机器人报告

空心杯电机结构紧凑、效率高，广泛应用于航空航天、工业自动化等高精尖领域和电动工具等民用领域。2021年全球空心杯电机市场规模约6.75亿美元，市场规模受限于较高的应用成本。空心杯电机契合人形机器人机械手需求，根据测算，当特斯拉人形机器人产量达到500万台时，空心杯电机市场扩容216亿元。瑞士MAXON、德国FAULHABER等外资龙头占据绝大部分市场份额，在技术积累、应用领域、定制服务及全球化布局等方面具有优势。以鸣志电器、鼎智科技等为代表的内资厂商持续加大研发投入，实现产品—设备—零部件国产替

空心杯电机采用无铁芯转子，性能远超传统电机。空心杯电机是一种采用无铁芯转子的直流永磁伺服控制电机，空心杯电机通常尺寸较小，直径不超过 40mm，也可归类为微型电机。根据换向方式的不同，空心杯电机可分为有刷空心杯电机（空心杯电机 Coreless Motor）和无刷空心杯电机（无齿槽电机 Slotless Motor）。空心杯电机响应速度快，具有良好的控制特性和伺服性能。

2023 年以来，受益于生成式 AI 的飞跃、特斯拉Optimus 提振市场信心等事件催化，人形机器人进展显著加快，量产可期，产业资本关注度提升。空心杯电机是机器人灵巧手关键零部件，确定性较强、技术壁垒较高，据我们此前机器人系列报告四中 Tesla Optimus 成本拆分测算，单台价值量预计为 7,200元，占机器人总成本的 4.43%，占手部执行器成本的 54.5%，人形机器人有望带来空心杯电机广阔新增市场。我们希望通过本文对空心杯电机原理、技术、规模等的介绍，为加深空心杯电机产业链的认识提

空心杯电机：电机领域“皇冠上的明珠”，性能优势突出。空心杯电机是一种微型伺服直流电机，主要由定子、转子和换向系统组成，其转子创新性的突破了传统电机的结构形式，采用无铁芯空心杯状结构。空心杯电机具有效率高、转速快、响应快、寿命长、体积小和运行稳等特点，凭借这些性能优势，空心杯电机下游应用领域广泛，在机器人、医疗器械、无人机和自动化设备等场景中不断突破，成为高端制造中的理想选择。市场空间“小而精”，海外厂商占据主要份额。空心杯电机以其出色的性能和广泛的应用，市场规模快速增长。根据 GII 引用 QY

空心杯/无框力矩电机高度匹配人形机器人。机器人诸如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生，机器人关节电机作为机器人的核心硬件直接决定机器人的重要性能。空心杯电机和无框力矩电机均具备结构紧凑，输出功率大的特点，对人形机器人匹配度较高。空心杯电机是采用了空心杯绕线技术的直流有刷或者直流无刷电机，对灵巧手契合度较高；无框力矩电机是一种无框架式的无刷永磁同步电机，适用于旋转关节和线性关节。

空心杯电机为转子无铁芯结构，表现为无涡流损耗和磁滞损耗，具有低摩擦和良好的散热性，实现了电机的高效率；采用无刷结构可以进一步提升寿命、减少噪音，是人形机器人电池供电型设备的理想选择。

本篇报告从电机发展历史与工作原理出发，阐述了轴向电机相较于传统径向电机在性能等方面的优势。随着“双碳”政策的逐步推进，电机轻量化、高功率密度等需求趋势将拉动轴向电机行业的发展。在未来的绿色交通乃至机器人板块，轴向电机或部分取代径向电机，成为主要的驱动装置组件之一。

控制电机是机器人“动力核心”。电机是一种将电能转换为机械能的装置，主要由外壳、定子、转子、绕组组成。电机种类众多，根据不同方式可以划分为不同种类，应用领域众多，本文主要关注应用在机器人领域的控制电机（伺服电机）。控制电机的产业链上游主要是磁性原材料、编码器、芯片和轴承等，其中磁性材料和编码器相对关键：1）磁性材料对电机性能影响较大，磁性材料中钕铁硼性能较好，渗透率有望提升；2）编码器的分辨率和精度与电机运动控制性能有着密切的关联，可分为磁编码器和光电编码器等，光编码器精度较高，成本较高，磁编码器

Mobile ALOHA 机器人走红到来，AI 赋能加速人形通用机器人量产落地。“模仿学习+ACT 强化学习算法”让真人在机器人面前演示动作或操作机器人执行动作，机器人观察后，直接迁移到自己本体上完成任务，形成人形机器人的行为逻辑，可低成本训练灵巧机器手，助力 ALOHA 机械臂快速理解并精确模仿人类动作；多场景及新旧任务协同训练将助力机器人在静态ALOHA 数据集基础上，自主寻找不同任务的对应最优解，提高操作的精准性与灵敏性，为人形机器人运用在更多场景上创造可能；“关键技术自研+硬件外购”的开

电子皮肤为触觉实现的载体，具备仿生性的特征。电子皮肤可以简化为对触觉单元的阵列与集成，并采用了特殊的组织方式，可以探测多维力、震动、温度等信息，并呈现出柔弹性、灵敏性等特征。

滚珠/柱丝杠主要性能指标为精度保持性及疲劳寿命，受到加工工艺影响。滚珠/柱丝杠可以化旋转运动为直线运动，化滑动摩擦为滚动摩擦，因此提高了传动效率。滚珠/柱丝杠的主要性能指标为精度保持性及疲劳寿命，加工工序包括淬火、粗磨、精磨等，常用加工工艺包括砂轮磨削、车削、旋风铣等，其中主要由淬火、磨削环节决定性能差异。汽车智能化渗透率提升，促进滚珠丝杠应用，未来车端市场空间有望超百亿元。车中滚珠丝杠应用主要为：1）转向：REPS 采用滚珠丝杠，输出的推力可达 16KN（DP-EPS 最大推力为 12KN）。

从性能及壁垒排序，滚柱丝杠>滚珠丝杠>梯形丝杠，滚柱及梯形将受益于人形机器人爆发。丝杠是一种常见的机械传动运动，用于将旋转运动转为直线运动，可分为梯形、滚珠、滚柱丝杠等。其中梯形丝杠是一种滑动运动，适用于慢速、精度要求不高等领域，主要为切销工艺，已经成熟广泛推广，价格低，特斯拉人形机器人中将使用4根左右/台；滚珠丝杠和滚柱丝杠其运动原理类似，均是滚动运动，且加工设备基本相同，工艺具备同源性，但滚柱丝杠综合性能更优，包括承载力大、寿命长、体积小、速度快等，其加工工艺难，市场需求远不及滚