人形机器人材料需求系列报告：磁组件，材料设计进入新时代.pdf

人形机器人材料需求系列报告：磁组件，材料设计进入新时代。关节伺服电机是人形机器人运动能力核心，性能需求指导设计是未来发展重 点。人形机器人采用电机作为动力源，存在独特且多元的功能诉求，例如高转矩 密度、动态响应能力、轻量化、低噪音低振动等特性。无框力矩电机、空心杯电 机因自身紧凑的结构，电机特性契合人形机器人功能诉求率先脱颖而出。而在实 际应用中，不同位置上的关节处理方案是不同的，不同传动部件搭配电机形成的 结构会赋予电机不同的特点，从而对于电机性能的要求存在差异；此外电机本身 的结构和尺寸对电机输出性能也会产生差异。当前人形机器人的关节结构尚不完 善，未来存在很大的改善空间。而由于人形机器人功能诉求的多元，以具体性能 需求指导设计电机，可能是未来人形机器人运动核心发展重点，新材料的研发在 这一过程中也起到重要的作用。

磁组件是伺服电机关键部件，设计适配或构筑核心壁垒。（1）磁组件属于稀 土永磁材料精深加工环节。生产工序较为繁杂。在永磁电机的应用中，材料研制 生产、精深加工各工序都会对磁组件的性能产生影响，从而对电机的性能产生影 响。（ 2）永磁材料磁性能最为核心，牌号储备决定定制化能力。目前永磁材料中 稀土永磁材料应用得到了广泛的应用，已发展至第三代，其产品的性能与品质重 要衡量指标包括剩磁Br、磁极化强度矫顽力(即内禀矫顽力) Hcj、磁感应强度矫 顽力 Hcb、最大磁能积(BH)max 等指标，根据内禀矫顽力和最大磁能积，永磁 材料分为不同系列和牌号。目前烧结钕铁硼综合优势最为突出，其产量占所有稀 土永磁材料的比重超过90%。对于磁材企业而言，材料性能体现公司工艺技术， 牌号储备则体现公司定制化能力。（ 3）磁组件需要契合电机结构，才能充分发挥 电机性能，包括转子结构、永磁体形状设计和摆放位置、磁钢的安装固定方法等 都会影响电机性能，未来的适配设计将构筑壁垒。电机结构设计多样，对电机整 体性能有较大的影响，包括摆放位置、用量、连接方式等等。不同转子结构对电 机的转矩转速特性，损耗和效率等均有较大影响，也会对加工工艺复杂程度和永 磁体的具体用量产生影响。同样，永磁体的设计同样是优化电机拓扑结构的方式 之一，永磁体磁化方向长度、宽度、永磁体的夹角和圆心距都会对电机性能产生 影响。合适的永磁体形状和参数可以节约稀土材料用量，同时提升电机性能，此 外磁钢的固定方法也会影响电机的工艺成本和电机性能。因此，对于磁材企业而 言，磁钢的形状设计和固定方法或是偏上游企业深度参与终端产品设计、更紧密 贴近客户的重要途径，相关工序的产品附加值或更高，或是构筑企业在人形机器 人领域壁垒所在。