【海通机械】空心杯&无框力矩电机深度：人形机器人带来空间弹性，国产电机有望迎发展
op270
2024-04-10 16:09:53
【海通机械】空心杯&无框力矩电机深度：人形机器人带来空间弹性，国产电机有望迎发展
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/无框力矩电机市场规模尚小，人形机器人有望带来较大市场空间。1）根据Business Research数据，2022年，全球空心杯直流电机的市场规模约为7.48亿美元。根据我们测算，在人形机器人销量分别为20/50/100/500万台时，空心杯电机新增市场规模分别为24/48/72/240亿元。2）根据Technavio数据，2022年，全球力矩电机市场规模预计6.12亿美元。在人形机器人销量分别为20/50/100/500万台时，无框力矩电机新增市场规模分别为68/117/196/700亿元。可以看出，人形机器人的销量将显著影响空心杯和无框力矩电机中远期的市场规模，且新增市场规模远高于目前。
空心杯电机：海外企业占据主要市场份额，国内企业厚积薄发。受到空心杯电机关键技术和工艺的制约，其中核心技术即线圈的设计、绕制工艺以及绕制设备，先进的技术和工艺设备一直被德国、瑞士等少数发达国家所垄断。根据Market Research数据在收入方面，2021年全球CR3占有55.43%的空心杯电机市场份额。以空心杯电机龙头maxon为例，公司主营有刷和无刷直流电机、无刷盘式电机、行星齿轮箱、正齿轮箱、特殊齿轮箱、传感器、伺服放大器、位置控制器、高科技CIM和MIM组件以及客户定制驱动方案，能为客户一站式供给提供解决方案。同时，maxon在全球范围内有10 个研发中心，8个生产基地，销售公司遍及全球40多个国家，以满足客户需求。
无框力矩电机：海外企业起步较早，国内企业奋力追赶。无框力矩电机具有小体积、轻重量、高功率等特点，因此特别适合集成到机械、机器人关节、旋转部件和执行器等机构组件，在协作机器人关节、外骨骼、医疗康复设备等应用都具备丰富的合作经验。无框力矩电机采用分瓣绕线式的设计思路，但在生产过程中的一些绕线机设备上有特殊要求。无框力矩电机通常需要定制，对整体安装、固定的工艺及设计具有较高的要求。海外厂商起步早，工艺技术拥有先发优势。目前无框电机的代表性产品有美国科尔摩根的 TBM (S)无框力矩电机、Parker 公司的 K 系列无框伺服电机、Aerotech公司S-series高性能无框力矩电机、Allied motion 公司的无框力矩电机等。同样，以无框力矩电机发明者科尔摩根为例，亦是技术沉淀厚，全球化布局和定制化服务已经相对成熟，先发优势极大。
投资建议：空心杯/无框力矩电机市场规模尚小，核心技术和大份额市场被海外巨头占据。人形机器人有望打开空心杯/无框力矩电机市场天花板，且国内电机企业有望借助人形机器人机遇，逐步实现弯道超车。
风险提示：国内电机技术进步不及预期、人形机器人渗透率不及预期、电机产能扩张不及预期、空心杯/无框力矩电机空间测算假设条件有偏差、竞争加剧等。
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