber en het Zwitserse Portescap gebruiken dit ontwerp vaak.

 

Zadelwikkeling: Deze wikkelmethode maakt gebruik van zelfhechtende geëmailleerde draad en verbetert de sleufvulsnelheid door middel van meerdere vorm- en rangschikkingsprocessen. Zadelwikkeling kan de luchtspleet effectief verkleinen en de bezettingsgraad van de permanente magneet verhogen, waardoor de vermogensdichtheid van de motor wordt verbeterd. Sommige producten van het Zwitserse Maxon nemen dit kronkelende ontwerp over.

 

Deze verschillende wikkelmethoden hebben een belangrijke invloed op de efficiëntie, het vermogen en het koppel van de kernloze motor, en bepalen ook de productiekosten van de motor en geschikte toepassingsscenario's.

 

Classificatie van wikkelprocessen

Vanuit productietechnologieperspectief kunnen de spoelvormprocessen van kernloze motoren worden onderverdeeld in drie categorieën: handmatig opwinden, productietechnologie voor spoelwikkeling en productietechnologie in één stap.

 

1. Handmatig opwinden

Handmatig opwinden is een handgemaakt productieproces dat een reeks complexe stappen omvat, zoals het inbrengen van de pin, het handmatig opwinden en het handmatig opwinden. Hoewel deze methode geschikt is voor zeer op maat gemaakte producten, is de productie-efficiëntie ervan relatief laag en zijn de consistentie en stabiliteit van de producten beperkt. Daarom wordt dit proces vaker gebruikt voor de productie van kleine batches of speciale vereisten.

 

2. Productietechnologie voor spoelwikkeling

De productietechnologie voor het winden van spoelen is een semi-automatisch proces waarbij geëmailleerde draad in een specifieke volgorde op een spindel met een diamantdoorsnede wordt gewikkeld. Zodra de vereiste lengte is bereikt, wordt de spoel verwijderd en vervolgens platgedrukt tot een draadbord, dat vervolgens tot een komvormige spoel wordt gewikkeld. Dit proces heeft een hogere productie-efficiëntie en kan voldoen aan productiebehoeften op middelgrote schaal. Volgens gegevens in het artikel "Coil Winding Process and Equipment for Coreless Armature Manufacturing" kan apparatuur met vier werknemers een jaarlijkse productie van 30,000 eenheden bereiken. De beperking van de spoelwikkeltechnologie is echter dat deze in de eerste plaats geschikt is voor kernloze spoelen met een diameter van 20-30mm. Voor kleinere spoelen met een diameter van minder dan 10-12mm, vooral die met een tapafstand van minder dan 7 mm, wordt het wikkelen een grotere uitdaging. Bovendien vereist het spoelwikkelproces aanzienlijke handmatige arbeid, wat de consistentie van het product kan beïnvloeden.

 

3. Vormproductietechnologie in één stap

De productietechnologie voor het vormen in één stap maakt gebruik van sterk geautomatiseerde apparatuur om geëmailleerde draad volgens een specifiek patroon op een spindel te wikkelen. Zodra de spoel in een komvorm is gewikkeld, wordt deze in één stap direct verwijderd, waardoor verdere processen zoals rollen of platdrukken overbodig worden. Deze methode biedt een hogere mate van automatisering, wat zorgt voor een hogere productie-efficiëntie en een betere productconsistentie. Het vergt echter ook een hogere initiële investering in apparatuur. Vergeleken met de spoelwikkeltechnologie kan de éénstapsvormtechnologie een grotere verscheidenheid aan motortypen en specificaties produceren, en kan de kwaliteit en dichtheid van de spoelopstelling beter worden gecontroleerd.

Tabel: Vergelijking tussen wikkelproces en vormingsproces in één stap
	Wond proces	One-shot-vormproductietechnologie
Prijs van uitrusting	Laag	Hoog
Automatisering diploma	Laag, niet geschikt voor grootschalige geautomatiseerde productie	Grootschalige geautomatiseerde productie is mogelijk
Schroottarief	Hoog	Laag
Uitgebreide technische moeilijkheid	Laag	Hoog

 

Zie meer:Wikkeltechnologie is de kernbarrière van een holle kopmotor

 

 

Humanoïde robots, ook wel antropomorfe robots genoemd, zijn intelligente robots die zijn ontworpen om te werken en te communiceren in omgevingen die vergelijkbaar zijn met die van mensen. Deze robots zijn ontworpen om het menselijk uiterlijk en gedrag na te bootsen, zijn in staat de omgeving waar te nemen, objecten en mensen te herkennen, ruimtelijke gegevens te verwerken en te begrijpen en efficiënte en intelligente diensten te leveren. Door de integratie van sensoren, actuatoren, algoritmen en andere hardware- en softwaresystemen kunnen humanoïde robots informatie efficiënt waarnemen, verwerken en op menselijke behoeften reageren.

 

Met de voortdurende ontwikkeling van de technologie worden humanoïde robots steeds vaker toegepast in verschillende industrieën en zal naar verwachting in de toekomst een markt van biljoenen dollars worden, vergelijkbaar met smartphones, personenauto's en andere technologieën. Op industrieel gebied, met name in de productie, kunnen humanoïde robots mensen vervangen bij het uitvoeren van zeer intensieve, gevaarlijke en repetitieve taken, zoals materiaalbehandeling, lassen, polijsten en meer. Tesla is van plan humanoïde robots in zijn gigafabrieken te introduceren voor lopende bandactiviteiten om de productie-efficiëntie te verhogen en het risico op letsel bij werknemers te verminderen; China General Nuclear Power Group overweegt ook humanoïde robots in kerncentrales in te zetten; Foxconn test humanoïde robots om kwaliteitscontroleproblemen en personeelsverloop aan te pakken en de fysieke belasting te verlichten die wordt veroorzaakt door bepaalde repetitieve taken. De dienstensector vormt daarop geen uitzondering. Met hun krachtige omgevingsperceptie en uitstekende mens-robot-interactiemogelijkheden kunnen humanoïde robots taken uitvoeren zoals bezorging en gezelschap in restaurants, ziekenhuizen en andere locaties, en ook dienen als thuiszorgverleners en metgezellen in huishoudelijke omgevingen. Apollo, een robot van het Amerikaanse Apptronik, wordt bijvoorbeeld vooral gebruikt voor magazijnbeheer en assisteert bij het transporteren van goederen, met een batterijduur van 4 uur; G1, een humanoïde robot voor algemeen gebruik, ontwikkeld door Yushu Technology, kan fijne bewegingen uitvoeren, zoals het openen van een flessendop.

 

Wat de structuur van humanoïde robots betreft, zijn ze over het algemeen onderverdeeld in het uitvoeringssysteem, het perceptiesysteem en andere systemen. Het uitvoeringssysteem omvat voornamelijk lineaire actuatoren, roterende actuatoren en behendige handen. Het perceptiesysteem omvat, afhankelijk van het technische pad, visuele sensoren, millimetergolfradar, traagheidsnavigatiesystemen en andere apparaten. Andere systemen omvatten belangrijke componenten zoals chips en batterijen. De behendige hand, als een van de belangrijkste componenten van het uitvoeringssysteem, werkt op basis van de samenwerking tussen de kernloze motor en de planetaire versnellingsbak. De kernloze motor drijft de planetaire versnellingsbak aan om een ​​omgekeerde reactiekracht te genereren, die vervolgens de vingergewrichten door scharnieren of andere verbindingen trekt, waardoor een roterende beweging wordt omgezet in een lineaire beweging. Door voorwaartse of achterwaartse spanning toe te passen, kan de kernloze motor het uitstrekken en intrekken van de vingers regelen, waardoor het grijpen of loslaten van voorwerpen mogelijk wordt.

 

Als we Tesla's Optimus-robot als voorbeeld nemen, bestaat zijn behendige hand uit een kernloze motor, een nauwkeurige planetaire versnellingsbak, een kogelomloopspindel, sensoren en encoders. De kernloze motor is verantwoordelijk voor ongeveer 50% van de kosten van de actuatorcomponenten van de hand, en ongeveer 4-4,5% van de totale kosten van een enkele robot. Elke behendige hand wordt aangedreven door zes motoren, waarbij twee kernloze motormodules in het duimgedeelte zijn geïnstalleerd om zowel strek- als kantelbewegingen tegelijkertijd uit te voeren; elk van de andere vingers wordt aangedreven door één kernloze motormodule. De zes motormodules werken samen met het wormwiel- en peessysteem om flexibele en nauwkeurige handbewegingen uit te voeren.

 

Bovendien bevatten humanoïde robots ook nog een ander cruciaal onderdeel: de frameloze koppelmotor, die doorgaans wordt gebruikt in gebieden die een hoog koppel vereisen, zoals gewrichten. Als type servomotor biedt de kernloze motor een hogere regelprecisie en een snellere reactiesnelheid, waardoor deze veel wordt gebruikt in componenten zoals behendige handen die een grotere precisie en reactievermogen vereisen. Omdat dit artikel zich richt op kernloze motoren, zal een gedetailleerde analyse van frameloze koppelmotoren niet worden uitgebreid.

 

 

1. Momenteel heeft de snelle ontwikkeling van kunstmatige intelligentie twee belangrijke uitdagingen voor robots opgelost: gebrek aan intelligentie en gebrek aan toepassingsscenario's. Tegelijkertijd ondergaat de hardware van humanoïde robots ook snelle iteratie. De lay-out van de binnenlandse industriële keten is bevorderlijk voor het snel verlagen van de kosten, en legt daarmee de basis voor de popularisering van humanoïde robots. Dit artikel is van mening dat de groei van de markt voor humanoïde robots in drie fasen zal plaatsvinden:

 

Fase 1: 2024-2026: voornamelijk gedreven door beleid en kapitaal wordt verwacht dat bedrijven geleidelijk de massaproductiefase van mensachtige robots zullen ingaan. In de eerste drie jaar zal de focus van commerciële toepassingen liggen op het voldoen aan de ongestructureerde behoeften van de industriële markt, als aanvulling op traditionele industriële productielijnen. Tijdens deze fase wordt verwacht dat de samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van de verkoop van humanoïde robots ongeveer 50% zal bedragen.

 

Fase 2: 2027-2030: Met voortdurende kostenreductie en efficiëntieverbetering in de toeleveringsketen, evenals voortdurende technologische doorbraken, zullen humanoïde robots zich geleidelijk verspreiden en populair worden in potentiële thuis- en dienstenmarkten, waarbij het toepassingspotentieel voortdurend toeneemt verkend. De CAGR van de verkoop van humanoïde robots in deze fase zal naar verwachting ongeveer 100% bedragen.

 

Fase 3: Na 2030: De vraag naar scenario's zoals ouderenzorg, emotioneel gezelschap en militaire toepassingen zal de belangrijkste drijvende kracht worden voor de groei van humanoïde robots, wat zal leiden tot een opwaartse markttrend op de lange termijn. De CAGR van de verkoop van humanoïde robots in deze fase zal naar verwachting ongeveer 20% bedragen.

 

2. Vanuit prijsperspectief bedraagt ​​de huidige gemiddelde prijs per eenheid van kernloze motoren op zowel de binnenlandse als de internationale markt 1200 RMB per eenheid. Ervan uitgaande dat de prijs in de toekomst stabiel blijft.

 

3. Ervan uitgaande dat het aantal kernloze motoren dat in elke humanoïde robot wordt gebruikt hetzelfde blijft als nu, dat wil zeggen 12 motoren per robot.

 

Volgens de schatting zal de toename van kernloze motoren op het gebied van humanoïde robots vanaf 2028 op de markt het niveau van een miljard yuan bereiken. Tegen 2030 zal de toenemende marktomvang op het gebied van humanoïde robots groter zijn dan 40% van de gecombineerde marktomvang van andere gebieden.

Tabel: Schatting van de schaalvergroting van holle-kopmotoren geleverd door humanoïde robots
	2024	2025	2026	2027	2028	2029	2030	2031	2032
Verkoop van humanoïde robots (10,000 eenheden)	1	1.5	2.25	4.5	9	18	36	43.2	51.84
Verkoop van humanoïde robots (joj)		50%	50%	100%	100%	100%	100%	20%	20%
Aantal holle kopmotoren per apparaat (eenheden)	12	12	12	12	12	12	12	12	12
Verkoop van hollekopmotoren op dit gebied (10,000 eenheden)	12	18	27	54	108	216	432	518.4	622.08
Eenheidsprijs van holle kopmotoren (yuan)	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000
Vergroting van de marktomvang van holle kopmotoren (10,000 yuan)	12000	18000	27000	54000	108000	216000	432000	518000	622080

 

 

 

Op internationaal vlak heeft de productie van kernloze motoren, dankzij de geavanceerde technologie en concurrentievoordelen, gecombineerd met bijpassende geavanceerde wikkelapparatuurtechnologie en een hoog niveau van automatisering, lange tijd een hoog marktaandeel behouden, waardoor het een pioniersvoordeel heeft. Tot de mondiale marktleiders behoren het Zwitserse Maxon, het Duitse Faulhaber en het Zwitserse Portescap. Op de Chinese markt behoren tot de representatieve bedrijven VSD, opgericht in 2011. De productie van kernloze motoren in China begon later, met een zekere technologische kloof vergeleken met buitenlandse bedrijven. Door te profiteren van China's sterke industriële ketenvoordeel en de talentenpool van ingenieurs, wordt echter een snelle inhaalslag verwacht.

 

Maxon (Zwitserland): Maxon werd opgericht in 1961 en heeft wereldwijd ongeveer 3.300 medewerkers, verspreid over 40 landen. In 2022 behaalde het bedrijf een omzet van 708 miljoen Zwitserse frank, met een jaarlijkse productie van 5 miljoen eenheden en ongeveer 12,000 productvariëteiten. Hun producten omvatten voornamelijk borstelloze en geborstelde gelijkstroommotoren, verschillende versnellingsbakken, sensoren, encoders, servoversterkers, positieregelaars, CIM- en MIM-componenten en op maat gemaakte oplossingen die zijn afgestemd op de behoeften van de klant. Hun kernloze motoren variëren van diameters tot 4-90mm, met een vermogen variërend van 1,2-400 watt. De koppelprestaties zijn uitstekend, met een hoog vermogen, een breed snelheidsbereik en een lange levensduur.

 

Faulhaber (Duitsland): Als onafhankelijk familiebedrijf is de aandrijftechniek van Faulhaber een uitstekend voorbeeld van precisie- en motortechniek. Faulhaber heeft R&D- en productiecentra in Duitsland, Zwitserland, de VS, Roemenië en Hongarije, met een netwerk dat meer dan 30 landen en regio's omvat, en meer dan 2.300 professionele medewerkers. Hun borstelloze kernloze motor B-Micro heeft een minimale grootte van 3 mm, en hun geborstelde kernloze motor 0615N1.5S heeft een minimale grootte van 6 mm.

 

Portescap (Zwitserland): Portescap, opgericht in 1931 in Zwitserland, concentreerde zich aanvankelijk op de horloge-industrie en introduceerde in 1959 de revolutionaire gelijkstroommotor zonder rotor EscapTM, waarmee hij de miniatuurmotorindustrie betrad. In 2023 werd het overgenomen door RegalRexnord. De micromotorproducten van het bedrijf voldoen aan de transmissiebehoeften van eindmarkten, variërend van medische apparatuur tot diverse industriële toepassingen.

 

VSD (China): VSD, opgericht in 2011, heeft zich snel ontwikkeld, aanvankelijk in China, en groeide binnen een paar jaar snel uit tot een van China's toonaangevende fabrikanten van micromotoren, die zich internationaal begon uit te breiden. Het heeft al samengewerkt met bekende internationale bedrijven zoals Montaplast, Panasonic en Philips, waardoor het vertrouwen en lof heeft gewonnen. De totale fabrieksoppervlakte van het bedrijf bedraagt ​​meer dan 10,000 vierkante meter, met aparte productiefaciliteiten voor borstel- en borstelloze motoren, en honderden geavanceerde geautomatiseerde machines (waaronder geavanceerde wikkelmachines), tientallen ervaren onderzoeksingenieurs en honderden eerstelijnswerknemers , die dagelijks 200.000 motoren produceert.