人形机器人电机:两大核心赛道,龙头厂商梳理

翰棋说财经 2025-04-24 03:23:51

特斯拉首席执行官埃隆·马斯克宣布,预计到今年年底,将有数千台Optimus机器人在特斯拉工厂进行有用工作。

特斯拉计划以史上最快的速度扩大Optimus的生产规模。

人形机器人大规模量产的核心瓶颈Optimus包含约1万个独特零部件,生产速度取决于最慢的组件(如精密电机、传感器)。

电机是人形机器人的核心零部件,也是人形机器人运动的动力源。

人形机器人相比传统工业机器人灵活度要求更高,具有更多的自由度,从而增加了对电机的需求。

根据特斯拉发布的Optimus人形机器人数据,其躯干部分装有28个执行器,灵巧手单手装配6个执行器,合计自由度高达50个。

主要采用的是无框力矩电机和空心杯电机。

空心杯电机

空心杯电机运用于灵巧手,凭借体积小、功率大、响应速度快等特点,成为人形机器人灵巧手末端执行器的核心零部件。

空心杯电机是一种无铁芯转子的直流伺服电机,线圈无内部支撑结构,由导线 绕制而成。

技术原理:线圈通过连接板和换向器、主轴连接在一起共同组成转子,连接板固定导 线和传递力矩,线圈在磁铁和外壳之间的缝隙中旋转,带动整个转子旋转。

空心杯电机具备体积小,效率高,功率密度高,可控性高,噪音小,散热效果好等优点,契合人形机器人灵巧手需求。

我国的主要空心杯电机制造商包括鸣志电器、江苏雷利等,随着国内制造商的技术水平不断提高,空心杯电机国产替代潜力大。

无框力矩电机

无框力矩电机运用于关节,凭借其高扭矩、无外壳、体积小等特性,应用于人形机器人躯干部分的旋转执行器和直线执行器中。上述两种电机均采用高性能钕铁硼材料作为永磁体。

基于人形机器人实现高精度运动的要求,电机也在朝着高精度控制、高功率密度、小型化、轻量化等方向发展。

无框力矩电机下游应用主要以机器人为主,定制需求强,因此当前市场规模较小,竞争格局较为分散。

从技术方面来看,目前无框力矩电机在人形机器人中应用难点在于转矩密度提升、电机易升温和成本控制。

外资无框电机供应商在性能及优化电磁封装尺寸方面优于本土企业,产品参数有一定差距但相关技术壁垒已被打破,国产无框电机供应商依靠价格优势可以与外资进行市场竞争。例如,步科股份的无框电机已可对比科尔摩根,工控、电机企业纷纷布局该产品,人形机器人关节总成和本体厂商则积极推进电机自研;震裕科技已建成行星滚柱丝杠半自动生产线,并投入批量生产;此外开发完成整套丝杠标品;双林股份、北特科技、昊志机电、禾川科技、伟创电气等众多厂商都有相关布局。

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