中国のヒューマノイドロボット用モーターサプライヤー
ヒューマノイドロボットのモーター概要
ヒューマノイドロボット用モータは、電磁誘導の法則に従って電気エネルギーを変換・伝達することで駆動トルクを発生させる、ヒューマノイドロボットに不可欠な電磁力デバイスです。ロボットの実行部ともいえます。各関節に搭載され、関節の動きを自在に制御することでロボットの性能に直接影響を与えるため、ヒューマノイドロボットの心臓部ともいえます。
ロボットの関節はロボットの基本的な構成要素であり、関節システムの主要部品であるモーターは、トルクの増幅、伝達、減速といったタスクを実行します。人間のような知覚、意思決定、行動、そして擬人化された運動特性を持つヒューマノイドロボットは、通常、人間のような状況で使用されます。モーターは、このプロセスにおいてロボットの関節を駆動し、歩行、走行、跳ねる動作を可能にします。
ヒューマノイドロボットの主要部品のうち、モーターの占める割合は最大25%に達します。例えば、テスラのヒューマノイドロボットを考えてみましょう。このロボットは、全身に28個のアクチュエーターを備えており、その一部にはフレームレストルクモーターが使用されています。また、精巧なハンドには中空カップモーターが使用されています。ロボット1台には、片手に6個ずつ、計12個の中空カップモーターが搭載されています。
モーター技術の継続的な進歩も開発を推進している。午後ヒューマノイドロボット技術の進歩。ブラシ付きモーターからブラシレスモーター、そして通常のモーターからコアレスモーターに至るまで、これらの進歩はモーターの性能を向上させるだけでなく、ヒューマノイドロボットの動作の精度、適応性、効率性を高めます。人工知能の進歩と法規制の支援により、ヒューマノイドロボット市場は急速に拡大しており、モーター産業の成長の余地も拡大するでしょう。
主要なモーターの種類
（I）応用分野による分類
1.制御モーターと動力モーターの特徴と使用例： パワーモーターは、その高い出力を活かし、モーターの駆動、制動、そして制御に特化しています。自動車、家電製品、小型工作機械など、様々な産業で広く採用されています。例えば自動車では、パワーモーターが車両に必要な動力を供給します。一方、制御モーターは、振幅周波数特性、位相周波数特性、出力特性、そして精度と感度といったモーターの出力特性に重点を置いています。ロボット、半導体、太陽光発電、リチウム電池、産業オートメーションなどの分野に最適です。主に自律制御システムにおいて、実行、検出、そして解決といった機能を提供します。
2.制御モーターの細分化：
- o ステッピングモーター：構造がシンプルで、電気パルス信号を角度変位に変換し、入力パルス信号ごとに設定方向に一定角度回転します。通常、OA機器、通信機器、印刷機器などのオープンループ制御システムに使用されます。ただし、効率と制御精度は比較的低いです。
- o サーボモーター：ステッピングモーターと比較して、エンコーダとフィードバック機構が追加されており、高い制御精度と高速応答を実現します。半導体、太陽光発電、リチウム電池、産業オートメーション、ロボットなど、精密制御が求められる用途に広く使用されています。中空カップモーターは、コアレスローターを備えた特殊なサーボモーターです。小型、高い制御精度、長寿命、高速、高エネルギー効率、高エネルギー密度といった利点があります。
- o トルクモーター：トルクを制御方向とするため、モーターが低速または失速状態にある場合でも、負荷に安定したトルクを供給できます。低速、大きなトルク、強力な過負荷耐性、高速応答などの利点があり、フレーム付きトルクモーターとフレームレストルクモーターに分けられます。
（II）ブラシレスまたはブラシレスモーターの分類
1.ブラシレスコアレスモーターとブラシ付きコアレスモーターは構造が異なります。
ブラシ付きコアレスモーターは、機械的なブラシ整流方式を採用しており、ローターに鉄心がありません。コイルは回転しますが、磁極は固定されています。モーターの動作中、整流子とコイルは回転しますが、カーボンブラシと磁石は回転しません。カーボンブラシと整流子の接触により、電気エネルギーが機械エネルギーに変換されます。ブラシレスコアレスモーターは電子整流方式を採用しており、ステーターに鉄心がありません。磁極は回転しますが、コイルは固定されています。スパークフリー動作を保証するため、電子整流子はローターの位置に基づいて電流の方向を自動的に変更します。
2.整流方式、制御方式、ローター構造、ホールセンサーの有無、寿命などの違い
- 整流方式：ブラシ付き中空カップモーターは機械的なブラシ整流方式を採用しています。動作中に相対的な摩擦が生じ、ノイズや電気火花が発生し、モーターの寿命が短くなります。ブラシレス中空カップモーターは電子整流方式を採用しており、高効率、トルク変動が小さい、長寿命、構造が精巧、メンテナンスが容易といった特徴があります。
- 制御モード: ブラシ付き中空カップ モーターは電流制御を使用します。ブラシレス中空カップ モーターは、駆動制御を実現するためにモーター ドライバーと一致させる必要があります。
- ローター構造：ブラシ付き中空カップモーターは、コイル、整流子、およびシェルと永久磁石の間で回転する接続プレートで構成され、ローターを形成します。ブラシレス中空カップモーターのコイルは固定されており、磁石が中央で回転し、それがローターでもあります。
- ホール センサーはありますか: ブラシ付き中空カップ モーターにはホール センサーがありません。ブラシレス中空カップ モーターにはホール センサーがあります。
- 寿命: ブラシ付き中空カップ モーターの寿命は整流子に依存し、通常は 1000 ～ 3000 時間です。ブラシレス中空カップ モーターはベアリングを使用し、寿命は最大 10000 時間以上と長くなります。
（III）フレームレストルクモーター
- フレームレストルクモーターの特性の概要: フレームレストルクモーターは、ローターとステーターの2つの部品のみで構成され、出力トルクを測定指標とする永久磁石モーターです。小型、高出力、低速域での高トルク出力といった特長により、ヒューマノイドロボットの関節に求められるコンパクトなモータサイズ、高トルク、高速応答といったニーズを満たします。例えば、フレームレストルクモーターは、ダイレクト駆動、高速応答、コンパクトな構造、省スペース、高効率、そして他のロボット関節部品との容易な統合といったメリットを実現しています。また、小型ながら大きなトルクを発生することも可能です。
- 障壁と競争環境を分析する：
- 障壁：フレームレストルクモーターの主な技術的障壁は、磁気回路とプロセス設計です。海外メーカーは早くから参入しており、プロセス技術において先行者利益を得ています。例えば、韓国のTM TECHローターは一体型磁化磁気リング技術、米国のKollmorgenは分散型分数スロットと炭素繊維結合技術、ドイツのTQ Robodriveはモジュラーステーターとエポキシ樹脂封止技術を採用しています。一方、国内メーカーは参入が遅れており、海外のハイエンドフレームレストルクモーターと比較してトルク密度に差があります。さらに、ハイエンド製品は磁化技術とモーター製造プロセスに対する要求が高くなります。フレームレストルクモーターは通常、特定の機械設計寸法に合わせてカスタマイズする必要があり、生産工程における巻線機設備に特別な要件が課せられます。同時に、高出力密度を達成するにはモーターの温度上昇を抑制する必要があり、モーターの放熱設計に課題をもたらします。
- 競争環境：世界トップはコルモーゲンであり、そのモーター性能は世界トップクラスにあります。国内で急速な発展を遂げている企業としては、武樂科技有限公司や航天電機などが挙げられますが、海外のリーダー企業と比較すると、国産のフレームレストルクモーターは出力トルクが小さく、製品性能にも依然として差があります。市場規模の拡大に伴い、慧川科技、合川科技、無錫鑫街、鉛輝などのサーボメーカーもフレームレスモーター市場に参入する基盤を整えています。
ヒューマノイドロボット用モーターサプライヤー
株式会社ビューク: フレームレストルクモーターメーカーとして、ヒューマノイドロボット用モーター分野に積極的に進出しています。製品は小型・高出力を特徴としており、ヒューマノイドロボットの関節モーターに対する厳しい要求を満たすことができます。株式会社ブークはモーター技術の研究開発と革新に注力し、製品の性能と品質を継続的に向上させ、ロボットの動作に安定的で信頼性の高い電力サポートを提供しています。
ミンズエレクトリック： 中空カップモーター分野において卓越した性能を有し、世界の中空カップモーター市場における重要なプレーヤーの一つです。製品性能は海外の競合他社に匹敵し、ヒューマノイドロボットなどのハイエンド分野の応用ニーズを満たすことができます。明電機は中空カップモーターの技術レベル向上のため、研究開発に継続的に投資しており、モーター効率、回転速度、応答速度などにおいて大きな優位性を有しています。
Dingzhi Technology (江蘇雷利の子会社): 中空カップモーター巻線の自動生産を実現しました。中空カップモーターの最小直径は8mm、最高回転数は80,000rpmに達します。ヒューマノイドロボット用モーターの分野において、鼎志科技は高度な生産技術と厳格な品質管理に基づき、ロボットの器用な手などの部品向けに高性能モーター製品を提供しています。
株式会社リペンタンス： 中空カップモーターの技術的限界をいち早く突破した国内企業の一つです。ヒューマノイドロボット用モーター分野において、Tuobang株式会社は製品革新と研究開発に注力し、モーターの性能と信頼性を継続的に向上させています。同社の中空カップモーター製品は、エネルギー効率と制御精度において一定の優位性を有し、ロボットの動作制御に強力な保証を提供します。
天啓株式会社： ヒューマノイドロボット用モーター産業チェーンにおいて、天斉株式会社はモーターのリサイクルと再生に注力しています。先進的なリサイクル技術とプロセスにより、廃棄モーターを効果的にリサイクル・再利用し、ヒューマノイドロボットの生産コストを削減するとともに、環境保護にも貢献しています。
江蘇レイリ： 丁智科技などの子会社を擁し、中空カップモーター分野で強い強みを持っています。江蘇雷利はリソースを統合し、モーター製品の性能と品質を継続的に向上させ、ヒューマノイドロボットの開発に信頼性の高い電源ソリューションを提供しています。
威創電機： ヒューマノイドロボットのモーター駆動制御において、一定の優位性を有しています。WeiChuang Electricのモータードライバは、モーターの精密制御を実現し、モーターの動作効率と安定性を向上させます。同社の製品は、産業オートメーションなどの分野で広く利用されており、ヒューマノイドロボットの動作制御に技術サポートを提供しています。
ハオジー電気機械: エンコーダおよびセンサーメーカーとして、同社はヒューマノイドロボット産業チェーンにおいて重要な役割を果たしています。Haozhi Electromechanicalの製品は、ロボットの各軸の移動位置に関するリアルタイムフィードバックを提供し、ロボットの精密制御のためのデータサポートを提供します。同社のエンコーダ製品は高精度と高信頼性を特徴としており、ヒューマノイドロボット分野における幅広い応用の可能性を秘めています。
合川テクノロジー： ヒューマノイドロボットのモータ制御分野では一定の市場シェアを有しています。合川科技のモータコントローラは、モータの効率的な制御を実現し、モータの性能と安定性を向上させます。同社の製品は応答速度と制御精度において一定の優位性を有し、ヒューマノイドロボットのモーション制御に信頼性の高いソリューションを提供します。
トップグループ: Top Groupは、ヒューマノイドロボットのシャーシシステム分野において確固たる実績を有しています。同社の製品は、ヒューマノイドロボットに安定した支持と動作プラットフォームを提供することができ、シャーシシステムの設計・製造において豊富な経験と技術的優位性を有しています。