空心杯电机和无框力矩电机行业专题分析：人形机器人带来空间弹性，国产电机有望迎发展.pdf

空心杯电机和无框力矩电机行业专题分析：人形机器人带来空间弹性，国产电机有望迎发展。空心杯/无框力矩电机高度匹配人形机器人。机器人诸如行走、跑、弹跳等动作 均由机器人关节电机驱动产生，机器人关节电机作为机器人的核心硬件直接决 定机器人的重要性能。空心杯电机和无框力矩电机均具备结构紧凑，输出功率 大的特点，对人形机器人匹配度较高。空心杯电机是采用了空心杯绕线技术的 直流有刷或者直流无刷电机，对灵巧手契合度较高；无框力矩电机是一种无框 架式的无刷永磁同步电机，适用于旋转关节和线性关节。

空心杯/无框力矩电机市场规模尚小，人形机器人有望带来较大市场空间。1） 根据 Business Research 数据，2022 年，全球空心杯直流电机的市场规模约为 7.48 亿美元。根据我们测算，在人形机器人销量分别为 20/50/100/500 万台时， 空心杯电机新增市场规模分别为 24/48/72/240 亿元。2）根据 Technavio 数据， 2022 年，全球力矩电机市场规模预计 6.12 亿美元。在人形机器人销量分别为 20/50/100/500 万台时，无框力矩电机新增市场规模分别为 68/117/196/700 亿 元。可以看出，人形机器人的销量将显著影响空心杯和无框力矩电机中远期的 市场规模，且新增市场规模远高于目前。

空心杯电机：海外企业占据主要市场份额，国内企业厚积薄发。受到空心杯电 机关键技术和工艺的制约，其中核心技术即线圈的设计、绕制工艺以及绕制设 备，先进的技术和工艺设备一直被德国、瑞士等少数发达国家所垄断。根据 Market Research 数据在收入方面，2021 年全球 CR3 占有 55.43%的空心杯电 机市场份额。以空心杯电机龙头 maxon 为例，公司主营有刷和无刷直流电机、 无刷盘式电机、行星齿轮箱、正齿轮箱、特殊齿轮箱、传感器、伺服放大器、 位臵控制器、高科技 CIM 和 MIM 组件以及客户定制驱动方案，能为客户一站式 供给提供解决方案。同时，maxon 在全球范围内有 10 个研发中心，8 个生产 基地，销售公司遍及全球 40 多个国家，以满足客户需求。国内厂商如鸣志电器、 鼎智科技、拓邦股份、伟创电气等众多公司也有空心杯电机相关布局，有望受 益于人形机器人浪潮而充分受益。

无框力矩电机：海外企业起步较早，国内企业奋力追赶。无框力矩电机具有小 体积、轻重量、高功率等特点，因此特别适合集成到机械、机器人关节、旋转 部件和执行器等机构组件，在协作机器人关节、外骨骼、医疗康复设备等应用 都具备丰富的合作经验。无框力矩电机采用分瓣绕线式的设计思路，但在生产 过程中的一些绕线机设备上有特殊要求。无框力矩电机通常需要定制，对整体 安装、固定的工艺及设计具有较高的要求。海外厂商起步早，工艺技术拥有先 发优势。目前无框电机的代表性产品有美国科尔摩根的 TBM (S)无框力矩电机、 Parker 公司的 K 系列无框伺服电机、Aerotech 公司 S-series 高性能无框力矩 电机、Allied motion 公司的无框力矩电机等。同样，以无框力矩电机发明者科 尔摩根为例，亦是技术沉淀厚，全球化布局和定制化服务已经相对成熟，先发 优势极大。国内，如昊志机电等企业有无框力矩电机布局。