人形机器人核心配件之空心杯电机及相关公司_鸣志电器|自动化|拓邦股份|人

灵巧手是人形机器人的核心配件之一，而空心杯电机是构成灵巧手的核心配件之一。从特斯拉公布的机器人方案来看，灵巧手主要由空心杯电机、精密行星减速器、滚珠丝杠、传感器和编码器构成。
特斯拉Optimus灵巧手采用6电机驱动，其中拇指关节两个空心杯电机，其他4个手指各一个，单手一共6个，左右两个灵巧手手则需要12个空心杯电机。
一：空心杯电机简介：
电机挺高大上的一个词，在没找资料之前，我想象不出电机是一个什么物件，直到我看到了，电机俗称马达，才知道原来是男孩从小玩到大的东西，下图

电机（Electric machinery ，俗称“马达”）是一种依据电磁感应定律来实现电能转换或传递的电磁装置，其主要作用在于产生驱动转矩，从而成为用电器以及各类机械的动力源。
而空心杯电机属于直流永磁伺服控制电机，是一种较为特殊的直流电机。它之所以特殊，是因为无铁芯转子，从而消除了因铁芯形成涡流而导致的电能损耗，也减轻了重量，因而具备了多项优点，如：高电机转速、能量转化效率极高、高加速度、高动态响应、体积小、重量轻等。进而成为灵巧手的最优选。
空心杯电机主要由空心杯线圈、外壳、轴承、下壳、上壳、永磁体等零件构成。在这些零件当中，空心杯线圈属于关键零件，它没有其他支撑结构，完全依靠导线绕制而成。空心杯线圈的形状设计是否合理、排布是否整齐以及绕制槽满率的高低等因素，都是决定空心杯电机性能的关键要素。
在下游应用方面，空心杯电机主要应用于航空航天、医疗设备、工业自动化和机器人等高精尖领域。同时，空心杯电机也逐步应用在民用领域上，例如办公自动化、电动工具等。
二：空心杯电机的市场规模：
根据NTCysd的数据显示， 2022年全球空心杯电机行业市场规模为51.6亿元，同比增长了9.13% 。预计2028年市场规模将达到83.0亿人民币，期间复合年均增长率约8.5% 。机构的这个预测，我认为是偏线性了。适合人形机器人商业化落地前，一旦人形机器人商业化落地，不太可能会是如此温和的线性增长，更大可能会是翻倍增长。即，分两种增长方式，一种是人形机器人商业化落地前的温和增长。另一种是人形机器人产业化后的爆发式增长。
2022年中国空心杯电机产量占比为56% ，为全球最大的空心杯电机产地。
三：空心杯电机格局
中国空心杯电机厂商起步较晚，全球高端市场被海外企业垄断，内资企业主要面向国内中低端市场。全球空心杯电机市场的龙头企业包括瑞士的Maxon Motor、德国的Faulhaber、Portescap、Allied motion、Nidec等公司。国内厂商是兆威机电、鸣志电器、鼎智科技、雷赛智能、拓邦股份等厂商相对有优势，根据头豹研究院数据， 2022年内全球空心杯电机CR5为67% ， 10年以后，空心杯电机增量市场有望增至780亿元。
四：技术壁垒
空心杯电机的整体装配过程同普通电机类似，其核心技术壁垒在于定子/转子的自支撑绕组技术上。实现自支撑绕组的关键点，一是在于绕组工艺的设计：空心杯电机的绕组类型众多，其中直线型绕制工艺相对复杂，需要多次绕制形成，多用于较少匝数、较长绕组结构。同心式绕组空心杯电机的功率密度较大，使得电机产品性能优异；二是在于绕组设备：绕线设备行业的头部厂商主要集中在欧美、日本等地，国内同海外有较大差距。
五：相关公司简介
1：鸣志电器
2018年鸣志机电通过收购瑞士 technosoft motion掌握了先进的无刷电机、空心杯电机技术。
通过对鸣志电器的发展方式看，基本是通过买买买的方式，多项重要的技术、子公司都是通过购买获得。在我看来，真正好的技术是买不到的，顶多能买到2流技术。并且一旦习惯了用买的方式达到技术进步的目的，将会缺乏核心的自研能力！最终止步于2流。当然，即使是2流技术，对于现在国内来说也是处于一线水平。
据研报信息，鸣志电器的空心杯电机目前能提供最小直径6mm ，空载转速15000～50000rpm的产品，是少数几个能提供6mm产品的公司。
2023年公司研发费用2.4亿，占营收25.4亿的9.4% 。值得关注的是公司商誉5.26亿，占总资产38.4亿的13.7% 。
2：雷赛智能：
雷赛智能成立于1997年，是一家专注于智能装备运动控制核心部件的研发、生产和销售的高新技术企业。公司产品主要包括伺服系统、步进系统和控制技术类产品。可以说公司产品正好匹配人形机器人的需求。
空心杯电机方面，公司已经成功研发并量产了多款空心杯电机，产品规格涵盖6mm-12mm ，适用于人形机器人的灵巧手需求。
2023年，公司营收14.2亿，研发费用2.1亿，占比14.8% 。
3：兆威机电：
兆威机电的产品包括微型传动系统、精密注塑件和精密模具等，广泛应用于汽车电子、智能家居、通讯等行业。其中，微型传动系统是公司的主要收入来源，占比达到60%以上。
公司已经成功研发并量产了多款空心杯电机，产品规格涵盖6mm-12mm ，适用于人形机器人的灵巧手需求。此外，兆威机电在微型传动齿轮箱方面也具有深厚的技术积累，已成功研发并量产3.4mm齿轮箱，能够与空心杯电机配合，提供高效的动力传输和精准控制。
2023年公司收入12.1亿，研发费用1.29亿，占比10.7% 。
4：鼎智科技：
鼎智科技是一家专注于精密运动控制解决方案的提供商，主要产品包括线性执行器、混合式步进电机、直流电机、音圈电机等
公司的无刷空心杯电机：最小直径8mm ，最大转速8万转/分钟，拥有多个系列产品。已实现中小批量供货，未来有望在人形机器人等领域广泛应用
2023年，公司收入2.83亿，研发费用0.22亿，占比7.78% 。
5：伟创电气：
伟创电气的产品涵盖变频器、伺服系统、运动控制器、PLC和HMI等，其中变频器是主要收入来源，占比达到60%以上。
公司通过持续的技术创新和市场拓展，积极布局新兴领域如XR和人形机器人。公司的直流无刷空心杯电机直径为13mm ，空载转速为85000rpm ，最大输出功率为58W ，最大额定转矩为7mNm ，效率可达90% 。
2023年，公司收入13.1亿，研发费用1.64亿，占比12.5% 。
6：拓邦股份：
拓邦股份的产品包括智能控制器、电机、电池、电源和物联网平台，形成了“四电一网”的综合技术体系。智能控制器是公司的核心产品，应用于家电、工具等领域；电机产品包括直流无刷电机、空心杯电机等，应用于电动工具、自动化设备等领域；电池产品包括磷酸铁锂圆柱电池、三元软包电芯等，应用于储能和轻型动力等领域。
公司的空心杯电机尺寸范围为12mm-40mm ，属于国产第一梯队。（有消息说也具备了6mm的生产能力，但我没有找到可靠出处，有知道的朋友，方便的话请告知一声，谢谢）
【人形机器人核心配件之空心杯电机及相关公司】2023年，公司收入89.9亿，研发费用6.9亿，占比7.68% 。商誉1.07亿，占总资产122.7亿的0.8% 。

人形机器人核心配件之空心杯电机及相关公司

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