[การวิเคราะห์การพัฒนาอุตสาหกรรมมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแกนสำหรับชิ้นส่วน{{หุ่นยนต์มนุษย์}}] | MIR DATABANK

ปี 2025 ถูกมองว่าเป็นปีแรกของการผลิตหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ในปริมาณมาก ขณะที่กระบวนการอุตสาหกรรมทั่วโลกกำลังเร่งความเร็ว: เทสลาวางแผนที่จะผลิตหุ่นยนต์ Optimus จำนวน 10,000 ตัวต่อปี ในขณะที่บริษัท Zhiyuan Robotics ของจีน ได้บรรลุการผลิตในปริมาณมากเป็นพัน ๆ ตัวแล้ว และกำลังมุ่งสู่การทำการค้าในปี 2025 โครงการความร่วมมือระหว่าง Seres และ Huawei ก็กำลังจะเข้าสู่ช่วงการผลิตในปริมาณมากภายในสิ้นปีนี้เช่นกัน... ในกระแสนี้ มือที่มีความคล่องแคล่ว ซึ่งเป็นตัวนำหลักสำหรับหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ในการโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อม ได้กลายเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาทางเทคโนโลยี

ซึ่งแตกต่างจากที่คีบพิเศษของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม หุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์จำเป็นต้องรับมือกับสถานการณ์การใช้งานที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ซึ่งต้องการให้ตัวขับเคลื่อนของหุ่นยนต์มีทั้งความหลากหลายและความยืดหยุ่นสูง การบรรลุความสามารถนี้ขึ้นอยู่กับการขับเคลื่อนที่แม่นยำของมือที่มีความคล่องแคล่วเป็นอย่างมาก — โซลูชันการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าได้กลายเป็นทางเลือกหลักเนื่องจากประสิทธิภาพและความสามารถในการควบคุม ในบรรดาโซลูชันเหล่านี้ มอเตอร์แบบไม่มีแกนโดดเด่นด้วยขนาดเล็กและความหนาแน่นของพลังงานที่สูง ทำให้กลายเป็น "ข้อต่อหลัก" ของมือที่มีความคล่องแคล่ว ยกตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์ Optimus ของเทสลา มือที่มีความคล่องแคล่วแต่ละข้างต้องติดตั้งมอเตอร์ 6 ตัว โดยมีมอเตอร์แบบไม่มีแกน 2 ตัวสำหรับข้อต่อนิ้วหัวแม่มือ และ 1 ตัวสำหรับนิ้วที่เหลืออีก 4 นิ้ว หากทั้งสองมือติดตั้งมือที่มีความคล่องแคล่วดังกล่าว จะต้องใช้มอเตอร์แบบไม่มีแกนทั้งหมด 12 ตัวสำหรับการขับเคลื่อนข้อต่อ

บทความนี้จะเน้นไปที่แทร็กที่มีการเติบโตสูงนี้ โดยให้การวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ — มอเตอร์แบบไม่มีแกน — และสำรวจอุปสรรคทางเทคโนโลยีและโอกาสทางอุตสาหกรรมของมอเตอร์ดังกล่าว

ฮาร์ดแวร์หลักของหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ ได้แก่ ตัวขับเคลื่อนเชิงเส้น ตัวขับเคลื่อนแบบหมุน เซ็นเซอร์ มือที่มีความคล่องแคล่ว เป็นต้น โดยมือที่มีความคล่องแคล่วเป็นตัวขับเคลื่อนหลักสำหรับหุ่นยนต์ในการโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งมีขีดจำกัดทางเทคนิคสูง ซึ่งแตกต่างจากที่คีบพิเศษของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม มือที่มีความคล่องแคล่วต้องมีอิสระในการเคลื่อนไหวสูง ความแม่นยำสูง และความสามารถในการตอบสนองอย่างรวดเร็ว ซึ่งขับเคลื่อนการใช้งานของมอเตอร์แบบไม่มีแกนโดยตรง ตามรายงานของ MIR Industry Research มอเตอร์แบบไม่มีแกนคิดเป็นประมาณ 6.7% ของมูลค่าฮาร์ดแวร์ของหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์

มอเตอร์แบบไม่มีแกนไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ ประวัติการพัฒนาของมอเตอร์แบบไม่มีแกนนั้นเกิดขึ้นก่อนหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์อย่างมาก เทคโนโลยีพื้นฐานของมอเตอร์แบบไม่มีแกนสามารถย้อนกลับไปได้ถึงปี ค.ศ. 1958 เมื่อ ดร. เอฟ. เฟาล์ฮาเบอร์ (Dr. F. Faulhaber) วิศวกรชาวเยอรมันได้พัฒนาเทคโนโลยีการม้วนขดลวดแบบเอียง ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นของเทคโนโลยีมอเตอร์แบบไม่มีแกน

เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ผลิตภัณฑ์มอเตอร์แบบไม่มีแกนจึงมีการใช้งานในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ที่หลากหลาย โดยเริ่มจากการใช้ในอุตสาหกรรมที่ทันสมัย เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และอุตสาหกรรมทางทหาร ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ขอบเขตการใช้งานของมอเตอร์เหล่านี้ได้ขยายไปสู่ตลาดพลเรือนมากขึ้น ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุปโภคบริโภค เครื่องมือไฟฟ้า อุตสาหกรรมอัตโนมัติ หุ่นยนต์ และสถานการณ์อื่น ๆ ในปัจจุบัน สัดส่วนของหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ในขอบเขตการใช้งานของมอเตอร์แบบไม่มีแกนยังคงค่อนข้างน้อย ในอนาคต เมื่อมีการผลิตผลิตภัณฑ์ในวงกว้างจากเทสลา (Tesla) และผู้ผลิตหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ในประเทศจำนวนมาก มอเตอร์แบบไม่มีแกนก็จะมีโอกาสในการใช้งานและความต้องการในตลาดที่กว้างขวางเช่นกัน

มอเตอร์แบบไม่มีแกนมีราคาค่อนข้างสูง โดยอุปสรรคหลักอยู่ที่เทคโนโลยีการม้วนขดลวดแบบรองรับตัวเอง ประเด็นสำคัญในการบรรลุการม้วนขดลวดแบบรองรับตัวเองมีดังนี้:

1. การออกแบบกระบวนการม้วนขดลวด: วิธีการม้วนขดลวดที่แตกต่างกันจะกำหนดประสิทธิภาพของมอเตอร์

• การม้วนขดลวดแบบตรง:กระบวนการมีความซับซ้อน ต้องการการม้วนหลายครั้ง และเหมาะสำหรับโครงสร้างการม้วนที่มีจำนวนรอบน้อยและความยาวมาก

• ขดลวดแบบเอียง (เช่น ของเฟาล์ฮาเบอร์ในเยอรมนี):การขึ้นรูปครั้งเดียวแบบอัตโนมัติ มีอัตราผ่านการทดสอบสูง และความเรียบดี

• การม้วนขดลวดแบบเข้าศูนย์กลาง (เช่น ของแมกซอนในสวิตเซอร์แลนด์):มีความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพที่ดีกว่า

2. อุปกรณ์ม้วนขดลวด: อุปกรณ์ระดับสูงส่วนใหญ่ยังคงถูกครอบงำโดยยุโรป สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น แม้ว่าผู้ผลิตในประเทศจะสามารถพัฒนาเทคโนโลยีบางอย่างได้แล้ว แต่ก็ยังมีช่องว่างในการม้วนขดลวดที่มีกำลังสูงและโครงสร้างที่ซับซ้อนตัวอย่างเช่น บริษัท จงเต๋อ เทคโนโลยี (Zhongte Technology) ได้พัฒนาและผลิตอุปกรณ์ม้วนขดลวดอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติหลายชนิด แต่หลักการม้วนขดลวดของเครื่องม้วนขดลวดแบบไม่มีแกนสองแกนอัตโนมัติเต็มรูปแบบของบริษัทก็ยังคงเป็นวิธีการผลิตแบบม้วน บริษัท ฉินเหลียน เทคโนโลยี (Qinlian Technology) เป็นหนึ่งในผู้ผลิตเครื่องม้วนขดลวดแบบไม่มีแกนในประเทศเพียงไม่กี่รายที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบขึ้นรูปครั้งเดียวอย่างไรก็ตาม เครื่องม้วนของบริษัทนี้สามารถม้วนขดลวดที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก เส้นลวดบาง และรูปทรงที่ไม่ซับซ้อนเท่านั้น ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของมอเตอร์ไร้แกนกำลังสูงได้

จากมุมมองทางเทคนิคแล้ว มอเตอร์ไร้แกนสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ มอเตอร์ไร้แกนแบบมีแปรงและมอเตอร์ไร้แกนแบบไม่มีแปรง ในโครงสร้างของมอเตอร์ไร้แกนแบบมีแปรงนั้น โรเตอร์จะไม่มีแกนเหล็ก ในขณะที่สเตเตอร์ของมอเตอร์ไร้แกนแบบไม่มีแปรงจะไม่มีแกนเหล็กมอเตอร์ไร้แกนแบบไม่มีแปรงเหมาะสำหรับหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ โครงสร้างของมอเตอร์ประเภทนี้มีความซับซ้อนมากขึ้นและมีต้นทุนที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์ไร้แกนแบบมีแปรงที่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าและของเล่นขนาดเล็ก และยังมีศักยภาพในการแทนที่สินค้านำเข้าในประเทศได้มากขึ้น

มอเตอร์ไร้แกนแบบไม่มีแปรงไม่มีแปรงคาร์บอนหรือตัวเปลี่ยนทิศทางกระแสไฟฟ้า มอเตอร์ประเภทนี้จะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลโดยใช้ตัวแปลงไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เป็นหลัก ปรับทิศทางกระแสไฟฟ้าโดยอัตโนมัติตามตำแหน่งของโรเตอร์ ทำงานโดยไม่เกิดประกายไฟ ไม่มีการสูญเสียจากแรงเสียดทาน และยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์ อายุการใช้งานของมอเตอร์ไร้แกนแบบไม่มีแปรงจะยาวนานกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงมากกว่าสามเท่า สิ่งที่สำคัญคือ มอเตอร์ประเภทนี้มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบากว่า ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มการพัฒนาของหุ่นยนต์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนและวัตถุดิบที่ใช้มากขึ้น ทำให้ต้นทุนของมอเตอร์ประเภทนี้สูงกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงอย่างมาก

ในระดับโลก บริษัทชั้นนำ เช่น Maxon จากสวิตเซอร์แลนด์, Faulhaber จากเยอรมนี และ Portescap จากสวิตเซอร์แลนด์ ครองส่วนแบ่งการตลาดมอเตอร์ไร้แกนสูงมาเป็นเวลานานแล้ว ในขณะเดียวกัน ผู้ผลิตในประเทศก็เร่งเข้าสู่ตลาดในด้านนี้เช่นกัน เช่น Moons' Industries, Dingzhi Technology, Zhaowei Electromechanical, Leadshine Technology, Sanhua Intelligent Controls, Weichuang Electric, Topband และ Hichuan Technology

ปัจจุบัน อุตสาหกรรมหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์อยู่ในช่วงเวลาสําคัญของการกําหนดรูปแบบการใช้งานผลิตภัณฑ์ ผู้ผลิตจํานวนมากได้เปิดตัวต้นแบบและดําเนินการทดสอบต่าง ๆ เพื่อพยายามค้นหารูปแบบที่ดีที่สุดสําหรับการใช้งานหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ในวงกว้างและสามารถขยายได้ ในกระบวนการนี้ บริษัทมอเตอร์ไร้แกนที่จัดหาให้กับผู้ผลิตหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์เหล่านี้โดยตรงสามารถรับข้อเสนอแนะการใช้งานได้จากแหล่งข้อมูลตรง ซึ่งจะช่วยให้บริษัทเหล่านี้สามารถปรับทิศทางการวิจัยและพัฒนาและการปรับปรุงผลิตภัณฑ์ได้อย่างทันท่วงที ด้วยการใช้ประโยชน์จากรากฐานที่มั่นคงที่สร้างขึ้นผ่านการวิจัยและพัฒนาร่วมกันและการแลกเปลี่ยนทางเทคนิคกับลูกค้าในช่วงต้น บริษัทมอเตอร์ไร้แกนเหล่านี้พร้อมที่จะกลายเป็นผู้จัดหาที่ได้รับการกําหนดหลังจากการผลิตหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายมนุษย์ในปริมาณมาก ซึ่งจะช่วยให้บริษัทเหล่านี้ได้รับข้อได้เปรียบในการเป็นผู้บุกเบิกในตลาดมอเตอร์ไร้แกนในอนาคตที่กว้างใหญ่

ก่อตั้งขึ้นในปี 1994 มูนส์ อินดัสตรีส์ เป็นผู้ผลิตครบวงจรในด้านการควบคุมการเคลื่อนไหว มีความเชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีมอเตอร์มาเป็นเวลาหลายปี ครอบคลุมความสามารถในการวิจัยและพัฒนาหลัก การขับเคลื่อน และการผลิต ในปี 2024 บริษัทมีรายได้จากการดำเนินงาน 2,400 ล้านหยวน ลดลง 4.99% เมื่อเทียบกับช่วงเวลาเดียวกันของปีก่อน

จากข้อมูลจากเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของมูนส์ อินดัสตรีส์ เส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกที่เล็กที่สุดที่มอเตอร์แบบไม่มีแปรงและไม่มีร่อง (ไม่มีแกนไม่มีแปรง) สามารถทำได้คือ 10 มม. โดยมีรุ่นเพิ่มเติมตั้งแต่ 13 มม. ถึง 30 มม. มอเตอร์ไม่มีแกนของบริษัทใช้เทคโนโลยีการม้วนแบบไม่มีแกนที่ได้รับสิทธิบัตรเฉพาะของบริษัท ซึ่งเป็นการออกแบบพิเศษที่ให้แรงบิดสูง แรงบิดบิดสูง และเสียงรบกวนต่ำ ทำให้สามารถทำงานได้อย่างราบรื่นทั้งความเร็วสูงและต่ำ การควบคุมที่แม่นยำยิ่งขึ้น และประสิทธิภาพและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น ข้อมูลรายงานประจำปีแสดงให้เห็นว่าในปี 2024 ธุรกิจมอเตอร์แบบไม่มีแปรงของมูนส์ อินดัสตรีส์ สร้างรายได้จากการดำเนินงานรวม 219.51 ล้านหยวน เพิ่มขึ้น 31% เมื่อเทียบกับช่วงเวลาเดียวกันของปีก่อน

ก่อตั้งขึ้นในปี 2008 ดิงจื่อ เทคโนโลยี ผลิตตัวกระตุ้นเชิงเส้น มอเตอร์สเต็ปปิ้งไฮบริด มอเตอร์กระแสตรง มอเตอร์วอยซ์คอยล์ และส่วนประกอบต่าง ๆ เป็นหลัก โดยให้บริการลูกค้าในภาคต่อไปในอุปกรณ์ทางการแพทย์ ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม และภาคการผลิตอื่น ๆ รายได้ทั้งปี 2024 ของบริษัทอยู่ที่ 224 ล้านหยวน ลดลง 20.80% เมื่อเทียบกับช่วงเวลาเดียวกันของปีก่อน

จากรายงานทางการเงินประจำปี 2024 ดิงจื่อ เทคโนโลยี ได้เสร็จสิ้นการพัฒนาชุดมอเตอร์ไม่มีแกนตั้งแต่ 6 มม. ถึง 42 มม. พร้อมกับเกียร์ดาวเคราะห์ความแม่นยำ 6 มม.-42 มม. ซึ่งออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีคุณสมบัติเสียงรบกวนต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน และความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับมือที่มีความคล่องแคล่ว สวิตช์ประตู เครื่องมือไฟฟ้า อุปกรณ์ทันตกรรม ฯลฯ และได้รับการจัดส่งให้กับลูกค้าแล้ว เพื่อตอบสนองความต้องการที่กำหนดเอง

ก่อตั้งขึ้นในปี 2001 เจ้าเหว่ย อิเล็กทรอเมคานิคอล มีส่วนร่วมในการวิจัยและพัฒนา การผลิต และการขายระบบส่งกำลังและขับเคลื่อนขนาดเล็กเป็นหลัก ผลิตภัณฑ์ของบริษัทมีการใช้งานในหลายภาคส่วน รวมถึงยานยนต์อัจฉริยะ เทคโนโลยีผู้บริโภคและการแพทย์ อุตสาหกรรมขั้นสูงและการผลิตอัจฉริยะ และหุ่นยนต์ ในปี 2024 บริษัทมีรายได้จากการดำเนินงาน 1,525 ล้านหยวน เพิ่มขึ้น 26.42% เมื่อเทียบกับช่วงเวลาเดียวกันของปีก่อน

จากรายงานทางการเงินประจำปี 2024 เจ้าเหว่ย อิเล็กทรอเมคานิคอล ได้เสร็จสิ้นการสร้างแพลตฟอร์มแบบซีเรียลสำหรับมอเตอร์ไม่มีแกนแบบไม่มีแปรง โดยมอเตอร์แบบซีเรียลทั้งหมดสามารถผลิตได้ในปริมาณมากมอเตอร์ไร้แปรงไม่มีแกนขนาด 4 มม. ได้ผ่านความท้าทายทางเทคนิคและเข้าสู่การผลิตในขนาดเล็กแล้ว ในอนาคต จะเน้นการพัฒนาผลิตภัณฑ์มอเตอร์ไร้แปรงไม่มีแกนแบบ 4 ขั้ว เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์