机器人电机：高功率密度电机

机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成。应用于不同领域的机器人可按照不同的功能、目的、用途、规模、结构、坐标、驱动方式等分成多种类型。从应用环境出发，机器人大致分为两大类，即工业机器人和服务机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而服务机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人。

从机器人组成来看，机器人主要包括本体、电机及驱动器、减速器和控制器等4大部分。在机器人成本中，本体成本约占22%，电机及驱动器约占24%，减速器约占36%，控制器约占12%。三大关键功能部件决定了产品的性能、质量及价格，其中电机及驱动器是机器人产业发展必不可少的一个环节。

机器人典型的控制模式有四种，分别是过程控制、运动控制、顺序控制和传动控制。运动控制系统通过伺服驱动装置将预定指令变成期望的机构运动，一般功率较小，并有定位要求和频繁起制动的特点，目前在导航系统、雷达天线、精密数控机床、加工中心、机器人、打印机、复印机、磁纪录仪、磁盘驱动器、自动洗衣机和电梯等领域得到越来越广泛的应用。

伺服驱动系统作为运动控制的一种，以机械位置或角度作为控制对象，按照控制命令的要求，对功率进行放大、变换、调控等处理，可以更加灵活地控制驱动装置输出的力矩、速度和位置。任何机器人伺服驱动系统，不论是何种类型、功能，必然离不开能量的转换，目前多数采用的电能向机械能转换装置核心功能部件是电机及其伺服驱动器，电机及其伺服驱动器性能是否良好，直接表现在机器人的各项功能指标上，可以说是机器人零部件中的极其重要的部件。

机器人伺服驱动主要有以下七种方式：液压驱动、气压驱动、直流电机驱动、交流电机驱动、步进电机驱动、超声波电机驱动、直线电机驱动。目前机器人多数采用的是电能驱动的电机伺服系统，液压驱动及气压驱动两种方式是最早期常采用的方式，随着电机伺服技术的不断发展进步，机器人在大多数应用场合已逐步取代液压驱动及气压驱动，只有在一些巨型机器人和民用服务机器人的特殊应用场合，液压驱动、气压驱动的方案仍可能占优，本项目主要是从伺服电机驱动的方案进行阐述。

制电机功率密度提升的瓶颈是电机的温升，如何将电机各部分的温度控制在安全温度下，确保电机安全可靠的工作，是高功率密度电机技术最核心的研究内容。

其主要研究内容包括：1）高温高频下电磁材料特性获取与评估。2）高槽满率设计技术。3）精确损耗计算技术。