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瑞士maxon驅動系統在工業自動化與機器人領域的技術應用

閱讀：415 發布時間：2026-1-22

maxon驅動系統在工業自動化與機器人領域的技術應用

在工業4.0、物聯網及人工智能技術的推動下，制造業正迎來變革，工業生產對產品品質、生產效率及運行靈活性的要求持續提升。機電系統的高品質協同運行是滿足上述要求的核心前提，maxon專注于研發生產直流電機、齒輪箱、傳感器及控制器，其產品廣泛應用于實驗室自動化、原油天然氣工業、測量檢測技術、半導體生產等多個領域的驅動系統，為各類工業自動化設備及機器人提供穩定、精準的動力支撐。

一、實驗室與通用自動化領域應用

1. 實驗室自動化

實驗室自動化設備對驅動系統的精度、穩定性及小型化要求，maxon研發的DC電機、齒輪箱、傳感器及控制器組合，可精準適配實驗室自動化各類設備的驅動需求，憑借緊湊結構、低磨損、高可靠性的特點，保障實驗操作的精準度與高效性，適配各類精密實驗儀器的協同運行。

2. 無線打包機與電池供電打包機

無線及電池供電打包機的驅動系統需兼顧高效能、長壽命與小型化，其驅動單元通常由電機、齒輪箱、編碼器、硬件、固件及軟件系統組成，電機優先選用無刷類型以實現長周期穩定運行。

maxon EC-i 30無刷電機可適配該領域需求，核心技術特點如下：具備高效率與高性能，磨損度極低，可長期穩定運行；內部多極轉子設計能夠充分發揮高動力輸出；鋼制法蘭與鋼制外殼構成的堅固結構，可適配多種復雜工作環境，實現多元化應用；產品尺寸緊湊，節省設備內部安裝空間；可搭配GP 32 A行星齒輪箱使用，實現精準、低噪音作業，保障打包過程的穩定性與一致性。

3. 電控噴頭

電控噴頭廣泛應用于各類精準噴淋場景，其驅動系統需具備防水、防腐蝕、高精度傳動的特點，尤其是音樂噴泉噴水模塊的完整裝配單元，對部件材質與傳動精度要求更為嚴苛。

該場景采用maxon EC-4pole電機與GP 42齒輪箱組合，所有部件均采用不銹鋼制造，可有效避免水中生銹，同時能夠抵抗海水鹽分的侵蝕；電機與齒輪箱通過數控銑床加工而成，精度可達微米級，確保傳動精準；噴水模塊由兩軸傳動構成，通過浸油的電機與齒輪箱組合完成傳動，無刷DC電機與三級行星齒輪箱GP 42的搭配，可實現過載保護，油液的冷卻作用可進一步延長部件使用壽命。

二、半導體行業應用

半導體行業生產過程中，清潔度與精度是核心要求，即使微小的灰塵或水滴也會破壞整個生產流程，尤其是晶圓加工環節，需在真空室環境下進行，對驅動系統的清潔度、精度、小型化及耐真空性能提出標準。

1. 晶圓驅動系統與晶圓升降機

晶圓是半導體集成電路的核心基礎，由硅等半導體材料制成圓形薄片，生產過程中需支撐于三個引腳之上，每個引腳通過電機驅動實現上下移動，構成三足式升降機，帶動晶圓在真空室內向上移動，再由上方夾持系統完成夾取操作，整個過程對驅動系統的精度與穩定性要求。

maxon采用無刷EC flat電機、光學編碼器、制動器及絲杠軸，組合構成晶圓升降高精度機電式驅動系統，其中maxon無刷EC flat無刷電機采用薄型設計，直徑范圍為9.2 – 90mm，功率覆蓋0.2 – 260W，性能優異；該系列盤式電機內置霍爾傳感器與內置電子裝置，可實現精準控制，適配真空室環境下的晶圓升降作業，保障晶圓加工的精度與安全性。

三、精密加工領域應用

1. 鉆孔整形

鉆孔整形是指對微小鉆孔進行精密修整，屬于微米級加工范疇，最小鉆孔直徑僅為0.015毫米（小于人類頭發直徑），廣泛應用于醫療技術、光纖技術、汽車工業等領域，如醫用注射針、微型噴嘴、微電子技術裝配儀器等，對加工精度與驅動穩定性要求。

鉆孔整形本質上屬于磨削過程（術語稱為“珩磨"），具體操作的是根據現有鉆孔直徑，將帶有極細小金剛石顆粒或包覆液體金剛石懸浮液的金屬棒/金屬線穿入孔中，通過精準旋轉與縱向運動，實現鉆孔的擴大、對中、修圓及打磨光滑。

maxon無刷DC電機在該領域表現突出，其在使用壽命、可靠性及精度方面具備顯著優勢，可靈活組合齒輪箱、編碼器及控制器等組件，為鉆孔整形作業提供精準、穩定的動力支撐，保障微米級加工精度。

四、機器人領域應用

1. 袖珍型機器人與工業機械手臂

袖珍型機器人屬于小型工業機器人，具備體型小巧、操作直觀、精度高等特點，其六軸機械手臂精度可達5微米，重量不足5公斤，底座可直接放置于手掌之上，同時有效負載可達500克；控制器采用內置式設計，既節省安裝空間，又簡化操作流程，僅需24V電源、一臺電腦及一條以太網電纜，即可完成編程與操作。

該類型機器人廣泛應用于機械工程制造標準元件加工、組裝流水線、醫療設備輔助、動物手術助手、鐘表及珠寶組裝等場景，同時可執行傳統拾放、檢驗等任務。其驅動系統需同時滿足小型化、強動力、高品質的要求，maxon無刷盤式電機憑借緊湊設計與高轉矩優勢，搭配無間隙齒輪箱及高分辨率編碼器組合運行，可實現精準動作控制，適配袖珍型機器人的驅動需求。

2. 培訓用機器人

培訓用機器人需具備操作便捷、運行穩定、安全性高的特點，同時需適配教學過程中的多樣化操作需求，其驅動系統需兼顧穩定性與可操控性。maxon各類適配型電機（如EC flat系列）可根據培訓機器人的規格，靈活組合齒輪箱與控制器，提供穩定、易操控的動力支撐，保障培訓過程的順利進行，同時具備較長的使用壽命，適配高頻次教學操作。

3. 高速運動機器人

高速運動機器人對驅動系統的動力輸出、響應速度及輕量化要求，如maxon參與研發的高速兩足機器人，速度可達46 km/h，高度約半米，重量僅3公斤，雙腳采用碳纖維增強塑料制成，跨步時通過人造肌腱拉緊蓄能，每條腿均由無刷maxon DC電機驅動，通過快速旋轉軸桿實現高動態運動。

該場景采用maxon EC-4pole電機、GP 32 HP齒輪箱及ESCON Module 50/5控制器組合，電機具備高動力密度、快速響應的特點，齒輪箱保障動力傳輸的精準性，控制器實現對電機的精準調控，三者協同運行，滿足高速運動機器人的高動態驅動需求。

4. 仿生機器人

仿生機器人涵蓋仿生六腿運動機器人、仿生肌腱結構機器人等多種類型，其核心特點是模擬生物運動特性，需具備輕量化、高轉矩、低發熱、精準控制的驅動系統，同時需嚴格控制驅動部件的重量，適配機器人骨骼與肌腱結構的安裝需求，且由于無法在機器人體內設置降溫裝置，電機溫度變化需嚴格控制。

（1）仿生六腿運動機器人：采用碳纖維增強塑料外骨骼，腿部驅動部件及連接元件為鋁合金材質，配備多臺傳感器，依據生物分散控制機制運作，可根據地面情況靈活調整運動狀態；每條腿設有三個關節，需同時控制18個關節運動，采用maxon EC 45盤式電機驅動，驅動功率為50 W，通過生物運動原理啟發的控制演算法實現精準控制；該電機具備體積小、扭矩高、重量輕、長度短的特點，可有效節省機器人腿部運動空間，適配六腿協同運動需求。

（2）仿生肌腱結構機器人：具備堅固的鋁合金骨骼與復雜的仿真肌腱結構，采用maxon EC 16電子換向伺服電機，該電機轉矩性能佳、功率高、轉速范圍大、使用壽命長，運行時發熱量極低，可適配機器人體內無降溫裝置的使用場景，同時滿足重量控制與高性能驅動需求。

5. 協作機器人與機器人手臂

協作機器人手臂采用鋁質結構，標準高度1.1 m，作業半徑80 cm，配備六個自由度，可實現物體的識別、抓取與操控，同時具備環境感知能力，廣泛應用于工業協作、精密裝配等場景。其驅動系統需具備控制簡便、扭矩大、結構緊湊、散熱性好的特點。

該類型機器人關節與夾具中，采用多達八臺maxon EC flat電機，直徑分別為45 mm和90 mm，功率覆蓋70 W和90 W；EC flat系列盤式電機結構扁平，具備控制簡單、扭矩大、結構緊湊、散熱性好的優勢，是機器人技術領域的優質解決方案，可適配協作機器人手臂的驅動需求，保障多自由度動作的精準與流暢。

6. 輔助機械人臂

輔助機械人臂主要用于改善操作員在高速作業、單調流程及沉重負荷下的工作狀態，通常采用壁式安裝，具備多根軸，作業半徑超過兩米，可實現上下左右移動，通過傳感器即時識別使用者意圖，由控制系統操控機器人臂移動至指定位置，操作便捷、省力。

該類型機器人臂采用maxon RE系列DC電機，可提供150-250W功率，整合重量、質量與功率密度等核心特性，能夠提供合適的速度與轉矩，操作簡便，可精確傳輸強作用力；RE系列DC電機可與適配的行星齒輪箱、編碼器及EPOS定位控制器組合使用，進一步提升控制精度與運行穩定性，保障輔助作業的高效與安全。

7. 研究用機器人

研究用機器人主要用于科學研究與教學應用，通常采用開源軟件控制，配備平臺及五級運動自由度，便于研發人員與機器人專業學生編寫自主控制及應用軟件。該類型機器人內部空間有限，需在手臂與車身中內置多臺電機和行星齒輪箱，且元件需直接安裝于機械手臂關節內，對電機的輕巧性、精度及結構堅固性要求。

maxon EC 45 flat無刷電機是該場景的優選產品，其結構簡易、精巧，同時可提供高轉矩強度，輸出功率介于15至50 W，重量僅為46 g至110 g，體積小巧，可靈活安裝于機器人關節內；關節與maxon定位編碼器連接，可準確測量關節角度，為研究與教學提供精準的控制數據支撐。

8. 攀爬機器人

攀爬機器人主要用于高壓鐵塔等高危場景的保養維護，可通過平板電腦遠程操控，替代人工攀登高塔進行檢查，機器人沿軌道攀爬，通過攝像機實時傳輸圖像與視頻，便于操作人員快速發現并排除故障，其驅動系統需具備高負載能力、高效節能、精準控制的特點。

該類型機器人通過兩臺搭配行星齒輪箱的maxon RE 40電機驅動，可運輸達60公斤的負載；RE 40電機配有無鐵芯繞組和釹磁鐵，具備小體積、高性能的優勢，效率可達90％，高效節能，適合蓄電池供電；搭配maxon ESCON 50/5伺服控制器，可實現電機的精確控制，保障機器人在高危場景下的穩定運行。

9. 管道檢測機器人

管道檢測機器人主要用于下水管道等長距離、復雜環境的受損探測，需長時間在惡劣環境下穩定運行，其傳動系統需具備高功率密度、體積小、功率曲線穩定、易于操控的特點，行星減速箱需具備良好的工作效率，以保障機器人的續航與探測精度。

maxon EC-max 22電機可滿足上述先決條件，該電機為節能高效率、小型化直流電機，驅動電機與行星齒輪箱組合使用，具備易于操控、高度靈活的特點，可為自行式管道檢測機器人提供精準傳動力，保障機器人在數公里長的管道內穩定運行，完成受損探測任務。

10. 水底檢驗機器人

水底檢驗機器人主要用于發電廠、煉油廠、管路制造商及管路系統裝配作業中的管路檢測，配備高性能攝像頭，需在水下復雜環境下穩定運行，其驅動系統需具備高功率、低能耗、高轉矩、防水耐腐蝕的特點。

該機器人剪切驅動裝置共有十二個滾輪，每個剪切側和驅動電機配備兩個，驅動力由六臺maxon RE 40電機與行星齒輪箱提供；RE 40電機具備功率高、能耗低、轉矩大的特點，擁有無鐵繞組和釹磁鐵，結構體積小，同時具備優異的堅固性和耐用性，可適配水下復雜環境，保障水底檢驗作業的順利進行。

11. 蛇形機器人

蛇形機器人主要用于狹小、危險及難以進入的區域進行安全檢測與視頻拍攝，其蛇形手臂的直徑是核心功能指標，直徑與重量越大，機器人維護量越高。機器人各個關節通過鋼纜連接，每根鋼絲與maxon驅動電機連接，電機將機械功率傳遞給蛇形手臂實現動作，電機安裝于機器人底座的執行器包內，頭部電機負責照相機或抓臂的動作。

maxon EC-max 30電機與陶瓷版GP 32型行星齒輪箱組合，具備緊湊設計、動力充足的優勢，無刷繞組可實現無頓轉扭矩、高效率及高動態控制，適配蛇形機器人的驅動需求，既保障動作的靈活性與精準性，又有效控制機器人的體積與重量。

12. 救援機器人

救援機器人需具備高適應性、體型小巧、易于操控的特點，可通過高清圖像將現場信息傳遞給外界，通過鰭輪電機的能耗測量精確分析與地面的接觸狀態，其驅動系統需具備高效、動力強勁、小巧輕盈、散熱性好的特點。

該場景采用maxon EC-4pole 30無刷直流電機，具備高效、動力強勁、小巧輕盈的優勢，4極動力組全效工作，可驅動機器人在起伏地形上行進；電機采用特殊繞組技術和四極磁鋼，在單位體積和重量功率值方面具備顯著優勢，無齒槽效應，效率高，調節性能優異；金屬殼體可確保良好的散熱效果和穩定的機械性能，適配救援場景的復雜環境。

13. 多指機械手

多指機械手是精密驅動技術與高效總線技術融合的產物，每個手指具備四個關節和三個自由度，每個指關節均裝備自動檢測、無接觸角度傳感器和轉矩傳感器，對驅動電機的小型化、高精度、高效率要求。

maxon EC 20扁平式驅動器可滿足該需求，該電機體積小、功效高，長度僅10.4 mm，外徑21.2 mm，重量約15克，與諧波減速機高精度傳動系列連成一個單元；電機靈活可變，預載滾珠軸承能精確響應控制指令，通過總線技術實現數據快速傳輸，實現微機械和微電子技術的互補，保障多指機械手動作的精準與靈活。

14. 微裝配任務機器人

微裝配是通過集成機電系統，實現對基于微型技術、納米技術和生物技術的微型組件的快速、靈活、自動化操作，隨著微型組件及系統微型化趨勢的推進，對驅動技術的精度與速度要求不斷提升。微裝配任務機器人中，電機負責動作執行且自身不移動，固定于支撐臂上并將動作直接傳遞給結構體，需具備緊湊、高速、高精度的特點。

maxon EC-i 40電機可適配該場景需求，其作為緊湊式微電機，具備速度優勢與高精度表現，在鐘表業等微型部件分類、選擇及加工場景中得到充分應用，為微裝配作業提供精準、穩定的動力支撐。

五、能源與特種領域應用

1. 原油和天然氣行業

原油和天然氣行業的設備運行環境惡劣，多為高溫、高壓、高腐蝕場景，對驅動系統的堅固性、可靠性、耐腐蝕性要求。maxon研發的DC電機、齒輪箱、傳感器及控制器組合，具備堅固的結構設計與優異的耐惡劣環境性能，可適配原油和天然氣工業各類驅動系統，如鉆井平臺輔助設備、管道傳輸輔助設備等，保障設備在環境下的穩定運行。

2. 粒子加速器雙晶單色器驅動

粒子加速器運行過程中，為避免電子因與空氣份子碰撞而丟失，需在真空中完成，其雙晶單色器驅動電機需滿足無粘合劑、無塑料、高耐溫的要求，同時需具備低噪音、低振動、高靈敏度的特點。

maxon EC 22 HD無刷電機可適配該場景，其無步進電機運行噪音及振動的缺點，采用不銹鋼激光焊接外殼，符合真空環境使用要求，運行安靜且反應靈敏；高真空度下，塑料及粘合接頭易漏氣，該電機組裝主要通過微激光焊接完成，有效避免漏氣問題；針對輕潤滑油在低壓條件下的不穩定問題，采用惰性強的潤滑劑，在高真空條件下不會蒸發；電機采用高溫設計，可承受120 °C的可控真空環境，保障粒子加速器的穩定運行。

六、其他工業自動化領域應用

1. 電梯門驅動裝置

電梯門驅動裝置需滿足體型小、功能強、節能、可靠、智能的要求，負責驅動轎廂門與各樓層電梯外門的開關，其驅動系統的穩定性直接影響電梯的運行安全與使用體驗。

maxon電梯門驅動裝置采用EC flat系列電機，可通過齒形帶驅動，能夠移動達400公斤的電梯門；也可采用直接驅動方式，節省安裝空間，適配不超過120公斤的電梯門；直徑90 mm的無刷直流電機EC flat系列、直接內置于印刷電路板的高精度編碼器、定制位置控制器，均整合在一個外殼中，結構緊湊；該驅動裝置參考運行后，可自動辨識電梯門的規格和重量，計算匹配參數并在必要時修正，簡化電梯安裝人員的工作；EC flat系列盤式電機結構纖薄、節能，可提供足夠轉矩，搭配maxon EPOS，不僅能可靠執行預定工作，還可收集寶貴的運行數據，便于設備維護與優化。

2. 運動模型

鐵道模型、運動火車模型等產品，不僅要求外觀精致，還需承受嚴苛的運行條件，可直接在軌道上行駛，對火車頭內直流電機的耐高溫、耐超壓、易操控性要求，尤其是電機電刷，需具備優異的耐高溫、耐超壓性能。

maxon A-max系列電機采用優化結構，可滿足上述需求，具備耐高溫、耐超壓的特點，電機極易控制，適合用于模型制造領域，保障運動模型的穩定運行與操控體驗。

3. 攝像機穩定系統

攝像機穩定系統廣泛應用于采礦工業高空勘測、原油天然氣開采鉆井平臺察看、能源供應商高壓電纜監測等場景，此類場景面臨強風、亂流、飛行載體震動等惡劣自然條件，需通過高精度萬向軸懸吊系統維持攝像機穩定，拍攝無干擾的高品質高空影像，其核心驅動單元需具備高功率密度、高能源效率、低能耗、小體積、輕重量的特點。

maxon EC 32 flat無刷直流伺服電機是該系統的優選產品，其功率密度高、能源效率高、能耗低，可延長無人駕駛直升機的空中停留時間；電機與齒輪箱組合無間隙，轉速、輸出轉矩、總重量、總長度、能源消耗量均符合設計要求，為攝像機穩定系統提供精準、穩定的動力支撐，保障影像拍攝的穩定性。

4. 鏡間快門彈簧上弦電機

鏡間快門采用傳統機械彈簧作為蓄能器，通過彈簧上弦原理大幅縮減體積結構，其彈簧上弦驅動需具備結構緊湊、運行穩定、使用壽命長的特點。

maxon A-max 12電機齒輪傳動單元，配有精密自由輪結構，可用于為三個拉力彈簧上弦，作為鏡間快門的蓄能器；該電機結構緊湊，可滿足長時間運行需求，保障鏡間快門的穩定工作。

5. 安全門鎖定系統

高防護安全門鎖對驅動電機的穩定性、可靠性要求，需具備高轉速、低干擾、無頓轉扭矩的特點，保障安全門的鎖定精度與安全性。

該系統采用maxon A-max 22有刷直流電機與GP 22 A行星齒輪箱組合，電機運行轉數可達每分鐘6740轉；A-max電機配備性能*的鋁鎳鈷永磁鐵及無鐵芯的maxon繞組，具備無磁性頓轉扭矩、電磁干擾小、穩定可靠的特點，可適配安全門鎖定系統的驅動需求。

6. 天文光譜望遠鏡主焦點儀

天文觀測光譜望遠鏡主焦點儀器作為獨立自動化單元，包含12個子系統和24根移動軸，其中15根采用電動驅動，通過CANopen通信協議連接，需實現準確跟蹤速度曲線、精準位置啟停、多軸位置及速度曲線跟蹤等多種操作，對驅動電機的精度、穩定性及控制性能要求。

該場景采用maxon EC系列無刷電機，可裝配齒輪箱、磁性增量編碼器和電動制動器，通過正弦換向實現低速勻速動作；電機標配霍爾傳感器，還可選配增量編碼器，向控制系統發送補充位置數據，提升控制精度；搭配maxon EPOS2 50/5型位置控制單元，該單元除具備電流、速度和位置的封閉式控制電路外，還設有運動插補模塊，可追蹤編程后的多軸運動曲線，通過CANopen接口實現操作，保障天文觀測的精準性。

7. 高精度望遠鏡架臺

天文望遠鏡需放置于多種不同應用環境中完成觀測任務，其高精度望遠鏡架臺需具備無障礙、不間斷的運行能力，尤其是在特殊環境下，維修保養困難且危險，因此系統需長時間無間斷、運行，對驅動電機的可靠性、扭矩、耐低溫性能要求。

maxon RE 25型電機可適配該場景，其可使用低溫調制的軸承潤滑劑，安裝完成后無需補充潤滑劑，減少維護需求；電機具備大扭矩、高性能密度的特點，無鐵芯繞組設計大幅降低頓轉轉矩，實現運動精度的提升，保障望遠鏡架臺的穩定、精準運行。

8. 舞臺燈光感鎖

舞臺燈光感鎖（如RSC光感鎖）的核心功能是通過反作用力，抑制輕型架燈橋造成的干擾性震蕩，對驅動電機的體積、功率、運行精度要求，電機的絲毫延遲或移動幅度偏差，都會影響穩定效果。

maxon EC 90 flat電機體積小、功率強、運轉精確，可適配舞臺燈光感鎖的驅動需求，有效抑制燈橋震蕩，保障舞臺燈光布置的穩定性，簡化舞臺燈光調試流程。

9. 電動高爾夫球車

電動高爾夫球車為球場出行提供便利，通常采用全碳架結構，重量僅5.5公斤，球袋無承重限制，其牽引驅動裝置需具備動力強勁、高效節能、輕量化、結構緊湊的特點。

10. 紋身機

傳統線圈紋身機已逐漸被小型電機驅動的旋轉式紋身機取代，旋轉式紋身機可繪制更精細的線條，且具備重量輕、運行噪音小的優勢，對驅動電機的使用壽命、可靠性、低噪音、低振動、輕量化要求。

maxon RE 13電機可適配該場景，其使用壽命長、性能可靠，配備稀有金屬電刷的DC驅動裝置功率為2.5 W，功效高，適用于蓄電池驅動模式；運行噪音低，幾乎不產生震動，電機重量極輕，可顯著提升紋身機的操作手感與使用體驗。

11. 自動倉儲物流系統自動駕駛車輛

自動倉儲物流系統以可自由行駛的自動駕駛車輛（AiV）為核心，車輛之間可相互識別、遵守先行規則，自主完成倉儲搬運任務，其內部電機與齒輪箱需承擔車輪轉向控制、容器取放等關鍵任務，對電機的轉矩特性、功率、使用壽命、耐磨性要求。

maxon EC-max 30電機可適配該場景需求，其具備轉矩特性良好、功率高、轉速范圍大、使用壽命長久的特點；通過在齒輪箱中采用陶瓷零部件，可顯著改善關鍵部件的磨損情況，延長齒輪箱使用壽命，同時增大連續扭矩和瞬時扭矩，提高輸入轉速，保障自動駕駛車輛的穩定、高效運行，提升倉儲物流效率。