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行業(yè)資訊

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搭車人形機器人,空心杯電機迎百億級市場增量

更新時間:2023-10-17 10:41:27 瀏覽次數(shù):1490
 在人形機器人爆火的同時
,有這么一個零部件
,也從幕后走到了臺前
。它就是——空心杯電機

 

空心杯電機是人形機器人靈巧手的關(guān)鍵零部件

對于人形機器人而言手指空間狹小
,因而人形機器人手指關(guān)節(jié)需配備更多小型化且能夠輸出較大力的電機屬于直流永磁伺服電動機的空心杯電機完美契合人形機器人對應(yīng)手指關(guān)節(jié)輕量化
、高精度等需求
目前特斯拉為代表的著力于人形機器人量產(chǎn)化的企業(yè)主要采用了空心杯電機方案

 

微信圖片_20231013091532

 

空心杯電機被譽為電機領(lǐng)域“皇冠上的明珠”,充分適配靈巧手的應(yīng)用場景


空心杯因特殊的繞組結(jié)構(gòu)——其轉(zhuǎn)子形似杯子而得名


1958年Dr. F. Faulhaber博士研發(fā)出斜繞組線圈技術(shù)并在1965年獲得空心杯電機的相關(guān)專利

,標(biāo)志著空心杯電機的問世
其創(chuàng)造性的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得電機可以兼具較小體積和較大效率,也一度使得Faulhaber成為空心杯電機的代名詞


空心杯電機是一種微型伺服直流電機

,通常來講尺寸一般較小通常不超過40mm
。與傳統(tǒng)電機對比來看
,一般的直流有刷電機的轉(zhuǎn)子是固定在鐵芯上的線圈
,而空心杯電機最大的不同在于其電機繞組取消了鐵芯結(jié)構(gòu)設(shè)計,轉(zhuǎn)子僅由線圈按照一定的排列繞制而成

 

空心杯取消鐵芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計從本質(zhì)上解決了鐵芯結(jié)構(gòu)帶來的種種問題,因此除小尺寸下帶來的高功率密度優(yōu)勢之外

,空心杯電機還具有效率高
、轉(zhuǎn)速快
、響應(yīng)快等特點
,分別對應(yīng)良好的節(jié)能效果
、動力性能、控制性能
。因此空心杯充分適配靈巧手在實際場景中進行靈活抓握等需求


因其優(yōu)異的性能空心杯下游應(yīng)用領(lǐng)域廣闊

既可以應(yīng)用在部分對于轉(zhuǎn)速、性能要求等相對較低的場景諸如電動牙刷
、洗臉儀
、傳送帶等
,也可以用在對抗干擾能力要求較高的航空航天、以及對精度
、轉(zhuǎn)速
、控制性能要求較高的光學(xué)、測量
、國防等領(lǐng)域
。此外在醫(yī)療領(lǐng)域空心杯電機在假肢
、外骨骼等領(lǐng)域已經(jīng)有較為成熟的應(yīng)用。

 

空心杯電機份額仍然集中在海外廠商

,國產(chǎn)廠商持續(xù)推進國產(chǎn)替代。

 

國內(nèi)外空心杯電機制造商在軟實力和硬實力均有一定差距

硬實力的差距主要集中在電機材料選用、本體設(shè)計和機電控制方案配置
,國外企業(yè)具有先進的加工鍍膜工藝與更扎實的電機材料理論研究、小尺寸電機設(shè)計能力強和上千種方案進行驅(qū)動配置
;軟實力的差距主要集中于市場影響力、客戶資源
品牌聲譽市場認(rèn)可度


海外廠商起步較早

,擁有性能優(yōu)異的設(shè)備和穩(wěn)定成熟的工藝
。目前空心杯電機龍頭為瑞士MAXON
、德國FAULHABER和瑞士PORTESCAP全球市占率70-80%。


國內(nèi)市場來看

,國內(nèi)具備空心杯電機公司不多,市場還擁有較大增量空間
。值得注意:


鳴志電器

全球運動控制領(lǐng)域知名制造商,同時也是是國內(nèi)電機行業(yè)龍頭企業(yè)
,公司
最先突破設(shè)計、驅(qū)動壁壘,產(chǎn)品性能與海外競爭對手對標(biāo)
,可滿足人形機器人用要求,且價格至少低于海外
1000元


江蘇雷利,全球知名的微特電機龍頭企業(yè)

,深耕微特電機三十載,是國內(nèi)規(guī)模最大的微電機模塊化解決方案提供商
,擁有具備國際競爭力的研發(fā)基地以及先進的自動化生產(chǎn)線。


偉創(chuàng)電氣

國內(nèi)工控新勢力
,自設(shè)立以來一直專注于電氣傳動和工業(yè)控制領(lǐng)域
,立足優(yōu)勢工控產(chǎn)品,聚焦空心杯電機國產(chǎn)突破


拓邦股份,中國智能控制領(lǐng)域第一家上市公司

,掌握電控
、電機
、電池三大核心技術(shù),圍繞控制器
、電機
、電芯三大產(chǎn)品為機器人
、工具
、家電、新能源等行業(yè)提供智能解決方案

 

隨著特斯拉擎天柱的國產(chǎn)化,國內(nèi)空心杯電機有望切入人形機器人市場

,突破技術(shù)壁壘
,憑借價格優(yōu)勢持續(xù)推進國產(chǎn)替代

 

人形機器人打開空心杯市場想象空間


空心杯電機屬于微特電機的一個細分領(lǐng)域,原本市場規(guī)模并不大

,但人形機器人的發(fā)展
,給其帶來了廣闊的增長空間。

 

全球空心杯電機已有市場規(guī)模預(yù)計15億美元

。人形機器人為空心杯電機帶來新業(yè)務(wù)增量,假設(shè)特斯拉人形機器人量產(chǎn)25/100萬臺
,對于空心杯電機采購額為18/72億元
,新增人形機器人市場彈性為17%/67%

 

據(jù)馬斯克表示Optimus 有望于2023年底開始交付

,2023~2025年目標(biāo)交付量分別為10萬臺/50萬臺/100萬臺


“未來每個人都會擁有一個人形機器人

,如果人形機器人和人的比例是2比1左右
,那么人們對機器人的需求量可能是100億乃至 200 億個
”預(yù)計到2025年
,空心杯電機有望迎來近百億級別的新增市場空間


 
 
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