機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓驅(qū)動(dòng)、氣體驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種，其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的方式，具有高精度、實(shí)時(shí)響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，更適合如今機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)為機(jī)器人主要驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是使機(jī)器人發(fā)出動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件，按照動(dòng)力來(lái)源可分為液壓驅(qū)動(dòng)、氣體驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種方式，其中液壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)較為常見(jiàn)。美國(guó)波士頓動(dòng)力公司在其Atlas機(jī)器人中使用液壓驅(qū)動(dòng)方式因其驅(qū)動(dòng)強(qiáng)勁、爆發(fā)力強(qiáng)適用于彈跳、負(fù)重等活動(dòng)，適用于注重運(yùn)動(dòng)能力的Atlas機(jī)器人。其余的大部分機(jī)器人公司采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)如特斯拉人形機(jī)器人Optimus更注重智能化，采用高扭矩密度電機(jī)伺服技術(shù)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)在動(dòng)作的精準(zhǔn)控制方面與其他驅(qū)動(dòng)方式相比更勝一籌，配合處理器編碼器可獲得實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反饋，更適合如今注重智能化、多功能的機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)。

電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的部件，可分為直流電機(jī)、交流電機(jī)和特種電機(jī)；機(jī)器人用電機(jī)需具備快速響應(yīng)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大、運(yùn)動(dòng)控制精度高等特性。

電機(jī)上游為原材料與零部件，稀土磁鋼和硅鋼片占主要成本;中游為電機(jī)的制造，高端產(chǎn)品以國(guó)際廠商為主;下游為電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用，人形機(jī)器人采用無(wú)框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)，其快速發(fā)展將為電機(jī)市場(chǎng)帶來(lái)增量。

電機(jī)的上游是原材料與零部件。以永磁同步電機(jī)為例，原材料成本中，稀土磁鋼和硅鋼片占比最高，合計(jì)超50%。原材料對(duì)電機(jī)的性能具有重要影響，其中編碼器影響電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制功能，高端產(chǎn)品主依賴進(jìn)口重要元件芯片、碼盤的制作工藝難度較大，是國(guó)產(chǎn)化的主要壁壘。磁性材料是電機(jī)的關(guān)鍵原材料之一、對(duì)電機(jī)的性能有著重要影響。評(píng)估永磁材料磁性能的關(guān)鍵參數(shù)主要是內(nèi)京矯頑力和磁能積，二者數(shù)值越大，磁體越不容易退磁、體積越小。對(duì)比常見(jiàn)的幾種永磁材料的內(nèi)稟矯頑力、磁能積、剩磁強(qiáng)度和工作溫度參數(shù)，可見(jiàn)燒結(jié)釹鐵硼內(nèi)磁性材料是電機(jī)的關(guān)鍵原材料之一、對(duì)電機(jī)的性能有著重要影響。評(píng)估永磁材料磁性能的關(guān)鍵參數(shù)主要是內(nèi)稟矯頑力和磁能積，二者數(shù)值越大，磁體越不容易退磁、體積越小。對(duì)比常見(jiàn)的幾種永磁材料的內(nèi)稟矯頑力、磁能積、剩磁強(qiáng)度和工作溫度參數(shù)，可見(jiàn)燒結(jié)釹鐵硼內(nèi)矯頑力和磁能積數(shù)值遠(yuǎn)高于其余幾種材料具有極強(qiáng)的性能。釹鐵硼為第三代稀土永磁產(chǎn)品，性能與一、二代產(chǎn)品相比有極大的突破，且價(jià)格低廉.以儲(chǔ)量豐富的鐵和釹取代了昂貴的戰(zhàn)略物資鈷和資源稀缺的釤、被稱為“磁王”、是目前機(jī)器人、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料之一矯頑力和磁能積數(shù)值遠(yuǎn)高于其余幾種材料具有極強(qiáng)的性能。釹鐵硼為第三代稀土永磁產(chǎn)品，性能與一、二代產(chǎn)品相比有極大的突破，且價(jià)格低廉.以儲(chǔ)量豐富的鐵和釹取代了昂貴的戰(zhàn)略物資鈷和資源稀缺的釤、被稱為“磁王”、是目前機(jī)器人、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的關(guān)鍵材料之一。

中游為電機(jī)的制造，中國(guó)電機(jī)產(chǎn)業(yè)超步較晚、目前中低端產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代、高端產(chǎn)品以國(guó)際廠商為主。人形機(jī)器人的高成長(zhǎng)賽道將為中國(guó)企業(yè)突破高端電機(jī)帶來(lái)機(jī)會(huì)。

不同的應(yīng)用場(chǎng)景使用不同種類的電機(jī)。工業(yè)機(jī)器人對(duì)精度要求較高，一毅使用伺服電機(jī)，協(xié)作機(jī)器人具有小型、輕量化特性，主要使用無(wú)框電機(jī)，人形機(jī)器人注重輕量化、靈巧性、結(jié)構(gòu)緊湊，因此較多采用無(wú)框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)。

力矩電機(jī)是一種具有軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機(jī)，有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過(guò)載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動(dòng)小等特點(diǎn)。力矩電機(jī)的軸不是以恒功率輸出動(dòng)力而是以恒力矩輸出動(dòng)力。

力矩電機(jī)的特點(diǎn)是具有軟的機(jī)械特性，可以堵轉(zhuǎn)。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)能自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，同時(shí)加大輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一定值時(shí)改變電機(jī)端電壓便可調(diào)速，但轉(zhuǎn)速的調(diào)整率不好。因而在電機(jī)軸上加一測(cè)速裝置，配上控制器，利用測(cè)速裝置輸出的電壓和控制器給定的電壓相比，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的端電壓，使電機(jī)穩(wěn)定。

無(wú)框力矩電機(jī)只提供兩個(gè)單獨(dú)的組件，定子和轉(zhuǎn)子，不包括輸出軸，軸承和端蓋，無(wú)框電機(jī)可以通過(guò)支撐負(fù)載和電機(jī)本身的同一個(gè)軸承與負(fù)載進(jìn)行直接耦合，這種結(jié)構(gòu)消除了軸，軸承，端蓋，聯(lián)軸器，降低了電機(jī)的體積，重量和復(fù)雜性，而且也使得伺服剛性和快速響應(yīng)進(jìn)一步改善。無(wú)框電機(jī)可以添加包括構(gòu)成整個(gè)電機(jī)所需要的霍爾傳感器以及額外的位置反饋裝置，譬如編碼器或者旋轉(zhuǎn)變壓器等單獨(dú)的組件。

無(wú)框力矩電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其能夠直接嵌入機(jī)構(gòu)中，中空設(shè)計(jì)便于布線，實(shí)現(xiàn)高度集成化，從而縮小終端產(chǎn)品體積。此外，無(wú)框力矩電機(jī)具有高扭矩、性能穩(wěn)定和高精度等優(yōu)點(diǎn)。

無(wú)框力矩電機(jī)，機(jī)器人的不可或缺之一：無(wú)框力矩電機(jī)在人形機(jī)器人中具有廣泛的應(yīng)用潛力。它可以用于模仿關(guān)節(jié)的活動(dòng)，也可用于模擬肌肉的拉伸。特斯拉的人形機(jī)器人Optimus就在14個(gè)線性執(zhí)行器和14個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器中使用了無(wú)框力矩電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制并節(jié)省空間。

我國(guó)無(wú)框電機(jī)行業(yè)集中度較高，龍頭企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。我國(guó)無(wú)框電機(jī)市場(chǎng)主要參與者包括步科股份、昊志機(jī)電、江南奕帆等。步科股份為我國(guó)無(wú)框電機(jī)龍頭企業(yè)，專注于機(jī)器人用無(wú)框電機(jī)以及空心杯電機(jī)的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，目前公司已成功推出具有溫度控制穩(wěn)定、尺寸小、功率密度高等優(yōu)勢(shì)第三代無(wú)框電機(jī)，產(chǎn)品在高端人形機(jī)器人領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。據(jù)步科股份企業(yè)年報(bào)顯示，2023年公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收5.06億元，同比減少6.09%。

空心杯電機(jī)全球市場(chǎng)發(fā)展增速?gòu)?qiáng)勁。2022年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為51億人民幣，預(yù)計(jì)2028年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到83億人民幣，期間復(fù)合年均增長(zhǎng)率約8.5%。

分地區(qū)產(chǎn)量：2022年中國(guó)空心杯電機(jī)產(chǎn)量占比為56%，成為全球最大的空心杯電機(jī)產(chǎn)地，歐洲和北美地區(qū)產(chǎn)量占比分別為15%和11%。

2022年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模7.48億美元，同比增長(zhǎng)10.55%，增速高于微特電機(jī)2022年的同比增速。其中，有刷空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模4.92億美元，占比65.8%；無(wú)刷空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模2.56億美元，占比34.2%。隨著空心杯電機(jī)技術(shù)的持續(xù)成熟，無(wú)刷空心杯電機(jī)占比預(yù)計(jì)持續(xù)提升，2028年預(yù)計(jì)達(dá)到42.2%。

圖表：2021-2028年全球有刷、無(wú)刷空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模（單位：億美元）

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

空心杯電機(jī)與微特電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈相似?？招谋姍C(jī)歸屬于微特電機(jī)，其上游原材料與微特電機(jī)相似，包括銅、鋼材、磁鋼、軸承、塑料等。最初，空心杯電機(jī)主要應(yīng)用于航空、航天、軍事等高科技領(lǐng)域，近年來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展至民用行業(yè)，包括醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具、工業(yè)自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域。