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一、空心杯电机：本体“小巧”，性能“精悍”，是电机领域“皇冠上的明珠”
（一）空心杯电机：人形机器人灵巧手的核心零部件
灵巧手是人形机器人执行动作的终零件，十分重要且复杂，对电机性能要求较高。灵巧手作为机器人实现操作的终端工具，十分重要，其设计高度仿人手，结构比较复杂，面临的大难题是空间极小而驱动自由度极多，需要配备功率密度高，体积小且控制精 度高的电机。 空心杯电机与灵巧手关节适配性高，特斯拉Optimus 选用其作为动力源。空心杯电机具 有功率密度高、能量转化效率高、响应快，运行平稳等特点，与灵巧手的需求高度适配。特斯拉机器人“灵巧手”使用较为经典的六电机驱动方式，和人手一样同样使用 5 个手 指，拥有 11个自由度，拇指采用双电机驱动弯曲和侧摆，其它四指各用一个电机带动。电机采用蜗杆传动机构的目的与腿部直线伺服如出一辙，采用机构自锁降低能耗。为追 求形态美观及自适应性，手指采用拉线的传动机构，拥有负重20 磅（9KG）和自适应抓 取（能够抓取不同形状、尺寸的物体）的能力，可完成搬运、浇花等动作。
（二）结构与性能：无铁芯转子结构打破常规，电机性能全方位tisheng。
电机种类繁多，空心杯电机凭借性能优势而备受关注。电机自从被发明出以来逐渐进入我们生活的方方面面，是日常生活中应用广泛的用电设备之一。电机按工作电源种类可分为采用直流电源的直流电机和采用交流电源的交流电机，按用途分类可分为驱动电机和控制电机，其中控制电机又可以分为开环控制的步进电机和可以实现jingque闭环控制的伺服电机。空心杯电机是一种采用永磁铁提供磁场，直流电源供电的微型伺服电机，随着工业技术的不断进步，机电设备对于能更好适应各种需求对伺服电机的技术要求越来越高，而空心杯电机也因其节能效果好、伺服特性好等性能优势而备受关注。
空心杯电机本体“小巧”，性能“精悍”，是电机领域“皇冠上的明珠”。从结构上看，以有shua空心杯电机为例，其主要由空心杯绕组、永磁体、电shua、换向器等部件组成，采用了无铁芯转子结构，各部件组合紧密，通常尺寸比较小，直径不超过 40mm。从性能上看，无铁芯转子结构使电机的性能得到了极大的改善，使其具有卓越的节能，高效，高灵敏 度，运行稳定等特点。
空心杯电机 VS 传统直流电机：无铁芯转子结构打破常规，电机性能全方位tisheng。空心杯电机采用无铁芯空心杯绕组，是与传统直流电机区分的核心差异。绕组是电机的主要部件，绕组中的感应电动势以及通过绕组的电流产生的电磁转矩实现了机电能量的转化以及电磁功率的传递。传统直流电机的转子是由铁芯及绕组构成，而空心杯电机的绕组是由缠绕成杯子状的导线构成，结构的差异使二者性能大有不同。
独特的空心杯形线圈结构使电机性能得到极大改善。这种新式结构由于没有冲片齿槽结构和铁芯，减少了电机运行时的磁阻力矩，从而降低输出转矩波动。空心杯电机从根本上消除了铁芯涡流效应带来的损耗，进而减少了电机运行时的能量损耗，减轻了电 机的重量，性能得到了极大的改善。空心杯电机相对传统直流电机具有功率密度高、能量转化效率高、响应快，运行平稳等 特点。
（1）无铁损与轻质量使空心杯电机能量转化效率较高，节能效果良好。无铁损：铁损指的是永磁直流电机中的铁芯，因磁体受变动磁场影响，微电机铁芯中损耗的部分能量，损耗能量会以热能的方式散失或以噪音的方式散失，主要包括内部磁场变化感应出循环电流所导致的涡流损耗、磁畴膨胀收缩导致的磁滞损耗和异常损耗（涡 流损耗和磁滞损耗之外的损耗）三种类型。空心杯电机采用无铁芯结构，几乎完全消除了涡流效应和磁滞效应带来的能量损耗。由于空心杯电机相比传统直流电机拥有更高的能量转化效率。轻质量：空心杯电机的转动惯量和重量都明显低于普通电机，在电机运行过程中转 子自身的机械能损耗也会有所降低。
由新和电机统计，空心杯电能量转化机效率一般在 70%以上，部分产品可达到 90%以上， 而普通铁芯电机能量转化效率只能达到15%-50%。
（2）高效率与轻质量使空心杯电机具有较高的功率密度。 轻质量：功率密度是输出功率与重量或体积的比率。从内部结构来看，空心杯电机省去了铁芯，使得自身重量与体积变小，与同等功率的一般铁芯电机相比，空心杯电机重量 减轻 1/3-1/2，体积减小 1/3-1/2。高能量转化效率：与传统的感应线圈相比，铜板线圈的重量更轻。由于绕制线圈时既不需要卷线，也不用添加有槽硅钢片，空心杯电机在运行过程中不会产生这方面的涡流损耗和磁滞损耗。铜板线圈也会带来一定的涡流，这种损耗很小且易控制， 确保了较高的输出功率和输出转矩。总体看来，空心杯电机的输出功率和输出转矩比同规格普通电机高，加上重量或体积小， 故功率密度高，一般达 30mW/cm3。
（3）更小的转子惯量使空心杯电机具有更快的响应速度。 机械时间常数：指的是电机空载加阶跃额定电压时，当转速达到空载转速的63.2%时所 需的时间，是反应其动态性能好坏的主要技术指标之一。与相同尺寸的普通有shua直流电机相比，空心杯电机的转子惯量更小，拥有更高的响 应速度，其机械时间常数通常在 28ms以内，部分产品机械时间常数甚至小于 10ms，而 有铁芯电机的机械时间常数一般在 100ms 以上。
（4）无齿槽效应使空心杯电机运行更加平稳。 齿槽效应：齿槽效应是由于电磁场的分布不均匀，导致磁力线的密度在不同位置上发生变化，当磁力线密度发生变化时，会产生短时间内的电流脉冲，不会减少或增加电动机的平均转矩，会引起噪音、电机振动、速度波动等，对电机定位的伺服性能和 精度造成了比较大的影响，特别是在低速时产生的影响更大。空心杯电机去除了铁芯，采用无齿槽结构，减少了电机运行时的磁阻力矩，从而降低了 输出转矩波动，使电机运行更加平稳。
（三）分类：无shua空心杯电机是未来发展的方向
空心杯电机按照其换向方式可以分为有shua空心杯电机和无shua空心杯电机两种。有shua空心杯电机：采用机械电shua换向，一般由机壳、软磁材料内定子、永磁体外定子、空心杯型转子电枢组成；一种是无shua空心杯电机，采用电子换向的方式，由机壳，软磁材料、绝缘材料和空心杯电枢构成的定子及永磁钢转子等组成。当空心杯有shua电机通电时，绕组有电流通过，产生转矩，转子开始旋转，若转子转到特定角度，电shua利用机械换向器的方式改变电流方向，使输出转矩方向不变，转子继续旋转。由于空心杯有shua电机采用电shua换向，电机运行过程中存在着一定的相对摩擦，这就会产生噪声电火花， 降低了电机使用寿命。无shua空心杯电机：通过控制电子元件的通断使不同绕组接入电路，达到换向的效果，这种电子换向方式使空心杯无shua电机具有效率高、转矩波动小、使用寿命高、结构精巧、 维护方便、易保养等特点。
无shua空心杯电机性能更好，寿命更长，是未来的发展方向。寿命方面，无shua空心杯电机寿命受限于轴承，有shua空心杯电机寿命受限于电shua，电shua寿命比轴承短得多，空心杯电机通常随电shua的报废而报废。有shua空心杯电机换向时会有电火花，电火花会有电磁干扰，无shua空心杯电机通过霍尔元件换向，几乎没有电磁干扰的影响。无shua空心杯电机还有转速快，效率高等优点。有shua空心杯电机价格更低，控制方式更加简单，但随着人形机器人灵巧手对于空心杯电机性能和寿命的更高追求，预 计无shua空心杯电机会有更大的发展空间。