電機驅動為機器人主要驅動方式,驅動系統是使機器人發出動作的機構,是機器人的關鍵部件
機器人驅動方式可分為液壓驅動、氣體驅動和電機驅動三種,其中電機驅動是應用很廣泛的方式,具有高精度、實時響應等優勢,更適合如今機 器人發展趨勢。
無框力矩電機崛起背景:主要跟隨人工智能的高速發展,人工智能對協作機器人,服務類型的機器人,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壁壘,國內只有少量廠商能提供品質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企業包括瑞士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。科爾摩根為全球極早研發出無框電機的企業,特斯拉的 Optimus就在14個線性執行器和14個旋轉執行器中使用了無框力矩電機,以實現精準控制并節省空間。
022年全球空心杯電機市場規模為51億人民幣,中國成為全球很大的空心杯電機產地
空心杯電機全球市場發展增速強勁。根據華經產業研究院數據,2022年全球空心杯電機市場規模為51億人民幣,預計2028年市場規模將達到 83億人民幣,期間復合年均增長率約8.5%。
分地區產量:2022年中國空心杯電機產量占比為56%,成為全球很大的空心杯電機產地,歐洲和北美地區產量占比分別為15%和11%。
2022年無刷空心杯電機占比34.2%,未來占比預計持續提升
2022年全球空心杯電機市場規模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模4.92 億美元,占比65.8%;無刷空心杯電機市場規模2.56億美元,占比34.2%。隨著空心杯電機技術的持續成熟,無刷空心杯電機占比預計持續提 升,2028年預計達到42.2%。
產業鏈結構:上中下三游緊密銜接,機器人領域或成為市場關注焦點
空心杯電機與微特電機產業鏈相似。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。 空心杯電機主要應用于航空、航天、軍事等高科技領域,近年來其應用領域逐漸擴展至民用行業,包括醫療設備、消費電子產品、 電動工具、工業自動化等各個領域。
空心杯電機是機器人靈活手的關鍵零件。以特斯拉2023年開始生產的擎天柱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節。特斯拉Optimus單手有11個自由度,采用6個執行器,采用空心杯電機+蝸輪蝸桿+金屬肌腱驅動的 方案,空心杯電機占手部執行器成本的54.5%。
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,在保證產生的磁場穩定的同時,需根據應用場縣對工作溫度、環垃的要求,合理的配置永磁材料,達到電機的性能和成本效應 極大化。
目前稀土產量受限于企業的冶煉分離能力,中國頭部企業產能利用率約為85%,釹鐵硼永磁材料應用領城不斷擴大。包括風電領域、變頻空調 、工業機器人等多方面對稀土需求形成有力支撐。