无框力矩电机(Frameless Torque Motor)是特殊类型的永磁无刷同步电机,属于直接驱动技术的典型代表。与传统伺服电机不同,无框力矩电机采用分装式环形超薄结构,负载直接连接转子,省去了减速机、联轴器、皮带轮等传动部件,实现真正的直接驱动。
这种“无框”设计的核心在于:电机没有外壳、轴承或测量系统,由机器制造商根据实际应用需求自行选择和集成定子组件与转子组件。这种模块化设计大幅降低了电机本体的轴向尺寸和重量,还赋予了系统集成商更高的设计自由度,使其能够针对特定空间约束和性能要求进行定制化开发。
复静科技(FJING)研发生产的无框力矩电机在转矩特性方面表现突出。该系列电机具备以下技术特点:
- 正弦反电势谐波含量低:三次谐波仅2.5%,五次谐波仅0.3%,确保电机运行平稳、噪音低;
- 无齿槽力矩波动:消除了传统电机固有的转矩脉动问题;
- 转矩/电流线性度高:线性范围宽,便于精确控制和系统调试;
- 力矩密度高:在有限空间内实现更大输出转矩;
- 超低磁滞阻尼力矩:减少能量损耗,提升运行效率。
在电气性能方面,
复静科技无框力矩电机采用超低电感设计,电气时间常数小,系统动态响应能力良好。在配备适当的位置传感器和高性能驱动器后,该系列电机能够实现超高精度定位和超低速平稳运行,适合对运动控制要求较高的精密应用场景。
同时,无框力矩电机对定转子安装同轴度要求较低,这一特性简化了装配工艺,降低了对精密机加工的依赖,有利于整机系统的快速部署和维护。
复静科技无框力矩电机的工作温度范围为-50°C至+85°C,能够在恶劣温度环境下保持稳定运行。这一宽温域特性使其可以胜任户外、低温冷冻、工业热加工等多种极端工况,拓展了机器人在不同行业的应用范围。
协作机器人(Collaborative Robot)是目前无框力矩电机最大的应用市场,占比约70%。单台协作机器人通常需要5至7个无框力矩电机来驱动各个关节。相比传统减速机方案,无框力矩电机直接驱动技术消除了传动间隙和柔性变形问题,提升了关节的响应速度、刚度和定位精度,同时降低了系统惯量,使协作机器人能够更安全、更灵活地与人协同作业。
人形机器人是近年来无框力矩电机需求增长最快的领域。据测算,2025年全球人形机器人旋转关节用无框力矩电机市场规模已达2.13亿美元,而单台人形机器人平均需搭载24.3台无框力矩电机。这一需求量正在催生一个全新的增量市场。
人形机器人对关节电机提出了较高要求:既要体积小、重量轻、输出力矩大,又要响应快、控制精度高、运行安静。无框力矩电机的分装式环形超薄结构契合这些需求,使整机设计更加紧凑高效。
在半导体封装、激光加工、精密测量、光学镜头对位等领域,精密旋转平台需要实现纳米级定位精度和超低速平稳运行。复静科技无框力矩电机搭配光栅尺和高性能伺服驱动器,能够提供传统丝杠或力矩电机难以达到的动态性能和定位精度,是精密制造装备的理想选择。
医疗影像设备(如CT、MRI)的旋转机架、手术机器人的腕部关节、航空航天器的天线指向系统等,对驱动系统的可靠性、噪音控制和电磁兼容性均有较高要求。复静科技无框力矩电机的低噪音、低电磁干扰特性,使其在这些高附加值领域获得广泛应用。
当前,中国机器人产业正经历从“量的扩张”向“质的提升”的关键转型期。在政策层面,工信部要求2026年机器人核心零部件国产化率超过70%,这为国产无框力矩电机企业提供了政策红利和市场空间。在技术层面,以复静科技为代表的国内厂商已具备自主研发和生产高性能无框力矩电机的能力,产品性能参数达到行业较高水平。
复静科技不仅提供标准化的无框力矩电机产品,还可依据客户需求定制化开发无框直驱电机,技术特性与无框力矩电机一致,能够满足不同行业、不同场景的差异化需求。
无框力矩电机作为机器人关节与精密直驱系统的核心驱动方案,凭借其高力矩密度、快速响应、高精度控制和紧凑结构等优势,在人形机器人、协作机器人、精密机床、医疗设备等领域加速渗透。2025年至2032年间,全球无框力矩电机市场预计将保持8.4%的年均复合增长,行业将持续扩容。
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