电机驱动为机器人主要驱动方式,驱动系统是使机器人发出动作的机构,是机器人的关键部件
机器人驱动方式可分为液压驱动、气体驱动和电机驱动三种,其中电机驱动是应用很广泛的方式,具有高精度、实时响应等优势,更适合如今机 器人发展趋势。
无框力矩电机崛起背景:主要跟随人工智能的高速发展,人工智能对协作机器人,服务类型的机器人,人形机器人需求增多,要求也越来越高, 需要定制,无框力矩电机可以满足要求

无框力矩电机目前存在较高的技术壁垒,国内只有少量厂商能提供品质较高的无框力矩电机,市场呈头部集中的趋势。主要玩家包括步科股份、 科尔摩根、航天电器、昊志机电、微精电机等。全球无框电机主要生产企业包括瑞士MAXON MOTOR公司、美国穆格公司(MOOG)、美国森 萨塔科技公司(Sensata)、美国科尔摩根公司(Kollmorgen)、美国Novanta集团等。科尔摩根为全球极早研发出无框电机的企业,特斯拉的 Optimus就在14个线性执行器和14个旋转执行器中使用了无框力矩电机,以实现精准控制并节省空间。
022年全球空心杯电机市场规模为51亿人民币,中国成为全球很大的空心杯电机产地
空心杯电机全球市场发展增速强劲。根据华经产业研究院数据,2022年全球空心杯电机市场规模为51亿人民币,预计2028年市场规模将达到 83亿人民币,期间复合年均增长率约8.5%。
分地区产量:2022年中国空心杯电机产量占比为56%,成为全球很大的空心杯电机产地,欧洲和北美地区产量占比分别为15%和11%。
2022年无刷空心杯电机占比34.2%,未来占比预计持续提升
2022年全球空心杯电机市场规模7.48亿美元,同比增长10.55%,增速高于微特电机2022年的同比增速。其中,有刷空心杯电机市场规模4.92 亿美元,占比65.8%;无刷空心杯电机市场规模2.56亿美元,占比34.2%。随着空心杯电机技术的持续成熟,无刷空心杯电机占比预计持续提 升,2028年预计达到42.2%。
产业链结构:上中下三游紧密衔接,机器人领域或成为市场关注焦点
空心杯电机与微特电机产业链相似。空心杯电机归属于微特电机,其上游原材料与微特电机相似,包括铜、钢材、磁钢、轴承、塑料等。 空心杯电机主要应用于航空、航天、军事等高科技领域,近年来其应用领域逐渐扩展至民用行业,包括医疗设备、消费电子产品、 电动工具、工业自动化等各个领域。
空心杯电机是机器人灵活手的关键零件。以特斯拉2023年开始生产的擎天柱Optimus的人形机器人为例,空心杯电机占单台机器人成本的 4.43%,属于占比较高的零部件环节。特斯拉Optimus单手有11个自由度,采用6个执行器,采用空心杯电机+蜗轮蜗杆+金属肌腱驱动的 方案,空心杯电机占手部执行器成本的54.5%。
空心杯电机的永磁材料以高端钕铁硼为主,2022年其占比为43%
在原材料中,空心杯电机的永磁材料以高端钕铁硼(第三代稀土永磁)为主,2022年钕铁硼永磁材料中高端型占比43%。不同永碰体的特点和性 能存在差异,在保证产生的磁场稳定的同时,需根据应用场县对工作温度、环垃的要求,合理的配置永磁材料,达到电机的性能和成本效应 极大化。
目前稀土产量受限于企业的冶炼分离能力,中国头部企业产能利用率约为85%,钕铁硼永磁材料应用领城不断扩大。包括风电领域、变频空调 、工业机器人等多方面对稀土需求形成有力支撑。