万台级具身机器人量产临近：关节电机如何从气隙磁场源头压低力矩脉动与NVH？

2026年，具身智能产业正在从样机演示加速迈向规模化部署。近期公开信息显示，雷赛智能2025年无框力矩电机产品交付超过12万台，取得20倍以上增长，并获得智元机器人“优秀供应商伙伴”；其行星关节模组、谐波关节模组及21自由度灵巧手已实现批量供应，目前正在建设年产200万台的自动化生产制造能力。在整机端，智元机器人披露，截至2026年3月底累计下线机器人已达1万台，2026年目标实现数万台量产。

当机器人开始真正进入制造、物流、巡检及服务等部署场景，产业竞争的衡量标准正在发生变化： 能够完成动作展示，只是起点；能够在连续运行和批量制造条件下，保持关节动作平稳、响应一致、振动可控，才是量产阶段真正的技术门槛。

对机器人关节电机而言，峰值转矩与转矩密度依然重要。但在低速运动、精细接触、姿态保持和重复作业条件下，力矩脉动、振动噪声、温升边界以及性能一致性，正在共同决定执行器的真实品质。

无框力矩电机：关节执行器的重要驱动力

无框力矩电机由定子和转子组件构成，可直接嵌入机器人关节内部，并与减速器、编码器、驱动器及力矩传感系统构成高度集成的关节模组。这种结构省去了传统电机外壳带来的空间约束，有利于在有限尺寸内提升转矩输出能力和集成自由度，因

此成为人形机器人、协作机器人、医疗康复机器人等高集成执行器的重要技术路线之一。

但高度集成也带来更严格的设计要求。在传统工业应用中不易暴露的微小电磁波动，在机器人低速、高动态响应和精细操作工况下，可能被关节传动链和控制系统进一步感知。对于需要平稳跟随、轻柔接触与重复定位的机器人而言，电机输出是否足够平顺，已经不只是一个性能指标，而是影响整机调试难度和量产一致性的基础条件。

力矩脉动：低速柔顺运动中的源头扰动

永磁无框力矩电机的输出转矩并非绝对恒定。定子槽齿与永磁体之间的周期性相互作用会产生齿槽转矩；反电动势谐波、电流谐波、局部磁路饱和、永磁体结构以及加工装配偏差，也会对转矩平稳性产生影响。对于机器人关节电机，以下因素尤其值得关注：

• 极槽配合是否合理；

• 永磁体极弧、磁钢形状及气隙磁密分布是否有利于抑制高次谐波；

• 绕组形式及电流激励是否引入额外转矩波动；

• 装配偏心、气隙变化和材料波动是否使设计性能在量产阶段发生漂移。

在低速跟随、轻载接触与精细动作状态下，转矩输出中的周期性波动会增加控制系统的补偿压力，影响动作重复性和响应平顺性。

需要说明的是，机器人末端精度并不由电机单独决定。减速器回差与刚度、编码器分辨率、力矩传感器、结构柔顺性以及控制算法，都会共同影响最终表现。但如果电机源头的齿槽转矩、气隙谐波和电磁激励没有得到充分控制，后续控制与整机关节联调就必须承担更高的补偿成本。

NVH不能等到整机关节装配完成后再处理

机器人关节电机面临的问题，不止是切向方向上的转矩波动。在电机运行过程中，定转子之间还会产生随时间和空间变化的径向电磁力。当这些电磁激励的关键阶次接近关节模组或安装结构的固有模态时，便可能放大为可感知的振动或噪声问题。对于协作机器人、服务机器人以及需要在人工作业环境中运行的设备而言，NVH表现不仅关系到产品体验，也可能影响动作稳定性与长期运行可靠性。

更复杂的是，NVH并不是一个可以孤立优化的问题。削弱某一类电磁谐波的设计方案，可能同时改变平均转矩、效率或材料利用率；提高转矩密度，可能带来更高损耗和更紧张的热边界；结构调整虽然有助于散热或安装，却可能改变模态特性和振动传递路径。

因此，面向量产的机器人关节电机设计，不能只回答“转矩够不够大”，还必须同时回答：

• 齿槽转矩与相关电磁谐波是否得到有效控制；

• 径向电磁力的关键阶次是否可能激发结构振动；

• 连续工作条件下，损耗和温升是否处于可接受范围；

• 装配及材料波动出现后，性能一致性是否仍然可控。

从气隙磁场开始识别风险：EasiMotor Online 的工程分析路径

机器人关节电机的力矩品质与NVH表现，首先形成于气隙磁场。气隙磁密波形是否接近合理目标、谐波成分是否过高、定转子结构是否产生明显周期性磁阻变化，都会影响齿槽转矩、反电动势特征以及后续的电磁激励表现。

针对这类问题，EasiMotor Online 平台支持齿槽转矩、反电动势谐波与气隙磁密云图输出。研发人员可以在数字样机阶段观察不同极槽配合、永磁体结构、绕组方案和材料参数对关键电磁指标的影响，为降低关节电机低速扰动提供分析基础。

当前平台知识库已明确的输出能力包括齿槽转矩、反电动势谐波和气隙磁密云图；关于转矩脉动的直接结果输出功能，平台仍在持续迭代中。这并不影响其工程价值——对无框力矩电机而言，齿槽转矩、反电动势谐波及气隙磁场特征，本身就是判断低速平稳性风险和开展结构优化的重要分析依据。

从电磁激励到结构响应：让NVH优化前移到设计阶段

仅仅观察气隙磁场和齿槽转矩，还不足以完整判断关节电机的振动风险。针对电磁激励向结构振动传递的问题，EasiMotor 支持在振动噪声分析中提取各阶次电磁力在不同时间频率下的径向电磁力密幅值，并将其用于后续结构与NVH分析。这一能力使研发人员能够建立更连续的工程判断链路：

气隙磁场与电磁性能分析 → 径向电磁力阶次提取 → 结构模态与振动响应分析 → NVH风险识别与方案调整

对于机器人关节电机，这条链路尤为关键。因为关节执行器通常具有空间紧凑、结构集成度高、运动状态复杂等特点。某个在单纯电磁性能指标上看似理想的方案，如果其关键电磁力阶次落入结构敏感频段，仍可能在整机关节测试中暴露出振动噪声问题。将NVH分析前移到结构设计和电机方案筛选阶段，可以帮助研发团队减少样机反复整改，也让“低噪、平顺、可量产”的目标更早纳入设计前期的评估与迭代流程。

一键多物理场耦合：关节电机不能只优化单一指标

对于机器人执行器，电机设计从来不是单指标竞争。提高转矩密度，可能带来损耗和温升上升；降低电磁谐波，可能需要重新平衡材料利用率和结构复杂度；改善振动表现，也需要结合模态、冷却及装配约束综合判断。

麦科斯韦一键多物理场耦合分析目前覆盖以下主要分析部分：

电磁性能分析

温升分析

振动噪声分析

结果文件输出与管理

这意味着，研发人员能够围绕同一设计方案，连续考察电磁性能、热状态与振动噪声之间的关联关系，减少原本分散于不同分析环节中的数据割裂。对于机器人关节用无框力矩电机而言，这类分析链路能够支持研发团队更早开展以下判断：

• 在获得目标转矩输出的同时，齿槽转矩与气隙谐波表现是否合理；

• 在连续运行条件下，绕组及永磁体温升是否具备足够裕度；

• 电磁激励是否可能引发关节结构振动放大；

• 多项指标之间是否存在可接受的工程折中方案。

真正成熟的关节电机设计，不是将某一个指标推到极限，而是在尺寸、转矩、平稳性、温升、NVH与制造成本之间取得可验证、可交付的平衡。

92.55%高自主率与专属数据库：建立机器人电机优化的技术底座

杭州麦科斯韦推出的数智电机工程师，以 EasiMotor 仿真内核为基础，并面向电机研发流程引入智能化分析与方案辅助能力。根据公司技术资料，EasiMotor 核心仿真内核具备 92.55% 的高自主率。对于机器人电机研发企业而言，这一能力的重要价值，在于可以围绕自身产品结构、材料体系、工况边界与评价目标，构建更具

可控性的分析与优化流程。

面向具身智能与机器人执行器领域，麦科斯韦已建立针对无框力矩电机与空心杯电机的专属 NVH 与气隙磁场优化数据库。该数据库结合 EasiMotor Online 的电磁分析、径向电磁力提取、结构/NVH分析及一键多物理场耦合能力，可支持研发团队围绕以下关键问题开展设计评估：

• 气隙磁密分布及高次谐波变化；

• 齿槽转矩与反电动势谐波特征；

• 径向电磁力阶次及潜在结构响应风险；

• 温升与振动噪声之间的协同约束；

• 不同结构方案之间的综合性能比较。

目前麦科斯韦暂无可公开披露的无框力矩电机或机器人关节电机项目案例。因此，本文所述能力用于说明平台的分析与优化路径，不将其表述为特定机器人量产项目的验证结果。

从优化数据看多目标设计的价值

对于关节电机及其他高性能永磁电机而言，工程设计的难点通常不在于是否能够找到一个可运行方案，而在于如何更快找到性能、成本与制造约束之间更合理的平衡点。

在麦科斯韦平台已有的永磁同步电机多目标优化案例中（非机器人无框力矩电机实证项目），通过基于遗传算法的系统化优化，在保持主要设计约束的基础上，取得了以下结果：

优化前后对比

该案例说明了一项关键事实：通过多目标优化与帕累托前沿方案筛选，电机研发团队可以更系统地观察效率、转矩品质与成本之间的权衡关系，避免了因性能要求而盲目提升磁钢牌号导致的采购成本溢价，减少了单纯依赖经验试错的方案迭代过程。

对于机器人关节电机研发而言，这种方法同样具有明确的工程意义：转矩密度、低速平稳性、温升、NVH及成本之间通常无法由单一指标决定优劣，必须放入统一设计框架进行比较与判断。

万台级量产阶段，竞争将落在每一个关节的稳定输出上

具身智能产业正在从“能够运动”走向“能够持续工作”，从样机展示走向规模化交付。当整机量产进入万台级阶段，关节执行器面对的考验也更加直接：不仅需要足够的转矩和紧凑的体积，还需要在低速动作、频繁启停、连续运行和批量制造条件下，保持平稳、安静和一致的输出表现。

无框力矩电机的竞争重点，正在从单一转矩密度指标，进一步走向气隙磁场、齿槽转矩、电磁激励、温升与NVH协同优化的综合能力竞争。

麦科斯韦依托具备 92.55% 高自主率的 EasiMotor 仿真内核、数智电机工程师、一键多物理场耦合分析，以及面向机器人无框力矩电机与空心杯电机的专属 NVH 与气隙磁场优化数据库，帮助研发团队将关键风险更早前移到数字样机阶段。

从气隙磁场到关节静谧运行，从电磁设计到量产一致性，麦科斯韦正在以自主可控CAE与智能化设计流程，为具身智能打造更稳定、更精细、更具工程确定性的“数字肌肉”。

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