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机器人电机技术
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国金证券:高扭高温需求驱动 关注重点谐波磁场电机和钐铁氮产业链
智通财经网· 2025-08-11 16:08
机器人电机性能需求 - 高性能机器人关节电机需具备高转矩密度、低转矩波动、强过载能力和良好散热属性,以满足复杂环境中搬运、抓取等任务需求,例如智元远征A2 Max机器人关节峰值扭矩达450Nm [1] - 受限于机器人尺寸,关节电机需在单位密度下实现高转矩输出,工业机械臂和手术机器人等系统对低齿槽转矩要求极高 [1] - 腿足关节等与环境频繁交互的关节中,电机常处于周期性短时高过载工况,峰值转矩需求达额定转矩的5-10倍,过载时绕组损耗密度极高并产生巨大热量 [1] 谐波磁场电机技术突破 - 谐波磁场磁路设计基于"磁场调制效应",打破传统电机极对数限制,通过转矩新增放大系数"极比"提升转矩密度,在相同材料和散热条件下实现性能跃升 [2] - 该技术将电机体积缩小一半并实现功率密度跃迁,例如东南大学与南京公司开发的直驱式锻压伺服电机转矩密度提高34%,转矩脉动仅为0.35% [2] - 国内龙头电机公司已发布系列谐波磁场专利,技术产业化落地加速,持续打开工业及人形机器人应用空间 [2] 钐铁氮磁材性能优势 - 钐铁氮作为第四代稀土永磁材料,居里温度约470°C,耐温性优于钕铁硼,能在宽泛高温环境中保持稳定工作状态 [3] - 磁能积最高达40MGOe,剩磁范围650-1500mT,虽略低于钕铁硼但远高于铁氧体,谐波磁场电机对磁材磁性需求边际下降 [3] - 通过低温成型工艺和低熔点金属粘接剂辅助成型两类改进方法,解决氮高温易分解和磁性能低等问题,为量产提供技术支持 [3] 钐铁氮市场应用前景 - 当前钕铁硼占稀土永磁材料总量98%以上,主要应用于新能源汽车(19.8%)、风力发电(15%)、节能电梯(14.6%)和工业机器人(8.72%)等领域 [4] - 钐铁氮磁体替代空间2030年有望达122亿元,以人形机器人100万台产量计算,单台伺服电机40个,全部采用钐铁氮方案可带来超80亿元市场空间 [4]