축방향 자속 vs 프레임리스 토크: 휴머노이드 로봇 관절 모터 노선 비교

Q: 축방향 자속 모터가 힘을 내려면, 왜 탄화규소 인버터가 필수일까?

다극 구조는 고주파 기본파를 가져오며, 만 회전 시 기본 주파수는 수천 헤르츠에 이른다. 전통적인 IGBT는 스위칭 손실이 급증하고 발열이 심각한 반면, 탄화규소(SiC) MOSFET의 메가헤르츠급 스위칭 능력이 고주파 다극 축방향 자속 모터에 알맞은 파트너다.

2026.09.03일반적인 문제 축방향 자속 모터 High Fundamental Frequency SiC Inverter 지우주 축방향 자속 모터 공정 탄화규소 인버터 고기본 주파수682

축방향 자속 모터와 프레임리스 토크 모터는 현재 휴머노이드 로봇 관절 구동의 두 핵심 기술 경로로, 양자는 토폴로지 구조, 성능 표현, 산업화 진도에서 차이가 뚜렷하며 각기 다른 관절 수요와 발전 단계에 잘 맞는다.

축방향 자속 모터 자로 원리 Magnetic Circuit Principle of Axial‑Flux Motor

토폴로지 구조상 축방향 자속 모터의 자속 방향은 모터 축과 평행하고, 스테이터와 로터가 쌍을 이루는 원판 또는 다중 원판 형태로 마주 배치되며 공극 자계가 축 방향으로 분포하여 전통적 방사형 모터 대비 자로 길이를 줄이고 자기 저항 손실을 낮춘다. 프레임리스 토크 모터는 전통적 모터의 하우징, 베어링, 출력 축을 생략하고 스테이터·로터 구성품만 남겨 관절 내부에 직접 삽입해 감속기와 통합할 수 있으며, 작동 원리는 다이렉트 드라이브 모터와 유사하지만 토크 밀도가 더 우수하다.

두 모터 유형 성능 지표 시각적 대비 Visual Comparison of Performance Indicators for Two Types of Motors

성능 측면에서, 축방향 자속 모터의 핵심 우위는 초고출력 밀도와 납작한 구조에 있다. 그 출력 밀도는 10kW/kg에, 토크 밀도는 30Nm/kg에 이를 수 있으며, 축방향 치수가 전통 방안 대비 50% 감소하고 20%–95% 부하 구간에서 효율이 모두 90%를 넘어, 휴머노이드 로봇의 빈번한 기동·정지 작업 조건에 적합하며 관절 내장 공간 요구에 더 부합한다. 프레임리스 토크 모터의 우위는 고집적도와 산업 성숙도에 집중된다. 그것은 관절 구조와 일체 설계되어 공간 이용률이 40% 이상 향상되고 무백래시 전동을 실현하며 피크 토크가 500Nm 이상에 달한다. 동시에 산업 체인 조달이 완비되어 이미 벌크 공급을 실현하였고, 현재 주류 착지 방안이다.

핵심 지표를 비교하면, 축방향 자속 모터는 출력 밀도, 토크 밀도, 축 방향 치수에서 우위를 보이지만 비용이 더 높고 방열 난이도가 커서 산업화가 여전히 초기 단계에 있다. 프레임리스 토크 모터는 양산 비용이 낮고 공급망이 성숙하지만 반경 방향 치수가 크고 출력 밀도가 상대적으로 낮다.

휴머노이드 로봇 관절 선정 분포도 Joint Selection Distribution Diagram of Humanoid Robots

선정 논리상, 고관절·슬관절 등 큰 하중을 지는 하지 관절은 축방향 자속 모터의 높은 토크 밀도 특성에 더 잘 맞는다. 단기적으로는 프레임리스 토크 모터가 여전히 시장 주류이며, 중장기적으로는 축방향 자속이 하지 대토크 시나리오에서 차별화 대체를 형성할 전망이고, 둘의 혼합 구동 방안도 업계 종착이 될 수 있다. 지우주는 두 모터의 스테이터·로터 자화, 정밀 조립 등 핵심 공정에서 성숙한 기술 축적을 보유하여, 관절 모터의 정밀도 관리와 양산 착지를 뒷받침하고 업계 기술 진전을 돕는다.

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