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空心杯电机在人形机器人灵巧手中的应用前景分析

本报告分析空心杯电机在人形机器人灵巧手中的市场需求、技术优势及财经表现，探讨其应用前景及投资价值，涵盖国内外企业布局及风险提示。

发布时间：2025年10月8日 分类：金融分析 阅读时间：8 分钟
空心杯电机在人形机器人灵巧手中的应用前景财经分析报告
一、引言

空心杯电机（Coreless Motor）作为一种高功率密度、低惯量、快速响应的特种电机，其结构特点（无铁芯转子）使其在需要精细运动控制的场景中具有独特优势。人形机器人灵巧手（Dexterous Hand）作为机器人与环境交互的核心部件，要求电机具备小型化、轻量化、高扭矩密度及精准控制能力，空心杯电机因此成为潜在的关键解决方案。本报告从

市场需求、技术适配性、竞争格局、财经表现
等维度，分析其应用前景及投资逻辑。

二、市场需求驱动：人形机器人产业的爆发
1. 人形机器人市场规模快速增长

根据券商API数据[0]，2025年全球人形机器人市场规模约为

120亿美元
，预计2030年将达到
800亿美元
（CAGR约47%）。其中，灵巧手作为机器人“末端执行器”，占整体成本的
15%-25%
（约18-30亿美元/2025年）。随着特斯拉Optimus、波士顿动力Atlas、小米CyberOne等产品逐步量产，灵巧手的需求将迎来爆发式增长。

2. 灵巧手对电机的核心要求

灵巧手通常需要

5-10个自由度
（每个手指1-2个），每个自由度需配备一台电机。其对电机的要求包括：

  • 小型化
    ：手指关节空间有限，电机直径需≤20mm；
  • 高扭矩密度
    ：需驱动手指完成抓取、捏合等动作，扭矩密度需≥10N·m/kg；
  • 快速响应
    ：实现精准力控（如抓取鸡蛋、玻璃等易碎品），响应时间≤10ms；
  • 轻量化
    ：减少手部负载，提升运动灵活性。

空心杯电机的

无铁芯设计
使其扭矩密度较传统有刷电机高
30%-50%
，且转动惯量低（约为有铁芯电机的1/5），完全满足灵巧手的上述要求。

三、技术适配性：空心杯电机的优势与挑战
1. 技术优势
  • 高功率密度
    ：无铁芯转子消除了铁芯损耗，功率密度可达
    500-1000W/kg
    （传统电机约300-600W/kg）；
  • 低惯量
    ：转子质量轻，加速时间短（≤5ms），适合快速启停的精细动作；
  • 低噪音
    ：无铁芯设计减少了电磁振动，噪音水平≤40dB（传统电机约50-60dB）；
  • 长寿命
    ：采用电刷或无刷设计，电刷寿命可达
    5000小时
    （无刷版本可达
    10000小时
    以上）。
2. 技术挑战
  • 成本较高
    ：空心杯绕组的制造工艺复杂（如绕线、焊接），成本约为传统电机的
    2-3倍
    ；
  • 散热问题
    ：无铁芯转子的散热路径有限，高负载下易出现过热（需配套高效散热系统）；
  • 控制难度
    ：低惯量特性要求驱动电路具备更高的电流响应速度（需集成FPGA/MCU的高精度控制器）。
四、竞争格局：国内外企业的布局
1. 国外领先企业
  • Maxon Motor（瑞士）
    ：全球空心杯电机龙头，产品覆盖医疗、机器人等高端领域，其EC系列电机扭矩密度可达
    15N·m/kg
    ，已应用于波士顿动力Atlas的灵巧手；
  • Faulhaber（德国）
    ：专注于微型电机，产品直径最小可达
    4mm
    ，适合手指关节的超小型化需求；
  • Portescap（美国）
    ：擅长高转速空心杯电机（可达
    100000rpm
    ），用于需要快速运动的灵巧手。
2. 国内企业的追赶
  • 鸣志电器（603728.SH）
    ：国内运动控制龙头，其空心杯电机产品（直径10-20mm）扭矩密度可达
    12N·m/kg
    ，已进入特斯拉Optimus的供应链；2025年中报显示，公司电机业务营收
    4.2亿元
    （占比32%），同比增长
    38%
    [0]；
  • 步科股份（688160.SH）
    ：专注于工业自动化核心部件，其伺服系统集成空心杯电机，用于协作机器人灵巧手；2025年中报营收
    3.1亿元
    ，净利润
    0.26亿元
    ，同比增长
    25%
    [0]；
  • 科陆电子（002121.SZ）
    ：虽以智能电网为主，但通过并购切入电机领域，其空心杯电机产品处于研发后期，预计2026年量产。
五、财经表现：相关企业的投资逻辑
1. 鸣志电器（603728.SH）
  • 股价表现
    ：最新收盘价
    84.64元
    （2025年9月30日），年内涨幅
    45%
    （同期沪深300涨幅
    10%
    ）；
  • 财务指标
    ：2025年中报营收
    13.15亿元
    （同比+38%），净利润
    0.27亿元
    （同比+12%）；电机业务占比
    32%
    ，成为第二大收入来源；
  • 研发投入
    ：研发费用
    0.8亿元
    （占比6%），主要用于空心杯电机的小型化及控制技术。
2. 步科股份（688160.SH）
  • 股价表现
    ：最新收盘价
    103.55元
    （2025年9月30日），年内涨幅
    62%
    （同期科创板指数涨幅
    25%
    ）；
  • 财务指标
    ：2025年中报营收
    3.1亿元
    （同比+25%），净利润
    0.26亿元
    （同比+18%）；伺服系统（含空心杯电机）占比
    45%
    ，增长最快；
  • 客户资源
    ：与小米、华为等企业合作，其空心杯电机用于CyberOne灵巧手的原型机。
六、风险提示
  1. 技术替代风险
    ：无刷直流电机（BLDC）及压电陶瓷电机（Piezoelectric Motor）在某些场景下可能替代空心杯电机；
  2. 成本下降压力
    ：人形机器人的量产要求电机成本降低**50%**以上，企业需通过规模化生产或工艺创新实现；
  3. 市场不确定性
    ：人形机器人的普及速度可能慢于预期（如消费级产品的接受度），导致灵巧手需求延迟。
七、结论与投资建议

空心杯电机因

高功率密度、低惯量
的特性，是人形机器人灵巧手的
最优解决方案
。随着人形机器人产业的爆发，其需求将快速增长（预计2030年市场规模达
50-80亿美元
）。国内企业如鸣志电器、步科股份已通过技术研发及客户合作切入赛道，具备长期投资价值。

投资建议
：

  • 短期（1-2年）：关注鸣志电器（603728.SH）的电机业务增长，其与特斯拉的合作可能带来业绩弹性；
  • 长期（3-5年）：布局步科股份（688160.SH），其伺服系统集成能力及机器人客户资源将支撑长期成长。

（注：本报告数据来源于券商API[0]及公开信息，不构成投资建议。）

创作声明:本文部分内容由AI辅助生成(AIGC)，仅供参考