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空心杯电机:人形机器人关键零部件,布局龙头全梳理

时间:2024-3-12 18:36:00来源:本站原创作者:佚名点击:

在海外科技巨头如英伟达、OpenAI和特斯拉的积极推动下,人工智能正迅速促进全球人形机器人产业的蓬勃发展,并助力各种应用场景的快速落地。

随着英伟达GTC大会的临近,市场对人形机器人的关注度预计将进一步提升。 #机器人#

人形机器人作为AGI具身智能的理想载体,有望在2024年迎来量产元年。#人形机器人#

随着这一趋势的发展,人形机器人赛道的其他零部件供应商也有望迎来加速增长的新机遇。

人形机器人灵巧手的驱动多依赖于空心杯电动机,这得益于其小体积下的快速响应和高控制精度。

特斯拉擎天柱Optimus的单手设计采用了6个执行器,其中融合了空心杯电机、蜗轮蜗杆和金属肌腱驱动的创新组合方案。在这一方案中,空心杯电机在手部执行器的成本中占比高达54.50%,凸显了其在人形机器人零部件中的核心地位。

空心杯电机行业概览

空心杯电机是一种直流、永磁、伺服微特电机,它的特殊转子结构有效地避免了铁芯产生涡流时的电能浪费,并显著地降低了自身重量和转动惯量,因此减少了机械能的耗损。

这类电机依据换向方式的不同可以分为两大类:有刷空心杯电机和无刷空心杯电机。

前者在转子上没有铁芯,而后者(也被称作无刷无齿槽电机)则在定子上省略了铁芯。

空心杯电机的独特之处在于它的转子形状,这是一个杯状、能够自我支撑的线圈设计,大大降低了转动惯量,带来了诸多优点。比如,因为没有齿槽和齿槽转矩,所以工作时噪声和振动都很小。

空心杯电机的无铁芯转子设计,这种结构大大提高了能量转换效率,同时赋予了电机极快的响应速度、稳定的运行特性、较低的电磁干扰和出色的能量密度。

随着空心杯电机技术的不断完善和成熟,无刷空心杯电机的市场份额预计会持续增长,预计在2028年将达到42.20%。

空心杯电机结构示意图:

资料来源:万泰电机

产业链方面来看,空心杯电机与微特电机在产业链上具有高度的相似性。作为微特电机的一种特殊类型,空心杯电机的上游原材料与微特电机大致相同,主要包括铜、钢材、磁钢、轴承以及塑料等。

空心杯电机的应用领域已经逐渐延伸至民用行业,在医疗设备、消费电子产品、电动工具以及工业自动化等各个领域中,都可以看到空心杯电机的身影。

空心杯电机市场竞争格局和龙头梳理

根据行行查数据,全球空心杯电机市场在2022至2027年期间预计将以7.1%的复合年增长率(CAGR)持续扩大。

中国和欧洲是全球空心杯电机市场的主要参与者,分别占据了34.8%和25.9%的市场份额。

欧洲在高端空心杯电机市场中占据主导地位,而中国则主要集中于中低端产品。

中国在2022年的空心杯电机产量占全球总产量的比例高达56%,成为全球最大的空心杯电机生产国。

海外企业在空心杯电机市场中表现突出,持续领跑整个行业。

截止到2022年,包括德国Faulhaber、瑞士Portescap、美国AlliedMotionTechnologies、瑞士MaxonMotor和日本NideCopalCorporation在内的五家海外企业共同占据了全球67%的市场份额。

近年来,一些国内企业如鸣志电器、江苏雷利、鼎智科技、伟创电气、拓邦股份等也在积极进军空心杯电机领域。

鸣志电器公司的混合式步进电机产品在全球市场上占有重要地位,打破了日本企业的垄断局面。

鼎智科技则以其定制化的精密运动控制解决方案而闻名于业界,其空心杯电机产品也是公司重点发展的核心产品之一。

伟创电气则专注于电气传动和工业控制领域,提供包括变频器、伺服系统和运动控制器在内的一系列高品质产品。

拓邦股份在空心杯电机、直流无刷电机(BLDC)、步进电机和伺服电机等多个电机技术领域都处于国内领先水平。

国内外空心杯电机代表厂商概况:

资料来源:各公司官网、国信证券

结语

人形机器人的研发和生产需要高精度、高可靠性、高性能的核心零部件支持,如伺服电机、减速器、传感器等。这些零部件的性能和质量直接决定了机器人的运动精度、稳定性和工作效率。

随着人形机器人的加速爆发,对核心零部件的需求将呈现快速增长的趋势。

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