中投網(wǎng)2025-05-07 08:40 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，下一個能夠接近甚至超過汽車行業(yè)規(guī)模的制造業(yè)是哪個？沒錯，就是“人形機器人”產(chǎn)業(yè)。人形機器人在政務、工業(yè)、商業(yè)和家庭各個領域都有很多的應用場景可以挖掘，將是一個數(shù)萬億甚至十萬億的巨大藍海市場。
對于一個城市或一家企業(yè)，如果未來十年錯過了人形機器人的產(chǎn)業(yè)機會，那就相當于過去十年錯過了新能源汽車的產(chǎn)業(yè)機會，一個百年一遇的巨大產(chǎn)業(yè)機遇將與你無緣。
中投顧問推出的《2025-2029年中國未來產(chǎn)業(yè)之人形機器人行業(yè)趨勢預測及投資機會研究報告》，詳細分析了人形機器人的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和趨勢，能幫助你把握人形機器人產(chǎn)業(yè)的投資機會。
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一、空心杯電機：性能卓越的靈巧手“內(nèi)核”
(一)結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)勢
空心杯電機作為構(gòu)成五指靈巧手的核心零部件，性能相較于傳統(tǒng)電機堪稱驚艷。它隸屬直流永磁的伺服、控制電動機范疇，亦可歸類為微特電機。在結(jié)構(gòu)上，它大膽突破傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子模式，創(chuàng)新性地采用無鐵芯轉(zhuǎn)子設計，一舉消除了鐵芯引發(fā)渦流而造成的電能損耗，電能利用率大幅提升，效率遠超普通微型直流電機。
其獨特的線圈即轉(zhuǎn)子構(gòu)造，賦予了它極小的轉(zhuǎn)動慣量，這使得控制變得輕而易舉，能夠?qū)崿F(xiàn)閃電般的響應速度、堅如磐石的穩(wěn)定性，還兼具高能量轉(zhuǎn)換效率與小巧玲瓏的體積優(yōu)勢。無論是快速抓取物品，還是精準拿捏細微物件，空心杯電機都能讓靈巧手完美勝任。
從內(nèi)部構(gòu)造來看，空心杯電機由后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯型繞組(轉(zhuǎn)子)、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵(定子)、法蘭、定位環(huán)等多個部件精細組成，各部件協(xié)同運作，保障電機穩(wěn)定高效運轉(zhuǎn)。
(二)廣泛應用領域
作為微特電機的杰出代表，空心杯電機憑借自身卓越性能，在高精度、高速響應、緊湊高效的場景中縱橫馳騁，應用領域極為廣泛。從下游產(chǎn)業(yè)分布來看，信息處理、家用電器以及武器、航空等領域獨占鰲頭，分別占據(jù)29%、26%、20%的市場份額，剩余的汽車電器設備、視像處理、工業(yè)控制等領域合計占比25%，幾乎滲透到現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)的方方面面。
二、市場新藍海：潛力無限，國產(chǎn)待興
(一)人形機器人催生海量需求
人形機器人的蓬勃興起，為空心杯電機開辟了一片全新的廣闊天地。以特斯拉Optimus為例，其身體機械部分擁有28個關節(jié)(14個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器+14個線性執(zhí)行器)，而2個靈巧手更是配備了12個關節(jié)，每個關節(jié)都精準對應一個空心杯電機。隨著人形機器人邁向大規(guī)模生產(chǎn)與銷售的快車道，空心杯電機的市場需求也將呈井噴式增長。
當前，單個空心杯電機單價約2500元，結(jié)合全球人形機器人的銷售態(tài)勢估算，現(xiàn)階段空心杯電機的市場空間已達約6億元。更為可觀的是，在人形機器人零部件國產(chǎn)化的洶涌浪潮下，空心杯電機降本空間巨大。假設其售價每年以6%-8%的速率穩(wěn)步下降，預計到2030年，價格將滑落至1500元/套，屆時市場空間將如火箭般躥升，一舉突破923億元，2023-2030年全球空心杯電機市場空間的復合年增長率(CAGR)高達97%，國產(chǎn)替代前景一片光明。
(二)國產(chǎn)替代機遇凸顯
長期以來，空心杯電機市場被外資牢牢把控，這也為國內(nèi)企業(yè)孕育了大量后來居上的機遇�？招谋姍C應用于人形機器人領域后，市場潛力逐年擴張，國產(chǎn)替代的步伐正持續(xù)加速。據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)顯示，2022年全球空心杯電機CR5高達67%，F(xiàn)aulhaber、Portescap、AlliedMotionTechnologies、MaxonMotor及NidecCopalCorporation等外資巨頭穩(wěn)居前列，它們憑借深厚的歷史積淀與精湛的技術(shù)積累，營收規(guī)模遙遙領先。
反觀國內(nèi)，鳴志電器、江蘇雷利等主要制造商雖起步稍晚，在規(guī)模與技術(shù)積累層面與海外對手存在一定差距，但隨著國內(nèi)科研投入持續(xù)增加、技術(shù)研發(fā)不斷攻堅，國產(chǎn)空心杯電機已展現(xiàn)出強勁的崛起勢頭，替代進口產(chǎn)品的潛力不容小覷。
三、技術(shù)攻堅：突破壁壘，搶占高地
(一)線圈設計難題
線圈繞制技術(shù)堪稱空心杯電機的核心“命門”。海外廠商在繞線技術(shù)與繞線設備研發(fā)領域深耕多年，優(yōu)勢顯著，擁有自主研發(fā)的先進繞線設備以及精湛的繞線工藝，筑起了一道高聳的技術(shù)壁壘。像德國Faulhaber采用斜繞式繞線方法，瑞士Maxon電機則青睞馬鞍式，相較而言，馬鞍式在節(jié)約材料與降低功率損耗上表現(xiàn)更為出色。
而國內(nèi)廠商在相關技術(shù)與設備的研發(fā)投入尚處于起步摸索階段，無論是繞線工藝的精準度，還是繞線設備的先進性，都亟待提升，短期內(nèi)想要突破外資的技術(shù)封鎖，難度頗高。
(二)繞卷式工藝復雜性
繞卷式工藝宛如一座迷宮，步驟繁雜瑣碎，人工參與程度頗高。據(jù)《繞卷式空心杯電樞制作工藝及其設備》記載，1臺繞線機需配備4名操作工人，方能實現(xiàn)3萬臺空心杯的年產(chǎn)量。而且，這種工藝存在明顯的局限性，較為適合生產(chǎn)直徑在20-30mm的空心杯，對于抽頭間距小于7mm的小尺寸線圈，根本無力繞制，難以滿足高端、精密應用場景對小型化空心杯電機的需求。
(三)設備與操作瓶頸
繞線機作為生產(chǎn)空心杯電機的關鍵設備，對精度要求近乎苛刻。其組成涵蓋機架、主軸結(jié)構(gòu)、排線結(jié)構(gòu)、張力控制結(jié)構(gòu)和模具等多個精密部件。由于一般導線的直徑在0.02-0.25mm之間，所以必須配置高精度的PLC、伺服以及傳動器等設備，才能確保繞線質(zhì)量。
在導線給進過程中，張力控制更是難中之難。若張力過大，導線極易被拉扯，導致電阻增大，影響電機性能;若張力過小，排線疏松，繞線質(zhì)量大打折扣。如何精準拿捏張力，成為國內(nèi)廠商在繞線機操作上的一大棘手難題，也是邁向高端空心杯電機制造的關鍵阻礙。
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