机器人关节,盯上“薄饼电机”

高工机器人 2026-06-23 17:40
机器人关节,盯上“薄饼电机”图1
机器人关节,盯上“薄饼电机”图2

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当人形机器人想要奔跑、跳跃、负重前行时,第一个被卡住的往往不是算法,而是藏在关节里的那台电机。


如今,机器人的主流电机方案仍是无框力矩电机和空心杯电机。但当行业对扭矩密度、轻量化和动态响应的要求一再被推高,一个过去更多出现在新能源汽车、eVTOL领域的电机路线,被推到了机器人产业链台前——轴向磁通电机


与传统径向磁通电机磁场垂直于转轴不同,轴向磁通电机的磁力线沿电机轴向分布,定子与转子叠合。正是这种“薄饼式”的结构,使其在相同体积下拥有更短的磁通路径和更大的有效磁面积,在特定拓扑下,扭矩密度可达传统径向电机的数倍


对于新能源汽车来说,轴向磁通电机的最大价值在于高度集成的电驱系统和更高的功率密度;而对于机器人来说,它真正击中的,则是关节执行器的底层矛盾:机器人关节既要大扭矩、轻量化、高响应,还要能塞进有限的安装空间。要同时满足这些近乎相互冲突的要求,轴向磁通电机恰好提供了一个新的解法。



机器人关节,盯上“薄饼电机”图3

强势玩家扎堆轴向磁通赛道



目前国内已经汇聚了一批轴向磁通电机企业,比如盘毂动力、小象电动、璇玑动力、指尖智擎、星汉动力、贝塞默、仪坤动力等。


盘毂动力此前在新能源汽车领域积累深厚,据公开的数据显示,其轴向磁通电机和电驱动解决方案累计出货量接近60000台套。盘毂动力还在今年6月发布了高性能轴向磁通电机创新成果,基于PGH专用磁钢打造面向人形机器人关节电驱动模组,将总成扭矩密度做到了293N·m/kg


小象电动针对人形机器人已开发了6款关节模组,包括三款旋转关节和三款直线关节,其扭矩密度最高可达260N·m/kg。据参股小象电动的东睦股份年报显示,小象电动2025年销售各类轴向磁通电机4843台,同比增长103.49%


璇玑动力同样选择切入轴向磁通电机赛道,并依靠全栈自研,将轴向磁通电机模组的的扭矩密度做到了240N·m/kg。璇玑动力合伙人鲁锋表示,一方面是希望掌握关节模组中对价值和性能影响较高的核心硬件,另一方面也是基于团队过去在高效电机方案上的技术沉淀

与此同时,不少机器人本体企业开始押注轴向磁通电机。以多足机器人为例,上文提到的璇玑动力,就在其四足机器人上搭载了自研的一体化高扭矩轴向磁通电机模组,结合轮足式的设计结构,为其在复杂地形和危险环境作业提供了动力支撑。


人形机器人中,公开资料显示,青龙机器人的公版方案在腰部和腿部均用到了轴向磁通电机打造高爆发关节,做到了200N·m/kg的扭矩密度。广汽集团的第三代具身智能人形机器人GoMate,同样用到了轴向磁通电机,最大输出力矩达到1000N·m。


此外,轴向磁通电机也开始在协作机器人上得到应用。华沿机器人在今年5月发布了自研的轴向磁通电机产品,单电机峰值扭矩密度达到15N·m/kg。华沿机器人表示,新一代轴向磁通电机将逐步应用于华沿全系列协作机器人,尤其是大负载机器人产品。


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轴向磁通电机 / 华沿机器人


不少上市企业也纷纷嗅到风向变化,加速切入轴向磁通电机这一赛道:


  • 鸿海联合子公司广宇科技斥资3220万欧元,在今年年初获取比利时无轭轴向磁通电机公司Magnax过半股权,切入人形机器人应用。

  • 参股小象电动的东睦股份在2024年就完成了1000平方米的轴向磁通电机生产车间基建建设,并组建了1条轴向磁通电机装配生产样板线。据其年报所示,其2025年销售各类轴向磁通电机1724台。

  • 科德数控于2025年9月启动轴向磁通电机的研发,历时7个月完成了两款差异化轴向磁通电机产品,分别是用于机床转台的弧形/分段式轴向磁通电机,以及用于具身智能关节和新能源汽车的集成式轴向磁通电机。

  • 中科三环与盘毂动力签署《战略合作框架协议》,双方将围绕轴向磁通电机用磁性材料的开发与供应开展长期战略合作。

  • 双林股份与东南大学电气工程学院签约,合作开发用于低空飞行器、人形机器人及轮毂电机等领域的轴向磁通电机。

  • 步科股份宣称已成立技术研究院,针对机器人关节对电机轻量化、大力矩的核心需求,开展了轴向磁通电机等新技术的预研和长期跟踪,并已推出样品,进入客户试用阶段。

  • 伟创电气、科达利联合上海盟立等,共同投资设立伟达立公司,集中布局谐波、行星、摆线、直线及轴向磁通等关节模组。

  • 江苏雷利2025年投资轴向磁通电机企业仪坤动力,共同推进盘式电机在新能源汽车、低空经济、机器人、特种装备等场景的规模化落地。

  • 富临精工成功研发出搭载轴向磁通电机的电关节技术。

  • 卧龙电驱开展高扭矩密度的轴向磁通电机开发项目


可以看到,从专业电机厂商、机器人本体企业,到磁性材料、工业自动化与高端装备龙头,轴向磁通电机已经成为产业链各方争相卡位的新焦点。



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轴向磁通电机并不会赢家通吃



尽管针对这一新兴方案的行业热度空前高涨,但轴向磁通电机并不一定能“通吃”机器人身上的每一个关节。


从公开案例和企业交流信息来看,轴向磁通电机目前更适合四足、多足机器人的腿部关节,以及人形机器人的下肢、腿部等高负载关节。原因很简单,这类关节对负载能力、动态响应和瞬时爆发力要求更高。


人形机器人的腿部系统承担着整机支撑、行走、下蹲、转向、越障等动作,髋关节、膝关节、踝关节不仅要承受静态重量,还要面对动态冲击。相比上肢和手部,下肢更容易把轴向磁通电机的高扭矩密度优势转化为整机运动能力。从青龙机器人的电机方案中也可以看出,其轴向磁通电机主要应用集中在腰部和腿部的关节模组。


不过,目前也有部分企业开始尝试将轴向磁通电机“做小”,应用到灵巧手等精细部位。比如中科灵犀的SQ-1503灵巧手,就采用了轴向磁通电机+钨丝腱绳驱动的设计,做到20个自由度,可完成螺丝锁付等精密装配工作。


同样瞄准灵巧手市场的还有指尖智擎,其通过融合自研微型轴向磁通电机、微型摆线减速器和非接触式编码器打造微型关节执行器,将产品外径锁定在16—30mm的小型化区间,为灵巧手、轻型机械臂、医疗设备等对空间极度敏感的场景提供动力方案。


由此可见,轴向磁通电机在机器人身上更可能呈现“分区作战”的格局,下肢等需要高爆发的关节很有可能获得量产应用,而上肢等部位则仍可能由其他成熟电机方案分担。



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轴向磁通规模落地的瓶颈



目前机器人主流执行器仍以无框力矩电机、空心杯电机、伺服电机配合谐波减速器、行星减速器、丝杠等方案为主。这些方案已经拥有成熟的供应链、可控的成本和较高的工程可靠性。相比之下,轴向磁通电机仍需要解决一系列问题,比如散热、成本量产


首先是散热。哪怕是无框力矩电机,我们也已经见过关节过热导致的种种问题。而轴向磁通电机由于其独特的架构,定子被夹在两片转子之间,热源更难被传导出去,热管理难度进一步加大。


某电机铁芯供应商负责人向高工机器人透露,常规磁钢在高温、高负载工况下容易出现退磁、性能衰减等问题,这对长期高频服役的机器人关节而言是个不小的挑战。未来机器人轴向磁通电机也可能像汽车轴向磁通电机一样,引入油冷等高效散热设计。


更关键的瓶颈则在量产,据小象电动总裁刘霄介绍,轴向磁通电机大规模应用的瓶颈在于量产困难。当前轴向电机的材料成本和加工成本均高于传统的无框电机,而生产制造这类电机的自动化设备,要么在效率上存在瓶颈,要么仍处于从0到1的阶段,因此难以切入大批量场景。


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轴向磁通电机模组 / 璇玑动力


为此,不少轴向磁通电机企业都在寻找创新的量产方式:比如指尖智擎选择用PCB绕组来制造轴向磁通定子,采用IC基板高密度互联技术,打造出48层、仅4.2mm厚的微型定子,大幅提升铜满率与一致性;而小象电动、璇玑动力等企业,均采用了定子压铸工艺,在减少耗材的同时提高整体良率。鲁锋还告知高工机器人,目前璇玑动力已建设自研产线,且在卷线等关键制造环节也采用自研设备,以提升规模化交付能力。


这就是为何,尽管轴向磁通电机被普遍看好为“机器人电机的未来形态”,但它能否走向更大的规模化落地,仍有不少门槛需要跨过。当散热、成本与产线效率的难题被逐一攻克,这一“薄饼电机”才有机会真正撑起机器人的下一步。



*封面图为AI配图


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