與應用局(ju)限于(yu)工廠等指(zhi)定場所的(de)(de)工業用機(ji)器人(ren)相比，服(fu)務機(ji)器人(ren)因著眼(yan)于(yu)感知、決策與執行高技術，完成(cheng)有(you)益于(yu)人(ren)類的(de)(de)服(fu)務工作，所覆蓋的(de)(de)場景(jing)和可實現的(de)(de)功能將十分廣泛，擁有(you)更多(duo)想象空間(jian)。

作為(wei)機器人的動力(li)來源(yuan)，電機直接影響其有效負載、工作半徑等關鍵參數，其設計(ji)上的技(ji)術選(xuan)擇和性能(neng)取舍將直接關系機器人的性能(neng)和應用范圍(wei)，服務機器人市場(chang)的潛(qian)在應用也將對電機設計(ji)提出更(geng)多要求。

基于集萃智(zhi)造多年的電機研究和產品設計經驗，我們發現目前無刷電機(ji)因體積小(xiao)、重(zhong)量輕、出力大、響應快、速度高、慣量小(xiao)、轉(zhuan)動平滑(hua)、力矩穩定、實現智能化、換相(xiang)方式靈活、免維護，效率很高，運(yun)行溫(wen)度低，電磁輻射很小(xiao)，長壽命，可(ke)用(yong)(yong)于各種環境等一系列優點而廣泛應用(yong)(yong)于機器人領(ling)域，在(zai)服務機器人的(de)應用(yong)(yong)中前景(jing)可觀。

目前，受產品小(xiao)型化、輕量化等要求影響，機(ji)(ji)器人產品電(dian)機(ji)(ji)空間(jian)一般比較受限。此(ci)時(shi)在進行(xing)機(ji)(ji)器人電(dian)機(ji)(ji)設計時(shi)，使用盡可能小(xiao)的(de)空間(jian)提供盡可能高的(de)功率輸(shu)出就(jiu)是(shi)我們的(de)目標，因此(ci)功率密度是(shi)我們在設計電(dian)機(ji)(ji)的(de)重要考慮(lv)因素之一。

圖(tu) | 電機的傳(chuan)動系統

一般在進行服務機(ji)器人的(de)設計時，為減小(xiao)體積、重(zhong)量，節約(yue)布局空間， 無(wu)框(kuang)電機(ji)方(fang)案是進行電機(ji)設計的(de)主流(liu)選擇。

這里根據計算公式，氣隙半徑與扭矩成正相關，氣隙半徑越大，扭矩值越大。扭矩的平方值與氣隙半徑的三次方值成正相關關系，所以為提高功率扭矩密度，氣隙半徑的選擇很關鍵。

考慮到服務機器人的應用場景需求，電機的低(di)速平穩性(xing)和短時過載能力一般需(xu)要(yao)多做考(kao)慮。

在(zai)低速平(ping)穩性這項重要(yao)(yao)考(kao)量指標上(shang)，對其造成影(ying)響的主要(yao)(yao)原因是電機低速運行(xing)時的脈動轉矩，包(bao)括電動勢或電流非正弦引起的紋波轉矩和齒槽轉矩。其中，非正弦引起的紋波轉矩主要由電流換向、電磁因素、電樞反應等原因造成。

永磁電(dian)機齒槽轉矩影響可以通(tong)過電(dian)機設(she)計(ji)進行改善，目(mu)前在設(she)計(ji)電(dian)機時，主要改善的方(fang)法(fa)有：（1）優化極(ji)(ji)槽數(shu)組合(he)；（2）采用(yong)斜極(ji)(ji)和斜槽；（3）優化極(ji)(ji)弧系數(shu)；（4）采用(yong)不等厚磁極(ji)(ji)；（5）磁極(ji)(ji)分段布(bu)置。其(qi)他方(fang)法(fa)基于成本等因素考慮使用(yong)較(jiao)少(shao)。

目前的服務(wu)機器人領域，特別是足式機器人等應用場景，對電機的短時過載能力和峰值扭矩密度要求更高。言下之意(yi)，在做此類電機(ji)的挑選時，關鍵需要考慮(lv)的是，電機(ji)設計者如何(he)處理溫度這(zhe)一變量。

在冷卻方案(an)的選擇上，服務機(ji)器人的電機追求扭矩輸出密度，即單位體積(ji)或質(zhi)量下(xia)的輸出功率，這意味著油冷水冷等增加整機質量的冷卻方式不太可能作為優選。