SIEMENS西门子湖南省授权中国总一级代理商

空心杯电机

空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电动机，也可以将其归类为微特电机。空心杯电机主要由后盖、接线端子、电刷端盖、电刷、换向器、杯形绕组（转子）、转轴、垫圈、滑动轴承、外壳、磁铁（定子）、法兰、定位环组成。定子由永磁体、壳体、法兰组成。外壳提供了恒定的磁场，使电机无铁损耗。没有软磁性牙齿。所产生的转矩是均匀的，即使在低速情况下也能运行平稳。在较高的速度下，电机能减少振动，减少噪音。

分类方面，空心杯电机可以分为有刷和无刷两种，有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯：

1）有刷空心杯电机：空心杯直流有刷微电机采用机械换向，磁极不动，线圈旋转。电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是通过随电机转动的换向器和电刷来完成的。在转动的过程中会摩擦碳刷，造成损耗，需要定期更换碳刷。碳刷与线圈接线头之间通断交替，会发生电火花，产生电磁波，干扰电子设备。

2）无刷空心杯电机：无刷空心杯直流电机采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷空心杯直流电机，是使用一套电子设备，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，根据这种感知，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力，来驱动电机。因为是自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

相比普通电机，空心杯电机不含铁芯，提升了电机的性能。空心杯电机具有能量转换效率较高，起动、制动迅速，响应较快和运行稳定性可靠，转速的波动较小等优势，因此适合需要快速响应的系统，如导弹飞行方向快速调节，高倍率光驱的随动控制，快速自动调焦，高灵敏的记录和检测设备，工业机器人，仿生义肢等。在特斯拉人形机器人中，空心杯电机可以运用在手部，从而满足手部运动的快速响应需求。

由于空心杯电动机避开了有铁芯电动机多种技术弊端，，使其具备了广阔的应用领域。尤其是随着工业技术的飞速发展，对电动机的伺服特性不断提出更高的期望和要求，使空心杯电动机在很多应用场合拥有buketidai的地位。空心杯电机的应用场景包括：

1）需要快速响应的随动系统。如导弹的飞行方向快速调节，高倍率光驱的随动控制，快速自动调焦，高灵敏的记录和检测设备，工业机器人，仿生义肢等，空心杯电动机能很好地满足其技术要求。

2）对驱动元件要求平稳持久拖动的产品。如各类便携式的仪器仪表，个人随身装备，野外作业的仪器设备等，同样一组电源，供电时间可以延长一倍以上。

3）另外还有光学仪器、医疗设备、机器人等，细分应用有牙科设备、微型泵、红外镜头、移液模块、电动夹爪、机器人手、点胶阀、手术工具等。

空心杯电机常用的线绕组电枢有直绕组、斜绕组、菱形绕组三种，核心壁垒是绕线。参考谢春辉的《马鞍形空心杯电机线圈绕制设备研究》，空心杯电机常用的线圈绕法有直绕形、马鞍形、斜绕形三种形式。其中，直绕形绕制方法工艺较为复杂，多用于较长绕组结构，常为多次绕制而成。斜绕形和马鞍形在绕制工艺上相对简单，国内外绕线机多采用这两种方式。欧洲zhuming品牌 Faulhaber 电机采用的是斜绕形线圈，瑞士 Maxon 电机采用马鞍形绕制方法，有着较为优越的性能。

生产空心杯电机的关键在于线圈的绕制。需要将自粘漆包线紧密排列，Zui终绕成一个规则的杯状结构。参考王鹏飞的《空心杯圈绕线机机构设计及控制》，空心杯电机的绕制方法分为三种，自动化生产技术门槛较高。

海外厂商占据绕线机主导地位。参考王鹏飞的《空心杯线圈绕线机机构设计及控制》，在绕线机厂商上，瑞士的 Meteor 公司是世界上有着较高占有率的绕线机供应商，伺服电机来实现线圈的精密排线+ CNC 数控技术进行精准控制，确保了绕线机绕线精度；而日本田中精机株氏协会，第一个将计算机控制用于全自动绕线机上，发明了磁铁无摩擦张力器，研发出 CNC 可翻转的多轴绕线设备。

国内厂商有望突破绕线机壁垒：1）根据田中精机招股说明书，田中精机全资子公司田中日本无偿受让日本田中精机株氏与绕线机相关的专利与商标，拥有绕线相关技术，有望在空心杯绕线机上实现突破；2）江苏雷利及控股子公司鼎智科技围绕“编码器+控制器+空心杯电机+精密齿轮箱”产品，不断加大研发投入，研发绕线机相关产品。

海外厂商如瑞士的 MAXON、德国 Faulhaber 等企业深耕行业多年，行业地位较高。国内企业相较海外厂商仍存在一定的技术差距，未来潜在发展空间大，主要原因是：1）相比普通电机，空心杯电机由于少了铁芯支撑，对线圈要求较高；2）国内厂商更注重成本控制，缺乏对高端技术的投入导致技术水平相对滞后同时在减速器等机械件上依然在追赶海外企业。

无框电机

无框电机可以将定转子部件直接装配在机器中，便于终端产品的高度集成化，缩小体积。无框架电机是传统电机中用于产生扭矩和速度的部分，但没有轴、轴承、外壳或端盖。无框电机只有两个部件：转子和定子。转子通常是内部部件，由带永磁体的旋转钢圆环组件构成，直接安装在机器轴上。定子是外部部件，齿轮外部环绕钢片和铜绕组，以产生紧密攀附在机器壳体内的电磁力。

无框电机通常安装在先进的机器中，具有结构紧凑、易于维护等优势，可以提升机器性能。

无框电机可以运用在多种机器人和自动化领域，包括机器人、医药、机床、包装、印刷、加工和通用自动化。在人形机器人领域，无框电机也有望发挥自身结构紧凑、性能较高的优势，在机器人四肢等领域应用。