人形机器人动力之源-电机应用要求与变革方向
机器人机器人(SZ:300024)2026-01-15 09:06

行业与公司 * 行业为人形机器人行业,核心研究对象为应用于该行业的电机技术、产品及市场[1] * 涉及的上市公司或厂商包括:卧龙、伟创、鸣志、雷利、劲杰、信杰、德昌控股(国内)[12][20];科尔摩根、尼德科、Maxon(海外)[12][20] 核心观点与论据 市场驱动与前景 * 机器人市场当前处于不温不火状态,与整体市场走势一致[5] * 市场受事件驱动:2025年9月初因人形机器人大规模量产预期带动市场上涨;2026年初特斯拉发布JIN3及陆续定点将再次推动市场[5] * 预计2026年2月左右将是机器人赛道的重要时机[1][5] * 未来人形机器人将成为AI最大的物理应用端,市场潜力巨大[1][5] 机器人电机需求与价值 * 人形机器人电机需求与传统电机(如新能源车、工业用电机)存在显著差异,尤其在灵巧手上的应用[1][3] * 机器人动力源正从液压时代转向电动化,以实现更高灵活性和精细度,类比新能源车替代燃油车[2] * 灵巧手使用的空心杯电机和微型无框电机等小众产品,因制作难度高、成本高、生产者少而具有显著研究价值[1][3] * 对于模组厂商而言,掌握电机技术是核心能力[4] 技术路径与变革方向 * 电机设计未来主要有三个变革方向:结构创新(如轴向磁通电机带来更高功率密度)、工作原理创新(如西部市场技术提高转区密度)、控制系统和散热改进(如氮化镓技术提升散热表现)[1][6] * 新兴技术如中央磁动(扁平结构)和平面线绕组(扁线)旨在提升功率密度,但面临工艺成熟度与应用场景(如仅适用于旋转关节)的限制[16] * 特斯拉Optimus的电机技术路径在演变:第二代采用空心杯电机;从2025年起寻求使用无框力矩电机;第三代大概率会采用无芯无框设计替代部分空心杯电机[3][18] 关键产品与市场空间 * 机器人电机主要分为大关节电机和灵巧手电机[17] * 大关节电机:数量约28至30个,每个售价约5,000元[17] * 灵巧手电机(微型无框或空心杯电机):以Optimus为例,手部执行器数量可能达44至50个,每个价格约200至300元,总体ASP(平均售价)可达1万元[1][7] * 灵巧手电机赛道空间较大、生产难度高,能做此类产品的厂商较少[7] * 能成功制造灵巧手所需小型电机的厂商,也具备生产大型无框矩阵式电机的能力,有利于业务扩展[7] 性能要求与选型考量 * 高性能电机的重要性能指标包括:高扭矩密度(动力基础)、高控制精度(影响动作精度)、抗震抗冲击能力、轻量化设计[1][10][11] * 不同工况环境对电机性能提出不同要求(如长时间站立与跑跳所需性能冗余不同),通用性是机器人零部件的关键特性,技术壁垒较高[1][9] * 选择机器人用电机需综合考虑:功率密度、控制精度、电驱动控制研究能力、散热效率、成本控制、质量稳定性[3][19] * 研发阶段需强大研发设计能力,量产阶段需强大供应链管理和批量生产控制能力[3][13][19] 厂商能力与竞争格局 * 电机与控制系统密不可分,其控制精度、响应速度等直接影响机器人性能[3] * 电机调频不佳或运行稳定性不足会导致机器人平衡性丧失;散热能力是关键指标(如2025年马拉松比赛中有机器人需对关节单独喷水散热)[9] * 电机制造挑战包括:不同工况带来的设计难度、批量化制造中的成本管控与质量控制一致性[13] * 基础设计能力对于优秀厂商至关重要,而不仅仅是批量生产能力[15] * 空心杯电机与微型无框力矩电机优缺点及成本: * 空心杯电机优点:重量轻、响应速度快、转速高、无齿槽效应(控制稳定)[18] * 微型无框力矩电机优点:结构紧凑,可直接嵌入关节,实现高度集成化设计[3][18] * 两者成本差距随着产量上升已缩小,目前在20%以内[18] * 最终技术路线(空心杯 vs. 无框力矩)尚未确定,但两者玩家重叠率较高,不会对赛道产生颠覆性影响[8]