空心杯電機是人形機器人靈巧手的關鍵零部件。對于人形機器人而言，其手指空間狹小，因而人形機器人手指關節(jié)需配備更多小型化且能夠輸出較大力的電機，屬于直流永磁伺服電動機的空心杯電機完美契合人形機器人對應手指關節(jié)輕量化、高精度等需求。目前以特斯拉為代表的著力于人形機器人量產(chǎn)化的企業(yè)主要采用了空心杯電機方案。
空心杯電機被譽為電機領域“皇冠上的明珠”，充分適配靈巧手的應用場景。
空心杯因特殊的繞組結構——其轉子形似杯子而得名。
1958年Dr. F. Faulhaber博士研發(fā)出斜繞組線圈技術并在1965年獲得空心杯電機的相關專利，標志著空心杯電機的問世，其創(chuàng)造性的結構設計使得電機可以兼具較小體積和較大效率，也一度使得Faulhaber成為空心杯電機的代名詞。
空心杯電機是一種微型伺服直流電機，通常來講尺寸一般較小通常不超過40mm。與傳統(tǒng)電機對比來看，一般的直流有刷電機的轉子是固定在鐵芯上的線圈，而空心杯電機最大的不同在于其電機繞組取消了鐵芯結構設計，轉子僅由線圈按照一定的排列繞制而成。
空心杯取消鐵芯的結構設計從本質上解決了鐵芯結構帶來的種種問題，因此除小尺寸下帶來的高功率密度優(yōu)勢之外，空心杯電機還具有效率高、轉速快、響應快等特點，分別對應良好的節(jié)能效果、動力性能、控制性能等。因此空心杯充分適配靈巧手在實際場景中進行靈活抓握等需求。
因其優(yōu)異的性能，空心杯下游應用領域廣闊。既可以應用在部分對于轉速、性能要求等相對較低的場景諸如電動牙刷、洗臉儀、傳送帶等，也可以用在對抗干擾能力要求較高的航空航天、以及對精度、轉速、控制性能要求較高的光學、測量、國防等領域。此外在醫(yī)療領域空心杯電機在假肢、外骨骼等領域已經(jīng)有較為成熟的應用。
空心杯電機份額仍然集中在海外廠商，國產(chǎn)廠商持續(xù)推進國產(chǎn)替代。
國內外空心杯電機制造商在軟實力和硬實力均有一定差距。硬實力的差距主要集中在電機材料選用、本體設計和機電控制方案配置，國外企業(yè)具有先進的加工鍍膜工藝與更扎實的電機材料理論研究、小尺寸電機設計能力強和上千種方案進行驅動配置；軟實力的差距主要集中于市場影響力、客戶資源、品牌聲譽與市場認可度等。
海外廠商起步較早，擁有性能優(yōu)異的設備和穩(wěn)定成熟的工藝。目前空心杯電機龍頭為瑞士MAXON、德國FAULHABER和瑞士PORTESCAP全球市占率70-80%。
從國內市場來看，國內具備空心杯電機公司不多，市場還擁有較大增量空間。值得注意：
鳴志電器，全球運動控制領域知名制造商，同時也是是國內電機行業(yè)龍頭企業(yè)，公司最先突破設計、驅動壁壘，產(chǎn)品性能與海外競爭對手對標，可滿足人形機器人用要求，且價格至少低于海外1000元。
江蘇雷利，全球知名的微特電機龍頭企業(yè)，深耕微特電機三十載，是國內規(guī)模最大的微電機模塊化解決方案提供商，擁有具備國際競爭力的研發(fā)基地以及先進的自動化生產(chǎn)線。
偉創(chuàng)電氣，國內工控新勢力，自設立以來一直專注于電氣傳動和工業(yè)控制領域，立足優(yōu)勢工控產(chǎn)品，聚焦空心杯電機國產(chǎn)突破。
拓邦股份，中國智能控制領域第一家上市公司，掌握電控、電機、電池三大核心技術，圍繞控制器、電機、電芯三大產(chǎn)品為機器人、工具、家電、新能源等行業(yè)提供智能解決方案。
隨著特斯拉擎天柱的國產(chǎn)化，國內空心杯電機有望切入人形機器人市場，突破技術壁壘，憑借價格優(yōu)勢持續(xù)推進國產(chǎn)替代。
人形機器人打開空心杯市場想象空間
空心杯電機屬于微特電機的一個細分領域，原本市場規(guī)模并不大，但人形機器人的發(fā)展，給其帶來了廣闊的增長空間。
全球空心杯電機已有市場規(guī)模預計15億美元。人形機器人為空心杯電機帶來新業(yè)務增量，假設特斯拉人形機器人量產(chǎn)25/100萬臺，對于空心杯電機采購額為18/72億元，新增人形機器人市場彈性為17%/67%。
據(jù)馬斯克表示，Optimus 有望于2023年底開始交付，2023~2025年目標交付量分別為10萬臺/50萬臺/100萬臺。
“未來每個人都會擁有一個人形機器人，如果人形機器人和人的比例是2比1左右，那么人們對機器人的需求量可能是100億乃至 200 億個。”預計到2025年，空心杯電機有望迎來近百億級別的新增市場空間。
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