中投網(wǎng)2025-05-06 10:12 來源：中投顧問產(chǎn)業(yè)研究大腦
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汽車行業(yè)是我國制造業(yè)的第一大產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)值超過10萬億。那么，下一個(gè)能夠接近甚至超過汽車行業(yè)規(guī)模的制造業(yè)是哪個(gè)？沒錯(cuò)，就是“人形機(jī)器人”產(chǎn)業(yè)。人形機(jī)器人在政務(wù)、工業(yè)、商業(yè)和家庭各個(gè)領(lǐng)域都有很多的應(yīng)用場景可以挖掘，將是一個(gè)數(shù)萬億甚至十萬億的巨大藍(lán)海市場。
對于一個(gè)城市或一家企業(yè)，如果未來十年錯(cuò)過了人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)機(jī)會，那就相當(dāng)于過去十年錯(cuò)過了新能源汽車的產(chǎn)業(yè)機(jī)會，一個(gè)百年一遇的巨大產(chǎn)業(yè)機(jī)遇將與你無緣。
中投顧問推出的《2025-2029年中國未來產(chǎn)業(yè)之人形機(jī)器人行業(yè)趨勢預(yù)測及投資機(jī)會研究報(bào)告》，詳細(xì)分析了人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和趨勢，能幫助你把握人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的投資機(jī)會。
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在人形機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展的今天，無框力矩電機(jī)作為關(guān)鍵動力部件，正逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，目前海外廠商在該領(lǐng)域占據(jù)著較高的市場份額，國內(nèi)企業(yè)正奮力尋求突破。
一、無框力矩電機(jī)：適用于人形機(jī)器人的特殊伺服電機(jī)
(一)伺服電機(jī)的基本概念
伺服電機(jī)是伺服系統(tǒng)的核心組成部分，它就像是伺服系統(tǒng)中的“動力心臟”，負(fù)責(zé)控制機(jī)械元件的運(yùn)轉(zhuǎn)。伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)，其主要任務(wù)是精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程，能讓物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量緊密跟隨輸入目標(biāo)的任意變化。簡單來說，它可以按照控制命令的要求，對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使得驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置能夠靈活且方便地控制。
伺服電機(jī)分為直流和交流兩大類。其中，直流伺服電機(jī)又可細(xì)分為有刷和無刷電機(jī)。在自動控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)作為執(zhí)行元件，具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特性，能夠快速將所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。
(二)無框力矩電機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢與應(yīng)用
無框力矩電機(jī)是一種特殊的伺服電機(jī)，它就像是極對數(shù)很多的傳統(tǒng)伺服電機(jī)，以扭矩控制為方向，采用開環(huán)控制方式。這種電機(jī)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好等。它具有軟的機(jī)械特性，甚至可以堵轉(zhuǎn)。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，它能自動降低轉(zhuǎn)速，同時(shí)加大輸出轉(zhuǎn)矩;當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一定值時(shí)，改變電機(jī)端電壓便可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
無框力矩電機(jī)舍去了機(jī)殼，只有轉(zhuǎn)子和定子，通過機(jī)身軸承支撐轉(zhuǎn)子。對于人形機(jī)器人而言，在快跑、彈跳等動作時(shí)，需要電機(jī)具備瞬時(shí)爆發(fā)式功率輸出能力，這就要求關(guān)節(jié)電機(jī)具有高過載能力和高動態(tài)響應(yīng)能力，同時(shí)還希望電機(jī)質(zhì)量輕、體積小、扭矩大。而無框力矩電機(jī)獨(dú)特的設(shè)計(jì)和優(yōu)點(diǎn)，使其在機(jī)器人關(guān)節(jié)上得到了廣泛應(yīng)用。
二、市場潛力巨大，但技術(shù)壁壘待破
(一)市場空間預(yù)測
單臺人形機(jī)器人預(yù)計(jì)需要使用28個(gè)無框力矩電機(jī)。在人形機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)及直線關(guān)節(jié)中，無框力矩電機(jī)都不可或缺。假設(shè)單個(gè)無框力矩電機(jī)價(jià)值量為3000元，目前人形機(jī)器人編碼器市場空間約為18億元。隨著國產(chǎn)替代的持續(xù)推進(jìn)，成本不斷降低，預(yù)計(jì)至2030年，人形機(jī)器人編碼器市場空間將達(dá)到約2107億元，2023-2030年市場空間的復(fù)合年增長率(CAGR)約為98%，市場潛力十分巨大。
(二)轉(zhuǎn)矩密度技術(shù)壁壘
電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度是衡量電機(jī)性能的重要指標(biāo)之一，它指的是電機(jī)在單位體積內(nèi)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小。電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度越大，意味著在相同體積下電機(jī)能產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩，具有更高的功率密度和效率。然而，電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度的大小與電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造工藝、材料等因素密切相關(guān)，目前存在較大的技術(shù)壁壘。
通過對比體積相似的科爾摩根TBM2G60系列與步科股份FMC05707系列可以發(fā)現(xiàn)，TBM2G60額定轉(zhuǎn)矩在0.48Nm-0.96Nm之間，而FMC05707額定轉(zhuǎn)矩為0.32Nm，國內(nèi)產(chǎn)品在轉(zhuǎn)矩密度方面與國外產(chǎn)品存在一定差距。
三、海外廠商主導(dǎo)，國內(nèi)企業(yè)奮起直追
(一)海外廠商占據(jù)優(yōu)勢
在無框力矩電機(jī)領(lǐng)域，長期以來一直依賴國外廠商�？茽柲Ω菄H無框力矩電機(jī)的龍頭企業(yè)，其產(chǎn)品性能處于第一梯隊(duì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、AGV、機(jī)床、醫(yī)療設(shè)備、印刷和包裝等眾多領(lǐng)域。此外，Aerotech、Parker和TQRobodrive等也是該領(lǐng)域的國際主要廠商，它們憑借先進(jìn)的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，占據(jù)了較高的市場份額。
(二)國內(nèi)企業(yè)發(fā)展迅猛但仍有差距
近年來，國內(nèi)的步科股份、昊志機(jī)電等公司在無框力矩電機(jī)領(lǐng)域發(fā)展迅猛。綠的諧波也具備了無框力矩電機(jī)的機(jī)電一體化能力。國內(nèi)無框力矩電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，取得了一定的成績，但在性能方面與國外產(chǎn)品相比仍存在差距。不過，隨著國內(nèi)企業(yè)不斷加大研發(fā)投入，提升技術(shù)水平，相信未來在無框力矩電機(jī)領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)將逐漸縮小與國外廠商的差距，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，在市場中占據(jù)更重要的地位。
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