机器人电机行业专题分析：机器人动力之源，人形孕育新市场.pdf

机器人电机行业专题分析：机器人动力之源，人形孕育新市场。电机是将电能转换为机械能的装置，按应用领域分为动力电机和控制电机。动力电机输出功率大，驱动性能好， 常应用于汽车、家电等领域。控制电机控制精度高、响应速度快，常在控制系统中承担执行、检测和解算功能。

控制电机分为步进电机、伺服电机、力矩电机。步进电机结构简单但效率和精度较低，多用于办公自动化、通信 设备、印刷设备等领域。伺服电机增加了编码器与反馈机制，控制精度高，适用于半导体、工业自动化、机器人 等领域。空心杯电机属于特殊的伺服电机。力矩电机以扭矩为控制方向，在电动机低速时仍能持续运转，并提供 稳定的力矩给负载，具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快等优点，分为有框力矩电机和无框力矩电机。

无框力矩电机：机器人关节电机，国内外厂商性能仍有差距

为什么机器人关节要用无框力矩电机？机器人关节要求电机体积小、扭矩大、响应快。而无框力矩电机仅由转子 和定子组成，体积小，同时具有较高的功率，低转速情况下能够输出更大扭矩，更符合人形机器人的需求。

如何看待无框力矩电机的壁垒、竞争格局？（1）壁垒：磁路和工艺设计。海外厂商起步早，工艺技术拥有先发 优势，例如科尔摩根采用分布式的分数槽及碳纤维绑扎技术，TQ Robodrive 采用模块化定子和环氧塑封灌胶技 术。国内企业起步晚，工艺水平和国外相比存在差距。（2）格局：全球龙头为科尔摩根，国内外厂商产品性能仍 有差距。科尔摩根是全球无框力矩电机龙头，其电机性能在全球处于第一梯队。国内目前进展较快的公司包括步 科股份、航天电器。相比海外龙头，国产无框力矩电机输出扭矩较小，在产品性能方面仍有差距。

空心杯电机：灵巧手动力之源，国产替代空间广阔

为什么机器人灵巧手要用空心杯电机？灵巧手空间狭小，需要配备小型化且控制精度高的电机。空心杯电机属于 特殊的伺服电机，采用无铁芯转子结构，消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有体积小、控制精度高、 寿命长、转速快、能效高、能量密度大等优势，完美契合了灵巧手对驱动电机的轻量化和高精度要求。

如何看待空心杯电机的壁垒、竞争格局？

壁垒 1：线圈绕组设计。（1）线圈成型方式分为卷绕生产和一次成型生产，后者工艺简单、效率高。国内厂商多 采用卷绕式生产，生产效率低，废品率高，线圈直径小。（2）线圈绕法分为直绕形、马鞍形和斜绕形，其中斜绕 形和马鞍形工艺简单，具有输出力矩大、转动惯量小、时间常数小等优势，国外厂商工艺更加纯熟。 壁垒 2：绕线设备。海外厂商 Meteor、田中精机等设备先进，基本实现了绕线设备的自动化、智能化。国内设备 自动化程度低，尤其是面对较大功率电机的粗线径线圈，在可靠性和绕制精度方面与海外厂商仍有较大差距。 格局：海外厂商技术领先，国产替代空间广阔。空心杯电机全球头部企业包括瑞士 Maxon、瑞士 Portescap 和德 国 Faulhaber 三家。国内企业中，鸣志电器技术水平位居全球前列，拓邦股份空心杯电机已实现批量应用；江苏 雷利处于小批量验证阶段；伟创电气处于产品内部测试阶段，其余企业技术相对薄弱，国产替代空间广阔。