人形機器人電機行業(yè)市場前景及投資研究報告：機器人核心驅(qū)動新成長

證券研究報告2024年5月31日行業(yè)：機械設(shè)備增持

（維持）電機是機器人核心驅(qū)動，人形機器人打開新成長——人形機器人電機行業(yè)深度主要觀點電機驅(qū)動為機器人主要驅(qū)動方式，驅(qū)動系統(tǒng)是使機器人發(fā)出動作的機構(gòu)，是機器人的關(guān)鍵部件機器人驅(qū)動方式可分為液壓驅(qū)動、氣體驅(qū)動和電機驅(qū)動三種，其中電機驅(qū)動是應(yīng)用最廣泛的方式，具有高精度、實時響應(yīng)等優(yōu)勢，更適合如今機器人發(fā)展趨勢。無框力矩電機崛起背景：主要跟隨人工智能的高速發(fā)展，人工智能對協(xié)作機器人，服務(wù)類型的機器人，人形機器人需求增多，要求也越來越高，需要定制，無框力矩電機可以滿足要求無框力矩電機目前存在較高的技術(shù)壁壘，國內(nèi)只有少量廠商能提供品質(zhì)較高的無框力矩電機，市場呈頭部集中的趨勢。主要玩家包括步科股份、科爾摩根、航天電器、昊志機電、微精電機等。全球無框電機主要生產(chǎn)企業(yè)包括瑞士MAXON

MOTOR公司、美國穆格公司（MOOG）、美國森薩塔科技公司（Sensata）、美國科爾摩根公司（Kollmorgen）、美國Novanta集團等?？茽柲Ω鶠槿蜃钤缪邪l(fā)出無框電機的企業(yè)，特斯拉的Optimus就在14個線性執(zhí)行器和14個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器中使用了無框力矩電機，以實現(xiàn)精準控制并節(jié)省空間?？招谋姍C是機器人靈活手的關(guān)鍵零件空心杯電動機在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能損耗?？招谋姍C是機器人靈活手的關(guān)鍵零件，特斯拉擎天柱Optimus的單手采用了6個執(zhí)行器，其中包括6個空心杯電機。未來十二個月內(nèi)，維持人形機器人電機行業(yè)“增持”評級?！?/p>

投資建議：建議關(guān)注能夠供應(yīng)無框力矩的廠商步科股份以及供應(yīng)空心杯電機的廠商鳴志電器、鼎智科技等。風險提示：技術(shù)人員流失、技術(shù)創(chuàng)新不及預(yù)期。2目錄Content一、機器人驅(qū)動方式：電機為主二、無框力矩電機行業(yè)國內(nèi)企業(yè)集中度較高，產(chǎn)品實力有待追趕海外企業(yè)三、無框力矩行業(yè)重點標的：步科股份、昊志機電四、亞太地區(qū)是全球空心杯電機的主要市場，國內(nèi)企業(yè)積極發(fā)力五、繞線工藝是空心杯電機的核心壁壘六、空心杯電機行業(yè)重點標的：鳴志電器、鼎智科技、雷賽智能七、風險提示1.1機器人以電機為主要驅(qū)動方式表

機器人驅(qū)動方式比較◆

機器人驅(qū)動方式可分為液壓驅(qū)動、氣體驅(qū)動和電機驅(qū)動三種，其中電機驅(qū)動是應(yīng)用最廣泛的方式，具有高精度、實時響應(yīng)等優(yōu)勢，更適合如今機器人發(fā)展趨勢。驅(qū)動方式液壓驅(qū)動定義組成元件優(yōu)點缺點代表企業(yè)以液體為實現(xiàn)易受環(huán)境溫驅(qū)動的介質(zhì)，

往復運動油缸、

輸出功率大、

度影響

、設(shè)

BostonDynam適用于大型、

回轉(zhuǎn)油知、液壓

動作平穩(wěn)、高

備難以小型

ics◆

電機驅(qū)動為機器人主要驅(qū)動方式，驅(qū)動系統(tǒng)是使機器人發(fā)出動重載、特種機器人馬達等負載和爆發(fā)力

化、維護難

波士頓動力度較大作的機構(gòu)，是機器人的關(guān)鍵部件，按照動力可分為液壓驅(qū)動、氣體驅(qū)動和電機驅(qū)動三種方式，其中液壓驅(qū)動和電機驅(qū)動較為常見。美國波士頓動力公司在其Atlas機器人中使用液壓驅(qū)動方式因其驅(qū)動強勁、爆發(fā)力強適用于彈跳、負重等活動，適用于注重運動能力的Atlas機器人。其余的大部分機器人公司采用電機驅(qū)動如特斯拉人形機器人Optimus更注重智能化，采用高扭矩密度電機伺服技術(shù)。電機驅(qū)動在動作的精準控制方面與其他驅(qū)動方式相比更勝一籌，配合處理器編碼器可獲得實時運動狀態(tài)反饋，更適合如今注重智能化、多功能的機器人發(fā)展趨勢。通過壓縮空氣實現(xiàn)驅(qū)動的方氣體驅(qū)動

式，適于在中、小負荷的機器精度低、負節(jié)能方便、成同液壓驅(qū)動

本低

、操作簡便、柔順性高載的力差、功率小、體積大FESTO費斯托人中將電能轉(zhuǎn)化為機械能，是最

直流/交流伺服電成熟、應(yīng)用最

機、步進電機、為廣泛的驅(qū)動方式成本高、易受外界電磁

應(yīng)用于大部和噪音的影

分機器人公響、負載能力較弱操作簡單、響應(yīng)快、輕量化設(shè)計、靈活、精度高電機驅(qū)動電磁鐵等司資料：頭豹研究院，上海證券研究所41.2電機：將電能轉(zhuǎn)化為機械能部件，可分為直流電機、交流電機、特種電機圖

電機分類◆

電機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化為機械能的部件，可分為直流電機、交流電機和特種電機；機器人用電機需具備快速響應(yīng)、起動轉(zhuǎn)矩慣量比大、運動控制精度高等特性。資料：頭豹研究院，上海證券研究所51.3

伺服電機、步進電機、力矩電機、直流電機、異步電機、同步電機等常見電機分類與應(yīng)用現(xiàn)狀對比表

常見電機分類與應(yīng)用現(xiàn)狀對比名稱定義應(yīng)用現(xiàn)狀伺服電機

廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中，能夠?qū)⑤斎氲碾妷盒?/p>

橡膠輪胎行業(yè)：輪彈簧鋼絲機、線切割機、鋁號轉(zhuǎn)換為電機軸上的機械輸出量，拖動被控元件，

包鋼絲機等；食品行業(yè)：糖度顯示儀、大型烤從而達到控制目的。箱、咖啡機等。服裝行業(yè)：三菱高頭機、紡紗機、電腦繡花機、印花機。步進電機

是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)；通俗來

數(shù)控機床制造領(lǐng)域、自動送料機、軟盤驅(qū)動器、說就是當步進電機驅(qū)動器接收到一個脈沖信號時，

打印機、繪圖儀、工業(yè)機器手、包裝機械、汽它就會驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的

車測試等。角度。力矩電機

是一種扁平形多極永磁直流電機。其電樞有較多的

交流力矩電機又可以分為同步和異步兩種，目槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導體數(shù)，以降低轉(zhuǎn)矩脈動和

前常用的是鼠籠型異步力矩電動機，它具有低轉(zhuǎn)速脈動。力矩電機有直流力矩電機和交流力矩電

轉(zhuǎn)速和大力矩的特點。一般在紡織工業(yè)中經(jīng)常機兩種。使用交流力矩電機。直流電機

是出現(xiàn)最早的電機，大約在19世紀末，其大致可分

生活方面，被用于很多電動產(chǎn)品，如風扇、刮為有換向器和無換向器兩大類。直流電機有較好的

胡刀等。在賓館中，自動門、自動門鎖、自動控制特性。直流電機在結(jié)構(gòu)、價格、維護方面都不

窗簾都用到直流電機。直流電機還廣泛應(yīng)用于如交流電機，但直流電機具有調(diào)速性能好、啟動容

飛機、易、可載重啟動等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。、等武器裝備中。直流電機還可應(yīng)用于機車牽引、如鐵路機車直流牽引電機、地鐵機車直流牽引電機等。異步電機

是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用

在異步電機中較為常見的是單相異步電機和三產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電機。異

相異步電機，其中三相異步電機是異步電機的步電機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運

主體。三相異步電機可用于驅(qū)動壓縮機、水泵、行可靠及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點。破碎機等，還可用于傳動鼓風機、磨煤機、軋鋼機、卷揚機等。單相異步電機在家用電氣中使用較多，如電扇、冰箱、空調(diào)等。同步電機

是在交流電的驅(qū)動下，轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)磁場同步

主要用于大型機械，如鼓風機、水泵、球磨機、運行的電機。同步電機的定子和異步電機的完全一

壓縮機、軋鋼機以及小型、微型儀器設(shè)備或者樣，但同步電機的轉(zhuǎn)子有“凸極式”和“隱極式”

充當控制元件，三相同步電機是主體。同步電兩種。機還可以當調(diào)相機使用，用于向電網(wǎng)輸送感性或者電容性無功功率。資料：電機驅(qū)動探索者，上海證券研究所61.4

電機行業(yè)上游以稀土磁鋼和硅鋼片為主要成本，中游高端產(chǎn)品以國際廠商為主，下游人形機器人采用無框力矩電機和空心杯電機◆電機上游為原材料與零部件，稀土磁鋼和硅鋼片占主要成本;中游為電機的制造，高端產(chǎn)品以國際廠商為主;下游為電機在機器人中的應(yīng)用，人形機器人采用無框力矩電機和空心杯電機，其快速發(fā)展將為電機市場帶來增量。圖

電機產(chǎn)業(yè)鏈情況◆電機的上游是原材料與零部件。以永磁同步電機為例，原材料成本中，稀土磁鋼和硅鋼片占比最高，合計超50%。原材料對電機的性能具有重要影響，其中編碼器影響電機運動控制功能，高端產(chǎn)品主依賴進口重要元件芯片、碼盤的制作工藝難度較大，是國產(chǎn)化的主要壁壘。磁性材料是電機的關(guān)鍵原材料之一、對電機的性能有著重要影響。評估永磁材料磁性能的關(guān)鍵參數(shù)主要是內(nèi)京矯頑力和磁能積，二者數(shù)值越大，磁體越不容易退磁、體積越小。對比常見的幾種永磁材料的內(nèi)稟矯頑力、磁能積、剩磁強度和工作溫度參數(shù)，可見燒結(jié)釹鐵硼內(nèi)磁性材料是電機的關(guān)鍵原材料之一、對電機的性能有著重要影響。評估永磁材料磁性能的關(guān)鍵參數(shù)主要是內(nèi)稟矯頑力和磁能積，二者數(shù)值越大，磁體越不容易退磁、體積越小。對比常見的幾種永磁材料的內(nèi)稟矯頑力、磁能積、剩磁強度和工作溫度參數(shù)，可見燒結(jié)釹鐵硼內(nèi)矯頑力和磁能積數(shù)值遠高于其余幾種材料具有極強的性能。釹鐵硼為第三代稀土永磁產(chǎn)品，性能與一、二代產(chǎn)品相比有極大的突破，且價格低廉.以儲量豐富的鐵和釹取代了昂貴的戰(zhàn)略物資鈷和資源稀缺的釤、被稱為“磁王”、是目前機器人、新能源汽車、風力發(fā)電等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料之一矯頑力和磁能積數(shù)值遠高于其余幾種材料具有極強的性能。釹鐵硼為第三代稀土永磁產(chǎn)品，性能與一、二代產(chǎn)品相比有極大的突破，且價格低廉.以儲量豐富的鐵和釹取代了昂貴的戰(zhàn)略物資鈷和資源稀缺的釤、被稱為“磁王”、是目前機器人、新能源汽車、風力發(fā)電等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料之一。資料：頭豹研究院，上海證券研究所◆◆中游為電機的制造，中國電機產(chǎn)業(yè)超步較晚、目前中低端產(chǎn)品已實現(xiàn)商為主。人形機器人的高成長賽道將為中國企業(yè)突破高端電機帶來機會。、高端產(chǎn)品以國際廠不同的應(yīng)用場景使用不同種類的電機。工業(yè)機器人對精度要求較高，一毅使用伺服電機，協(xié)作機器人具有小型、輕量化特性，主要使用無框電機，人形機器人注重輕量化、靈巧性、結(jié)構(gòu)緊湊，因此較多采用無框力矩電機和空心杯電機。7目錄Content一、機器人驅(qū)動方式：電機為主二、無框力矩電機行業(yè)國內(nèi)企業(yè)集中度較高，產(chǎn)品實力有待追趕海外企業(yè)三、無框力矩行業(yè)重點標的：步科股份、昊志機電四、亞太地區(qū)是全球空心杯電機的主要市場，國內(nèi)企業(yè)積極發(fā)力五、繞線工藝是空心杯電機的核心壁壘六、空心杯電機行業(yè)重點標的：鳴志電器、鼎智科技、雷賽智能七、風險提示2.1

無框力矩電機可提供更大設(shè)備空間、更大功率密度、更大扭矩◆◆力矩電機是一種具有軟機械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機，有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動小等特點。力矩電機的軸不是以恒功率輸出動力而是以恒力矩輸出動力。力矩電機的特點是具有軟的機械特性，可以堵轉(zhuǎn)。當負載轉(zhuǎn)矩增大時能自動降低轉(zhuǎn)速，同時加大輸出轉(zhuǎn)矩。當負載轉(zhuǎn)矩為一定值時改變電機端電壓便可調(diào)速，但轉(zhuǎn)速的調(diào)整率不好。因而在電機軸上加一測速裝置，配上控制器，利用測速裝置輸出的電壓和控制器給定的電壓相比，來自動調(diào)節(jié)電機的端電壓，使電機穩(wěn)定?！簟袅仉姍C具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動小等特點，可直接驅(qū)動負載省去減速傳動齒輪，從而提高了系統(tǒng)的運行精度。為取得不同性能指標，力矩電機有小氣隙、中氣隙、大氣隙三種不同結(jié)構(gòu)形式，小氣隙結(jié)構(gòu)，可以滿足一般使用精度要求，優(yōu)點是成本較低；大氣隙結(jié)構(gòu)，由于氣隙增大，消除了齒槽效應(yīng)，減小了力矩波動，基本消除了磁阻的非線性變化，電機線性度更好，電磁氣隙加大，電樞電感小，電氣時間常數(shù)小，但是制造成本偏高;中氣隙結(jié)構(gòu)，其性能指標略低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機，但遠高于小氣隙結(jié)構(gòu)電機，而體積小于大氣隙結(jié)構(gòu)電機，制造成本低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機?！簟袅仉姍C應(yīng)用：卷繞、開卷、無級調(diào)速、堵轉(zhuǎn)等。力矩電機分為有框力矩電機和無框力矩電機。無框力矩電機崛起背景：主要跟隨人工智能的高速發(fā)展，對協(xié)作機器人，服務(wù)類型的機器人需求增多，要求也越來越高，而這類機器人關(guān)節(jié)部分使用的電機都是特殊定制的，與普通的步進或者伺服電機外形差距甚大，機器人關(guān)節(jié)狹小的空間內(nèi)集成了電機，減速機，抱閘機構(gòu)，編碼器，驅(qū)動器，所以要求電機具有定制的尺寸，緊湊的體積和強大的供能，而無框力矩電機可以滿足這類應(yīng)用。無框力矩電機沒有外殼，可以提供更大的設(shè)備空間，中間是中空型，便于走線，在設(shè)計中，可以使整個機器體積更小，力矩電機可以提供更大的功率密度，同尺寸電機可以提供更大的扭矩。圖

無框力矩電機圖

有框力矩電機資料：科爾摩根產(chǎn)品手冊，上海證券研究所資料：科爾摩根產(chǎn)品手冊，上海證券研究所92.2

無框力矩電機是人形機器人不可或缺的零部件，特斯拉的Optimus在28個執(zhí)行器中使用了無框力矩電機◆

無框力矩電機只提供兩個單獨的組件，定子和轉(zhuǎn)子，不包括輸出軸，軸承和端蓋，無框電機可以通過支撐負載和電機本身的同一個軸承與負載進行直接耦合，這種結(jié)構(gòu)消除了軸，軸承，端蓋，聯(lián)軸器，降低了電機的體積，重量和復雜性，而且也使得伺服剛性和快速響應(yīng)進一步改善。無框電機可以添加包括構(gòu)成整個電機所需要的霍爾傳感器以及額外的位置反饋裝置，譬如編碼器或者旋轉(zhuǎn)變壓器等單獨的組件?！?/p>

無框力矩電機的結(jié)構(gòu)特點使其能夠直接嵌入機構(gòu)中，中空設(shè)計便于布線，實現(xiàn)高度集成化，從而縮小終端產(chǎn)品體積。此外，無框力矩電機具有高扭矩、性能穩(wěn)定和高精度等優(yōu)點。◆

無框力矩電機，機器人的不可或缺之一：無框力矩電機在人形機器人中具有廣泛的應(yīng)用潛力。它可以用于模仿關(guān)節(jié)的活動，也可用于模擬肌肉的拉伸。特斯拉的人形機器人Optimus就在14個線性執(zhí)行器和14個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器中使用了無框力矩電機，以實現(xiàn)精準控制并節(jié)省空間。圖

特斯拉Opitmus旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)用到無框力矩電機圖

特斯拉Opitmus直線關(guān)節(jié)用到無框力矩電機資料：特斯拉

2022AIDAY，上海證券研究所資料：特斯拉

2022AIDAY，上海證券研究所102.3

瑞士MAXONMOTOR公司領(lǐng)先，我國無框電機行業(yè)集中度較高，產(chǎn)品實力有待追趕海外公司◆

無框力矩電機目前存在較高的技術(shù)壁壘，國內(nèi)只有少量廠商能提供品質(zhì)較高的無框力矩電機，市場呈頭部集中的趨勢。主要玩家包括步科股份、科爾摩根、航天電器、昊志機電、微精電機等?！?/p>

全球無框電機主要生產(chǎn)企業(yè)包括瑞士MAXON

MOTOR公司、美國穆格公司（MOOG）、美國森薩塔科技公司（Sensata）、美國科爾摩根公司（Kollmorgen）、美國Novanta集團等?？茽柲Ω鶠槿蜃钤缪邪l(fā)出無框電機的企業(yè)，具備高端產(chǎn)品核心生產(chǎn)技術(shù)，KBM系列無框電機為公司明星產(chǎn)品。與海外發(fā)達國家相比，我國無框電機行業(yè)起步較晚，產(chǎn)品質(zhì)量相對落后，高端需求高度依賴進口。◆

我國無框電機行業(yè)集中度較高，龍頭企業(yè)占據(jù)市場主導地位。我國無框電機市場主要參與者包括步科股份、昊志機電、江南奕帆等。步科股份為我國無框電機龍頭企業(yè)，專注于機器人用無框電機以及空心杯電機的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，目前公司已成功推出具有溫度控制穩(wěn)定、尺寸小、功率密度高等優(yōu)勢第三代無框電機，產(chǎn)品在高端人形機器人領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。據(jù)步科股份企業(yè)年報顯示，2023年公司實現(xiàn)營收5.06億元，同比減少6.09%。◆

新思界行業(yè)分析人士表示，無框電機作為人形機器人重要組件，市場需求不斷增長。目前，我國無框電機行業(yè)尚處于起步階段，市場參與者數(shù)量較少，產(chǎn)品質(zhì)量與海外發(fā)達國家相比存在一定差距。預(yù)計未來一段時間，伴隨本土企業(yè)自主研發(fā)實力提升，我國無框電機行業(yè)景氣度將進一步提高。表

無框力矩電機代表企業(yè)及其產(chǎn)品特性表

參數(shù)對比分析-步科股份VS科爾摩根定子外徑(mm)額定扭矩(N.m)最大電流/額定電流國際中國產(chǎn)品轉(zhuǎn)子內(nèi)徑(mm)轉(zhuǎn)速(rpm)企業(yè)科爾摩根TQ-RoboDrive步科股份昊志機電步科股份FM80.640.7530003產(chǎn)品型號TBM2G系列ILM系列FMC系列無框力矩電機轉(zhuǎn)矩波動科爾摩根TBM2G-060-26負載能力強、能效與國際接軌的產(chǎn)品306044002.8-3.9產(chǎn)品特點高、運動平穩(wěn)、移

較高的扭矩密度、較低

尺寸，成本優(yōu)勢明

≤1%,3.5倍過載動速度快

的損耗和高動態(tài)

顯

能力資料：頭豹研究院，上海證券研究所資料：覓數(shù)據(jù)MDATA，上海證券研究所11目錄Content一、機器人驅(qū)動方式：電機為主二、無框力矩電機行業(yè)國內(nèi)企業(yè)集中度較高，產(chǎn)品實力有待追趕海外企業(yè)三、無框力矩行業(yè)重點標的：步科股份、昊志機電四、亞太地區(qū)是全球空心杯電機的主要市場，國內(nèi)企業(yè)積極發(fā)力五、繞線工藝是空心杯電機的核心壁壘六、空心杯電機行業(yè)重點標的：鳴志電器、鼎智科技、雷賽智能七、風險提示3.1

無框力矩電機重點標的：步科股份-2023年無框力矩電機出貨量約1.4萬臺◆公司概況：公司主要從事工業(yè)自動化設(shè)備及機器人核心部件與數(shù)字化工廠軟硬件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售以及相關(guān)技術(shù)服務(wù)，并為客戶提供設(shè)備自動化控制、機器人動力、數(shù)字化工廠解決方案。目前已擁有人機界面、可編程邏輯控制器、伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)、低壓變頻器等完整的工業(yè)自動化核心部件產(chǎn)品線，可為客戶提供設(shè)備自動化控制、機器人動力產(chǎn)品及解決方案。◆無框力矩電機業(yè)務(wù)情況：?

以步科從執(zhí)行層到控制層到物聯(lián)層到SaaS應(yīng)用層的強大整體技術(shù)平臺為基礎(chǔ)，步科深耕人形機器人應(yīng)用，在特種領(lǐng)域、工業(yè)制造領(lǐng)域、服務(wù)業(yè)領(lǐng)域、教育培訓領(lǐng)域、娛樂休閑、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，助力人形機器人快速落地、批量性應(yīng)用、高質(zhì)量發(fā)展。自2015年步科開發(fā)無框力矩電機以來，2016年步科首代無框電機以媲美國外某品牌的性能上市后，就未曾停止技術(shù)探索之路。接著突破了設(shè)計和工藝極限創(chuàng)造了國內(nèi)市場上多槽分瓣式結(jié)構(gòu)，極大提高了槽滿率，降低了溫升。推出了第二代無框力矩電機。這種基于18槽的灌封工藝屬于首創(chuàng)。市場和需求是不斷進化的，2022年8月，步科基于更多用戶痛點推出了第三代無框力矩電機FMC系列，首創(chuàng)無框灌封工藝、輕量化機身設(shè)計、運動速度更快?！?/p>

與同行相比，優(yōu)勢體現(xiàn)在：（1）專業(yè)化：通過深?優(yōu)化電磁方案，獲得更高的轉(zhuǎn)矩密度；（2）精細化：目前有52mm-132mm10種框架尺?，覆蓋3-25kg

負載需求，相同轉(zhuǎn)矩下，尺?更小，溫升更低；（3）特色化：首創(chuàng)無框灌封工藝，輕量化設(shè)計、更薄機身，運動速度更快，更平穩(wěn)，與市場產(chǎn)品相比，銅損下降率高達20%；（4）新穎化：與市場主流的諧波減速機尺?匹配

，更?的中空內(nèi)徑滿足多樣化的穿線需求。（5）搭載可集成24bit絕對值中空編碼器或者霍爾傳感器，讓運行更加平穩(wěn)；（6）定轉(zhuǎn)子激光標識保證追溯性；（7）提供定制化解決方案—可提供無機殼/有機殼等方案；（8）數(shù)字化工廠，持續(xù)穩(wěn)定?產(chǎn)，全球分銷，國內(nèi)多地設(shè)有辦事處提供支持和服務(wù)。圖

步科第三代FMC無框力矩電機和技術(shù)平臺◆

根據(jù)公司2023年年12月21日披露的《投資者關(guān)系活動記錄表》顯示，公司無框力矩電機屬于低壓伺公司無框力矩電機屬于低壓伺服的一種，它與伺服電機產(chǎn)品共用產(chǎn)能，目前是步科技術(shù)平臺半自動化生產(chǎn)。公司正在常州建設(shè)智能制造生產(chǎn)基地，預(yù)計明年年底竣工投產(chǎn)，為低壓伺服規(guī)劃了全自動生產(chǎn)線，產(chǎn)能設(shè)計能夠滿足下游行業(yè)擴張的需求。公司無框力矩電機主要應(yīng)用在協(xié)作機器人領(lǐng)域，還有少量的仿生機器人領(lǐng)域。從第一代產(chǎn)品上市迄今，已經(jīng)發(fā)展了七八年的時間，目前公司的無框力矩電機為第三代產(chǎn)品，已經(jīng)得到市場充分的驗證和認可。◆

根據(jù)公司2024年5月17日披露的《投資者關(guān)系活動記錄表》顯示，公司在機器人行業(yè)的銷售收入

90%于工業(yè)移動機器人（AGV/AMR）；2023

年，公司在協(xié)作機器人行業(yè)的銷售實現(xiàn)了翻倍增長，無框力矩電機出貨量約

1.4

萬臺；其余的銷售收入為少量泛服務(wù)機器人方向，目前仿生機器人方向均是樣品訂單，對銷售貢獻還很小。資料：Kinco步科公眾號，上海證券研究所133.2無框力矩電機重點標的：昊志機電-公司無框力矩電機、諧波減速器等產(chǎn)品可用于人形機器人表昊志機電機器人領(lǐng)域功能部件產(chǎn)品◆公司概況：為一家專業(yè)從事中高端數(shù)控機床、機器人、新能源汽車核心功能部件等的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售與維修服務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè)。截至2023年，公司擁有

2

家全資子公司、1

家控股子公司以及

13

家全資孫公司，并已成立機器人事業(yè)部、高速風機事業(yè)部、精密事業(yè)部、直驅(qū)事業(yè)部等多個事業(yè)部，生產(chǎn)基地分布國內(nèi)外。公司產(chǎn)品涵蓋數(shù)控機床領(lǐng)域的主軸、轉(zhuǎn)臺、直線電機、數(shù)控系統(tǒng)、直線電機等；機器人領(lǐng)域的諧波減速器、DD

電機、低壓伺服驅(qū)動、剎車機構(gòu)、編碼器、末端執(zhí)行、力矩傳感器等；新能源汽車領(lǐng)域的氫燃料電池空壓機和曝氣鼓風機等。特點配套機器人采用公司自主研發(fā)的獨特

ES齒形，齒輪接觸和嚙

一般用于小型工業(yè)機合的范圍比較廣，負載時同時嚙合的齒數(shù)將達到總

器人；工業(yè)機器人的齒數(shù)的約

30%，較之傳統(tǒng)的漸開線齒形，在精度、

小臂、腕部或手部等強度、剛性、使用壽命等各方面實現(xiàn)大幅提升，傳

末端軸位置；協(xié)作機動比大且傳動范圍寬，傳動精度高，實現(xiàn)零齒隙傳動，傳動平穩(wěn)、無沖擊、工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，較之一般齒輪減速器，在傳動比和承載條件相當?shù)那闆r下，體積和重量可減小

1/3至

1/2。器人◆公司在人形機器人就領(lǐng)域業(yè)務(wù)布局情況：?

根據(jù)公司披露的2023年年報，公司的諧波減速器、機器人關(guān)節(jié)模組、末端執(zhí)行機構(gòu)（氣動手指和快換模塊）等產(chǎn)品能夠滿足協(xié)作機器人、輕型機器人生產(chǎn)的模塊化、標準化、小型化要求，具有較好的市場前景。憑借在機器人領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，公司先后攻克了智能機器人用“高性能諧波減速器”、“高精度編碼器”、“一體化關(guān)節(jié)模組”、“六維力傳感器”、“控制系統(tǒng)”等一系列核心功能部件技術(shù)，打破了智能機器人核心功能部件依賴進口的局面，實現(xiàn)了智能機器人核心功能部件的全國產(chǎn)化。公司與客戶共同開發(fā)的按摩機器人，已成功應(yīng)用于美業(yè)專業(yè)連鎖機構(gòu)。公司開發(fā)的無框力鉅電機，具有以下特點：（1）

主要應(yīng)用于協(xié)作機器轉(zhuǎn)矩波動≤1%，更利于機器人力矩控制；（2）3.5

人和輕型機器人倍過載能力，使得機器人負載能力大大加強。公司開發(fā)的編碼器，具有以下特點：（1）（定位

主要應(yīng)用于協(xié)作機器精度）≤±20-40"

，重復點位精度≤±3-10"；（2）工作溫度范圍寬：-40℃至+85攝氏度，滿足嚴苛氣候條件下的應(yīng)用；（3）可靠性高、耐油污粉塵和水汽，維護方便，性能穩(wěn)定可靠。人和輕型機器人?

根據(jù)公司2024年5月11日披露的《投資者關(guān)系活動記錄表》顯示，公司機器人子公司成立事宜正在有序推進中，主要負責機器人核心功能部件（包括但不限于諧波減速器、無框力鉅電機、剎車機構(gòu)、編碼器、電磁快換模塊、六維度力鉅傳感器、控制系統(tǒng)、關(guān)節(jié)模組、末端執(zhí)行機構(gòu)（氣動手指、快換模塊）以及RV減速器等機器人領(lǐng)域功能部件）研發(fā)、生產(chǎn)、銷售等。公司現(xiàn)有的產(chǎn)品包括諧波減速器、無框力矩電機、驅(qū)動器、編碼器、力矩傳感器等可應(yīng)用于人形機器人，但尚未應(yīng)用于人形機器人領(lǐng)域，也沒有簽署相關(guān)協(xié)議。公司開發(fā)的六維度力鉅傳感器具有以下特點：（1）

主要應(yīng)用于協(xié)作機器世界級的力控精度≤0.1Nm；（2）溫度自補償，蠕

人和輕型機器人變小，結(jié)構(gòu)解耦；（3）18或

24

位

A/D轉(zhuǎn)換，采樣率高達

1KHz；（

4）通信協(xié)議：Ethercat、網(wǎng)、CAN、R485等多種選擇；（5）卡爾曼和巴特沃雙重濾波算法，力/力矩輸出更平順；（6）6通道模擬信號輸入，低噪聲儀表放大。資料：昊志機電2023年半年報公告，上海證券研究所14目錄Content一、機器人驅(qū)動方式：電機為主二、無框力矩電機行業(yè)國內(nèi)企業(yè)集中度較高，產(chǎn)品實力有待追趕海外企業(yè)三、無框力矩行業(yè)重點標的：步科股份、昊志機電四、亞太地區(qū)是全球空心杯電機的主要市場，國內(nèi)企業(yè)積極發(fā)力五、繞線工藝是空心杯電機的核心壁壘六、空心杯電機行業(yè)重點標的：鳴志電器、鼎智科技、雷賽智能七、風險提示4.1空心杯電機相比普通電機，具有功率密度高、高效率、高精度、高集成度◆空心杯電機定義及原理?？招谋妱訖C屬于直流永磁的伺服、控制電動機，也可以將其歸類為微特電機。在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗。因為沒有鐵損，所以它的效率要比普通的微型直流電機要高，它的線圈就是轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動慣量小，易于控制，但是沒有鐵芯，轉(zhuǎn)子的線圈只能做得非常薄，不然就會損失磁通，所以空心杯電機的功率不大，大型的空心杯電機也只能做到幾百瓦?！簟魪慕Y(jié)構(gòu)上空心杯電機和普通電機的區(qū)別如下：1.

結(jié)構(gòu)不同：空心杯電機的定子是空心的杯狀結(jié)構(gòu)，而普通電機的定子是實心的。2.

外形尺寸?。河捎诳招谋姍C的定子結(jié)構(gòu)呈空心杯狀，因此其外形尺寸可以更加緊湊，相對于同樣功率的普通電機來說，空心杯電機的體積更小。

3.

輕巧：空心杯電機的設(shè)計結(jié)構(gòu)使其非常輕巧，適用于有重量要求的應(yīng)用領(lǐng)域。從應(yīng)用優(yōu)勢上空心杯電機和普通電機的區(qū)別如下：1.

功率密度高：空心杯電機由于體積小，因此具有更高的功率密度，即單位體積內(nèi)可以承載更高的功率輸出。2.

高效率：空心杯電機的結(jié)構(gòu)緊湊，磁路短，鐵芯和銅芯損耗較小，因此具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率。3.

高精度：由于空心杯電機配合高分辨率編碼器一起使用，可以實現(xiàn)非常精確的位置控制。4.

集成度高：空心杯電機常常具有集成傳感器的功能，例如編碼器，使其能夠?qū)崟r監(jiān)測電機轉(zhuǎn)子的位置和速度。圖

鐵芯和無鐵芯電機對比圖

空心杯電機圖示無鐵芯電機鐵芯電機資料：優(yōu)特美爾，上海證券研究所資料：優(yōu)特美爾，上海證券研究所164.2

空心杯電機可應(yīng)用于航天航空、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化和機器人等領(lǐng)域圖

空心杯電機組成圖示◆空心杯電機主要由后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組（轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵（定子）、法蘭、定位環(huán)組成。定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場，使電機無鐵損耗。沒有軟磁性牙齒。所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是均勻的，即使在低速下也能使運行平穩(wěn)。在較高的速度下，電機能減少振動，減少噪音。有繞組和換向器的轉(zhuǎn)子。繞組通過所謂的換向板連接到軸上。線圈在磁鐵和外殼之間的氣隙中運動。換向系統(tǒng)使用一對貴金屬刷減少了電刷火花。減少的電刷火花產(chǎn)生較少的電磁排放?！魬?yīng)用場景：?

需要快速響應(yīng)的隨動系統(tǒng)。如的飛行方向快速調(diào)節(jié)，高倍率光驅(qū)的隨動控制，快速自動調(diào)焦，高靈敏的記錄和檢測設(shè)備，工業(yè)機器人，仿生義肢等，空心杯電動機能很好地滿足其技術(shù)要求。?

對驅(qū)動元件要求平穩(wěn)持久拖動的產(chǎn)品。如各類便攜式的儀器儀表，個人隨身裝備，野外作業(yè)的儀器設(shè)備，電動車等，同樣一組電源，供電時間可以延長一倍以上。資料：香磁磁業(yè)公眾號，上海證券研究所?

各種飛行器，包括航空、航天、航模等。利用空心杯電動機重量輕，體積小，能耗低的優(yōu)點，可以最大限度地減輕飛行器的表

空心杯電機應(yīng)用領(lǐng)域重量。?

各種各樣的民用電器、工業(yè)產(chǎn)品。采用空心杯電動機作為執(zhí)行元件，可以使產(chǎn)品檔次提高，性能優(yōu)越。應(yīng)用領(lǐng)域具體應(yīng)用產(chǎn)品飛機控制系統(tǒng)：用于小型舵面、各種類型的空氣和液體閥門、電傳飛行控制系統(tǒng)、閥門、空調(diào)系統(tǒng)等的執(zhí)行器；航空領(lǐng)域

機上通訊和機艙設(shè)施：各種用于天線裝置、窗戶遮光板控制、電動座椅調(diào)節(jié)、衛(wèi)生間、行李架關(guān)閉輔助裝置的執(zhí)行器。?

利用其能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)勢，也作為發(fā)電機使用；利用其線性運行特性，也作為測速發(fā)電機使用；配上減速器，也可以作為力矩電動機使用。用于火箭發(fā)動機閥門、光伏陣列驅(qū)動裝置以及伸展機構(gòu)的驅(qū)動裝置。用于對接分離系統(tǒng)的執(zhí)行器；應(yīng)用于科研航天器和機器人探測器的任務(wù)執(zhí)行機構(gòu)，尤其是在月球和火星的探測任務(wù)中。航天航空

航天領(lǐng)域◆

缺點：當直流電機處于靜止狀態(tài)時，如果繞組一相切斷或電源切斷一相接通電源，繞組會產(chǎn)生兩個大小相等，方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，這兩個旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生的扭矩大小相等，方向相反，正好互相抵消，啟動轉(zhuǎn)矩為零，電機無法啟動，這就是空心杯電機的缺點?？招谋姍C的這個缺點是一種危險很大的故障，在使用時，我們需要檢查直流電機是否有故障，檢查電源電路是否有斷路開關(guān)，是否有熔保險絲，然后檢查三相繞組各相有無斷流現(xiàn)象。基礎(chǔ)設(shè)施：用于對接、維護、發(fā)射和降落系統(tǒng)的執(zhí)行器，用于執(zhí)行維護作業(yè)的機器人系統(tǒng)；有效載荷機構(gòu)：舵面無人機領(lǐng)域

執(zhí)行器、電子光學元器件、云臺和負載驅(qū)動裝置、絞盤和負載鎖定裝置；由電機、控制器和螺旋槳組成的優(yōu)化驅(qū)動系統(tǒng)，可用于多軸飛行器、固定翼飛行器和無人垂直起降飛行器。傳感器或有源元件可以幫助有源植入物監(jiān)控或支持人體功能，例如在心臟支持系統(tǒng)、主動閥、定位系統(tǒng)、泵系統(tǒng)等。有源植入物外科系統(tǒng)

手術(shù)機器人，用于支持外科醫(yī)生；外科手持工具，用于去除組織和軟骨、鉆孔和固定螺栓。醫(yī)療設(shè)備泵機和藥劑

胰島素泵，在必要時自動注射必要的胰島素量，以使糖尿病患者的血糖水平保持在正確的水平；全新泵機和藥劑配量系統(tǒng)

配量系統(tǒng)的開發(fā)，并專門處理客戶的需求。復健和假肢

各種的假體，例如仿生手、仿生腳、外骨骼等。實驗室液體處理(移液機器人)、即時檢測診斷(P0C)、DNA測序、PCR分析。工業(yè)自動化

自動化和機器人工業(yè)自動化

傳送帶、電動夾具、泵、半導體、紡織品、焊接設(shè)備。資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所174.3

空心杯電機具有可靠的運行穩(wěn)定性、高能量密度、啟動和制動迅速、更少電磁干擾等優(yōu)勢◆可靠的運行穩(wěn)定性：較強的自適應(yīng)能力，速度波動可控制在2%

?！糇畲竽芰哭D(zhuǎn)換效率(衡量其節(jié)能特性的指標)

：其效率通常為70，一些產(chǎn)品可達到90

(普通鐵芯電機為15

–

50）。◆高能量密度：與同等功率的鐵芯電機相比，其重量和體積減少了1

/

3

-

1

/

2;相應(yīng)的參數(shù)如速度-電壓、速度-扭矩、扭矩-電流等都顯示出標準的線性關(guān)系?！魡雍椭苿友杆?，反應(yīng)非常迅速：機械時間常數(shù)小于28毫秒，一些產(chǎn)品可達到10毫秒，在推薦運行區(qū)域的高速運行條件下，速度調(diào)節(jié)是敏感的?！舾俚碾姶鸥蓴_：采用高質(zhì)量的電刷和換向器結(jié)構(gòu)，減少換向火花，并可消除額外的抗干擾裝置;◆轉(zhuǎn)動波動小：由于鐵芯沒有潛在的機械損耗，空心杯電機運行穩(wěn)定性非?？煽?，而且其體積和重量擺脫了傳統(tǒng)鐵芯的限制，有很大的擴展設(shè)計空間，可以引入許多先進的技術(shù)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的波動，使得空心杯電機的波動頻率和時間遠小于傳統(tǒng)電機。因此，空心杯電機是精密電器的最佳選擇?！魺o轉(zhuǎn)矩滯后：銅板線圈方式無有槽硅鋼片，無磁滯損耗，無齒槽效應(yīng)減少了速度和轉(zhuǎn)矩波動?！?/p>

穩(wěn)定性好：空心杯電機生產(chǎn)技術(shù)在國內(nèi)也比較成熟，一般應(yīng)用的要求各廠家都有配套的研發(fā)、測試、半自動化及自動化生產(chǎn)經(jīng)驗，產(chǎn)品一致性、穩(wěn)定性可靠。◆降溫效果好：銅盤管內(nèi)外表面有氣流，比槽轉(zhuǎn)子線盤管冷卻效果好，傳統(tǒng)的漆包線嵌在硅鋼片的凹槽內(nèi)，線圈表面氣流少，散熱差，溫升大，在輸出功率相同的情況下，采用銅線圈模式的電機溫升較小?！舴逯缔D(zhuǎn)矩高：峰值扭矩與連續(xù)扭矩的比率非常大，因為當電流上升到峰值時，扭矩常數(shù)是恒定的，電流和扭矩之間的線性關(guān)系使馬達能夠產(chǎn)生更大的峰值扭矩，當馬達達到飽和時，無論增加多少電流，馬達的扭矩都不會增加。184.4有刷空心杯電機相比無刷空心杯電機，具有壽命更長、轉(zhuǎn)速更高、有鐵損等特點◆◆空心杯電機分為有刷和無刷兩種，有刷空心杯電機轉(zhuǎn)子無鐵芯，無刷空心杯電機定子無鐵芯?？招谋绷饔兴⑽㈦姍C采用機械換向，磁極不動，線圈旋轉(zhuǎn)。電機工作時，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉(zhuǎn)動的換向器和電刷來完成的。在轉(zhuǎn)動的過程中會摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷。碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會發(fā)生電火花，產(chǎn)生電磁破，干擾電子設(shè)備。無刷空心杯直流電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)?！魺o刷空心杯直流電機，是使用一套電子設(shè)備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機。因為是自控式運行的，所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步，消除了空心杯直流有刷微電機的缺點。圖

有刷空心杯電機拆解圖圖

無刷空心杯電機拆解圖圖

有刷和無刷空心杯電機比較有刷無齒槽(空心杯)長壽命(20000小時)無刷無鐵芯(空心杯)壽命有限(2000h)高轉(zhuǎn)速(可達50000rpm)

轉(zhuǎn)速受限(最多15000rpm)電磁干擾可忽略有鐵損有電磁干擾，有火花無鐵損需要驅(qū)動控制不需要，控制簡單資料：鳴志電器，上海證券研究所資料：鳴志電器，上海證券研究所資料：云熙機電公眾號，上海證券研究所194.5政策端發(fā)力助力空心杯電機國產(chǎn)化◆

中央及地方出臺微特電機和空心杯電機相關(guān)政策助力空心杯電機國產(chǎn)化。2022年12月，由工信部推出《關(guān)于加快內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展的實施意見》，推進高效節(jié)能電機、電力系統(tǒng)組網(wǎng)等技術(shù)研究；推動船用動力電池、電機等上下游配套產(chǎn)品集聚發(fā)展。表

我國空心杯電機行業(yè)相關(guān)政策政策名稱發(fā)布部門發(fā)布時間相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策《關(guān)于加快內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展的實施意見》推進高效節(jié)能電機、電力系統(tǒng)組網(wǎng)等技術(shù)研究；推動船用動力電池、電機等上下游配套產(chǎn)品集聚發(fā)展。工信部2022.12《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動計劃》發(fā)展高功率密度永磁電機、同步磁阻電機、智能電機、超高效異步電機等產(chǎn)品。推動完善廢舊電機回收體系，鼓勵企業(yè)開展電機再制造。工信部2022.82022.7該《目錄》編制、收錄了21個領(lǐng)域1047項產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)品和技術(shù)。其中，含有“電機”的相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)主要包括：節(jié)能與新能源汽車領(lǐng)域基礎(chǔ)零部件和元器件中的“高效高功率輪轂/輪邊電機總成、深度集成電驅(qū)動總成”；節(jié)能與新能源汽車領(lǐng)域基礎(chǔ)制造工藝及裝備中的“扁線電機核心工藝”等?！懂a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新發(fā)展目錄(2021年版)》國家產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)專家委員會《工業(yè)領(lǐng)域碳達峰方案》工信部、環(huán)境部、等提升重點用能設(shè)備能效。實施變壓器、電機等能效提升計劃；重點推廣稀土永磁無鐵芯電機等新型節(jié)能設(shè)備。2022.72022.6《工業(yè)能效行動計劃》工信部、六部門2025年新增高效節(jié)能電機占比達到70%以上。針對壓縮機等通用設(shè)備，鼓勵采用2級能效及以上的電動機，推廣2級能效及以上的變頻調(diào)速永磁電機，鼓勵采用低速直驅(qū)和高速直驅(qū)式永磁電機，大力發(fā)展永磁外轉(zhuǎn)子電動滾筒、

一體式螺桿壓縮機等?！峨姍C能效提升計劃

工信部

、市場監(jiān)管(2021-2023年)》

總局2021.112021.102020.5《2030年前碳達峰行

工信部

、市場監(jiān)管動方案》

總局推進重點用能設(shè)備節(jié)能增效。以電機、風機、泵壓縮機、變壓器、換熱器、工業(yè)鍋爐等設(shè)備為重點，全面提升能效標準。《GB18613-2020電動機能效限定及能效等級》市場監(jiān)督管理局淘汰IE3以下能效電機，該標準于2021年6月1日正式實施。機器人高性能伺服電機、100馬力以上拖拉機電機及其控制系統(tǒng)、為電動叉車配套的電機、城市軌道永磁牽引電機、電動汽車驅(qū)動電機系統(tǒng)等屬于鼓勵類別?！懂a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄(2019年本)》國家發(fā)展改革委2019.10資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所204.6

2022年全球空心杯電機市場規(guī)模為51億人民幣，中國成為全球最大的空心杯電機產(chǎn)地◆

空心杯電機全球市場發(fā)展增速強勁。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2022年全球空心杯電機市場規(guī)模為51億人民幣，預(yù)計2028年市場規(guī)模將達到83億人民幣，期間復合年均增長率約8.5%?！?/p>

分地區(qū)產(chǎn)量：2022年中國空心杯電機產(chǎn)量占比為56%，成為全球最大的空心杯電機產(chǎn)地，歐洲和北美地區(qū)產(chǎn)量占比分別為15%和11%。圖

全球空心杯電機市場規(guī)模（單位：億元）圖

2022年全球空心杯電機地區(qū)產(chǎn)量占比中國

歐洲

北美

其他90807060504030201018%11%56%15%020222028E資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所214.7

2022年無刷空心杯電機占比34.2%，未來占比預(yù)計持續(xù)提升◆

2022年全球空心杯電機市場規(guī)模7.48億美元，同比增長10.55%，增速高于微特電機2022年的同比增速。其中，有刷空心杯電機市場規(guī)模4.92億美元，占比65.8%；無刷空心杯電機市場規(guī)模2.56億美元，占比34.2%。隨著空心杯電機技術(shù)的持續(xù)成熟，無刷空心杯電機占比預(yù)計持續(xù)提升，2028年預(yù)計達到42.2%。圖

2021-2028年全球有刷、無刷空心杯電機市場規(guī)模（單位：億美元）有刷空心杯電機無刷空心杯電機70%60%50%40%30%20%10%0%20222028E資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院

，上海證券研究所224.8.1

產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)：上中下三游緊密銜接，機器人領(lǐng)域或成為市場關(guān)注焦點◆

空心杯電機與微特電機產(chǎn)業(yè)鏈相似。空心杯電機歸屬于微特電機，其上游原材料與微特電機相似，包括銅、鋼材、磁鋼、軸承、塑料等。最初，空心杯電機主要應(yīng)用于航空、航天、軍事等高科技領(lǐng)域，近年來其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴展至民用行業(yè)，包括醫(yī)療設(shè)備、消費電子產(chǎn)品、電動工具、工業(yè)自動化等各個領(lǐng)域。◆

空心杯電機是機器人靈活手的關(guān)鍵零件。以特斯拉2023年開始生產(chǎn)的擎天柱Optimus的人形機器人為例，空心杯電機占單臺機器人成本的4.43%，屬于占比較高的零部件環(huán)節(jié)。特斯拉Optimus單手有11個自由度，采用6個執(zhí)行器，采用空心杯電機+蝸輪蝸桿+金屬肌腱驅(qū)動的方案，空心杯電機占手部執(zhí)行器成本的54.5%。圖空心杯電機產(chǎn)業(yè)鏈圖空心杯電機占比特斯拉人形機器人手部執(zhí)行器成本圖特斯拉Optimus用到靈巧手上游行業(yè)中游行業(yè)下游行業(yè)行星齒輪箱+傳感器+編碼器+滾珠絲杠桿,45.5%銅醫(yī)療裝置電動工具空心杯電鋼材磁鋼軸承機,54.5%空心杯電機工業(yè)自動化消費類電子產(chǎn)品塑料資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所資料：特斯拉2022

AIDAY，上海證券研究所234.8.2

空心杯電機的永磁材料以高端釹鐵硼為主，2022年其占比為43%◆

在原材料中，空心杯電機的永磁材料以高端釹鐵硼(第三代稀土永磁)為主，2022年釹鐵硼永磁材料中高端型占比43%。不同永碰體的特點和性能存在差異，在保證產(chǎn)生的磁場穩(wěn)定的同時，需根據(jù)應(yīng)用場縣對工作溫度、環(huán)垃的要求，合理的配置永磁材料，達到電機的性能和成本效應(yīng)最大化?！?/p>

目前稀土產(chǎn)量受限于企業(yè)的冶煉分離能力，中國頭部企業(yè)產(chǎn)能利用率約為85%，釹鐵硼永磁材料應(yīng)用領(lǐng)城不斷擴大。包括風電領(lǐng)域、變頻空調(diào)、工業(yè)機器人等多方面對稀土需求形成有力支撐。圖

2022年稀土永磁釹鐵硼占比情況圖

2022年稀土永磁釹鐵硼應(yīng)用領(lǐng)域細分情況高端釹鐵硼永磁材料中低端釹鐵硼永磁材料傳統(tǒng)汽車新能源汽車風電工業(yè)節(jié)能電梯空調(diào)消費電子其他2.6%6.7%8.2%37.3%43%8.3%8.5%57%10.8%17.6%資料：頭豹研究院，上海證券研究所資料：頭豹研究院，上海證券研究所244.9亞太地區(qū)是全球空心杯電機市場的主要市場，國內(nèi)企業(yè)積極發(fā)力◆亞太地區(qū)是全球空心杯電機市場的主要市場。2021年空心杯電機全球市場規(guī)模6.77億美元，中國、歐洲和其他地區(qū)分別占比34.80%、25.85%和39.35%。2022年亞太、歐洲、北美地區(qū)空心杯電機分別占比49%、25%和20%?！艨招谋姍C國內(nèi)市場競爭激烈。從目前的競爭格局來看，Maxon、Faulhaber、Portescap起步較早，在空心杯電機領(lǐng)域是較為領(lǐng)先的。國內(nèi)也有一些電機廠商已經(jīng)能夠提供或正在布局高性能空心杯電機以應(yīng)對未來需求巨大的藍海市場。鳴志電器通過收購獲得了領(lǐng)先的空心杯電機技術(shù)，在全球市場都有相當?shù)母偁幜Γ阅苡斜Ｕ系耐瑫r具有性價比優(yōu)勢，是國內(nèi)的第一梯隊。據(jù)悉鳴志電器目前已向人形機器人頭部客戶提交全套技術(shù)方案及樣機，正穩(wěn)步推進中。江蘇雷利與其子公司也在大力推進空心杯電機和人形機器人應(yīng)用，據(jù)悉部分產(chǎn)品在樣品測試階段已得到客戶認可，處于小批量供貨階段。深耕微型傳動驅(qū)動的兆威機電在空心杯微特電機領(lǐng)域同樣也有相關(guān)空心杯電機方案提供，同時還能提供整個微型傳動系統(tǒng)解決方案。偉創(chuàng)電氣的13mm

8萬轉(zhuǎn)空心杯電機也非常有競爭力，從2022年大舉布局機器人賽道開始目前在機器人電機領(lǐng)域也相當有競爭力。圖

2022年國內(nèi)空心杯電機廠商基本情況圖

2022年空心杯電機地區(qū)市場規(guī)模占比其他,6%公司名稱

主要產(chǎn)品空心杯電機情況空心杯電機應(yīng)用領(lǐng)域控制電機及其驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品，貿(mào)易代理業(yè)

公司空心杯電機包括EC系列直流無刷無齒槽電機和DCU系列嗚志電器

務(wù)、LED控制與驅(qū)動產(chǎn)品，

設(shè)備狀態(tài)管理

直流有刷空心杯電機兩大類

提供直徑為8-24mm多種外徑及

醫(yī)療、工業(yè)機器人、自動化等產(chǎn)品等

機身長度規(guī)格型號，主要用于醫(yī)療等場景線性執(zhí)行器、混合式步進電機、直流電機、公司產(chǎn)品包括直流無槽電機，提供直徑為16-42mm等6個機座

實驗室自動化、工程自動化、機器人、生物醫(yī)學等。鼎智科技音圈電機等號北美,20%電動窗簾、工業(yè)機器人、工業(yè)夾具、電子換檔系統(tǒng)、醫(yī)療泵、口腔醫(yī)療設(shè)備、自動化設(shè)備等公司包括有刷、無刷空心杯電機，提供直徑為16-40mm多種外徑及機身長度規(guī)格型號拓邦股份

工具、家電、新能源等亞太,49%公司聚焦微型、高效電機領(lǐng)域，擁有專業(yè)的設(shè)計研發(fā)團隊，現(xiàn)有微型PM步進、高速空心杯及高功率密度無刷直流電機等多個平臺微型傳動系統(tǒng)、精密注塑件、精密模具及其他汽車電子、智慧醫(yī)療、消費電子、工業(yè)裝備、智能家居等領(lǐng)域兆威機電歐洲,25%公司產(chǎn)品可以達到13毫米8萬轉(zhuǎn)的功率密度，后續(xù)也會進一步推進研發(fā)10毫米、8毫米、6毫米，包括10萬轉(zhuǎn)的更高功率

公司首款產(chǎn)品主要推向醫(yī)療領(lǐng)域。密度的產(chǎn)品偉創(chuàng)電氣

變頻器、伺服系統(tǒng)與運動控制器等產(chǎn)品禾川科技

伺服系統(tǒng)、PLC等空心杯電機有成熟產(chǎn)品但還沒銷售--------公司空心杯電動機提供直徑為16-40mm多種外徑，共幾百種

智能運輸、汽車部件、精密醫(yī)療、家不同規(guī)格的空心杯電動機

居生活等工業(yè)制造和民用領(lǐng)域。北京奕山

電機、減速器、編碼器、驅(qū)動器等空心杯電機、無刷電機、混合步進電機、電動工具，紋身機，紋眉機，自動化設(shè)備，機器人，醫(yī)療設(shè)備，軍工產(chǎn)品，美容儀，智能家居等萬至達電機公司的主要產(chǎn)品是空心杯永磁有刷、無刷直流電機，提供多種外徑及機身長度規(guī)格型號永磁步進電機、減速電機、有刷電機、伺服電機等資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，上海證券研究所25目錄Content一、機器人驅(qū)動方式：電機為主二、無框力矩電機行業(yè)國內(nèi)企業(yè)集中度較高，產(chǎn)品實力有待追趕海外企業(yè)三、無框力矩行業(yè)重點標的：步科股份、昊志機電四、亞太地區(qū)是全球空心杯電機的主要市場，國內(nèi)企業(yè)積極發(fā)力五、繞線工藝是空心杯電機的核心壁壘六、空心杯電機行業(yè)重點標的：鳴志電器、鼎智科技、雷賽智能七、風險提示5.1.1

繞線杯結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)空心杯無刷電機降低齒槽轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵部件◆

空心杯無刷電機體積小、質(zhì)量輕，主要由定子組件、空心杯組件、傳感器組件、轉(zhuǎn)子、端蓋、軸承等組成。為減小齒槽轉(zhuǎn)矩，降低起動轉(zhuǎn)矩，定子鐵心采用無齒槽結(jié)構(gòu)，三相定子繞組采用繞線杯結(jié)構(gòu)。位置傳感器采用開關(guān)型霍爾元件，傳感器磁鋼與主磁鋼轉(zhuǎn)子同軸連接，霍爾位置的精確定位通過繞線杯位置及傳感器調(diào)節(jié)進行固定。繞線杯結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)空心杯無刷電機降低齒槽轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵部件，其繞線杯獨立線圈周向?qū)ΨQ安裝分布均勻性、繞線杯繞組固定方式、引出線的焊接等均是產(chǎn)品實現(xiàn)的關(guān)鍵。因此，繞線杯繞組在結(jié)構(gòu)上主要由三相對稱分布的繞組、繞組固定支架、引出線焊接板組成?！?/p>

定子空心杯組件主要由繞線杯、繞線杯固定架傳感器組件等組成。繞線杯經(jīng)繞制、周向整形形成三相對稱繞線杯后進行絕緣處理后固定在繞線杯固定架上，引出線焊接在傳感器組件上，三相繞組中線通過傳感器電路板連接在一起，引出線與傳感器引出線一同從電路板上引出。圖空心杯無刷電機結(jié)構(gòu)圖圖

空心繞線杯無刷電機結(jié)構(gòu)圖圖定子空心杯組件結(jié)構(gòu)圖資料

：楊素香，石峰《空心繞線杯無刷電機繞組設(shè)計技術(shù)》，上海證券研究所資料

：楊素香，石峰《空心繞線杯無刷電機繞組設(shè)計技術(shù)》，上海證券研究所資料

：楊素香，石峰《空心繞線杯無刷電機繞組設(shè)計技術(shù)》，上海證券研究所275.1.2

空心繞線杯繞組結(jié)構(gòu)形式：直繞式、斜繞式、菱形式◆

空心繞線杯繞組結(jié)構(gòu)形式：?直繞式：是指元件有效導體部分與電樞軸線平行的繞組，屬于集中繞組。繞制時先按匝數(shù)要求在線模上繞制成普通環(huán)形的漆包線元件，在排線芯軸上按繞組展開圖連成繞組，兩端部涂以適當?shù)恼辰觿┎⒐袒尚?。這種繞制方法槽滿率較高，繞線杯中部壁薄，但由于繞制線圈時漆包線排布不整齊有堆疊，故整個電樞杯線圈排布較亂，且排線時端部須留有走線余量，從而導致端部尺寸較高?斜繞式也稱蜂房式繞組，采用蜂房式繞法制成，中間留抽頭，為了能連續(xù)繞制，必須使元件有效邊和電樞軸線成一定傾斜角度。繞線時需制作專用的繞線芯軸，芯軸上插有兩排銷釘。芯軸的外圓即為電樞杯的內(nèi)徑，銷釘?shù)奈恢冒凑绽@線展開圖排布，銷釘?shù)男芯嗉礊殡姌斜拈L度。繞線時將芯軸裝入人工繞線機上，操作者轉(zhuǎn)動繞線機的手柄，則芯軸跟隨繞線機做回轉(zhuǎn)運動，漆包線即纏繞在芯軸上。這種繞制方法端部尺寸較小，但由于斜繞式連續(xù)繞制需要一定的排線角，使得漆包線交疊，槽滿率較低。?菱形式：采用先繞制成形線圈再排線的方法，即采用自粘性漆包線在專用成形繞線模上繞制，經(jīng)過多次整形排布制成電樞杯。繞制時兩層線圈排布整齊并定型，便于控制整形后電樞杯的尺寸，提高槽滿率;同時這種方法生產(chǎn)效率高，適合批量生產(chǎn)。圖空心杯繞組的不同形狀圖空心繞線杯繞組結(jié)構(gòu)圖示直繞式繞線杯平面連接圖菱形單個繞組實物圖菱形繞組杯平面圖菱形式斜繞式直繞式資料研究所：頭豹研究院，瞿誼，黃嵩《空心杯電機繞組系數(shù)的計算與驗證》，上海證券資料：楊素香，石峰《空心繞線杯無刷電機繞組設(shè)計技術(shù)》，上海證券研究所285.2

繞線工藝是空心杯電機的核心壁壘◆

空心杯電機跟普通鐵芯機相比在性能上優(yōu)勢明顯，制作工藝也相對較為復雜。生產(chǎn)空心杯電機的關(guān)鍵是空心杯線圈的繞制。將自粘漆包線緊密排列，最終繞成為一個規(guī)則的杯狀結(jié)構(gòu)。目前，空心杯電機線圈繞制主要有三種方法，一種是人工繞線，通過一系列復雜的工藝，包括插針、手動卷線、手動排線等步驟進行生產(chǎn)。另外兩種是半自動化和自動化生產(chǎn)。卷繞式生產(chǎn)技術(shù)是半自動化生產(chǎn)，首先將漆包線順序繞到橫截面為菱形的主軸上，達到需要的長度后將其取下，然后壓扁成線板，最后將線板卷繞成杯狀的線圈。另一種是一次成型自動化生產(chǎn)技術(shù)，通過自動化設(shè)備將一根漆包線按規(guī)律繞到一主軸上，線圈卷繞成杯狀后取下，完成一個線圈的繞制?！?/p>

核心壁壘:空心杯電機繞線工藝流程復雜，加工難度遠超首通電機。在正常制造流程中，從前段線翻繞制、中段軸承、芯軸、支撐環(huán)等核心零部件安裝，到后段后蓋安裝和線路板焊線等，涉及近30道工序，其中線圈制造是空心杯電機的核心流程之一。中國本土廠商主要采用繞卷式生產(chǎn)技術(shù)，國際廠商主要采用一次成型生產(chǎn)技術(shù)，這是由于國際廠商終線工藝發(fā)展較早，自動化程度高于中國廠商。因此，國際制造廠商自動化程度較高、生產(chǎn)效率高，線園線徑范圍大、線圈質(zhì)量好、排列緊圖，電機種類多、性能好。圖

繞線式生產(chǎn)技術(shù)制造流程卷繞壓制（線板）②壓制展平?

線還線圈粘貼二條定型壓敏膠帶，脫模待展平?

將定型板插入線還線圈，并將線圈相錯拉平、再送入晨平機展平，成為扁平線環(huán)。用竹質(zhì)刮板整形?

剪掉多余的膠帶、搭頭應(yīng)留在扁平線還精微隆起的一面，以利卷筒成行成型③卷簡（線板繞卷）?

把扁平線還送入空心杯卷簡機卷筒.使線還首尾銜接。膠帶搭頭粘貼于線還首部外表，成為空心杯線圈④涂環(huán)氧定型線板卷繞（線圈）①六邊形繞還線圈?

在斜繞組繞線機上進行·涂環(huán)氧膠粘劑后，放入烘箱圍化定型資料：頭豹研究院，上海證券研究所295.3

空心杯電機在需要急速反應(yīng)的伺服系統(tǒng)、需要穩(wěn)定和持久拖動驅(qū)動部件的產(chǎn)品、飛機等領(lǐng)域應(yīng)用成為未來發(fā)展趨勢◆

隨著我國工業(yè)企業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，對空心杯電機特性提出一個更高的期望和要求，使得空心杯電機在許多應(yīng)用中不可替代?？招谋姍C在需要急速反應(yīng)的伺服系統(tǒng)、需要穩(wěn)定和持久拖動驅(qū)動部件的產(chǎn)品、各種飛機，包括航空、航天、飛機模型等、各種民用電器及工業(yè)產(chǎn)品等產(chǎn)品或者領(lǐng)域的應(yīng)用成為未來發(fā)展趨勢。表

空心杯電機市場行業(yè)未來發(fā)展趨勢空心杯電機行業(yè)未來發(fā)展趨勢需要急速反應(yīng)的伺服系統(tǒng)。例如，飛行方向的快速調(diào)整、高放大倍數(shù)光驅(qū)的跟蹤控制、快速自動對焦、高靈敏度記錄檢測設(shè)備、工業(yè)機器人、仿生假肢等，空心杯電機都能很好的滿足它們的技術(shù)要求。需要穩(wěn)定和持久拖動驅(qū)動部件的產(chǎn)品。如各種便攜儀器儀表、個人便攜式設(shè)備、野外作業(yè)儀器設(shè)備、電動汽車等，同一套電源可延長供電時間兩倍以上。各種飛機，包括航空、航天、飛機模型等。利用這些空心杯電機具有重量輕、體積小、能熬低的有點，可以通過最大限度降低飛機的重量。各種民用電器及工業(yè)產(chǎn)品。采用空心杯電機作作動器，可提高產(chǎn)品檔次，性能優(yōu)越。利用其能量轉(zhuǎn)效率高的優(yōu)點，也可用作發(fā)電機；利用其先行工作特性，也可用作轉(zhuǎn)速表發(fā)電機；配有減速器，也可作為轉(zhuǎn)矩電機使用。資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院

，上海證券研究所30目錄Content一、機器人驅(qū)動方式：電機為主二、無框力矩電機行業(yè)國內(nèi)企業(yè)集中度較高，產(chǎn)品實力有待追趕海外企業(yè)三、無框力矩行業(yè)重點標的：步科股份、昊志機電四、亞太地區(qū)是全球空心杯電機的主要市場，國內(nèi)企業(yè)積極發(fā)力五、繞線工藝是空心杯電機的核心壁壘六、空心杯電機行業(yè)重點標的：鳴志電器、鼎智科技、雷賽智能七、風險提示6.1

空心杯電機重點標的：鳴志電器-空心杯電機技術(shù)在全球居于前列水平◆

公司概況：公司專注于運動控制領(lǐng)域核心技術(shù)及系統(tǒng)級解決方案的研發(fā)和經(jīng)營，核心業(yè)務(wù)圍繞自動化和智能化領(lǐng)域有序外延擴張。經(jīng)過二十逾年的發(fā)展，公司形成了以控制電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)為核心，電源與

LED

智能照明控制系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)和國際貿(mào)易代理協(xié)同發(fā)展的業(yè)務(wù)架構(gòu)。公司在移動服務(wù)機器人、工業(yè)機器人、新能源汽車、智能駕駛汽車、太陽能裝備、生化醫(yī)療、5G

移動通訊等新興行業(yè)領(lǐng)域重點布局，構(gòu)建了以技術(shù)和產(chǎn)品為核心，質(zhì)量、成本和服務(wù)為保障的全方位競爭優(yōu)勢。運動控制領(lǐng)域的控制電機這塊，公司目前擁有步進電機、直流無刷電機、交流伺服電機、空心杯電機等控制電機類產(chǎn)品。公司的混合式步進電機產(chǎn)品在全球市場一直享有較高的市場地位，占據(jù)全球市場份額

10%以上，同時也是最近十年之內(nèi)唯一改變混合式步進電機全球競爭格局的國內(nèi)企業(yè)，打破了日本企業(yè)對該行業(yè)的壟斷。公司的直流無刷電機、交流伺服電機、