Motore senza nucleo: aiutare i robot umanoidi a dominare il futuro
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I robot umanoidi sono diventati una stella splendente nel campo dell'intelligenza artificiale.
Negli ultimi anni, i robot umanoidi sono diventati una delle conquiste fondamentali della tecnologia AI, con le loro diffuse applicazioni in campi come Medico e servizi. Per promuovere lo sviluppo di questo prodotto all'avanguardia, i paesi di tutto il mondo hanno introdotto politiche e aumentato il supporto per i robot umanoidi e i loro componenti chiave. Nella catena industriale dei robot umanoidi, il motore senza nucleo, in quanto componente vitale del sistema di controllo del movimento, svolge un ruolo indispensabile. Ad esempio, la mano abile+ del robot umanoide di Tesla utilizza motori senza nucleo come componente principale, con ciascun robot che ne assembla 12 (6 per ciascuna mano). Questo articolo, come studio sul coreless motor+, ne esplora le caratteristiche tecniche, lo stato del mercato e le prospettive future.
Cos'è un motore senza nucleo
1. Concetto e classificazione dei motori
Un motore è un dispositivo che converte l'energia elettrica in energia meccanica. Funziona generando una forza in un campo magnetico attraverso una bobina di filo (avvolgimento dello statore), che quindi guida la rotazione del rotore. In linea di principio, il motore sfrutta l'effetto della forza della corrente nel campo magnetico per ottenere un'efficiente conversione dell'energia.
Principio di base del funzionamento del motore:
Attorno all'albero rotante vengono utilizzati magneti permanenti:
Generando un campo magnetico rotante, i magneti vengono messi in movimento.
L'albero rotante viene azionato in base al principio secondo cui "i poli uguali si respingono, i poli opposti si attraggono". In poche parole, quando la corrente scorre attraverso il filo a forma di bobina, genera un campo magnetico rotante, facendo ruotare il magnete.
Dopo aver inserito un nucleo di ferro nella bobina, il percorso del flusso magnetico diventa più concentrato e l'intensità del campo magnetico viene notevolmente migliorata. A questo punto, il campo magnetico del motore viene generato dall'azione combinata della corrente della bobina e del nucleo di ferro, formando poli N e S trasparenti, che fanno ruotare il rotore.
Componenti chiave di un motore
Statore:
Lo statore è la parte stazionaria del motore e la sua struttura centrale comprende poli magnetici, avvolgimenti e telaio:
Poli magnetici: costituiti da un nucleo di ferro e da bobine, la loro funzione principale è generare il campo magnetico.
Avvolgimenti: Le bobine dello statore, solitamente costituite da materiali conduttivi e isolanti, vengono utilizzate per generare forza magnetica quando la corrente le attraversa.
Telaio: tipicamente realizzato in lega di alluminio, che fornisce supporto strutturale ed eccellente resistenza alla corrosione e robustezza.
Rotore:
Il rotore è la parte rotante del motore, costituita dai seguenti componenti principali:
Armatura: costituita da conduttori e materiali isolanti, utilizzata per generare un campo magnetico quando la corrente lo attraversa.
Cuscinetti: Solitamente realizzati in acciaio o ceramica, con eccellente resistenza all'usura e alla corrosione, supportano la rotazione del rotore.
Cappucci terminali: realizzati con materiali come la lega di alluminio, forniscono tenuta e resistenza strutturale al motore.
Attraverso l'analisi dei componenti principali del motore e dei suoi principi, è facile vedere che il motore senza nucleo, con le sue caratteristiche compatte ed efficienti, è diventato un'importante forza trainante per lo sviluppo della tecnologia dei robot umanoidi. In futuro, con il continuo progresso della tecnologia, l'applicazione dei motori coreless nel campo dei robot intelligenti diventerà ancora più diffusa.
2. Definizione e classificazione dei motori coreless
La nascita del motore senza nucleo può essere fatta risalire al 1958, quando il Dr. F. Faulhaber propose per primo la tecnologia della bobina con avvolgimento obliquo e nel 1965 ottenne il relativo brevetto, segnando l'avvento del motore senza nucleo. Il suo design innovativo ha raggiunto un perfetto equilibrio tra dimensioni ed efficienza del motore. Il motore coreless appartiene alla categoria dei servomotori DC a magneti permanenti ed è costituito principalmente da due parti principali: lo statore e il rotore. Lo statore è composto da lamiere e bobine di acciaio al silicio e il suo esclusivo design senza slot evita efficacemente l'effetto di cogging comunemente riscontrato nei motori tradizionali, riducendo la perdita di ferro e le perdite di correnti parassite. Il rotore è composto da un magnete permanente, un albero e un gruppo fisso, che utilizza un magnete permanente a forma di anello, che facilita la lavorazione e l'installazione.
Rispetto ai motori tradizionali, la caratteristica più distintiva del motore coreless è l'innovazione nella struttura del rotore. A differenza del rotore con nucleo in ferro nei motori tradizionali, il motore senza nucleo adotta una struttura del rotore senza nucleo, nota come rotore senza nucleo. All'interno è circondato da avvolgimenti di filo e magneti, formando una struttura cava a forma di coppa.
Nei motori tradizionali la funzione del nucleo in ferro è:
1. Concentrazione e guida del campo magnetico: il nucleo di ferro è generalmente costituito da materiali ad alta permeabilità magnetica (come fogli di acciaio al silicio) che concentrano e guidano efficacemente il flusso magnetico, migliorando così l'intensità del campo magnetico e l'efficienza del motore.
2. Supporto degli avvolgimenti: il nucleo di ferro fornisce un supporto stabile per gli avvolgimenti del motore, garantendo la stabilità della forma e della posizione degli avvolgimenti durante il funzionamento del motore.
Al contrario, il motore senza nucleo utilizza un rotore cilindrico cavo a pareti sottili, con gli avvolgimenti direttamente avvolti attorno al rotore, eliminando la necessità di ulteriore supporto del nucleo di ferro.
I vantaggi del design senza ferro sono molto significativi:
1. Eliminazione delle correnti parassite e delle perdite per isteresi: nei motori tradizionali, il nucleo di ferro genera facilmente correnti parassite e perdite per isteresi nel campo magnetico alternato, che riducono l'efficienza del motore. Il motore coreless, grazie all'assenza di nucleo in ferro, elimina queste perdite, migliorando notevolmente l'efficienza di conversione energetica del motore.
2. Riduzione del peso e dell'inerzia rotazionale: il design senza ferro rende il rotore più leggero, riducendo l'inerzia rotazionale, il che si traduce in tempi di risposta più rapidi, velocità di avvio e arresto più rapide ed è particolarmente adatto per applicazioni che richiedono tempi di accelerazione e risposta elevati.
Con una struttura cilindrica cava progettata con precisione e un layout di avvolgimento ottimizzato, il motore senza nucleo può distribuire meglio il campo magnetico, ridurre le perdite magnetiche e migliorare ulteriormente l'efficienza operativa e le prestazioni del motore.
Classificazione dei motori senza nucleo
I motori coreless sono generalmente classificati in due categorie in base al metodo di commutazione:
Motore con spazzole senza nucleo: questo tipo di motore utilizza spazzole di carbone meccaniche per la commutazione.
Motore senza spazzole coreless: questo motore utilizza la commutazione elettronica invece delle tradizionali spazzole di carbone per la commutazione. Questo design non solo elimina le scintille elettriche e le particelle di polvere di carbonio comunemente presenti nei motori tradizionali, riducendo il rumore, ma estende anche significativamente la durata del motore.
Confrontando diversi prodotti, è chiaro che il motore brushless coreless non richiede più spazzole di carbone, ma utilizza invece sensori Hall per rilevare le variazioni del campo magnetico del rotore in tempo reale, convertendo la commutazione meccanica in segnali elettronici per la commutazione. Questo design semplifica notevolmente la struttura fisica del motore, rendendolo più efficiente e durevole.
| Tabella: Confronto tra motori CC con spazzole e senza spazzole | ||
| Categoria | Motore CC senza spazzole | Motore DC spazzolato |
| Commutazione | Commutatore elettronico | La spazzola è in contatto meccanico con la parte raddrizzatore |
| Caratteristiche strutturali | Generalmente, il rotore è un magnete permanente e lo statore è un'armatura | Generalmente, il rotore è l'armatura e lo statore è il magnete permanente |
| Metodo di inversione | Cambiare la sequenza del commutatore dell'interruttore elettronico | Cambiare la polarità della tensione del terminale |
| Vantaggi | Buone prestazioni meccaniche, lunga durata, bassa rumorosità, buona dissipazione del calore | Buone prestazioni meccaniche, basso costo |
| Svantaggi | Costo iniziale leggermente più alto | Rumore elevato, scarsa dissipazione del calore, la commutazione richiede manutenzione |
3. Vantaggi del motore Coreless
Il motore senza nucleo, grazie al design innovativo della struttura del rotore, supera i limiti dei rotori dei motori tradizionali e riduce notevolmente le perdite per correnti parassite causate dal nucleo di ferro.Allo stesso tempo, questo design alleggerisce efficacemente il peso del motore e ne riduce l'inerzia rotazionale, minimizzando così la perdita di energia meccanica del rotore durante il movimento. Nel complesso, il motore coreless presenta vantaggi significativi in molteplici aree, tra cui elevata densità di potenza, lunga durata, risposta rapida, coppia di picco elevata ed eccellenti prestazioni di dissipazione del calore.
Alta densità di potenza
La densità di potenza di un motore coreless si riferisce alla potenza in uscita per unità di volume o per unità di peso. Rispetto ai motori tradizionali, il motore coreless è più leggero ed efficiente grazie al rotore privo di ferro. Il rotore senza ferro elimina le correnti parassite e le perdite per isteresi causate dal nucleo di ferro, migliorando l'efficienza del motore in miniatura e consentendogli così di fornire maggiore potenza di uscita e coppia in un volume più piccolo. L'efficienza del motore senza nucleo raggiunge tipicamente oltre l'80%, mentre l'efficienza dei tradizionali motori DC con spazzole è generalmente molto inferiore, solitamente intorno al 50%. Pertanto, il motore senza nucleo è particolarmente adatto per dispositivi alimentati a batteria che richiedono un funzionamento stabile a lungo termine, come pompe portatili per il campionamento dell'aria, robot umanoidi, mani bioniche e utensili elettrici portatili.
Elevata densità di coppia
Grazie al design ironless, il rotore del motore coreless non solo è leggero ma ha anche un'inerzia rotazionale minore, il che significa che il motore può accelerare e decelerare rapidamente, generando una coppia maggiore in un periodo di tempo più breve. Inoltre, grazie alla struttura più compatta del rotore ironless, il motore coreless è in grado di fornire una coppia più elevata in uno spazio limitato.
Lunga durata
Il motore senza nucleo ha più segmenti del commutatore e le fluttuazioni di corrente durante il processo di commutazione sono minori, il che riduce l'induttanza e riduce significativamente l'elettrocorrosione del sistema motore durante la commutazione. Pertanto, la durata del motore senza nucleo è molto più lunga di quella dei tradizionali motori CC con spazzole. Secondo una ricerca correlata, la durata prevista di un motore senza nucleo è solitamente compresa tra 1.000 e 3.000 ore, mentre quella dei motori CC con spazzole è solitamente solo di poche centinaia di ore.
Risposta rapida
I motori tradizionali, a causa della presenza del nucleo in ferro, hanno un'inerzia rotazionale maggiore e quindi tempi di risposta più lenti. Al contrario, il motore coreless ha una struttura compatta e utilizza una bobina autoportante a forma di tazza per il rotore, rendendolo più leggero e riducendone l'inerzia rotazionale. Ciò conferisce al motore senza nucleo caratteristiche di avvio-arresto molto sensibili. Secondo i dati correlati, la costante di tempo meccanica di un motore senza nucleo è in genere inferiore a 28 ms, con alcuni prodotti addirittura inferiore a 10 ms, che è di gran lunga superiore alla costante di tempo di 100 ms dei tradizionali motori con nucleo in ferro.
Coppia di picco elevata
Il motore senza nucleo può raggiungere una coppia di picco maggiore in un breve periodo di tempo perché la costante di coppia del motore rimane stabile durante l'aumento di corrente ed esiste una relazione lineare tra corrente e coppia. Al contrario, i tradizionali motori CC con nucleo in ferro non possono più aumentare la coppia una volta raggiunto il punto di saturazione.
Eccellenti prestazioni di dissipazione del calore
La superficie del rotore del motore senza nucleo consente il flusso d'aria, garantendo una migliore dissipazione del calore rispetto ai tradizionali motori con nucleo in ferro. Nei motori tradizionali, la bobina del rotore con nucleo in ferro è solitamente incorporata nelle scanalature delle lamiere di acciaio al silicio, il che si traduce in un minore flusso d'aria sulla superficie della bobina e un maggiore aumento della temperatura. Alle stesse condizioni di potenza in uscita, il motore coreless presenta un aumento di temperatura significativamente inferiore e una dissipazione del calore più efficiente.
4. Percorso tecnico del motore Coreless
Il processo chiave nella produzione di motori coreless è la produzione della bobina, pertanto la progettazione e il processo di avvolgimento della bobina diventano barriere tecniche. Il diametro del filo, il numero di spire e le caratteristiche lineari del filo influenzano direttamente i parametri fondamentali del motore, mentre il metodo di avvolgimento determina direttamente l'efficienza e le prestazioni del motore.
Progettazione e metodi di avvolgimento della bobina
Il design dell'avvolgimento del motore coreless comprende principalmente avvolgimento diritto, avvolgimento obliquo e avvolgimento a sella.
Avvolgimento dritto: questo metodo di avvolgimento prevede bobine in cui il filo è parallelo all'asse del motore, formando un avvolgimento concentrato. Sebbene questo design sia semplice, le parti terminali dell'armatura non possono generare una coppia effettiva e ciò aumenta il peso e la resistenza dell'armatura.
Avvolgimento inclinato: noto anche come avvolgimento a nido d'ape, questo metodo utilizza un avvolgimento angolato in cui le parti terminali dell'avvolgimento sono più piccole e non ci sono avvolgimenti terminali. Rispetto all'avvolgimento diritto, l'avvolgimento obliquo riduce il peso e l'inerzia rotazionale dell'armatura, migliorando la capacità di accelerazione del motore e la coppia di uscita. Marchi come la tedesca Faulhaber e la svizzera Portescap utilizzano comunemente questo design.
Avvolgimento a sella: questo metodo di avvolgimento utilizza filo smaltato autocementante e migliora il tasso di riempimento delle fessure attraverso molteplici processi di modellatura e disposizione. L'avvolgimento della sella può ridurre efficacemente il traferro e aumentare il tasso di utilizzo del magnete permanente, migliorando così la densità di potenza del motore. Alcuni prodotti della svizzera Maxon adottano questo design di avvolgimento.
Questi diversi metodi di avvolgimento hanno un impatto importante sull'efficienza, sulla potenza e sulla coppia erogata del motore senza nucleo e determinano anche il costo di produzione del motore e gli scenari applicativi adatti.
Classificazione dei processi di avvolgimento
Dal punto di vista della tecnologia di produzione, i processi di formatura della bobina dei motori coreless possono essere suddivisi in tre categorie: avvolgimento manuale, tecnologia di produzione dell'avvolgimento della bobina e tecnologia di produzione della formatura in una sola fase.
1. Carica manuale
L'avvolgimento manuale è un processo di produzione artigianale che prevede una serie di passaggi complessi come l'inserimento del perno, l'avvolgimento manuale e la disposizione dell'avvolgimento manuale. Sebbene questo metodo sia adatto a prodotti altamente personalizzati, la sua efficienza produttiva è relativamente bassa e la consistenza e la stabilità dei prodotti sono limitate. Pertanto, questo processo è più comunemente utilizzato per la produzione di piccoli lotti o per esigenze speciali.
2. Tecnologia di produzione dell'avvolgimento di bobine
La tecnologia di produzione del Coil Winding è un processo semi-automatizzato in cui il filo smaltato viene avvolto su un fuso con una sezione trasversale diamantata in un ordine specifico. Una volta raggiunta la lunghezza richiesta, la bobina viene rimossa e quindi appiattita in un cartone metallico, che viene poi avvolto in una bobina a forma di tazza. Questo processo ha una maggiore efficienza produttiva e può soddisfare le esigenze di produzione su media scala. Secondo i dati contenuti nell'articolo "Processo di avvolgimento di bobine e attrezzature per la produzione di armature senza nucleo", le apparecchiature che utilizzano quattro lavoratori possono raggiungere una produzione annua di 30,000 unità. Tuttavia, il limite della tecnologia di avvolgimento delle bobine è che è adatta principalmente per bobine senza nucleo con diametro di 20-30 mm. Per le bobine più piccole con diametri inferiori a 10-12 mm, in particolare quelle con spaziatura delle maschiature inferiore a 7 mm, l'avvolgimento diventa più impegnativo. Inoltre, il processo di avvolgimento della bobina richiede un notevole lavoro manuale, che può influire sulla consistenza del prodotto.
3. Tecnologia di produzione per formatura in un unico passaggio
La tecnologia di produzione della formatura in una sola fase utilizza apparecchiature altamente automatizzate per avvolgere il filo smaltato su un mandrino secondo uno schema specifico. Una volta avvolta a forma di tazza, la bobina viene rimossa direttamente in un unico passaggio, eliminando la necessità di ulteriori processi come la laminazione o l'appiattimento. Questo metodo offre un grado più elevato di automazione, garantendo una maggiore efficienza produttiva e una migliore consistenza del prodotto. Tuttavia, richiede anche un investimento iniziale più elevato in attrezzature. Rispetto alla tecnologia di avvolgimento della bobina, la tecnologia di formatura in un unico passaggio può produrre una maggiore varietà di tipi e specifiche di motore e può controllare meglio la qualità e la tenuta della disposizione della bobina.
| Tabella: Confronto tra processo di avvolgimento e processo di formatura in una fase | ||
| Processo della ferita | Tecnologia di produzione di formatura one-shot | |
| Prezzo dell'attrezzatura | Basso | Alto |
| Laurea in automazione | Basso, non adatto alla produzione automatizzata su larga scala | È possibile una produzione automatizzata su larga scala |
| Tasso di scarto | Alto | Basso |
| Difficoltà tecnica completa | Basso | Alto |
Vedi di più:La tecnologia di avvolgimento è la barriera principale del motore a tazza cava
Motore senza nucleo: componente principale dei robot umanoidi
I robot umanoidi, noti anche come robot antropomorfi, sono robot intelligenti progettati per lavorare e interagire in ambienti simili a quelli umani. Questi robot sono progettati per imitare l'aspetto e il comportamento umano, in grado di percepire l'ambiente circostante, riconoscere oggetti ed esseri umani, elaborare e comprendere dati spaziali e fornire servizi efficienti e intelligenti. Attraverso l'integrazione di sensori, attuatori, algoritmi e altri sistemi hardware e software, i robot umanoidi possono percepire, elaborare le informazioni e rispondere in modo efficiente ai bisogni umani.
Con il continuo sviluppo della tecnologia, i robot umanoidi vengono sempre più applicati in vari settori e si prevede che in futuro diventeranno un mercato da trilioni di dollari alla pari di smartphone, veicoli passeggeri e altre tecnologie. Nel campo industriale, in particolare nel settore manifatturiero, i robot umanoidi possono sostituire gli esseri umani nell'esecuzione di compiti ad alta intensità, pericolosi e ripetitivi, come la movimentazione dei materiali, la saldatura, la lucidatura e altro ancora. Tesla prevede di introdurre robot umanoidi nelle sue gigafabbriche per le operazioni di catena di montaggio per aumentare l'efficienza produttiva e ridurre i rischi di infortuni sui lavoratori; Anche il China General Nuclear Power Group sta valutando la possibilità di implementare robot umanoidi nelle centrali nucleari; Foxconn sta sperimentando robot umanoidi per affrontare problemi di controllo qualità, turnover dei dipendenti e alleviare lo sforzo fisico causato da alcuni compiti ripetitivi. Il settore dei servizi non fa eccezione. Grazie alla loro potente percezione ambientale e alle eccellenti capacità di interazione uomo-robot, i robot umanoidi possono svolgere compiti come consegne e compagnia in ristoranti, ospedali e altri luoghi, oltre a fungere da fornitori di assistenza domiciliare e compagni in ambienti domestici. Ad esempio, Apollo, un robot dell'americana Apptronik, viene utilizzato principalmente per la gestione del magazzino e aiuta nel trasporto delle merci, con una durata della batteria di 4 ore; G1, un robot umanoide multiuso sviluppato da Yushu Technology, può eseguire movimenti delicati come l'apertura di un tappo di bottiglia.
In termini di struttura dei robot umanoidi, sono generalmente suddivisi in sistema di esecuzione, sistema di percezione e altri sistemi. Il sistema di esecuzione comprende principalmente attuatori lineari, attuatori rotazionali e mani abili. Il sistema di percezione, a seconda del percorso tecnico, comprende sensori visivi, radar a onde millimetriche, sistemi di navigazione inerziale e altri dispositivi. Altri sistemi includono componenti chiave come chip e batterie. La mano abile, come uno dei componenti chiave del sistema di esecuzione, funziona in base alla collaborazione tra il motore senza nucleo e il riduttore epicicloidale. Il motore senza nucleo aziona il riduttore epicicloidale per generare una forza di reazione inversa, che poi tira le articolazioni delle dita attraverso cerniere o altre connessioni, trasformando il movimento rotatorio in movimento lineare. Applicando tensione diretta o inversa, il motore senza nucleo può controllare l'estensione e la retrazione delle dita, consentendo la presa o il rilascio di oggetti.
Prendendo come esempio il robot Optimus di Tesla, la sua mano abile è costituita da un motore senza nucleo, un riduttore epicicloidale di precisione, una vite a ricircolo di sfere, sensori ed encoder. Il motore senza nucleo rappresenta circa il 50% del costo dei componenti dell'attuatore della mano e circa il 4~4,5% del costo totale di un singolo robot. Ogni mano abile è azionata da sei motori, con due moduli motore senza nucleo installati nella sezione del pollice per eseguire simultaneamente movimenti di estensione e rotazione; ciascuna delle altre dita è azionata da un modulo motore senza nucleo. I sei moduli motore lavorano insieme all'ingranaggio a vite senza fine e al sistema tendine per eseguire operazioni flessibili e precise della mano.
Inoltre, i robot umanoidi contengono anche un altro componente cruciale: il motore torque senza telaio, tipicamente utilizzato in aree che richiedono una coppia elevata, come le articolazioni. Come tipo di servomotore, il motore coreless offre una maggiore precisione di controllo e una velocità di risposta più rapida, rendendolo ampiamente utilizzato in componenti come mani abili che richiedono maggiore precisione e reattività. Poiché questo articolo si concentra sui motori coreless, non verrà approfondita un'analisi dettagliata dei motori torque frameless.
Stima della dimensione del mercato dei motori senza nucleo
1. Attualmente, il rapido sviluppo dell'intelligenza artificiale ha risolto due sfide chiave per i robot: mancanza di intelligenza e mancanza di scenari applicativi. Allo stesso tempo, anche l'hardware dei robot umanoidi sta subendo una rapida iterazione. La struttura della catena industriale nazionale favorisce una rapida riduzione dei costi, gettando così le basi per la divulgazione dei robot umanoidi. Questo articolo ritiene che la crescita del mercato dei robot umanoidi avverrà in tre fasi:
Fase 1: 2024-2026: Spinte principalmente dalle politiche e dal capitale, si prevede che le aziende entreranno gradualmente nella fase di produzione di massa di robot umanoidi. Nei primi tre anni, il focus delle applicazioni commerciali sarà quello di soddisfare le esigenze non strutturate del mercato industriale, integrando le tradizionali linee di produzione industriale. Durante questa fase, si prevede che il tasso di crescita annuale composto (CAGR) delle vendite di robot umanoidi sarà intorno al 50%.
Fase 2: 2027-2030: con la continua riduzione dei costi e il miglioramento dell'efficienza nella catena di fornitura, nonché con le continue scoperte tecnologiche, i robot umanoidi si diffonderanno gradualmente e diventeranno popolari in potenziali aree del mercato domestico e dei servizi, con il potenziale applicativo in continua espansione esplorato. Si prevede che il CAGR delle vendite di robot umanoidi durante questa fase sarà di circa il 100%.
Fase 3: Dopo il 2030: la domanda in scenari quali l'assistenza agli anziani, la compagnia emotiva e le applicazioni militari diventerà la principale forza trainante per la crescita dei robot umanoidi, portando a una tendenza al rialzo del mercato a lungo termine. Si prevede che il CAGR delle vendite di robot umanoidi in questa fase sarà di circa il 20%.
2. Dal punto di vista dei prezzi, l'attuale prezzo unitario medio dei motori coreless sia nei mercati nazionali che internazionali è di 1200 RMB per unità. Supponendo che il prezzo rimanga stabile in futuro.
3. Supponendo che il numero di motori coreless utilizzati in ciascun robot umanoide rimanga lo stesso di adesso, ovvero 12 motori per robot.
Secondo le stime, a partire dal 2028, l'incremento della scala di mercato dei motori coreless nel campo dei robot umanoidi raggiungerà il livello di un miliardo di yuan. Entro il 2030, la scala di mercato incrementale del settore dei robot umanoidi supererà il 40% della scala di mercato combinata di altri settori.
| Tabella: Stima dell'incremento di scala dei motori a tazza cava portati dai robot umanoidi | |||||||||
| 2024 | 2025 | 2026 | 2027 | 2028 | 2029 | 2030 | 2031 | 2032 | |
| Vendite di robot umanoidi (10,000 unità) | 1 | 1.5 | 2.25 | 4.5 | 9 | 18 | 36 | 43.2 | 51.84 |
| Vendite di robot umanoidi (a/a) | 50% | 50% | 100% | 100% | 100% | 100% | 20% | 20% | |
| Numero di motori a tazza cava per dispositivo (unità) | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| Vendite di motori a tazza cava in questo campo (10,000 unità) | 12 | 18 | 27 | 54 | 108 | 216 | 432 | 518.4 | 622.08 |
| Prezzo unitario dei motori a tazza cava (yuan) | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| Aumento della scala di mercato dei motori a tazza cava (10,000 yuan) | 12000 | 18000 | 27000 | 54000 | 108000 | 216000 | 432000 | 518000 | 622080 |
Panorama competitivo dei motori coreless
A livello internazionale, la produzione di motori coreless, grazie alla sua tecnologia avanzata e ai vantaggi competitivi, combinati con la tecnologia avanzata delle apparecchiature di avvolgimento e un elevato livello di automazione, ha mantenuto a lungo una quota di mercato elevata, conferendole un vantaggio di pioniere. Tra i leader mondiali del settore figurano la svizzera Maxon, la tedesca Faulhaber e la svizzera Portescap. Nel mercato cinese, tra le aziende rappresentative figura VSD, fondata nel 2011. La produzione di motori coreless in Cina è iniziata più tardi, con un certo divario tecnologico rispetto alle aziende estere. Tuttavia, traendo vantaggio dal forte vantaggio della Cina sull'intera catena industriale e dal pool di talenti ingegneristici, si prevede un rapido recupero.
Maxon (Svizzera): Fondata nel 1961, Maxon conta circa 3.300 dipendenti a livello globale, distribuiti in 40 paesi. Nel 2022, l'azienda ha raggiunto un fatturato di 708 milioni di franchi svizzeri, con una produzione annua di 5 milioni di unità e circa 12.000 varietà di prodotti. I loro prodotti includono principalmente motori CC senza spazzole e con spazzole, vari riduttori, sensori, encoder, servoamplificatori, controller di posizione, componenti CIM e MIM e soluzioni personalizzate su misura per le esigenze dei clienti. I loro motori senza nucleo variano da diametri di 4-90 mm, con potenze che vanno da 1,2-400 watt. Le prestazioni di coppia sono eccellenti, con elevata potenza, un'ampia gamma di velocità e una lunga durata.
Faulhaber (Germania): Essendo un'azienda a conduzione familiare indipendente, la tecnologia di azionamento di Faulhaber è un esempio eccezionale di ingegneria di precisione e tecnologia dei motori. Faulhaber dispone di centri di ricerca e sviluppo e di produzione in Germania, Svizzera, Stati Uniti, Romania e Ungheria, con una rete che copre oltre 30 paesi e regioni e oltre 2.300 dipendenti professionisti. Il loro motore coreless senza spazzole B-Micro ha una dimensione minima di 3 mm, mentre il motore coreless con spazzole 0615N1.5S ha una dimensione minima di 6 mm.
Portescap (Svizzera): Fondata nel 1931 in Svizzera, Portescap si concentrò inizialmente sul settore dell'orologeria e nel 1959 introdusse il rivoluzionario motore DC con rotore senza nucleo EscapTM, entrando nel settore dei motori in miniatura. Nel 2023 è stata acquisita da RegalRexnord. I prodotti di micromotori dell'azienda soddisfano le esigenze di trasmissione dei mercati finali che vanno dai dispositivi medici a varie applicazioni industriali.
VSD (Cina): Fondata nel 2011, VSD si è sviluppata rapidamente, inizialmente in Cina, e nel giro di pochi anni è rapidamente diventata uno dei principali produttori di micromotori cinesi, iniziando ad espandersi a livello internazionale. Ha già collaborato con note aziende internazionali come Montaplast, Panasonic e Philips, guadagnandosi fiducia e lodi. L'area totale dello stabilimento dell'azienda supera i 10,000 metri quadrati, con impianti di produzione separati per motori con spazzole e senza spazzole e centinaia di macchine automatizzate avanzate (compresi avvolgitori avanzati), decine di ingegneri di ricerca esperti e centinaia di dipendenti in prima linea , producendo 200,000 motori al giorno.
