NE时代

◎ 机器人关节电机，不会只有一种答案。

△ 撰文：NE时代

机器人关节电机，在技术路线选择上，现在似乎也产生了分歧。

从成熟方案到进阶拓扑，再到前沿探索，关节电机技术路线越来越多，每条路线也都能讲出优势。

2026年6月23日-24日，由巨力自动化&敖轩科技总冠名，电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟、中国电工技术学会电动车辆专委会主办，NE时代承办，中车电驱、中车时代半导体和上海电驱动为战略合作单位，英搏尔和钧联电子为生态合作单位的“2026第六届全球xEV驱动系统技术暨产业大会”在上海松江圆满召开。

◎ 鲲腾泰克电机总监兼副总工 张胜川

在人形机器人关节模组分论坛上，鲲腾泰克（成都）科技有限公司 电机总监兼副总工 张胜川在分享中提出，路线判断要回到具体关节场景：

电机安装在上肢、下肢还是末端；承担的是轻量化、低速大扭矩，还是安全冗余任务；同时还要看量产可行性和成本约束。

在他看来，下一代关节电机不会只剩下一种答案。

通用经济型关节、轻量化中负载关节、重载下肢直驱关节、精细末端与安全冗余场景，会对应不同的电机方案。

行业要解决的，也不是再找一个“万能拓扑”，而是让不同技术路线回到各自适合的场景里。

01.

关节电机的设计逻辑变了

张胜川提到，传统工业电机主要服务流水线、机床等固定设备，载荷和转速相对稳定，设计上更关注稳态高效输出和长时间连续运行。

机器人关节电机面对的场景更复杂。人形机器人、协作机器人需要处理变负载、冲击振动和复杂环境，还要兼顾刚度、精度、柔顺性和安全交互。

因此，下一代关节电机要以整机运行能力为核心，重构电机本体、驱动与控制的一体化设计体系。

关节电机已经不能只作为单个部件来理解，它会和驱动、控制、减速器、编码器以及整机工况绑定在一起。

张胜川将当前机器人关节电机的瓶颈归纳为四类。

一是功率密度与轻量化的博弈。关节空间有限，电机要在紧凑体积内输出更高转矩，同时控制重量和发热。

二是精度、柔顺性与抗冲击之间的平衡。机器人既要完成精确操作，也要具备安全交互能力，并能承受复杂工况下的冲击。

三是热管理对性能的制约。持续高负荷运行会带来绕组温升、绝缘老化、永磁体退磁和散热受限等问题。

四是高性能与成本之间的矛盾。高性能方案会带来材料、制造和系统成本压力，最后还要回到工程落地和规模化量产。

在这些约束下，他提出下一代机器人关节电机要关注四项指标：超高转矩密度、极低转矩脉动与高力控带宽、强工况鲁棒性，以及集成化与量产兼容性。

因此，张胜川把机器人关节电机技术路线分为三类。

第一类是主流成熟赛道，包括无框力矩永磁电机、高精度空心杯电机和多相容错永磁电机。这类技术工艺较成熟，是当前产业落地的基础。

第二类是快速崛起的进阶赛道，包括轴向磁通电机、横向磁通电机和磁场调制电机。它们主要用于突破功率密度和转矩密度。

第三类是前沿探索赛道，包括仿生柔性关节、AI自适应智能电机等方向。

张胜川认为，未来关节可能会成为一个小型智能终端，具备数据采集、多工况适应和部分自主执行能力。

在他看来，成熟赛道负责保供应，进阶赛道负责性能突破，前沿赛道面向未来形态。

02.

成熟技术仍是产业基本盘

在主流成熟路线中，无框力矩永磁电机仍有明确位置。

张胜川认为，这类电机在设计、制造、产业链和供应链上都比较成熟，适合作为通用型、经济型机器人关节的重要方案。

空心杯电机更适合灵巧手、小臂和末端执行器,它低速平顺性好、转动惯量小、动态响应快，适合精细操作和轻负载场景。

多相容错永磁电机是他重点介绍的方向。

张胜川提到，多相电机与三相电机相比，制造工艺差异不大，核心变化在控制层面。

多相电机增加了容错和冗余能力，还可以利用谐波磁场，把原本可能成为损耗的部分转化为有效输出。

他总结，多相电机具备故障容错、低压大电流适配、损耗分散、抗冲击、转矩脉动抑制等优势。

机器人关节在抱持重物、承受冲击或者某一相出现异常时，多相系统可以通过冗余能力维持降功率运行，让关节更平稳地处理异常状态。

结合鲲腾泰克的技术路径，张胜川介绍，公司核心技术是“软件定义电驱”和动态配置多相电驱。

通过软件直接控制电机内部磁场，再结合多谐波矢量控制、动态配置控制算法和模块化单管设计，系统可以提高电机性能、可靠性和成本表现。

在这一架构下，电机可以被虚拟成多个可配置、可重组的子电机，并根据实时负载调整磁场强度和形状。

系统还能实时监控电机运行状态，通过容错运行提高可靠性。模块化单管设计则可以降低对高性能关键器件的依赖，减少封装成本。

03.

轴向、横向与磁场调制，三条进阶路线

在进阶路线中，张胜川重点讲了轴向磁通电机、横向磁通电机和磁场调制电机。

轴向磁通电机采用盘状结构，磁通沿轴向闭合，定转子面对面排布。它的结构更扁平，适合机器人关节这类轴向空间受限的场景。

张胜川判断，轴向磁通电机有机会在轻量化中负载关节中形成主流方向。

它可以在转矩密度、轻量化、散热和量产工艺之间取得新的平衡。但这一路线还需要解决气隙一致性、转子抗冲击、热场均匀性、轴承预紧和动平衡等工程问题。

横向磁通电机更适合重载直驱场景。它能够解耦电负荷和磁负荷，在低速大转矩工况下具备较高转矩密度，适合重载下肢直驱和抗冲击场景。

它的短板也很清楚。中高速工况下，漏磁会增加，功率因数会下降；同时，三维磁路带来更高的电磁设计难度，工艺也更复杂。

张胜川认为，横向磁通电机更适合高端差异化路线。

磁场调制电机则通过调制结构放大磁场增益。

张胜川将其类比为“电机加磁齿轮”。它可以在较小体积下输出更大转矩，减少对机械齿轮的依赖。

但磁场调制电机还要解决谐波管控、调制结构加工精度、控制算法适配和量产标准化等问题。

张胜川提到，现阶段这类技术更多用于高端定制化设备，距离大批量量产还需要继续突破。

04.

技术路线会按场景收敛

张胜川反复强调，行业不能为了追求拓扑而追求拓扑。电机拓扑可以很多，但产业最终要回到场景。

他判断，关节电机路线会从拓扑百花齐放走向场景分层卡位。

在通用经济型关节中，径向无框永磁电机仍会是基本盘，因为它的工艺、设计、产业链和供应链都更成熟。

在轻量化中负载关节中，轴向磁通电机有机会成为主流方向。它在转矩密度、轻量化、散热和量产工艺之间更容易形成平衡。

在重载下肢直驱关节中，横向磁通电机可以锁定高端差异化场景，重点发挥低速大转矩和抗冲击能力。

在精细末端与安全冗余场景中，空心杯电机和多相容错永磁电机会形成固定卡位。

05.

评价体系也要回到工程落地

张胜川认为，关节电机评价体系也要变化。

过去行业容易关注单点创新，比如转矩密度提升多少、效率提升多少，或者某一种拓扑是否足够新。

进入产业落地阶段后，企业还要看量产工艺、测试标定、耐久验证、成本和可靠性。关节电机不能只看峰值参数，性能、成本和可靠性要放在一起评估。

他还提出，未来关节电机设计会从通用标准化走向工况定制化。上肢、下肢、末端关节的工况不同，电机设计也应根据各自需求进行适配。

张胜川在分享最后给出的产品设计准则是：不要再试图发明“万能拓扑”，而要深耕场景化工程优化、量产工艺突破与系统集成创新。

这也是他对下一代机器人关节电机从样机走向量产的判断。

技术路线可以多元，但产业成熟要靠具体场景、制造能力和系统集成能力来支撑。