与应ℱ用局限于工厂等指定场所的工业用机器人相比，服务机器人因着眼于感知、决策与执行高技术，完成有益于人类的服务工作，所覆盖的场景和可实现的功能将十分广泛，拥有更多想象空间。

作为机器人的动力来源，电机直接影响其有效负载、工作半径等关键参数，其设计上꧋的技术选择和性能取舍将直接关系机器人的性能和应用范围，服务机器人市场的潜在应用也将对电机设计提出更多🧜要求。

基于集萃智造多年的电机研究和产品设计经验，我们发现目前无刷电机因体积小、重量轻、出力大、响应快、速度高、惯量小、转动平滑、力矩稳定、实现♛智能化、换相方式灵活、免维护，效率很高，运行温度低，电磁𒁃辐射很小，长寿命，可用于各种环境等一系列优点而广泛应用于机器人领域，在服务机器人的应用中前景可观。

目前，受产品小型化、轻量化等要求影响，机器人产品电机空间一般比较受限。此时在进行机器人电机设计时，使用尽可能小的空间提供尽可能高🐲的功率输出就是我们的目标，因此功率密度是我们在设计电机的重要考虑因素之一。

图 | 电机的传动系统

一般在进行服务机器人的设计时ᩚᩚᩚᩚᩚᩚ⁤⁤⁤⁤ᩚ⁤⁤⁤⁤ᩚ⁤⁤⁤⁤ᩚ𒀱ᩚᩚᩚ，为减小体积、重量，节约布局空间， 无框电机方案是进行电机设计的主流选择。

这里根据计算公式，气隙半径与扭矩成正相关，气隙半径越大，扭矩值越大。扭矩的平方值与气隙半径的三次方值成正相关关系，所以为提高功率扭矩密度，气隙半径的选择很关键。

考虑到服务机器人的应用场景需求，电机的低速平稳性和短时过载能力一般需要多做考虑。

在低速平稳性这项重要考量指标上，对其造成影响的主要原因是电机低速运行时的脉动转矩，包括电动势或电流非正弦引起的纹波转矩和齿槽转矩。其中，非正弦引起的纹波转矩主要由电流换向、电磁因素、电枢反应等原因造成。

永磁电机齿槽转矩影响可以通过电机设计进行改善，目前在设计电机时，主要改善的方法有：（1）优化极槽数组合ꦿ；（2）采用斜极和斜槽；（3）优化极弧系数；（4）采用不等厚磁极；（5）磁极分段布置。其他方法基于成本等因素考虑使用较少。

目前的服务机器人领域，特别是足式机器人等应用场景，对电机的短时过载能力和峰值扭矩密度要求更高。言下之意，在做此类电机的挑选时，关键需要考虑的是，电机设计者如何处理温度这一变量。

在冷却方案的选择上，服务机器人的电机追求扭矩输出密度，即单位体积或质量下的输出功率，这意味着油冷水冷等增加整机质量的冷却方式不太可能作为优选。