公司地址：海南省三沙市富聯(lián)娛樂電機股份有限公司
電話：15936212002
傳真：400-822-6211
郵箱：595588519@qq.com
集團網(wǎng)址：http://www.managedwebsolutions.com
首頁-萬泰娛樂娛樂平臺！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)動是應用最廣泛的方式，具有高精度、實時響應等優(yōu)勢，更適合如今機器人發(fā)展趨勢。電機種類眾多，根據(jù)不同方式可以劃分為不同種類。隨著人形機器人放量，行業(yè)均有更廣闊的發(fā)展空間。目前海外電機公司技術(shù)水平、產(chǎn)品能力均較強，國產(chǎn)公司正不斷深化自身能力，提升產(chǎn)品水平，為未來國產(chǎn)替代打下堅實基礎(chǔ)。
本文以機器人為視角，著重探討應用于機器人等領(lǐng)域的控制電機。我們將詳細分析電機的結(jié)構(gòu)、工作原理以及電機的分類。同時，將簡要梳理整個產(chǎn)業(yè)鏈的概況。接著，我們將詳細介紹在機器人領(lǐng)域具有廣泛應用前景的幾種電機，并對其市場規(guī)模、競爭格局以及行業(yè)壁壘等方面進行深入分析。最后，我們將列舉一些業(yè)內(nèi)知名公司，以期通過這些內(nèi)容，增進大家對機器人電機的認識和理解。
電機是一種將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。大多數(shù)電機通過電流在導線繞組中與磁場的相互作用來產(chǎn)生扭矩，作用在電機軸上形成力。電機主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子上的繞組通電產(chǎn)生磁場，而轉(zhuǎn)子則通過與磁場相互作用而轉(zhuǎn)動。
主要組成部分可以分為：1）外殼：外殼由一個框架（或軸心）和兩個端蓋（或軸承座）組成。電機的外殼不僅可以將電機的組件保持在一起，還可以保護內(nèi)部組件免受濕氣和污染物的影響。此外，外殼類型還會影響電機的冷卻，外殼可以分為開放式外殼，完全封閉式外殼。2）定子：定子承載磁場繞組和極。定子與轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成機器的磁路或核心。3）轉(zhuǎn)子：承載電樞繞組。電樞是承載負載的部分。4）繞組：通電后，會產(chǎn)生電磁力。
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，按照動力來源可分為液壓驅(qū)動、氣體驅(qū)動和電機驅(qū)動三種方式，其中電機驅(qū)動是應用最廣泛的方式，具有高精度、實時響應等優(yōu)勢，更適合如今機器人發(fā)展趨勢。
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。
從廣義上，電機可分為旋轉(zhuǎn)電機和靜止電機，旋轉(zhuǎn)電機又有多種分類方法。旋轉(zhuǎn)電機是根據(jù)電磁感應原理實現(xiàn)電能與機械能之間相互轉(zhuǎn)換的一種能量轉(zhuǎn)換裝置；靜止電機是根據(jù)電磁感應定律和磁勢平衡原理實現(xiàn)電壓變化的一種電磁裝置，又稱變壓器。旋轉(zhuǎn)電機按照用途可分為驅(qū)動電機和控制電機，按照電源類型可分為直流電機與交流電機。
按照用途：可分為驅(qū)動電機和控制電機?？刂齐姍C又可分為步進電機、伺服電機以及力矩電機。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，電機在實際應用中的重點已經(jīng)從過去簡單的傳動向復雜的控制轉(zhuǎn)移，特別是對電機速度、位置、轉(zhuǎn)矩的精密控制。
按照電源：可分為直流電機與交流電機。直流電機按照電刷的有無可分為有刷電機與無刷電機。交流電機按照電源類型又可分為單相交流電機與三相交流電機；按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是否相同，可分為同步電機與異步電機。相比交流電機，直流電機具有更好的啟動特性與調(diào)速特性、使用更為環(huán)保，但結(jié)構(gòu)也更為復雜、造價更為昂貴。
其他分類方法：按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為籠型異步電動機和繞線轉(zhuǎn)子感應電機；按照工作速度可分為高速、低速、恒速、調(diào)速電機等。
電機的上游主要是磁性材料、編碼器、芯片和軸承等其他零部件，中游是電機制造，下游是機器人等行業(yè)應用。
磁性材料是電機主要原料之一，對電機性能影響較大。電機一般使用磁性較強的材料，強磁性材料包括了永磁材料、軟磁材料以及功能性磁性材料。永磁的特性在于一經(jīng)磁化，很難退磁，而軟磁也容易磁化，但是磁化后容易退磁：永磁材料目前的劃分有三大類，金屬永磁、鐵氧體永磁和稀土永磁，而軟磁材料則有鐵氧體軟磁、金屬粉芯、金屬軟磁和非晶納米晶等。兩種磁材料的最不同的特征在于矯頑力不同。矯頑力的定義為使已磁化的磁材無法向外磁路提供能量（但磁體內(nèi)部仍具有一定能量）而必須施加的、與原磁化方向相反的外磁場強度，單位為Oe或A/m。簡單一點理解就是矯頑力越高，材料越不容易退磁：
1）永磁材料的目標是不斷追求更高的矯頑力，強化不退磁能力，在永磁電機中應用較多；
2）軟磁通過降低矯頑力，追求更高的磁導率，可以起到電能參數(shù)變換，提高磁性元件效率并節(jié)省空間的作用，目前作為各類電機、變壓器、繼電器、電感器、濾波器等元器件的磁芯應用在新能源汽車、機器人、光伏等諸多領(lǐng)域。
釹鐵硼性能較好，滲透率有望提升。釹鐵硼材料在矯頑力上的表現(xiàn)較優(yōu)異，同時在磁能積上也優(yōu)于其他材料。磁能積較好也意味著單位磁場強度下釹鐵硼體積更小，這也非常有利于節(jié)省電機空間。尤其是高性能釹鐵硼磁材料（矯頑力與磁能積之和大于60），能大大減小電機體積，減輕電機質(zhì)量，縮小電機能量損耗并提高整個電機系統(tǒng)效率。唯一的劣勢在于溫度穩(wěn)定性比較差，需要通過添加鈷等其他元素來改善溫度性能，價格相對較高。
編碼器的分辨率和精度與電機運動控制性能有著密切的聯(lián)系。編碼器是將信號進行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸?shù)男盘栃问降脑O(shè)備，如為伺服電機的閉環(huán)控制產(chǎn)生速度或位置的實際測量值。編碼器種類繁多，按照讀出方式可分為接觸式和非接觸式兩種；按照檢測工作原理，分為磁性編碼器、光學編碼器、電容編碼器。磁性和光學編碼器目前應用較為廣泛，而CUI Device的電容編碼器則可以應用在工業(yè)、自動化、機器人和可再生能源領(lǐng)域，未來高精度、環(huán)保型控制場景有望推動電容式編碼器的提升。
1）磁性編碼器：使用磁性碼盤，磁性碼盤上帶有間隔排列的磁極，并在一列霍爾效應傳感器或磁阻傳感器上旋轉(zhuǎn)，任何轉(zhuǎn)動都會檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁場變化。通常采用：霍爾元件、磁敏二極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返龋粌r格相對便宜、優(yōu)勢在于更耐用、抗振和抗沖擊、適合惡劣環(huán)境應用，但會受到電磁干擾，分辨率和精度相對較低。
2）光學編碼器：轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，LED光源（通常是紅外光源）和光電探測器組成，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇產(chǎn)生脈沖信號。分辨率更高，價格相對磁性編碼器較貴，在工業(yè)應用等多塵且骯臟的環(huán)境中，污染物會堆積在碼盤上，從而阻礙LED光透射到光學傳感器、導致方波不連續(xù)或完全丟失。
3）電容式編碼器：使用條狀或線狀紋路，一極位于固定元件上，另一極位于活動元件上，以構(gòu)成可變電容器，并配置成一對接收器/發(fā)射器；轉(zhuǎn)子上蝕刻了正弦波紋路，隨著電機軸的轉(zhuǎn)動，這種紋路可產(chǎn)生特殊但可預測的信號，由板載ASIC轉(zhuǎn)換，以計算軸的位置和旋轉(zhuǎn)方向?？商峁└叩木群头直媛?，耐受各種環(huán)境污染物、承受振動和極端溫度、堅固耐用有更長的使用壽命、更小的占地面積和更低的電流消耗，不受磁干擾和電噪聲的影響。
編碼器國產(chǎn)化進行時，看好國內(nèi)企業(yè)突破高端編碼器。當前，編碼器中的一些芯片、碼盤及磁頭等重要元器件仍然依賴于進口，這是國內(nèi)編碼器廠商下階段的主要突破目標。以碼盤為例，碼盤的碼道數(shù)越多，其最外道被分割的區(qū)域就越多，即編碼器的最小分辨率越高。碼盤的生產(chǎn)要求每個碼道刻劃精準，并且要求彼此對準，給編碼器的國產(chǎn)化進程造成了極大阻礙。除碼盤之外，光電編碼器的芯片屬于光敏器件，光電結(jié)合緊密且工藝特殊，對參數(shù)控制要求較高，需要在高溫條件下持續(xù)工作，還要保證信號形態(tài)正常，且電流輸出能力較大，有特殊的封裝工藝要求，是國產(chǎn)化的壁壘。
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)國產(chǎn)替代、高端產(chǎn)品以國際廠商為主。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。
不同的應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，一般使用伺服電機，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。
伺服電機（Servomotor）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運動的發(fā)動機，它可把所收到的脈沖信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。與步進電機相比，它多了一個與電動機相連的傳感器，用于位置反饋，這意味著伺服電機每收到1個脈沖，就會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，與接收的脈沖形成呼應，或者叫閉環(huán)，如此一來，就能實現(xiàn)對角速度或線的位置，速度和加速度的精確控制。
就內(nèi)部結(jié)構(gòu)而言，伺服電機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子上有兩個繞組，勵磁繞組和控制繞組。轉(zhuǎn)子是永磁鐵或感應線圈等導磁材料。轉(zhuǎn)子在由勵磁繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的作用下轉(zhuǎn)動。同時伺服電機裝配有編碼器，工作時驅(qū)動器實時接受到編碼器的反饋信號，再根據(jù)反饋值與目標值進行比較來調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。
對比控制精度、變頻特性、過載能力、響應速度等性能，可以看到伺服電機控制精度更高；低頻時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高頻時能恒力矩輸出；閉環(huán)控制使得過載保護能力更強；開機時響應速度更快。就產(chǎn)品特性而言，伺服電機更適配機器人高精度要求、多變環(huán)境的應用需求。
根據(jù)控制電源的不同，可以分為直流伺服電機和交流伺服電機。其中直流伺服電機根據(jù)是否具有電刷，又可以分為有刷直流伺服電機和無刷直流伺服電機。對比三種類型電機，可以看到直流伺服電機具有控制精準，轉(zhuǎn)矩特性、線性調(diào)節(jié)特性較好，使用方便且價格便宜等優(yōu)勢。無刷直流伺服電機以電子轉(zhuǎn)向器取代機械轉(zhuǎn)向器，減少摩擦和噪音、延長壽命且安全性，但是一定程度增加了成本。根據(jù)《永磁無刷直流電機技術(shù)》一文，目前在航空航天和軍事裝備、工業(yè)自動化等領(lǐng)域，有刷直流伺服電機正在逐步被無刷直流伺服電機所取代。
工業(yè)機器人指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人，在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中通過自動控制來代替人類執(zhí)行某些單調(diào)、頻繁和重復的長時間作業(yè)，主要包括焊接機器人、搬運機器人、碼垛機器人、包裝機器人、噴涂機器人、切割機器人和凈室機器人。工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人類的行走、扭腰、大臂、小臂、手腕、爪子等部件，由計算機控制。工業(yè)機器人廣泛應用于電子、物流、化工等工業(yè)領(lǐng)域。按照機械機構(gòu)分類，工業(yè)機器人可以分為線性機器人（又叫直角坐標機器人）、多自由度機器人（又叫多關(guān)節(jié)機器人）、并聯(lián)機器人（又叫deltaΔ機器人）和水平多關(guān)節(jié)機器人（又叫scara機器人）等。
工業(yè)機器人對精度要求較高，一般使用伺服電機，伺服系統(tǒng)成本在機器人中的占比為25%。伺服系統(tǒng)作為工業(yè)機器人核心零部件，可以將控制層指令準確、及時、穩(wěn)妥地傳送到執(zhí)行層。
受益于需求擴張，我國伺服電機市場保持穩(wěn)健增長。近年來，受到下游工業(yè)機器人、電子制造設(shè)備等產(chǎn)業(yè)擴張的影響，中國伺服電機市場規(guī)模一直保持增長趨勢。與此同時，伺服電機在新興產(chǎn)業(yè)應用規(guī)模也不斷增長。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國伺服電機行業(yè)分析及發(fā)展預測報告》，2024年我國伺服電機市場規(guī)模將超200億元。
目前國內(nèi)伺服電機市場仍由外資主導，外資品牌占比達65%。國產(chǎn)品牌匯川技術(shù)市場份額占比排名第一，市占率達15.9%。安川、臺達、松下及三菱，占比分別為11.9%、8.9%、8.8%及8.3%，國產(chǎn)化替代進行時。
空心杯電動機屬于直流永磁的伺服、控制電動機。空心杯電機（又稱無鐵芯電機、無齒槽電機）通常尺寸較小，是一種無鐵芯轉(zhuǎn)子的直流伺服電機?？招谋妱訖C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。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。由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)變化而使電動機的運轉(zhuǎn)特性得到了改善，不但具有突出的節(jié)能特點，更為重要的是具備了鐵芯電動機所無法達到的控制和拖動特性?？招谋姍C在搭配不同速比的減速機和不同分辨率的編碼器后，也可以作為力矩電機以及位置反饋的裝置使用。空心杯電機通常應用于便攜式空氣采樣泵、仿人機器人、仿生手、手持電動工具等場景。
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。
空心杯電機按照其換向方式可以分為有刷空心杯電機和無刷空心杯電機兩種?？招谋姍C分為有刷和無刷兩種，有刷電機轉(zhuǎn)子無鐵芯，無刷電機（又稱無刷無齒槽電機）定子無鐵芯。
有刷電機：空心杯直流有刷微電機采用機械換向，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通過隨電機轉(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)生電磁波，干擾電子設(shè)備。
無刷電機：無刷空心杯直流電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷空心杯直流電機，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。無刷電機具有噪音小、壽命長、易維護等特點，或是未來發(fā)展趨勢。
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%。
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最大化。
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。
空心杯制作的難點在于如何實現(xiàn)自動化?？招谋姍C由于體積小，大多使用螺旋管微型線圈。螺線管微型線圈是一個三維線圈，由多匝導線纏繞而成，纏繞內(nèi)部空心，電流流入纏繞導線，并產(chǎn)生均勻磁場。傳統(tǒng)螺旋管微型線圈制作方法以手工纏繞為主，第一步繞線和粘膠帶；第二步壓扁；第三步切線頭，第四步浸錫；第五步取膠帶；第六步卷圓；第七步浸酒精，第八步整形打圓。手工生產(chǎn)空心杯電樞線圈勞動生產(chǎn)率低，人工成本高，而且工作環(huán)境使用酒精，對工人的適應性有一定阻礙且增加了材料成本，已不能適應現(xiàn)代化大規(guī)模精細生產(chǎn)要求。因此，空心杯制作的難點在于大批量生產(chǎn)及較難的裝配，手工制作方式在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品穩(wěn)定性方面無法滿足客戶需求。
空心杯電機的核心技術(shù)在于電機繞組。導線粗細、繞組匝數(shù)的不同，使得繞組電阻值，啟動電流以及速度常數(shù)等電機參數(shù)存在較大的差異。電機繞組是電機的重要組成部分，繞組的質(zhì)量決定了空心杯電機的質(zhì)量，直接影響到電機可靠性和運行性能。隨著科學技術(shù)的進步，電機繞組的生產(chǎn)方式不斷地發(fā)生改變。發(fā)展歷程經(jīng)歷了最初的完全手工繞線，半自動繞線機，直至現(xiàn)在的自動線圈繞制設(shè)備，電機繞組的生產(chǎn)過程趨于自動化，繞制質(zhì)量和效率也在不斷地提高。
空心杯電機常用的線圈繞法有直繞形、馬鞍形、斜繞形三種形式。其中，直繞形繞制方法工藝較為復雜，多用于較長繞組結(jié)構(gòu)，常為多次繞制而成。斜繞形和馬鞍形在繞制工藝上相對簡單，國內(nèi)外繞線機多采用這兩種方式。歐洲著名品牌Faulhaber電機采用的是斜繞形線圈，瑞士Maxon電機采用馬鞍形繞制方法，電機有著較為優(yōu)越的性能。
目前，空心杯電機線圈的生產(chǎn)技術(shù)按照線圈的成型方式主要分為兩類：1）繞卷生產(chǎn)技術(shù)。卷繞生產(chǎn)技術(shù)工藝較為復雜，首先將銅線繞制成一定幾何形狀的空心線圈，多為菱形和四邊形，進而將線圈擠扁，制成扁平的銅線板，最后再將線板繞成圓柱狀的線）一次成型生產(chǎn)技術(shù)。利用空心杯線圈繞制設(shè)備一次繞制成型。繞線機將銅線按照既定的規(guī)則纏繞在主軸上，一次成型，不需要卷圓壓扁等多道工序。
繞線設(shè)備國外領(lǐng)先，國內(nèi)企業(yè)起步較晚。作為電機制造行業(yè)鮮明的代表，瑞士的Meteor公司是全球占有率較高的繞線機供應商。Meteor在該行業(yè)具有較為先進的技術(shù)和強大的研發(fā)實力，研制出諸多類型的線圈繞制設(shè)備，攻克了較多技術(shù)上的難題，在多個方面有著獨特的解決方案。另外，作為世界繞線機生產(chǎn)的鼻祖，日本田中精機株氏協(xié)會，第一個將計算機控制用于全自動繞線機上，發(fā)明了磁鐵無摩擦張力器，研發(fā)出CNC可翻轉(zhuǎn)的多軸繞線設(shè)備。受到空心杯電機關(guān)鍵技術(shù)和工藝的制約，其中核心技術(shù)即線圈的設(shè)計、繞制工藝以及繞制設(shè)備，先進的技術(shù)和工藝設(shè)備一直被德國、瑞士等少數(shù)發(fā)達國家所壟斷，同時國外的高質(zhì)量設(shè)備價格昂貴，我國對空心杯電動機制造設(shè)備的研發(fā)愈發(fā)重視，如中特科技、臺立電子、勤聯(lián)科技、昆山庫克自動化等均有繞線設(shè)備產(chǎn)品。但是現(xiàn)有線圈繞制設(shè)備問題，包括一次成型的自動化繞制設(shè)備較少，馬鞍形線圈多為卷繞式的成型方式，現(xiàn)有自動化的繞制線圈的類型多為斜繞形，且在線圈兩端的質(zhì)量較差等一系列問題。
產(chǎn)品矩陣和客戶背書是空心杯電機的重要壁壘。以Maxon和Faulhaber兩家公司為例進行分析，兩者均具有完善的產(chǎn)品矩陣和優(yōu)秀的客戶背書，這也是其能夠成為全球領(lǐng)先的空心杯電機制造商的重要影響因素。
1）Maxon：擁有完善的縱向一體化電機產(chǎn)品矩陣。公司產(chǎn)品包括有刷和無刷直流電機、無刷盤式電機；行星齒輪箱、正齒輪箱、特殊齒輪箱；傳感器；運動控制器、電機控制器、位置控制器；客戶定制驅(qū)動方案等。多年來為高精尖領(lǐng)域提供創(chuàng)新解決方案，具有優(yōu)秀的客戶背書。公司產(chǎn)品應用于工業(yè)自動化、醫(yī)療技術(shù)、安全技術(shù)、儀器儀表、通訊技術(shù)、日用消費等領(lǐng)域。美國國家航空航天局火星探測車的驅(qū)動力來源就是Maxon電機；醫(yī)療、機器人、精密工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域也有Maxon電機的應用。以上領(lǐng)域均為高精尖領(lǐng)域，Maxon具有優(yōu)秀的客戶背書以及較強的客戶粘性。
2）Faulhaber：產(chǎn)品矩陣完善。公司產(chǎn)品包括直流電機、直流無刷電機、線性電機、步進電機等，以及減速箱、線性致動器、編碼器、電子控件等，每種驅(qū)動系統(tǒng)都致力于在實現(xiàn)最小尺寸和最輕質(zhì)量設(shè)計的同時達到最大性能。產(chǎn)品應用于高精尖領(lǐng)域，產(chǎn)品背書優(yōu)秀。公司為醫(yī)療設(shè)備、航天航空、高精密光學儀器、機器人和自動化等高標準應用領(lǐng)域提供定制產(chǎn)品以及技術(shù)方案。
2022年空心杯電機全球市場規(guī)模超50億元人民幣。根據(jù)QY Research數(shù)據(jù)：全球空心杯電機市場規(guī)模在2022年約為7.48億美元，折合人民幣約53.56億元（以美元/人民幣=7.16的匯率進行折算），預計到2028年將達到11.86億美元，2022-2028年復合年增長率為7.98%；若進一步區(qū)分有刷和無刷，2021年全球有刷空心杯電機市場規(guī)模占全球空心杯電機市場規(guī)模比例（按金額）為67.33%，并預計到2028年有刷空心杯電機全球市場規(guī)模將達到6.86億美元，2022-2028年復合增長率為5.68%。
當人形機器人年產(chǎn)量分別為5/10/50/100萬臺時，假設(shè)空心杯電機平均價格分別為1000/800/600/500元/個，則對應市場空間分別為6/9.6/36/60億元；若進一步假設(shè)中國企業(yè)市占率分別為30%/40%/50%/60%，則中國企業(yè)可獲得市場空間分別為1.8/3.8/18/36億元。
可以發(fā)現(xiàn)，海外公司成立年份較早，產(chǎn)品橫向、縱向布局均較為完善，具備大量的驅(qū)動配置方案，且均為全球化企業(yè)。國外龍頭企業(yè)小尺寸電機設(shè)計能力強，直徑最小尺寸可至6mm，而國內(nèi)企業(yè)少有12mm以下尺寸的空心杯電機產(chǎn)品，直徑上限也比較高。國內(nèi)成立較晚，研發(fā)及生產(chǎn)則是以點帶面，逐步豐富能力，隨著能力不斷深化，未來有廣闊的國產(chǎn)替代的空間。
我們另以8mm有刷空心杯電機、16mm無刷空心杯電機相似口徑，將國內(nèi)外空心杯電機產(chǎn)品性能作比較。需要指出的是，無刷小尺寸直徑空心杯電機國內(nèi)尚無可比產(chǎn)品。對于8mm直徑有刷空心杯電機：海外公司的產(chǎn)品效率更優(yōu)，最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩也更優(yōu)，而在轉(zhuǎn)速方面差異不大，價格方面國內(nèi)產(chǎn)品則更低；對于16mm無刷空心杯電機，國內(nèi)產(chǎn)品效率、轉(zhuǎn)速、連續(xù)最大轉(zhuǎn)矩更優(yōu)，價格也更便宜，說明國內(nèi)產(chǎn)品的部分產(chǎn)品策略、產(chǎn)品性能是較為成功的。
