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無框力矩電機(jī)行業(yè)概覽
人形機(jī)器人電機(jī)有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：高效率、高動態(tài)和高功率密度。目前力矩電機(jī)是人形機(jī)器人執(zhí)行器普遍采用的電機(jī)類型之一。無框力矩電機(jī)是力矩電機(jī)的一種，以輸出扭矩的的大小為性能指標(biāo)，通?？梢员豢闯蓸O對數(shù)很多的無刷、永磁、直驅(qū)伺服電機(jī)。
無框結(jié)構(gòu)上省去了電機(jī)的外殼，使得電機(jī)更好嵌入，其顯著的特征是較大的徑長比和較多數(shù)目的磁極。與有框電機(jī)相比，無框電機(jī)的優(yōu)勢包括更高的轉(zhuǎn)矩密度、更強(qiáng)的散熱能力、以及針對定制系統(tǒng)的靈活性。將無框電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子直接集成到支撐傳動組件的軸承系統(tǒng)，可以在很大程度縮小關(guān)節(jié)組件的尺寸。由于無框力矩電機(jī)的中空結(jié)構(gòu)便于走線，因此適用于集成度較高的人形機(jī)器人。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的無框力矩電機(jī)：
02
無框力矩電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈
無框力矩電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料中，磁性材料主要包括鋼鐵、銅、鋁等用于制造電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子；編碼器用于將電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)換為電信號，實(shí)現(xiàn)精確控制；中游是電機(jī)制造環(huán)節(jié)；下游廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、航空航天、光學(xué)以及其他技術(shù)要求較高的領(lǐng)域中。根據(jù)科爾摩根披露信息，其關(guān)鍵原材料包括釹鐵硼磁材、SS400系列鋼材、電工鋼、銅材、樹脂、集成電路板等。
資料來源：科爾摩根官網(wǎng)
無框力矩電機(jī)的性能在很大程度上取決于其電機(jī)結(jié)構(gòu)和編碼器。編碼器影響電機(jī)運(yùn)動控制功能，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，是國產(chǎn)化的主要壁壘。市場格局方面，編碼器市場長期被海外企業(yè)占據(jù)，例如海德漢、多摩川、雷尼紹等。據(jù)MIR數(shù)據(jù)，2023年多摩川和海德漢兩家合計(jì)在我國市占率約42%。我國本土領(lǐng)先供應(yīng)商包括禹衡光學(xué)（奧普光電）、長春匯通（匯川技術(shù)）、宜科電子，蘇州捷之碩等，其中禹衡光學(xué)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位、技術(shù)水平能夠和外資競爭，市占率約7.7%。國內(nèi)企業(yè)禹衡光學(xué)前身長春第一光學(xué)儀器廠于1965年成立，1986年開始引進(jìn)日本制造技術(shù)，確立編碼器產(chǎn)品為發(fā)展重點(diǎn)，逐步形成自主知識產(chǎn)權(quán)和品牌。2013年，奧普光電收購禹衡光學(xué)，切入光柵傳感器業(yè)務(wù)。長春匯通生產(chǎn)的磁編碼器應(yīng)用于公司自產(chǎn)的伺服電機(jī)，開發(fā)的產(chǎn)品主要有增量式光電編碼器、絕對式光電編碼器等，匯川技術(shù)通過收購長春匯通進(jìn)入編碼器行業(yè)。蘇州捷之碩公司的產(chǎn)品邁可斯可替代內(nèi)策爾、雷尼紹等品牌，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)、半導(dǎo)體、精密設(shè)備等領(lǐng)域。
03
無框力矩電機(jī)市場格局
無框力矩電機(jī)目前存在較高的技術(shù)壁壘，全球市場呈頭部集中的格局。全球無框力矩電機(jī)主要制造商包括科爾摩根（美國）、威騰斯坦（德國）、尼得科（日本）、派克漢尼汾（美國）、MAXONMOTOR（瑞士）等。科爾摩根是全球最早研發(fā)出無框電機(jī)的企業(yè)，具備高端產(chǎn)品核心生產(chǎn)技術(shù)，KBM系列無框電機(jī)為公司明星產(chǎn)品。我國無框電機(jī)行業(yè)玩家少，集中度較高，頭部企業(yè)占據(jù)市場主導(dǎo)地位。根據(jù)公開信息顯示，國內(nèi)無框電機(jī)主要參與者包括步科股份、昊志機(jī)電、偉創(chuàng)電氣、禾川科技、微精電機(jī)等。步科股份進(jìn)度較為靠前，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)勢第三代無框電機(jī)可以對標(biāo)國際領(lǐng)先產(chǎn)品，部分型號具備一定優(yōu)勢，產(chǎn)品在高端人形機(jī)器人領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。昊志機(jī)電的無框力矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動≤1%，更利于機(jī)器人力矩控制，能夠提供3.5倍過載能力，可應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人、輕型機(jī)器人、人形機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域。此外，國產(chǎn)人形機(jī)器人本體廠商如宇樹H1、遠(yuǎn)征A1、小米Cyberone、優(yōu)必選X1、傅里葉GR-1，關(guān)節(jié)單元也都使用無框力矩電機(jī)，最大扭矩為360Nm。宇樹、智元、小米機(jī)器人均自研關(guān)節(jié)電機(jī)，能夠更好適配各自廠商的機(jī)器人產(chǎn)品。目前，我國無框電機(jī)行業(yè)尚處于起步階段，市場參與者數(shù)量較少，國產(chǎn)替代空間廣闊。隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)將至，作為核心零部件環(huán)節(jié)，行業(yè)景氣度有望進(jìn)一步提高。
（來源樂晴智庫精選）
