SIEMENS黑龙江省鹤岗市西门子中国一级代理-西门子变频器伺服电机一级总代理

//空心杯电机应用特性//

与传统直流电机对比来看，一般的直流有刷电机的转子是固定在铁芯上的线圈，而空心杯电机Zui大的不同在于其电机绕组取消了铁芯结构设计，转子仅由线圈按照一定的排列绕制而成。

据了解，空心杯电机具备节能特性，由于无铁芯设计彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，能量转换效率很高，其Zui大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上(铁芯电动机一般在70%)。

具备控制特性，其起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内(铁芯电动机一般在100毫秒以上);在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节。

还有拖动特性，即运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，作为微型电动机其转速波动能够容易的控制在2%以内;以及轻量化特性，与同等功率的铁芯电动机相比，其重量、体积减轻1/3-1/2，能量密度大幅度提高。

资料来源：《永磁无刷空心杯电机及控制器研究》

空心杯电机可以说是高端的直流、永磁、伺服微特电机，上游原材料与微特电机原材料类似，包括铜、钢材、磁钢、轴承、塑料等。空心杯电机Zui初被应用于航空、航天、军事等jianduan行业，近年来其应用领域逐步扩展至民用行业，如医疗装置、消费类电子产品、电动工具、工业自动化等场景。

//百亿级新增市场空间//

空心杯电机属于微特电机的一个细分领域，相关数据显示，全球空心杯电机目前市场规模预计15亿美元(折合人民币约108亿元)。原本市场规模并不大，人形机器人的发展，给其带来了广阔的增量空间。

得益于以ChatGPT为代表的大模型使得通用人工智能得到质的飞跃，有望从语言能力、视觉能力、运动控制和降低成本等几个方面推动人形机器人的落地，加上特斯拉作为行业biaogan，5月在TeslaAIDay发布的OptimusZui新进展超预期，量产预期提前，人形机器人热度陡然飙升。

2021年起人形机器人重大事件梳理 资料来源：TeslaAIday

据马斯克表示，Optimus有望于2023年底开始交付，2023~2025年目标交付量分别为10万台/50万台/100万台。人形机器人为空心杯电机带来新业务增量，假设特斯拉人形机器人量产25/100万台，对于空心杯电机采购额为18/72亿元，新增人形机器人市场弹性为17%/67%。

“未来每个人都会拥有一个人形机器人，如果人形机器人和人的比例是2比1左右，那么人们对机器人的需求量可能是100亿乃至200 亿个。”预计到2025年，空心杯电机有望迎来近百亿级别的新增市场空间。

//国外空心杯电机龙头厂家//

空心杯电机份额仍然集中在海外厂商，国内外空心杯电机制造商在软实力和硬实力均有一定差距。硬实力的差距主要集中在电机材料选用、本体设计和机电控制方案配置，国外企业具有先进的加工镀膜工艺与更扎实的电机材料理论研究、小尺寸电机设计能力强和上千种方案进行驱动配置；软实力的差距主要集中于市场影响力、客户资源、品牌声誉与市场认可度等。

海外厂商起步较早，拥有性能优异的设备和稳定成熟的工艺。海外三大家成立Zui早、技术和工艺深厚，价格偏高，目前空心杯电机龙头为瑞士MAXON、德国FAULHABER和瑞士PORTESCAP，全球市占率70-80%，主要用于医疗领域和电动工具。

瑞士MAXON：成立于1961年，全球约3200名员工，总部在瑞士Sachseln。1)产品，1.2w个品种，包括直流有刷、无刷电机，齿轮箱，传感器，编码器，伺服放大器，位置控制器;2)产量，约500万件;3)营收，2022年7.08亿瑞士法郎(折合人民币57亿元);4)空心杯电机应用，主要用于医疗领域。德国FAULHABER：1947年Dr. Fritz FaulhaberGmbH在德国斯图加特附近成立，全球约2300名员工，总部在德国。1)产品，包括高性能直流电机、无刷直流电机、线性电机、步进电机;2)研发生产基地，包括德国、瑞士、美国、罗马尼亚、匈牙利;3)专利，集团在全球范围内拥有超过50项专利;4)空心杯电机应用，主要用于电动工具。瑞士PORTESCAP：1931年在瑞士成立，1959年推出空心杯电机后进入微型电机行业。1)产品，包括直流有刷、无刷电机，步进电机，齿轮箱，驱动器，编码器;2)研发生产基地，研发中心包括美国、中国、印度和瑞士，制造工厂位于美国、印度;3)空心杯电机应用，用于医疗领域和电动工具。//空心杯电机国产化壁垒//高端空心杯电机国产化率较低，壁垒在于：设计：线圈专利多，每家厂商绕组设计不同。海外绕线具体工艺处于保密状态，瑞士MAXON拥有精密直流电机的五种绕组技术，德国FAULHABER采用FritzFaulhaber博士设计的斜交缠绕设计，鸣志电器空心杯绕组设计采用V状结构。目前国内设计性能达不到国际先进水平;设备：设备要求高，产品的一致性、长寿命和批量化生产需要自动化产线。MAXON、FAULHABER自研自制自动化生产设备，外部不供应，量产产能2000万台。国内已有厂商主要采用半自动/手工生产，返工率高(国内万分之三十，国外万分之五)，性能有偏差，且不具备批量生产能力。国内鸣志电器的绕线机采购自日本小田原&田中精机，鼎智科技表示能实现自动化批产，但尚未进入量产阶段;驱动系统(控制芯片、软件算法)未能及时跟进。 表：MAXON、鸣志、鼎智空心杯电机生产技术对比
性能：通过近似尺寸产品性能参数对比，可以看出鸣志电器空心杯电机基本与瑞士MAXON、德国FAULHABER、瑞士PORTESCAP对标，主要性能满足机器人应用要求。 表：主要厂商同尺寸空心杯电机性能对比1)额定转矩和额定电流(对应电机力矩)：鸣志与MAXON接近，略低于PORTESCAP；2)热阻（对应电机发热情况）：鸣志与MAXON、PORTESCAP接近，优于FAULHABER。价格：海外均价在2000元/个，国产均价1000元/个，鸣志表示量产时价格可降至600+元/个，具备性价比优势。降价空间：1)产线投资，根据鼎智，自动化产线投资约500-600w/条，鸣志表示单条半自动产线设备投资额280w(绕线机40w/台*3+其他)；2)产线产出，鸣志表示单台设备平均年产出近3w个(5分钟下线一个)，年产出额4500w元。根据投入产出比，国内厂商还具有降价空间。国产替代进度：19年以来，由于疫情难以进口，国内企业加紧研发、改进工艺，涌现出一批企业，实现较多技术攻关，国内空心杯电机得到空前发展。在人形机器人等应用催化下，国内企业会持续加大研发投入，改进设备工艺，加速高端应用领域国内空心杯电机替代。性能：通过近似尺寸产品性能参数对比，可以看出鸣志电器空心杯电机基本与瑞士MAXON、德国FAULHABER、瑞士PORTESCAP对标，主要性能满足机器人应用要求。//空心杯电机国内主要供应商//

从guoneishichang来看，国内具备空心杯电机公司不多，市场还拥有较大增量空间，国产厂商持续推进国产替代。

01

鸣志电器

已有产品：空心杯电机（本体+驱动器）、减速机、编码器。

有刷空心杯电机：机座尺寸范围φ8mm-φ24mm，空载转速Zui高可达10000rpm~16000rpm，Zui高功率可达13.5w；无刷空心杯电机：机座尺寸范围φ13mm-φ30mm，分为ECU（普通）和ECH（高速）系列，空载转速可达15000rpm~50000rpm，Zui高功率可达150w；驱动器：Tmotion的ONE FOR ALL 全能型智能电机驱动器，能实现通用电机支持（可匹配无刷空心杯电机）。

应用情况：定位高端应用，主要布局慢速移动人工智能、高端医疗器械及生化分析仪器、智能汽车电子、暖通水泵模组系统、半导体生产设备和工控自动化等领域。
22年空心杯电机产销情况：营收1000w元，产量2万台。订单超出产能，订单收入占比排序为电动工具（单价5、600元/台）>半导体>医疗（单价1500元/台）。根据专家口径，公司计划扩张15条产品线，规划产能达30万台/年，Zui快预计24年底投产。
公司主要优势在于：1）技术积累：鸣志2010年起开始研发空心杯电机，2018年起空心杯电机产品线建立，截至目前公司拥有空心杯电机发明专利30项；2）驱动配套：驱动器通过高频率控制电压电流驱动电机，技术和算法门槛较高。子公司瑞士TMotion生产的驱动器，技术对标以色列ELMO，能与空心杯电机搭配形成微驱系统；3）本土化服务：国内生产空心杯电机，美国子公司AMP（专注高精度运动控制）提供控制算法和前端研发，美国子公司LIN整合销售网络，可直接对接北美客户提供服务；
表：鸣志电器空心杯电机研发情况 图：T motion的电机驱动器可搭配空心杯电机
送样进度：B样阶段，2022年10月、12月分别为第一、第二轮送样，2023年3月第三轮送样，已送样300+台，预计今年10月C样；2）反馈，已满足TSL需求。

02

鼎智科技/江苏雷利

已有产品：22年推出无刷空心杯电机，电机直径范围φ16mm-φ42mm，包括5个产品系列。
应用情况：当前多款样品处在测试阶段。1）医疗领域，无刷空心杯电机可替代有创呼吸机的主电机，已处于客户验证阶段，”空心杯电机+精密齿轮箱”模组可用于多款口腔医疗仪器；2）jungong领域，空心杯电机可用于国内导弹精准制导系统。
优势在于：1）批量生产：国内第一家能够实现空心杯电机自动化批产厂商，公司自研高速无槽无刷电机制造一体化技术，能够实现自动化批产，降低返工率，制造能力具备一致性、长寿命；2）自研自动化设备：绕线设备由母公司江苏雷利自动化团队、鼎智科技以及其他合作方共同研发，市场上无相关产品，可避免需求爆发设备供应限制的情况。

03

兆威机电

已有产品：公司主要产品以微型电机+齿轮箱为主，其中电机主要为外采标准化电机，公司优势在于齿轮箱。如公司的相机调焦驱动系统，由直流空心杯电机+塑胶行星齿轮箱构成，其结构紧凑、占用空间小，质量轻。
应用情况：集中在汽车电子、智能家居、消费电子领域，如美容仪、吹风机、电动牙刷、智能门锁等。后续向工业装备、智慧医疗深入布局。
研发实力：侧重驱动和传动控制，公司核心技术人员陈毅东（研发二部经理）从事电机控制系统研发10余年，包括空心杯电机控制技术研发，参与国家自然科学基金重点项目1项，fabiaolunwen10余篇。

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伟创电气

已有产品：公司22Q2成立了机器人行业部，有空心杯电机产品。目前主要是以机器人大配套为出发点，执行端主要以低压伺服、空心杯电机、特种无框力矩电机、谐波减速器等这类产品为主。公司研制的空心杯电动机具有高转速、高扭矩、低噪音振动的优势，电机运行平稳、更jingque的控制；电机结构紧凑让电机提供了更高的效率和功率密度。