在人形机器人爆火的同时，有这么一个零部件，也从幕后走到了台前。它就是——空心杯电机。

 

 

 

空心杯电机是人形机器人灵巧手的关键零部件。对于人形机器人而言，其手指空间狭小，因而人形机器人手指关节需配备更多小型化且能够输出较大力的电机，属于直流永磁伺服电动机的空心杯电机完美契合人形机器人对应手指关节轻量化、高精度等需求。目前以特斯拉为代表的着力于人形机器人量产化的企业主要采用了空心杯电机方案。

 

 

 

 

 

空心杯电机被誉为电机领域“皇冠上的明珠”，充分适配灵巧手的应用场景。

 

 

 

空心杯因特殊的绕组结构——其转子形似杯子而得名。

 

 

 

1958年Dr. F. Faulhaber博士研发出斜绕组线圈技术并在1965年获得空心杯电机的相关专利，标志着空心杯电机的问世，其创造性的结构设计使得电机可以兼具较小体积和较大效率，也一度使得Faulhaber成为空心杯电机的代名词。

 

 

 

空心杯电机是一种微型伺服直流电机，通常来讲尺寸一般较小通常不超过40mm。与传统电机对比来看，一般的直流有刷电机的转子是固定在铁芯上的线圈，而空心杯电机最大的不同在于其电机绕组取消了铁芯结构设计，转子仅由线圈按照一定的排列绕制而成。

 

 

 

空心杯取消铁芯的结构设计从本质上解决了铁芯结构带来的种种问题，因此除小尺寸下带来的高功率密度优势之外，空心杯电机还具有效率高、转速快、响应快等特点，分别对应良好的节能效果、动力性能、控制性能等。因此空心杯充分适配灵巧手在实际场景中进行灵活抓握等需求。

 

 

 

因其优异的性能，空心杯下游应用领域广阔。既可以应用在部分对于转速、性能要求等相对较低的场景诸如电动牙刷、洗脸仪、传送带等，也可以用在对抗干扰能力要求较高的航空航天、以及对精度、转速、控制性能要求较高的光学、测量、国防等领域。此外在医疗领域空心杯电机在假肢、外骨骼等领域已经有较为成熟的应用。

 

 

 

 

 

空心杯电机份额仍然集中在海外厂商，国产厂商持续推进国产替代。

 

 

 

国内外空心杯电机制造商在软实力和硬实力均有一定差距。硬实力的差距主要集中在电机材料选用、本体设计和机电控制方案配置，国外企业具有先进的加工镀膜工艺与更扎实的电机材料理论研究、小尺寸电机设计能力强和上千种方案进行驱动配置；软实力的差距主要集中于市场影响力、客户资源、品牌声誉与市场认可度等。

 

 

 

海外厂商起步较早，拥有性能优异的设备和稳定成熟的工艺。目前空心杯电机龙头为瑞士MAXON、德国FAULHABER和瑞士PORTESCAP全球市占率70-80%。

 

 

 

从国内市场来看，国内具备空心杯电机公司不多，市场还拥有较大增量空间。值得注意：

 

 

 

鸣志电器，全球运动控制领域知名制造商，同时也是是国内电机行业龙头企业，公司最先突破设计、驱动壁垒，产品性能与海外竞争对手对标，可满足人形机器人用要求，且价格至少低于海外1000元。

 

 

 

江苏雷利，全球知名的微特电机龙头企业，深耕微特电机三十载，是国内规模最大的微电机模块化解决方案提供商，拥有具备国际竞争力的研发基地以及先进的自动化生产线。

 

 

 

伟创电气，国内工控新势力，自设立以来一直专注于电气传动和工业控制领域，立足优势工控产品，聚焦空心杯电机国产突破。

 

 

 

拓邦股份，中国智能控制领域第一家上市公司，掌握电控、电机、电池三大核心技术，围绕控制器、电机、电芯三大产品为机器人、工具、家电、新能源等行业提供智能解决方案。

 

 

 

随着特斯拉擎天柱的国产化，国内空心杯电机有望切入人形机器人市场，突破技术壁垒，凭借价格优势持续推进国产替代。

 

 

 

 

 

人形机器人打开空心杯市场想象空间

 

 

 

空心杯电机属于微特电机的一个细分领域，原本市场规模并不大，但人形机器人的发展，给其带来了广阔的增长空间。

 

 

 

全球空心杯电机已有市场规模预计15亿美元。人形机器人为空心杯电机带来新业务增量，假设特斯拉人形机器人量产25/100万台，对于空心杯电机采购额为18/72亿元，新增人形机器人市场弹性为17%/67%。

 

 

 

据马斯克表示，Optimus 有望于2023年底开始交付，2023~2025年目标交付量分别为10万台/50万台/100万台。

 

 

 

“未来每个人都会拥有一个人形机器人，如果人形机器人和人的比例是2比1左右，那么人们对机器人的需求量可能是100亿乃至 200 亿个。”预计到2025年，空心杯电机有望迎来近百亿级别的新增市场空间。