技術前沿：人形機器人靈巧手——空心杯電機

　　空心杯電機是一種微型伺服直流電機，由定子和轉子兩大核心部分組成，通常來講尺寸一般較小通常不超過40mm。在結構上突破了傳統直流電機的結構形式，采用的是無鐵芯轉子，其電樞繞組為空心杯線圈，形狀類似水杯，因此被稱為“空心杯電機”。

　　靈巧手空心杯電機

　　特斯拉Optimus的核心運動控制模組主要為三部分，其中手部環節的精密運控要求更高。從此前公布的Optimus基本參數來看，全身共有28個執行器(14個旋轉執行器+14個線性執行器)，另外還有手部模組。從技術路線來看，靈巧手的方案主要由腱繩式和連桿式兩種，因時、SVH等多采用連桿，Shadow則采用腱繩式。從構成上來看，Optimus的手部模組采用較為經典的六電機+金屬腱繩的模式，主要由“編碼器+空心杯電機+微型精密齒輪箱+微型絲桿”構成，其中空心杯是其中的核心環節。

　　不過對于一臺機器人來講，電機占用成本并不高，對于空心杯電機來講，更是“微不足道”。

　　空心杯電機被譽為電機領域“皇冠上的明珠”，充分適配靈巧手的應用場景�？招谋∠F芯的結構設計從本質上解決了鐵芯結構帶來的種種問題，因此除小尺寸下帶來的高功率密度優勢之外，空心杯電機還具有效率高、轉速快、響應快等特點，分別對應良好的節能效果、動力性能、控制性能等。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。

　　空心杯電機份額仍然集中在海外廠商，國產廠商持續推進國產替代。海外廠商起步較早，擁有性能優異的設備和穩定成熟的工藝。國產廠商奮起直追憑借更快的迭代以及性價比和配套服務優勢持續追趕。

　　人形機器人帶動空心杯電機及模組以及相關繞線機設備的起量。單臺人形機器人對應12個空心杯電機。隨著人形機器人的商業化落地和持續量產推進，空心杯電機有望迎來需求增量。此外預計繞線機作為核心的設備也有望大幅受益于空心杯電機需求起量。

　　空心杯電機是電機領域“皇冠上的明珠”

　　空心杯因特殊的繞組結構而得名，其轉子形似杯子，也因其優異性能被譽為電機領域“皇冠上的明珠”�？招谋姍C是一種微型伺服電機，通常來講尺寸一般較小通常不超過40mm。與傳統電機對比來看，一般的直流有刷電機的轉子是固定在金屬疊片(俗稱鐵芯)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構設計，轉子僅由線圈按照一定的排列繞制而成，轉子因形似杯子被形象地稱為空心杯電機。1958年Dr.F.Faulhaber博士研發出斜繞組線圈技術并在1965年獲得空心杯電機的相關專利，標志著空心杯電機的問世，其創造性的結構設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。

　　圖表1：空心杯電機爆炸圖

　　資料來源：鼎智科技官網，中金公司研究部

　　圖表2：空心杯電機內部則不包括鐵芯轉子

　　資料來源：Faulhaber.，中金公司研究部

　　圖表3：傳統有刷直流電機結構包含鐵芯

　　資料來源：[1]陳安.空心杯電機定制化管理的應用研究[D].上海交通大學,2018.DOI:10.27307/d.cnki.gsjtu.2018.000836.，中金公司研究部

　　從結構上來看，與傳統的直流有刷電機相對比，取消鐵芯的結構設計從本質上解決了鐵芯結構帶來的種種問題，進而大幅提升電機性能。除其本身小尺寸下帶來的高功率密度優勢之外，整體來看空心杯電機具有效率高、轉速快、響應快等特點，也分別對應著其良好的節能效果、動力性能、控制性能等優良特點。

　　?效率高，帶來優良的節能效果：鐵芯的存在會使得電機在轉動的過程中產生感應電動勢和感應電流，進而造成渦損(鐵耗的主要部分)。而由于無鐵芯電樞設計，空心杯電機在高轉速下也基本沒有磁損和渦損，且由于重量較輕附加損耗也大幅減少，因此根據Bertotti鐵芯損耗分離模型來看，空心杯電機的鐵耗較傳統鐵芯電機而言有顯著的優勢。根據《空心杯直流電機的特點及其應用》，傳統鐵芯電機的最大效率約為40-60%，而空心杯電機的最大效率一般都在65-85%以上，且部分產品的最大效率可達90%以上。

　　圖表4：Bertotti鐵芯損耗分離模型

　　資料來源：[1]畢紫莉.基于Bertotti模型的鐵磁材料磁滯及損耗特性研究[D].河北工業大學,2022.DOI:10.27105/d.cnki.ghbgu.2022.000285.，中金公司研究部(f為磁場交變頻率、B為磁密幅值，Kh為磁滯損耗系數、Ke為渦流損耗系數，Kex為附加損耗系數)

　　?轉速高，帶來優良的動力性能：根據Bertotti分離模型，鐵芯電機鐵損中的渦流損耗與電機轉速成二次正相關，因此在轉速快速提升的情況下連續力矩也會快速下降。因此傳統的伺服電機、步進電機大多數都被設計為5,000rpm以下。而空心杯電機由于特殊的空心轉子設計，一般而言轉速可達10,000-20,000rpm，此外根據鳴志電器官網其EC系列最高轉速可達27,200rpm，ECH系列最高空載轉速可達45,900rpm，根據鳴志電器招股書其獨特的無齒槽空心杯無刷電機最高轉速可達100,000rpm。

　　?響應快，帶來較好的控制性能：傳統電機由于鐵芯的存在使得轉動慣量相對較大，而空心杯電機體積緊湊，且轉子是杯狀的自支撐線圈，因此重量較輕，其更小的轉動慣量也使得空心杯電機具有靈敏的啟停調整特性。根據《空心杯微型電機及線圈的研究進展》，一般鐵芯電機的機械時間常數約為100ms，而空心杯電機的機械時間常數小于28ms，部分產品甚至小于10ms。

　　圖表5：鐵芯電機與空心杯電機的轉速對比

　　資料來源：[1]陳安.空心杯電機定制化管理的應用研究[D].上海交通大學,2018.DOI:10.27307/d.cnki.gsjtu.2018.000836.，鳴志電器，中金公司研究部

　　圖表6：鐵芯電機與空心杯電機的響應性能對比

　　資料來源：[1]張建,張黎明,朱廷友等.空心杯微型電機及線圈的研究進展[J].內江科技,2019,40(03):92-93.，中金公司研究部

　　空心杯電機也因其優異的性能價格遠超其他鐵芯電機，國產售價仍較海外廠商便宜。對比來看，常見的中低功率伺服電機售價約為400-500元/臺，步進電機售價約為幾十元到小幾百元元/只。根據鳴志電器官網，其基座尺寸為10mm、額定電壓為6V的空心杯電機+精密減速器售價約為1100~1200元，而Maxon僅單只空心杯電機售價就約為1200元左右。

　　空心杯電機也因其優異的性能被廣泛使用�？招谋掠螒妙I域廣闊，既可以應用在部分對于轉速、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、轉速、控制性能要求較高的光學、測量、國防等領域。此外在醫療領域空心杯電機在假肢、外骨骼等領域已經有較為成熟的應用。

　　圖表7：空心杯電機應用場景

　　資料來源：Faulhaber，Maxoon，中金公司研究部

　　空心杯電機應用特性

　　與傳統直流電機對比來看，一般的直流有刷電機的轉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構設計，轉子僅由線圈按照一定的排列繞制而成。

　　據了解，空心杯電機首先具備節能特性，由于無鐵芯設計徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，能量轉換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產品可達到90%以上(鐵芯電動機一般在70%)。

　　同時具備控制特性，其起動、制動迅速，響應極快，機械時間常數小于28毫秒，部分產品可以達到10毫秒以內(鐵芯電動機一般在100毫秒以上);在推薦運行區域內的高速運轉狀態下，可以方便地對轉速進行靈敏的調節。

　　此外還有拖動特性，即運行穩定性十分可靠，轉速的波動很小，作為微型電動機其轉速波動能夠容易的控制在2%以內;以及輕量化特性，與同等功率的鐵芯電動機相比，其重量、體積減輕1/3-1/2，能量密度大幅度提高。

　　資料來源：《永磁無刷空心杯電機及控制器研究》

　　空心杯電機可以說是高端的直流、永磁、伺服微特電機，上游原材料與微特電機原材料類似，包括銅、鋼材、磁鋼、軸承、塑料等�？招谋姍C最初被應用于航空、航天、軍事等尖端行業，近年來其應用領域逐步擴展至民用行業，如醫療裝置、消費類電子產品、電動工具、工業自動化等場景。

　　空心杯電機市場仍以外資為主，核心的壁壘在于繞線

　　空心杯電機市場仍以老牌海外廠商為主，市場份額仍然集中在頭部廠商�？招谋姍C發源于瑞士、德國、日本、歐洲等廠商研制較早，具有性能優異的生產設備和穩定成熟的工藝。因此市場的主要份額也基本集中在MAXOON和Faulhaber等國際頭部空心杯廠商。根據Maxoon官網，2021年全球頭部廠商Maxoon的出貨量約為500萬臺，品類超過12000個，銷售額約為6.26億瑞士法郎(合計約為50億元人民幣)。2016年Faulhaber的銷售額就超過2億歐元(合計約16億人民幣)。

　　?Maxoon：公司成立于1961年，全球約有3200個員工，銷售網絡遍布全球40多個國家。公司產品系列豐富，包括有刷、無刷空心杯電機，行星齒輪箱、傳感器、編碼器等。下游市場橫跨醫療、工控、安防、汽車、航空航天等。根據公司官網，其空心杯產品直徑包括4-90mm，功率從0.3-650w，產品系列豐富。

　　?Faulhaber：公司歷史可以追溯至1947年，最早于1958年由Faulhaber博士設計斜線繞組方式的空心杯電機產品。作為空心杯電機的發明企業，Faulhaber一度成為空心杯你電機的代名詞，其產品最小直徑甚至可以達到1.9mm，其產品的最大連續扭矩則可以達到200N·m。

　　空心杯電機生產的關鍵是線圈的生產，因此其核心壁壘主要在于線圈設計、繞線工藝以及繞線設備�？招谋姍C的發展趨勢始終是更小的體積、更快的轉速、更高的功率密度和更高的良率，而這些性能最直接的影響因素在于線圈繞制。導線的線徑、匝數、線性等都直接影響電機的各項核心參數。線圈繞制的核心壁壘直接體現在線圈設計，因為不同的繞線類型在自動化率、銅耗等各有差異;另一方面也體現在繞線設備和繞線方式上，不同的繞線機械繞制的空心杯槽滿率有所差異，進而導致稀疏有別，直接影響電機損耗、散熱、功率等。而先進的空心杯繞線工藝和設計一直被海外廠商掌控，且海外設備價格昂貴。

　　壁壘1：線圈設計各有不同，體現廠商對于電機的理解。

　　直繞式繞線的槽滿率相對較高，中部壁薄，由于走線有所堆疊排線容易不整齊，因此往往用于線圈匝數要求較少的繞制;而斜繞式和馬鞍式是當前國際廠商主流的線型設計，對比來看馬鞍式更省材，且功率更小。根據《馬鞍形空心杯電機線圈繞制設備研究》Faulhaber采用的是斜繞形線圈，瑞士Maxon 電機采用馬鞍形繞制方法。

　　圖表8：三種空心杯電機線圈繞制模型和實物圖

　　資料來源：[1]張忠強.永磁無刷空心杯電機及控制器研究[D].哈爾濱工程大學,2015.，中金公司研究部

　　壁壘2：繞卷式相對簡單但步驟多人工參與率高，一次成型大幅提升效率

　　繞卷式：繞卷式工藝步驟繁多，人工參與率較高，且難以滿足較小尺寸的空心杯線圈繞制。繞卷式的工藝主要分為兩步，一步繞線，一步卷筒。首先需要在繞線機上繞制線圈坯，然后在線坯上粘接膠帶隨后展平，最后將扁平線坯進行卷筒，并在接點處浸錫焊接，最后使得首尾相接，形成空心杯線圈。根據《繞卷式空心杯電樞制作工藝及其設備》繞卷式工藝下一臺繞線機配置4名工人即可達到年產3萬臺的產量，但繞卷式的局限性在于其更適用于20-30mm的空心杯直徑，難以繞制抽頭間距小于7mm的較小尺寸線圈，即直徑小于10~12mm。

　　圖表9：繞卷式空心杯的示意圖

　　資料來源：趙秉生,蘇克科,邱鶴年.繞卷式空心杯電樞制作工藝及其設備[J].微特電機,1985(04):33-35.，中金公司研究部

　　圖表10：繞卷式空心杯電機的工藝流程

　　資料來源：趙秉生,蘇克科,邱鶴年.繞卷式空心杯電樞制作工藝及其設備[J].微特電機,1985(04):33-35.，中金公司研究部

　　一次成型生產技術：一次成型技術有利于縮減生產過程并提高效率。一次成型技術是繞線機在卷筒上使得線圈直接纏繞在軸心處，進而高效進行自動化生產。

　　圖表11：一次成型繞制過程示意圖

　　資料來源：[1]張忠強.永磁無刷空心杯電機及控制器研究[D].哈爾濱工程大學,2015.，中金公司研究部

　　壁壘3：繞線機是空心杯線圈的核心制造設備

　　設備水平決定工藝水平，繞線機的難點在于超細導線的張力控制和不同線型設計下的繞制。繞線機主要有機架、主軸結構、排線結構、張力控制結構、模具等組成。由于導線較細，一般直徑約為0.02~0.25mm，因此需要配置高精度的PLC、伺服以及傳動器件等;此外在導線進給的過程中，如果張力較大則拉扯容易使得導線電阻增加，如果張力過小則容易使得排線疏松繞線品質下降。而從線型的角度來看，斜繞線圈技術相對成熟，菱形一次成型技術則相對較少，大多數仍以繞卷式為主。

　　人形機器人打開空心杯市場空間

　　特斯拉人形機器人靈巧手打開空心杯市場空間�？招谋姍C原本是一款定位于細分市場的中高端微特電機，市場規模相對有限，全球最大的Maxon公司2021年營業收入合計約50億元人民幣。但隨著2022年特斯拉人形機器人Optimus的問世以來，靈巧手再度打開空心杯電機的想象空間。人形機器人在實際應用場景中需要進行靈活、細致的抓握等動作，因此靈巧手需要在仿生人類手掌大小的基礎上還需具備較大的輸出力矩，也對相關運控部件的功率密度有較高要求。而空心杯電機具有高傳動效率、高響應速度的優勢，將其與微型齒輪箱、精密絲杠等集成為微型模組，天然適用于人形機器人的手指環節。

　　特斯拉人形機器人產業大幕拉開，越來越多的廠商逐步加入靈巧手項目的開發，看到國內外不同公司貢獻差異化的解決方案，并持續探索更高效、更靈活、更具性價比的靈巧手，持續帶動產業化落地。2023年騰訊RoboticsX實驗室發布自研靈巧手TRX-hand以及TRX-arm，擁有三根手指和8個獨立控制關節;此前因時也發布了自己的RH56BFX系列和RH56DFX系列產品，整體具有6個自由度和12個運動關節。

　　當前已有諸多靈巧手方案，但整體技術路線聚焦在腱繩式和連桿式兩種。對比來看，腱繩式的方案可以實現長距離傳動，電機配置位置更靈活提升靈巧手設計的自由度;而連桿式的承重能力相對較高，對比來看采用腱繩式的Shadow在4.3kg自重的情況下負載5kg，而IH2在0.64kg的自重夏也同樣可以負載5kg。

　　?連桿式：此處以ILDA的連桿式靈巧手為例，其擁有15個自由度和34N的指尖力。其單根手指內部具有三個微型電機模組(如圖d1、d2、d3)，每個微型電機前端連有絲桿，當d1、d2、d3以不同的垂直方向運動時則會對應如圖b-f的手指運動模式，而不同的手指運動組合出手指運動方式。

　　?腱繩式：Shadow的靈巧手有24g額關節和20個自由度，且通過40根氣動肌肉利用腱式傳動，如下圖xx所示一個自由度需要由兩組腱在動力裝置的驅動下共同完成。

　　圖表13：連桿式運控手指結構

　　資料來源：[1]Kim Uikyum, et al."Integrated linkage-driven dexterousanthropomorphic robotic hand." Nature Communications 12.1(2021). doi:10.1038/S41467-021-27261-0.，中金公司研究部

　　圖表14：腱式運控手指結構

　　資料來源：[1]靳果,邱兵濤,韓楓.Shadow仿人靈巧手動力學研究[J].電子設計工程,2016,24(24)10.14022/j.cnki.dzsjgc.2016.24.029.，中金公司研究部

　　特斯拉的Optimus靈巧手采用經典的六電機+金屬腱繩方案。其中大拇指外的每節手指對應一個空心杯電機模組，大拇指環節同時完成伸縮和翻轉兩個動作配備兩個空心杯電機模組。具體來看，空心杯電機模組方案為編碼器+空心杯電機+精密齒輪箱+絲桿(如下圖15)，其中空心杯電機負責輸出高轉速，齒輪箱負責提升力輸出，絲桿則將旋轉運動轉化為直線運動，而金屬肌腱連接終端絲桿，在電機旋轉之下最終模擬手指的抓取功能。

　　圖表15：特斯拉Optimus的靈巧手

　　資料來源：特斯拉發布會，中金公司研究部

　　圖表16：空心杯電機模組示意圖(編碼器+空心杯+微型精密齒輪箱+微型螺桿)

　　資料來源：Faulhaber，中金公司研究部

　　特斯拉人形機器人有望帶動空心杯電機及相關繞線設備的需求放量。

　　空心杯及電機模組：特斯拉當前方案的靈巧手對應單手掌配備6個空心杯電機，單臺機器人對應12個空心杯電機。當前來看，空心杯電機的價格相對較高，但考慮在規�；慨a的情況下，預計單個空心杯電機或降至600元左右的單價，結合微型精密齒輪箱、編碼器、微型絲桿等配套為空心杯電機模組的價值量或降至1000-1200元。隨著未來人形機器人的商業化落地和持續量產推進，空心杯電機需求也有望迎來持續放量。

　　空心杯繞線機：以當前市場較為常見的繞卷式工藝為例，根據1985年上海微電機所的《繞卷式空心杯電樞制作工藝及其設備》，繞制速度約為12-15分鐘/只，當前來看隨著工藝水平的提升，繞制速度已經提升至3分鐘/只左右。當前來看繞卷式的單軸繞線機單價多為不超過20萬元的水平，多軸繞線機售價則根據產品復雜程度售價不一。

　　競爭格局：

　　目前空心杯電機第一梯隊為海外瑞士的MAXON(主要應用在醫療)、德國FAULHABER(下游主要應用是電動工具)和瑞士PORTESCAP(下游主要應用是醫療+電動工具)，三者合計全球市占率70-80%。國內廠家鳴志電器最先突破設計、驅動壁壘，產品性能與海外競爭對手對標，可滿足人形機器人用要求，且價格至少低于海外1000元，鼎智科技也已實現空心杯電機繞組的自動化生產，跟進速度很快，另外幾家如昊志機電、兆威機電、拓邦股份和偉創電氣均有涉獵空心杯電機產品。

　　國內公司在該方面和國際巨頭仍有差距。通過對 Maxon、Faulhaber、Portescap、鳴志電器、鼎智科技和拓邦股份的空心杯電機直徑范圍做了梳理，可以看到Maxon 和 Faulhaber 在技術上處于領先，有刷空心杯電機最小尺寸可做到 6mm，無刷空心杯電機直徑 Maxon 和 Faulhaber 分別可做到 4mm 和 3mm。Portescap 和鳴志電器較為接近，有刷空心杯最小直徑為 8mm，無刷空心杯可分別做到 12mm、13mm。

　　國外空心杯電機龍頭廠家

　　空心杯電機份額仍然集中在海外廠商，國內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、本體設計和機電控制方案配置，國外企業具有先進的加工鍍膜工藝與更扎實的電機材料理論研究、小尺寸電機設計能力強和上千種方案進行驅動配置;軟實力的差距主要集中于市場影響力、客戶資源、品牌聲譽與市場認可度等。

　　海外廠商起步較早，擁有性能優異的設備和穩定成熟的工藝。海外三大家成立最早、技術和工藝深厚，價格偏高，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%，主要用于醫療領域和電動工具。

　　瑞士MAXON：成立于1961年，全球約3200名員工，總部在瑞士Sachseln。1)產品，1.2w個品種，包括直流有刷、無刷電機，齒輪箱，傳感器，編碼器，伺服放大器，位置控制器;2)產量，約500萬件;3)營收，2022年7.08億瑞士法郎(折合人民幣57億元);4)空心杯電機應用，主要用于醫療領域。

　　德國FAULHABER：1947年Dr.Fritz FaulhaberGmbH在德國斯圖加特附近成立，全球約2300名員工，總部在德國。1)產品，包括高性能直流電機、無刷直流電機、線性電機、步進電機;2)研發生產基地，包括德國、瑞士、美國、羅馬尼亞、匈牙利;3)專利，集團在全球范圍內擁有超過50項專利;4)空心杯電機應用，主要用于電動工具。

　　瑞士PORTESCAP：1931年在瑞士成立，1959年推出空心杯電機后進入微型電機行業。1)產品，包括直流有刷、無刷電機，步進電機，齒輪箱，驅動器，編碼器;2)研發生產基地，研發中心包括美國、中國、印度和瑞士，制造工廠位于美國、印度;3)空心杯電機應用，用于醫療領域和電動工具。

　　4空心杯電機國產化壁壘

　　高端空心杯電機國產化率較低，壁壘在于：

　　設計：線圈專利多，每家廠商繞組設計不同。海外繞線具體工藝處于保密狀態，瑞士MAXON擁有精密直流電機的五種繞組技術，德國FAULHABER采用FritzFaulhaber博士設計的斜交纏繞設計，鳴志電器空心杯繞組設計采用V狀結構。目前國內設計性能達不到國際先進水平;

　　設備：設備要求高，產品的一致性、長壽命和批量化生產需要自動化產線。MAXON、FAULHABER自研自制自動化生產設備，外部不供應，量產產能2000萬臺。國內已有廠商主要采用半自動/手工生產，返工率高(國內萬分之三十，國外萬分之五)，性能有偏差，且不具備批量生產能力。國內鳴志電器的繞線機采購自日本小田原&田中精機，鼎智科技表示能實現自動化批產，但尚未進入量產階段;

　　驅動系統(控制芯片、軟件算法)未能及時跟進。

　　通過與海外三大家產品相比，我國企業在功率、效率等方面存在差距。這里對比Maxon、Faulhaber、Portescap 和鳴志電器的直徑為8mm，額定電壓均為6V的有刷空心杯電機產品參數。與海外產品相比，鳴志電器在空載轉速和額定轉矩上差別不大，但在在功率、效率等方面存在一定差距。

　　表：MAXON、鳴志、鼎智空心杯電機生產技術對比

　　性能：通過近似尺寸產品性能參數對比，可以看出鳴志電器空心杯電機基本與瑞士MAXON、德國FAULHABER、瑞士PORTESCAP對標，主要性能滿足機器人應用要求。

　　表：主要廠商同尺寸空心杯電機性能對比

　　1)額定轉矩和額定電流(對應電機力矩)：鳴志與MAXON接近，略低于PORTESCAP;2)熱阻(對應電機發熱情況)：鳴志與MAXON、PORTESCAP接近，優于FAULHABER。

　　價格：海外均價在2000元/個，國產均價1000元/個，鳴志表示量產時價格可降至600+元/個，具備性價比優勢。

　　降價空間：1)產線投資，根據鼎智，自動化產線投資約500-600w/條，鳴志表示單條半自動產線設備投資額280w(繞線機40w/臺*3+其他);2)產線產出，鳴志表示單臺設備平均年產出近3w個(5分鐘下線一個)，年產出額4500w元。根據投入產出比，國內廠商還具有進一步降價空間。

　　國產替代進度：19年以來，由于疫情難以進口，國內企業加緊研發、改進工藝，涌現出一批企業，實現較多技術攻關，國內空心杯電機得到空前發展。在人形機器人等應用催化下，國內企業會持續加大研發投入，改進設備工藝，加速高端應用領域國內空心杯電機替代。

　　性能：通過近似尺寸產品性能參數對比，可以看出鳴志電器空心杯電機基本與瑞士MAXON、德國FAULHABER、瑞士PORTESCAP對標，主要性能滿足機器人應用要求。

　　5

　　空心杯電機國內主要供應商

　　從國內市場來看，國內具備空心杯電機公司不多，市場還擁有較大增量空間，國產廠商持續推進國產替代。

　　01鳴志電器

　　已有產品：空心杯電機(本體+驅動器)、減速機、編碼器。

　　有刷空心杯電機：機座尺寸范圍φ8mm-φ24mm，空載轉速最高可達10000rpm~16000rpm，最高功率可達13.5w;

　　無刷空心杯電機：機座尺寸范圍φ13mm-φ30mm，分為ECU(普通)和ECH(高速)系列，空載轉速可達15000rpm~50000rpm，最高功率可達150w;

　　驅動器：Tmotion的ONEFOR ALL 全能型智能電機驅動器，能實現通用電機支持(可匹配無刷空心杯電機)。

　　應用情況：定位高端應用，主要布局慢速移動人工智能、高端醫療器械及生化分析儀器、智能汽車電子、暖通水泵模組系統、半導體生產設備和工控自動化等領域。

　　22年空心杯電機產銷情況：營收1000w元，產量2萬臺。訂單超出產能，訂單收入占比排序為電動工具(單價5、600元/臺)>半導體>醫療(單價1500元/臺)。根據專家口徑，公司計劃擴張15條產品線，規劃產能達30萬臺/年，最快預計24年底投產。

　　公司主要優勢在于：

　　1)技術積累：鳴志2010年起開始研發空心杯電機，2018年起空心杯電機產品線建立，截至目前公司擁有空心杯電機發明專利30項;

　　2)驅動配套：驅動器通過高頻率控制電壓電流驅動電機，技術和算法門檻較高。子公司瑞士TMotion生產的驅動器，技術對標以色列ELMO，能與空心杯電機搭配形成微驅系統;

　　3)本土化服務：國內生產空心杯電機，美國子公司AMP(專注高精度運動控制)提供控制算法和前端研發，美國子公司LIN整合銷售網絡，可直接對接北美客戶提供服務;

　　表：鳴志電器空心杯電機研發情況

　　送樣進度：B樣階段，2022年10月、12月分別為第一、第二輪送樣，2023年3月第三輪送樣，已送樣300+臺，預計今年10月C樣;2)反饋，已滿足TSL需求。

　　02鼎智科技/江蘇雷利

　　已有產品：22年推出無刷空心杯電機，電機直徑范圍φ16mm-φ42mm，包括5個產品系列。

　　應用情況：當前多款樣品處在測試階段。

　　1)醫療領域，無刷空心杯電機可替代有創呼吸機的主電機，已處于客戶驗證階段，”空心杯電機+精密齒輪箱”模組可用于多款口腔醫療儀器;

　　2)軍工領域，空心杯電機可用于國內導彈精準制導系統。

　　優勢在于：

　　1)批量生產：國內第一家能夠實現空心杯電機自動化批產廠商，公司自研高速無槽無刷電機制造一體化技術，能夠實現自動化批產，降低返工率，制造能力具備一致性、長壽命;

　　2)自研自動化設備：繞線設備由母公司江蘇雷利自動化團隊、鼎智科技以及其他合作方共同研發，市場上無相關產品，可避免需求爆發設備供應限制的情況。

　　03兆威機電

　　已有產品：公司主要產品以微型電機+齒輪箱為主，其中電機主要為外采標準化電機，公司優勢在于齒輪箱。如公司的相機調焦驅動系統，由直流空心杯電機+塑膠行星齒輪箱構成，其結構緊湊、占用空間小，質量輕。

　　應用情況：集中在汽車電子、智能家居、消費電子領域，如美容儀、吹風機、電動牙刷、智能門鎖等。后續向工業裝備、智慧醫療深入布局。

　　研發實力：側重驅動和傳動控制，公司核心技術人員陳毅東(研發二部經理)從事電機控制系統研發10余年，包括空心杯電機控制技術研發，參與國家自然科學基金重點項目1項，發表論文10余篇。

　　04偉創電氣

　　已有產品：公司22Q2成立了機器人行業部，有空心杯電機產品。目前主要是以機器人大配套為出發點，執行端主要以低壓伺服、空心杯電機、特種無框力矩電機、諧波減速器等這類產品為主。公司研制的空心杯電動機具有高轉速、高扭矩、低噪音振動的優勢，電機運行平穩、更精確的控制;電機結構緊湊讓電機提供了更高的效率和功率密度。

　　應用情況：產品目前在內部測試階段，主要面向移動類、協作類、服務類的機器人領域。

　　空心杯電機的優點

　　1)功率密度高：空心杯微電機的功率密度是輸出功率與重量或體積的比值，無鐵芯轉子與普通鐵芯轉子相比要輕，無鐵芯轉子消除了鐵芯轉子產生的渦流與磁滯損耗，提高了微電機的效率，確保較高的輸出轉矩與輸出功率;

　　2)使用效率高：微電機效率高的原因是因為無鐵芯轉子沒有渦流損耗與磁滯損耗，電阻也非常小降低了銅損;

　　3)無轉矩滯后：無鐵芯轉子因沒有磁滯損耗，所以減少了速度和轉矩波動;

　　4)無齒槽效應：普通微電機會在槽與磁體的相互作用下產生齒槽效應，而無鐵芯直流電機就消除了此效應，所以齒槽效應和轉矩滯后現象都不會存在;

　　5)啟動轉矩低：由于無磁滯損耗、無齒槽效應所以啟動轉矩非常低，通常軸承負荷是唯一的阻礙;

　　6)微電機轉子和定子之間無徑向作用力：沒有鐵芯轉子的直流電機是不存在轉子和定子的徑向磁力，在一些應用產品中，轉子和定子的徑向力會造成轉子不穩定，減少徑向力可改善轉子的穩定性;

　　7)速度曲線平滑、噪音低：沒有鐵芯轉子減少了轉矩與電壓的諧波，因為微電機內不存在AC場，所以沒有AC產生噪音，僅有軸承與氣流產生的噪音和非正弦波電流造成的振動

　　8)高轉速線圈：微電機在高速運轉時電感值參數是重要的，電感值小會使起動電壓低，通過增加極數和減少機殼的厚度，電感值表笑有助于降低微電機的重量同時提高了功率密度;

　　9)快速響應：由于微電機感應值低，電流對電壓的波動響應快，轉子的轉動慣量小，轉矩和電流的響應轉速相當，所以轉子的加速度是普通鐵芯電機的2倍左右;

　　10)峰值轉矩高：微電機峰值轉矩和連續轉矩的比值很大，因為電流上升到峰值的過程中轉矩常數是不變的，電流和轉矩的線性關系能使微電機產生較大的峰值轉矩。普通鐵芯直流電機達到飽和后，電流不管再加大，直流電機的轉矩不會再增加;

　　11)散熱性好：空心杯轉子表面有空氣流動，比鐵芯轉子的散熱性能要好，鐵芯轉子的漆包線鑲嵌在硅鋼片槽內，線圈表面氣流少，溫升較大，在同等功率輸出條件下，空心杯直流電機的溫升較小。

　　空心杯電機的缺點

　　無鐵芯空心杯微電機在處于靜止狀態下，如繞組一相切斷或電源切斷一相接通電源，繞組的發生的磁場點2個大小相等，方向相反旋轉磁場，它們和轉子作用發生的扭矩大小相等，方向相反相互抵消，零起動轉矩下電機不能啟動，這便是空心杯電機的缺點。

　　空心杯減速電機能量轉換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產品可達到90%以上(鐵芯減速電機一般在70%)。起動、制動迅速，響應極快，機械時間常數小于28毫秒，部分產品可以達到10毫秒以內(鐵芯減速電機一般在100毫秒以上);在推薦運行區域內的高速運轉狀態下，可以方便地對轉速進行靈敏的調節。作為微型減速電機其轉速波動能夠容易的控制在2%以內。

　　動能未來：空心杯電機崛起

　　空心杯電機是一種采用無鐵芯轉子的微型電機，具有高能量轉化效率、快速響應速度、拖動特性和高能量密度等特點，適用于隨動系統、儀器儀表、醫療設備、人形機器人等領域。人形機器人的崛起推動了空心杯電機的需求，年均增長率約為8.5%。全球空心杯電機市場由海外企業主導，國內廠商仍面臨挑戰。人形機器人降本需求帶來國產替代新機遇，同時政策支持也將促進國內產業發展。

　　空心杯的特點和市場

　　空心杯電機具有高能量轉化效率、快速響應速度、拖動特性和高能量密度等特點，適用于隨動系統、儀器儀表、醫療設備、機器人等廣泛應用領域。

　　空心杯電機介紹�？招谋姍C采用無鐵芯轉子，性能遠超傳統電機，響應速度快，具有良好的控制特性和伺服性能�？招谋姍C通常尺寸較小，直徑不超過40mm，也可歸類為微型電機。

　　空心杯電機的特點�？招谋姍C具有高能量轉化效率、快速響應速度、拖動特性和高能量密度等特點。其能量轉化效率一般超過70%，部分產品能夠達到90%以上，而傳統電機的轉化效率通常在70%以下�？招谋姍C具有快速響應速度和較小的機械時間常數，一般在28毫秒以內，部分產品甚至可以小于10毫秒�？招谋姍C運行穩定可靠，轉速波動較小且易于控制，通�？煽刂圃�2%以內�？招谋姍C具有較高的能量密度，相較于相同功率的傳統鐵芯電機，空心杯電機的重量可以減輕1/3至1/2，體積減小1/3至1/2。

　　空心杯電機分類�？招谋姍C分為有刷和無刷兩種類型，有刷空心杯電機轉子無鐵芯，無刷空心杯電機定子無鐵芯。有刷電機采用機械換向，需要定期更換碳刷，電機壽命有限，但不存在渦流損耗;無刷電機采用電子換向，消除了電刷的損耗和電火花對電子設備的干擾，但存在渦輪損耗和成本增加。有刷空心杯電機適用于對產品靈敏性和可靠性要求較高的行業。無刷空心杯電機適用于需要長時間連續運行和具有較高控制要求或可靠性要求的應用場景。

　　空心杯電機的應用領域�？招谋姍C的應用場景包括需要快速響應的隨動系統，如導彈的飛行方向快速調節，高倍率光驅的隨動控制，快速自動調焦，高靈敏的記錄和檢測設備，工業機器人，仿生義肢等。還包括對驅動元件要求平穩持久拖動的產品，如各類便攜式的儀器儀表，個人隨身裝備，野外作業的儀器設備等，同樣一組電源，供電時間可以延長一倍以上。另外還在光學儀器、醫療設備、機器人方向有廣泛應用，具體而言，包括牙科設備、微型泵、紅外鏡頭、移液模塊、電動夾爪、機器人手、點膠閥、手術工具等。

　　根據NTCysd的測算，預計到2028年，全球空心杯電機市場規模將增至83.0億人民幣，年均增長率約為8.5%。此外，無刷空心杯電機市場份額正在不斷提升。

　　全球市場規模。根據NTCysd測算，2022年全球空心杯電機市場規模為51.0億人民幣，2028年市場規模將達到83.0億人民幣。期間CAGR約8.5%。

　　無刷空心杯電機市場份額持續提升。根據統計數據，2022年全球有刷空心杯電機市場規模為4.92億美元，占比65.8%，無刷空心杯電機市場規模為2.56億美元，占比34.2%。隨著空心杯電機技術的持續成熟，無刷空心杯電機占比預計持續提升，2028年預計達到42.2%。

　　價格和利潤率�？招谋姍C的價格范圍在1,500元到2,000元左右，從低端的玩具到高端的醫療或海外航空，差價較大。在半導體領域的應用較多，價格也較高。國內和進口海外企業的空心杯電機利潤率非常高，以一臺空心杯電機售價1,500元為例，其綜合成本包括生產制造的成本在內大約在200元以內。

　　空心杯技術發展現狀

　　空心杯電機的關鍵構件包括轉子、永磁體、電刷和軸承以及繞組方式。永磁體位于中心，產生高磁通密度，永磁材料的選擇需根據應用場景權衡性能和成本。電刷和軸承的選擇取決于電機的大小和應用。此外，空心杯電機的繞組方式有直線形、馬鞍形和斜繞形漆包線結構，適用于不同尺寸和驅動需求的應用場景。

　　空心杯電機的轉子�？招谋妱訖C在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，選用的是無鐵芯轉子，也叫空心杯型轉子。這種新穎的轉子結構徹底消除了因為鐵芯構成渦流而形成的電能損耗，其分量和轉動慣量大幅下降，從而減少了轉子本身的機械能損耗。

　　空心杯電機的永磁體�？招谋姍C的永磁體置于中心，導致氣隙中的高磁通密度，并通過強磁體進一步增強，產生扭矩增加。釹鐵硼永磁材料(NdFeB)vs鋁鎳鈷永磁材料(AlNiCo)，不同永磁材料的特點和性能存在差異，在保證產生的磁場穩定的同時，需根據應用場景對工作溫度、環境的要求，合理的配置永磁材料，達到電機的性能和成本效應最大化。

　　空心杯電機的電刷和軸承�？招谋姍C采用不同的電刷和軸承，需根據電機的大小和應用場景選擇合適的電刷和軸承。石墨電刷更適用于大電機，貴金屬電刷更適用于小電機。滾珠軸承適用于較高的軸向和徑向負載，使用于大型電機，價格更貴。而套筒軸承適用于連續高轉速的運行模式，適用于小型電機，價格相對較低。

　　空心杯電機的繞組方式�？招谋姍C的典型繞組方式有直線形、馬鞍形、斜繞形漆包線結構。直線形式適用于長尺寸、長徑比大的線圈柱體繞組;馬鞍形式適用于中等長度和直徑的線圈，易于制造;斜方形式適用于直徑較小的線圈，適用于高效、高速驅動應用。

　　國外在空心杯電機技術方面起步較早，具備成熟的線圈生產技術和專利技術，國外采用高度自動化的一次成型生產工藝，具有高效率和低不良率的優勢。相比之下，國內廠商在技術發展和設備投入方面仍處于起步階段，繞卷式工藝的復雜性和高要求構成了技術壁壘。

　　國外技術領先。海外空心杯技術起步較早，德國的Dr.F.Faulhaber 在1958 年研制出斜繞組線圈繞制技術，并在1965年獲得空心杯電機轉子線圈斜繞組專利技術，目前國外的空心杯線圈生產技術已經十分成熟。瑞士MAXON和德國FAULHABER等廠商擁有精密加工技術和專利技術，使其在空心杯電機領域具有技術壁壘和競爭優勢。

　　關鍵技術難點�？招谋姍C的關鍵技術難點在于線圈繞制成型工藝和繞線方式的設計。海外廠商采用高自動化的一次成型生產工藝，生產過程自動化程度高、人為干擾少，提高了生產效率，增強了成本優勢。而國內主要采用繞卷式生產，工藝比較繁瑣，工人勞動強度大，無法完成線徑較粗的線圈，廢品率高。在國內，空心杯電機的不良率大約在萬分之30以上;而海外的空心杯電機不良率通�？刂圃谌f分之5左右。

　　國內技術發展現狀。國內廠商在相關技術和設備的成本投入尚處于起步階段。此外，繞卷式工藝復雜、設備要求高和繞線機操作困難等因素構成了技術壁壘，使得國內廠商在短時間內很難打破壁壘。國內企業經過近幾年的追趕，產品性能差距不斷縮小。國內龍頭鳴志電器現在已經可以生產基座尺寸8mm，額定電壓6V，空載轉速13,500rpm，機械常數6.6ms，最大連續轉矩0.60mNm 的有刷空心杯電機，大部分性能已對標國際產品，可滿足人形機器人對空心杯電機的要求。

　　空心杯的競爭格局

　　全球空心杯電機市場主要由Maxon、Faulhaber等海外頭部企業主導，其中Faulhaber和Maxon市場份額超過45%。相對而言，國內空心杯電機企業數量較少，大多數大型產品依賴進口，進入高端領域仍面臨挑戰。

　　海外頭部企業主導，市場集中度高。全球空心杯電機市場的主要制造商包括Maxon、Faulhaber、Portescap、AlliedMotionTechnolgies等公司，目前這四家頂級制造商占據了市場份額的65%以上。其中，Faulhaber和Maxon市場份額超過45%。

　　歐企主導空心杯電機市場高端市場。Faulhaber和Maxon等歐洲以及北美廠商對空心杯電機研發較早，具有性能優異的生產設備和穩定成熟的工藝，行業地位較高，且掌握了大批量生產的核心工藝。Faulhaber和Maxon銷售的空心杯電機+齒輪箱+編碼器集成件年銷售額超30億歐元，產品主要面向軍工和工業市場。Maxon產品種類豐富，可提供100萬種組合方式進行定制化搭配;Faulhaber在微小尺寸空心杯電機制造上具有顯著技術優勢。

　　國內企業的數量和現狀。相對來說，國內在空心杯電機領域的企業數量較少，大約90%的大型空心杯電機由國外廠商生產，并且進入高端領域存在較大阻礙。目前國內企業已經能夠生產出一些高質量的產品，但生產能力和品質穩定性仍存在問題。

　　鳴志電器通過收購瑞士電機公司取得了空心杯技術突破，具備領先地位。拓邦股份作為中國智能控制領域的第一家上市公司，在空心杯電機領域具有競爭優勢。鼎智科技在微特電機領域表現出色，有望切入人形機器人市場。偉創電氣專注于電氣傳動和工業控制領域，也投身機器人核心零部件的研制，展現出廣闊的成長潛力。

　　鳴志電器。鳴志電器是一家成立于1994年的綜合制造商，專注于運動控制領域。公司擁有豐富的制造經驗和技術積累，主營產品包括步進電機、無齒槽&空心杯電機、伺服驅動器與電機等。鳴志在2019年完成了對瑞士Technosoft Motion的收購，具有空心杯技術和正向研發能力，率先突破了空心杯電機核心技術，具備歐美廣泛的客戶資源，在國內空心杯電機市場占據領先地位。2022年，鳴志電器的營業收入達到29.6億元，同比增長9.05%，其中空心杯電機業務表現出色，營收達1,000萬元，產量2萬臺。

　　拓邦股份。拓邦股份是中國智能控制領域第一家上市公司，通過掌握電控、電機、電池三大核心技術，為機器人、工具、家電、新能源等行業提供智能解決方案。公司在人形機器人控制器和空心杯電機領域具有先發優勢，有望受益于人形機器人帶來的新增量，未來發展潛力巨大。

　　鼎智科技。鼎智科技是國內微特電機領域的龍頭企業，主營產品包括線性執行器、混合式步進電機、直流電機、音圈電機等，下游覆蓋醫療器械、工業自動化等多個領域。公司營收凈利持續高增，2022年實現營收3.18億元，同比增長64%;實現凈利潤過億，同比增長103%。公司擁有絲桿、螺母獨立生產能力，定制化屬性強，客戶優質穩定。公司在醫療器械、工業自動化等領域需求旺盛，空間廣闊，同時有望切入人形機器人市場。

　　偉創電氣。偉創電氣是一家專注于電氣傳動和工業控制領域的公司，產品種類包括變頻器、伺服系統、PLC和HMI等，廣泛應用于多個行業。公司在鞏固自身低壓變頻器等優勢產品基礎上，向伺服系統和控制系統拓展，形成工控系統解決方案的能力。公司成立機器人部門致力于空心杯電機、諧波減速器等機器人核心零部件的研制，有望打開更廣闊的成長空間。

　　空心杯的國內機遇

　　隨著醫療水平提升和人口老齡化，醫療器械行業對空心杯電機的需求有望進一步增加。此外，空心杯電機有望受益于航空航天和無人飛行器的發展。在人形機器人領域，空心杯電機作為機器人靈巧手的關鍵零部件，占據了50%以上的成本，隨著人形機器人自由度的提高，對空心杯電機的需求還將繼續增長。

　　空心杯電機在醫療器械領域的應用�？招谋姍C在醫療器械領域應用分為多個類別，包括心臟支持系統、手術機器人、糖尿病泵、假肢等。未來，隨著醫療水平提升和人口老齡化，醫療器械行業對空心杯電機的需求還有提升空間。同時，醫療儀器和器械進口金額整體呈下降趨勢，預計國內廠商將率先受益。

　　空心杯電機在航空航天領域的應用�？招谋姍C在發展初期因其優良的控制性能被率先應用于航空、航天、軍事等尖端行業，這些行業目前仍是空心杯電機重要的應用領域。此外，無人飛行器也是一個常見的應用領域。根據Frost & Sullivan 預測，2015-2024 年中國民用無人機市場規模CAGR高達33.37%。

　　空心杯電機在人形機器人領域的應用�？招谋姍C是機器人靈巧手關鍵零部件。目前在手部執行器中，空心杯電機占據了50%以上的成本，也是壁壘最高的零部件之一。特斯拉的Optimus人形機器人采用電機驅動，擁有28個執行器和12個空心杯關節。特斯拉計劃在3-5年內交付數百萬Optimus機器人，或將創造百億級空心杯電機市場。

　　人形機器人降本需求帶來國產替代新機遇。另外，政策支持也將加速產業發展，助力國產廠商在技術上實現追趕超越。然而，生產能力不足和設備采購的挑戰仍然存在�？招谋姍C生產需要高度自動化設備和自動化檢測設備，而設備采購成本高且周期長。

　　降本需求帶來國產替代新機遇。特斯拉的人形機器人Optimus 最終量產時，價格要控制在2萬美元以下，因此人形機器人降本需求迫切。國內空心杯電機性價比較高，鳴志的空心杯產品性能與外資接近，而價格相對便宜超過30%。在降本需求的推動下，將會有越來越多的國內廠商進入空心杯行業。另外，人工成本是目前限制成本下降的因素，如果能夠降低人工成本，機器人的成本將能夠下降更多。

　　政策驅動。政策支持將加速產業發展，助力國產廠商在技術上實現追趕超越，《基礎電子元器件產業發展行動計劃(2021—2023年)》中提出重點產品高端行動，包括“小型化、集成化、高精密、高效節能微特電機”。隨著支持政策的落地，國內企業份額預計會穩步提升。

　　生產能力不足的挑戰。一方面，空心杯產品對設備要求較高，需要投入大量的自動化設備或自動化檢測設備，整體效率仍受制于制造環節的特殊性，同時產品品質穩定性較差;另一方面，人員的專業性比較欠缺，也導致生產能力不足。

　　設備采購的挑戰�？招谋姍C設備的供應商相對較少，主要集中在歐美和日本的企業。設備采購成本較高且周期較長，導致設備采購相對較難。因此，空心杯電機企業要擴產能方面，設備采購是一個主要壁壘。

　　重點企業鳴志電器成長分析：

　　特斯拉機器人引領了全球機器人制造大趨勢，

　　誰能覆蓋更多海外科技巨頭，誰就能獲得十倍百倍的業績增長。

　　【海外客戶】

　　鳴志電器下游客戶包括：谷歌、華為、亞馬遜、沃爾瑪、通用、Facebook、荷蘭ASML，飛利浦、特斯拉星鏈、美國B-2 轟炸機以及GE 等頂尖客戶。 以及西門子，愛立信，松下，夏普，施耐德等工業巨頭。

　　【覆蓋全球的巨大市場增量】

　　谷歌，亞馬遜，華為，西門子，愛立信，施耐德 未來生產多少機器人，

　　國內唯一上榜企業， 鳴志電器將能獲得訂單十倍百倍的持續增長。

　　【出口替代】

　　打破日本絕對壟斷，鳴志電器是行業龍頭中唯一非日本廠商

　　【國內唯一，技術領先】

　　鳴志電器HB步進電機出貨量由2016年的814萬臺提升至2019年的1817萬臺，

　　市占率由10%提升至18%，銷售量進入全球前三。

　　鳴志電器是行業龍頭中唯一非日本廠商，打破了日本企業對該行業的壟斷。

　　鳴志電器 將加速復制 4400 億微電機龍頭日本電產成長路徑

　　公司簡介：

　　，鳴志電器(上海鳴志電器股份有限公司)，作為運動控制產品綜合制造商，始終秉持對專業應用技術和國際化科學管理手段的追求。

　　鳴志成立于1994年。在二十余年的時間內，鳴志發展成集研發、生產、銷售、服務為一體的精密電子設備生產制造跨國公司�？偛课挥谥袊虾�，在北京、廣州、深圳等十大城市設有辦事處。分公司遍及北美、歐洲、日本和東南亞，已形成全球銷售網絡。并通過跨國并購在海外擁有了多處研發中心和制造基地，全球員工總數已達3,000多人。鳴志，是全球控制電機系統的綜合提供商和主要生產商。

　　1.國內控制器行業的領軍企業之一。知名的運動控制及智能照明產品綜合制造商，擁有遍布全球的研發、制造、銷售、技術支持團隊。鳴志官網是全球運動控制及智能照明行業專業電商平臺，集聚全球運動控制及智能照明行業各個細分應用領域的高性能、高品質、有特色產品，實現面向中國地區專業用戶的一站式快速直供。全球兩家能夠生產非晶帶材企業之一;

　　2.隱形冠軍，國內第一、全球第四的步進電機龍頭，打破了日企壟斷。公司的控制電機產品主要應用于通信基站、天線設施和其他相關基站設備中，華為是公司非常重要的客戶之一。在全球HB步進電機市場市占率8%，打破了日本企業壟斷;17年7月公告5.5億元在太倉投建智能制造產業基地項目;擬收購的運控電子是國內僅次于鳴志電器的生產混合式步進電機的公司，在國內安防設備、紡織機械應用領域的市占率排名靠前。

　　3.全球運動控制領域先進制造商，混合式步進電機的市占率穩居全球前三。公司及子公司安浦鳴志、美國AMP、美國LIN、瑞士TMo-t-i-on、鳴志派博思均深度布局于移動機器人行業，目前已擁有步進系統、伺服系統、通用驅動系統和控制技術系統四大類產品線，業務覆蓋商業移動機器人、AGV、AMR等;20年公司移動機器人(商用及消費)類應用領域業務進一步快速增長，全年營業收入同比增長約70%。

　　4.工業4.0的前沿企業與先驅。鳴志電器是國家高新技術企業，掌握了混合步進電機、永磁步進電機、線性電機、伺服電機、直流無刷電機、無刷無槽電機、電機驅動與集成、電動滑臺、智能LED調光、LED智能控制與驅動、大型設備管理與故障診斷等核心技術。公司持續進行技術研發，提高產品性能，根據市場和客戶需求不斷開發出創新性的產品。截至2019年12月31日，公司擁有已獲證書的專利207項，其中發明專利44項(國際專利24項，國內專利20項)，實用新型專利149項，外觀專利14項;軟件著作權98項。

　　5.具有報國情懷，奮發圖強的民族企業：

　　可以說，鳴志電器是中國HB步進電機絕對龍頭企業。也是中國唯一能在國際市場上與日本、德國、美國企業競爭的民族企業。在步進電機領域，日本是技術和市場占有率第一的絕對強國，控制了全球大部分市場和技術。德國美國部分企業掌握極少的獨特技術，小范圍內與日本競爭，而鳴志能殺出日本企業的重重圍困，其難度可想而知。鳴志電器著眼于全球范圍競爭，已成為全球HB步進電機的主要生產商。在步進電機應用領域，鳴志電器與日本信濃、日本電產、山洋電氣較為類似，主要為專業打印機、銀行設備、通信設備、辦公自動化、紡織機械、安防系統、醫療器械等領域提供產品及服務。

　　下游包括谷歌、華為、亞馬遜、沃爾瑪、通用、Facebook、荷蘭ASML，飛利浦、特斯拉星鏈、美國B-2 轟炸機以及GE 等頂尖客戶。

　　公司正在復制日本電產的成長路徑：

　　日本電產：日本最知名的電子部件生產企業，成立于1973 年，所研發生產的小型精密電動機、車載機械部件和電子光學零件等廣銷海內外，市值4400 億元。

　　日本電產從 1984 年 2月收購美國托林公司軸流風扇部門開始，

　　到 2019 年 11 月收購美國 Robotec 為止，35 年中實施了 66 起并購，

　　其中超過半數的并購對象是海外企業，以英美德法意企業居多，逐步成長為精密小型電動機領域的世界龍頭。

　　鳴志電器：

　　2014年收購美國 AMP，電機驅動技術研發企業，收購后作為美國地區及研發中心的角色

　　2015年收購美國步進電機企業LIN，下游客戶40%是醫療，航空、航天、電子、半導體等;

　　2019 年，公司收購瑞士 TechnosoftMotion 公司 100%的股權，

　　TMotion在控制電機(尤其是直流無刷電機、空心杯、無槽無刷電機)的驅動控制系統始終保持著全球領先的技術實力。

　　預計公司將繼續通過收購完善產業鏈橫向以及縱向布局。

　　下游應用及分析：

　　1、工控占比25-30%，30%增速：工業設備、包裝設備、全自動生產線;

　　2、醫療占比15-20%，50%增速：下游客戶主要是GE、飛利浦、華大;內部還分包括體外診斷等等;看海外市場，醫療一直都是最大的細分市場;

　　3、安防、紡織，各占10%;

　　4、光伏6-7%：跟蹤支架，板面清潔，硅板自動化生產

　　5、泵、閥，6-7%

　　6、物流倉儲AGV：5%;

　　未來幾年亮點：

　　汽車電動化趨勢下，無刷電機滲透率將逐步提升：

　　目前汽車上配備微電機數約20 只，高檔車可配備50 只以上，單車價值量約4000-10000。目前微電機以有刷直流電機為主。隨著汽車全面電動化以及電機功能要求越發復雜，越來越多方案選擇無刷電機。

　　公司通過海外并購完善了控制電機(主要是直流無刷電機、空心杯電機、無槽無刷電機)驅動系統技術，目前全球領先。直流無刷產品已經進入谷歌，通用、飛利浦等一線客戶，2020年實現銷量約30 萬臺，未來產能將擴張10 倍以上滿足下游暴增的需求。

　　公司激光雷達產品得到核心玩家背書：

　　公司3 年前就和Waymo 合作開發激光雷達，參與了華為/蔚來激光雷達的招標，明年開始放量。華為規劃22-25 年出貨100 萬輛，公司的單車價值500 元，合計訂單5 億，將實現激光雷達領域從 0 到1 的突破并借此有望切入其他客戶。

　　沃爾瑪美國AGV 機器人的獨供：

　　全球4000 個supercenter，每個100 個機器人，每個300-500 美金，總共就是2 億美金的合同3 年釋放完;現在這一塊它收入只有不到1 個億(今年4 季度小批量)，總收入也就20 多個億;而且這是個標桿項目，未來有望拓展其他大客戶。

　　機器人行業的巨大市場增量

　　谷歌，亞馬遜，華為，西門子，愛立信，施耐德 未來生產多少機器人，

　　國內唯一上榜企業， 鳴志電器將能獲得訂單十倍百倍的持續增長。

　　(七)對標日本電產，估值探討：

　　管理層認為自己的競爭對手是日本電產，其 18-21 年營收共增長了 8.7%，毛利率和凈利率為 22.45%和 7.93%，市盈率 53 倍，市值 4400 億 RMB(公司今年毛利率，凈利率分別是 37.5%和 10.1%)

　　未來業績預期：今年受缺芯、原材料漲價以及呼吸機銷量下滑的不利影響，增速40%，約2.8億利潤。22年原材料下降、出口美國關稅降低，預期4 億凈利潤，未來幾年復合50%以上增長，2024年業績指引10 億。

　　考慮到#公司所處市場巨大，下游需求旺盛，產品技術實力獲得頂尖客戶背書

　　公司管理層有意識的復制日本電產的成長路徑，新品無刷電機以及激光雷達產品即將快速放量帶動未來幾年業績高速增長。

　　下一個世紀，科技必將更大程度改變人類社會。

　　人類將迎來機器人次世代應用的全面爆發。

　　公司稀缺性和市場地位，合理估值應該在100 倍甚至更高。22年看400 億市值。

　　2024 年 10 億的業績指引，給予微電機龍頭100PE，

　　鳴志電器市值有望達到日本電產的1/4，即市值超過過千億。

　　機器人空心杯電機交流要點20231019

　　觀點分享:

　　人形機器人上應用的電機比較廣泛。比如腰關節的輪盤電機�？招谋姍C主要運用在人形機器人的手指上面，拇指運用的電機比其他手指多出一個，就是用到兩個。競爭格局方面，國外的產品一致性和穩定性優于國內，國內的優勢在于價格、貨期、定制化程度。

　　交流細節:

　　Q1:鼎智科技的情況?

　　A:特斯拉做的人形機器人還沒有正式大批量市場投入。鼎智的強項在線性電機，國內空心杯還有比它強的。特斯拉的空心杯電機還沒有決定用哪家的，都是送樣測試。

　　Q2:國內其它廠商的情況?

　　A:鳴志，除了國外瑞士的品牌，空心杯領域處于第一梯隊。在產品性能、一致性、定制化程度、樣式都是優于國內其它品牌，但是價格沒有優勢。因為鳴志的材料和其它公司是有所不同的，包括它們產品的質感，也是有所不同的。

　　Q3:鼎智能彌補跟鳴志之間的差距嗎?

　　A:用料方面是可以的。但是它們品牌效應上存在天然的差距。

　　Q4:鼎智的產品在哪些方面有優勢?

　　A:鼎智的技術在于沒法保證一致性，大批量生產時，扭力、穩定性、零部件結構可能會有參差。

　　Q5:電機的一致性和穩定性是由什么決定的?

　　A:技術、工藝、專利。像是瑞士品牌的空心杯電機，同樣的規格尺寸，國外的電機輸出的扭力就會更大，能量也會更穩定。

　　Q6:國內外廠商技術路線上的差異?

　　A:國內主要是對標國外幾家做得比較好的。雖然形象、參數上做得差不多，但是使用體驗感不行。

　　Q7:特斯拉機器人放量節奏/節點?

　　A:具體到時候怎樣的，還是未知的。

　　Q8:未來機器人出貨量?

　　A:出貨量呈現增長的趨勢，但是不會特別明顯。前期可能會有一些小批量供給市場，進行一些測試，再后續看一下問題的反饋，但是最終產品沒那么快。

　　Q9:下游廠商有沒有給到訂單指引?

　　A:目前還沒有給到。

　　Q10:其他廠商下游放量節奏?

　　A:都是慢。之前有一些國內做人形機器人的公司，在去年有一些出貨，大概四五十套，今年都還在做一些調整。這個項目周期3年前就開始了。

　　Q11:去年實驗性的小批是多大的規模?

　　A:教育類人形機器人100臺/年。除此以外還分商業類、服務類、工業機器人。

　　Q12:機器人放量慢的核心原因?

　　A:機器人還是比較概念化的東西，需要在實踐中去改進、提升。

　　Q13:公司在微特電機有什么可以完善的地方?

　　A:電機的產品不夠豐富去支撐機器人去實現多樣的動作、運轉，這個涉及到算法能否去支持機器人實現更豐富的功能的問題。

　　Q14:鳴志和鼎智的技術能滿足下游機器人的應用需求嗎?

　　A:基本能，但不能說豐富。常規的沒有問題。

　　Q15:AI對機器人的影響?

　　A:不太好過多的評價，因為是做電機的。

　　Q16:波士頓動力出貨的進展?

　　A:醫療這塊進展會比剛才幾家互聯網大廠快一些。

　　Q17:空心杯電機在人形機器人中的成本占比?是不是核心零部件?

　　A:是核心零部件。價格我認為是九牛一毛，我了解到人形機器人的售價在10-100萬之間，但是單電機的成本最終也不會超過2萬。但是一臺人形機器人上面會用很多電機，不止是空心杯電機，還有輪盤電機。醫療機器人的電機成本也不高，就3、4千一臺，但是一臺設備里能有7、80臺電機。

　　Q18:一個機器人的電機用量有多少?

　　A:要區分類型，正常來說在30-50臺。

　　Q19:空心杯電機毛利率?相比非空心的電機毛利率是否有所改善/下降?

　　A:不方便去講。

　　Q20:空心杯電機各個環節的成本分配?核心技術環節?

　　A:我認為是在轉子上。因為空心杯沒有定子，就是線圈遙組通電之后進行正向反向的旋轉，電機能輸出多大的力就是在遙組這里。還有就是在軸承，因為軸承的報廢率很高，為了能滿足零部件之間能夠組合去使用，軸承會進行一些深度定制;其次還有編碼器。

　　Q21:國內做空心杯的企業都能做到核心零部件自研嗎?

　　A:不完全，很多存在外購。鳴志電器這邊，空心杯分有刷和無刷，有刷這一塊在跟日本的西鐵城合作。

　　Q22:國內空心杯電機的應用場景?出貨量?

　　A:空心杯在醫療和電動工具的應用前景是比較好的，醫療領域像是手術機器人、根管治療、驗光儀等，電動工具中的電動螺絲刀空心杯的應用還是很廣泛的。出貨量我沒有明確的數據。但是醫療領域出貨量是最大的。

　　Q23:哪些大的醫療公司在用醫療機器人?下游問誰買的空心杯?邁瑞是不是未來直接跟鼎智買?明智跟哪幾家醫療廠商綁定?A:邁瑞跟鳴志綁定比較深，現在鳴志也有向邁瑞批量電機。鼎智這邊我沒有更多的消息。上海微創有在用醫療機器人。

　　Q24:過去兩年給醫療客戶大概出了多少的空心杯?

　　A:具體數據不太方便過多的講，但是在醫療領域空心杯是主要的，重點是發展醫療領域。醫療領域客戶中使用終端，單臺醫療器械，它的成本是非常高的，所以作為上游供應鏈里面的電機，因為客戶不在乎成本的原因，利潤率也是非常的高。所以，目前的可能核心方向都還是在于醫療領域。

　　Q25:單臺的醫療機器人，所用到的空心杯的平均駕駛量大概是多大?

　　A:單論大公司來講每年會有近千萬的業務。

　　Q26:目前在醫療空心杯領域的份額/市占率?

　　A:市場份額其實相較于國外幾家，可能還有待去替換。市場占有率如果說是按國內品牌來講，是可以排到第一梯隊的。如果要加入其他幾家國外的一些品牌，那可能還要在國外幾家往后靠一靠。因為在一些前期的認證階段，研發去完善做機器的時候，客戶可能會優先去考慮使用國外的模型，一些醫療設備資質認證通過之后，他們再進行產品改良后，他們會進行一些成本降低，然后進行電器的替換，后面是國內品牌切入的好時候。

　　Q27:目前下游的客戶采購空心杯的要求主要體現在哪些核心指標方面?

　　A:主要是尺寸跟一些特殊性能。比如骨鋸骨傳，骨鋸骨傳會觸碰到人體，空心杯要達到高溫滅菌的級別，符合相關的認證，才能進行機器上面的裝配，用到人體里面。包括尺寸，空心杯還有優勢是尺寸，像一些毛細血管的一些根管治療，空心杯的電吸目前最小可以做到4 毫米直徑的電吸，進行幀的推進。

　　Q28:目前下游醫療機器人，或者是特斯拉機器人，在空心杯的要求上面有什么比較大的差別嗎?哪個領域要求會更嚴格?

　　A:醫療要求嚴格。

　　特斯拉那邊的人形機器人，他要求的

　　是在盡可能小尺寸做到帶動更大的負載

　　區別像剛才講的醫療特殊的要求，高溫滅菌是其中，這是它的差異。

　　Q29:鼎智跟邁瑞是有很深入的合作的，邁瑞為什么看好鼎智?

　　A:在國內做空心杯的，等到批量之后才決定說到底會不會用你的，而且只要是大公司，通常都會有幾家供應商，避免說斷供的情況，避免說發布不貨的情況，看后面鼎智能拿到多少份額。深度綁定是一個點，但是最終能拿到多少份額是另外因素。

　　Q30:醫療機器人目前為什么能夠這么快放量是什么原因?

　　A:醫療是不完全自主讓它自行去解決一些問題的，是需要人工進行一些輔助去執行。人形機器人是放開，讓他自己去干，但是醫療的不行，所以醫療是需要人為進行去輔助干預執行。其次在醫療方面要求了精度做的更高，達到他的一些特殊性能的要求。人為干預了因素，可以更快地投入市場。

　　Q31:空心杯下游應用比較大的領域是電動工具，目前電動工具對空心杯的要求是具體有哪些?

　　A:運動工具這一塊是被大扭力，要求跟這機器人是一樣的。尺寸更小，產品更穩定，輸出率去更高，就是好產品。

　　Q32:鼎智目前的空心杯電機，除了應用到特斯拉的機器人之外，短期來看，會應用到物流企業嗎?

　　A:可能在假爪，包括現在一些無人機，像大疆某些型號已經采用空心杯電機去帶動機翼，在這物流領域，它會有一些無人機配送這一方面，正在實踐當中。

　　Q33:物流鳴志目前有沒有相關的一些導入或者是客戶的合作?

　　A: 有，快倉、�？低暤�。

　　Q34:醫療領域，軍工的人形機器人領域，空心杯電機大概的市場收入空間能有多少?

　　A:兩個很大頭的兩個行業，軍工企業，一般公司不會選擇直接跟軍工合作，而是去走代理商，從中走代理商利潤率肯定會被截取掉一部分，但是軍工的這成本是非常的高的，賣出去的售價。

　　Q35:國內現在空心杯電機的廠商，在技術上面跟國外的有差距有多大?或者是說已經能實現較好的國產替代了。

　　A:如果說是普通的應用，可以實現正常替代，但是比較高端的一些應用，主要有兩個問題，國內品牌的空心杯對比國外的一些品牌功率密度不夠高，產品多樣性不夠豐富。

　　Q36:特斯拉的產業鏈，首先特斯拉對的供應商考核關鍵的技術點是在哪里?以及可能有一些國內的廠商稱已經切入了特斯拉人形機器人的產業鏈，這些廠商未來主要拿的是國內特斯拉工廠的單子，還是有可能依托特斯拉的渠道就打入國外的市場?A:主要核心的價格、成本、交期，最重要的產品性能，主要綜合考量這幾個點。國內品牌肯定是不可能是直接去找到海外特斯拉工廠進行直接合作的，都是需要達到一定產品的穩定性，國內使用的沒有問題，找機會再去切入國外的一些工廠。通常采購端，其實是分開的，國外屬于國外的，國內屬于國內的，還不共通。

　　Q37:除了現在已經知道就能做空心杯電機的公司，賽道有沒有一些潛在的進入者?比如說做一些傳統的電機的公司有沒有通過技術轉型切入進來的可能，以及他們會不會有一些相的比較優勢?不能說得太直接，個人認為在做空心杯領域是相較于傳統的一些什么部件，包括永磁式電機或者其他的電機，空心杯的技術成本是最高的。如果說是傳統做電機的一些企業，突然想要轉型做空心杯，是有一定的門檻的。

　　Q38:門檻主要是體現在投資還有成本方面，技術上面只要想做，花大力去投資，技術上面還是比較好去突破的。是嗎?

　　A:可以這么說，如果愿意花重心去投資，人才應該不缺。

　　Q39:給特斯拉供應的空心杯，是直接由鼎智科技或者鳴志電器供應給特斯拉，還是有第三方的供應商，或者是解決方案的供應商去給做匹配的?A:其他的廠商不太清楚，但是通常想要進入特斯拉的供應鏈，其實不是這么容易的。通常會有自己的這合作的經銷商或者是貿易商，進行去采購幫代買，不是說直接說覺得你產品沒問題了，可以把你引入到我的供應商系統，更多是通過他們自己的一些貿易商進行幫代買再采購。

　　Q40:特斯拉汽車里面產業鏈有蠻多的國內供應商，所以他們會更容易切入到人形機器人的供應里面來?

　　A:我個人是認為也比較難。汽車歸于屬于汽車的部門，人形機器人歸于人形機器人的部門，只能說有窗口。

　　Q41:鳴志或者鼎智，目前在導入到特斯拉的工藝里面，大概用了多長的時間，空心杯的認證周期大概是多長?

　　A:前期的合作包括簽署各種協議，樣品的驗證至少一年，它真正的能應用在產品上量去進入，開始投放市場去使用，一年時間算短的。

　　Q42:特斯拉在采購方面有分第一批跟第二批次的嗎?

　　A:主要是第一選擇跟第二選擇，可能會有六邊形評分，那可能這一家在價格上面會有優勢，但是性能可能會略差一些，產品會略微差一些，會分一些市場份額。

　　Q43:第一批跟第二批的間隔大概是有多長?

　　A:沒有說有間隔多長，資質審核OK，覺得你產品沒有問題，他們是可以嘗試把你們公司導入成為他們的供應商系統里。

　　Q44:特斯拉在空心杯這一塊已經找好幾家供應商了，他們在供應商的分配，或者是未來的供應的分配比例方面會是優先去考慮第一批的，還是說是平等的考慮的準則?

　　A:都是要看到后期實現印證之后才能決定的。不是第二批的就一定會弱于第一批的，主要還是要看最終能不能用。

　　Q45:實際上第一批跟第二批是沒有太大的可能等級或者是權重上的差異的，主要還是看產品或者是它的綜合的性價比的考慮，是吧?

　　A: 對.

　　Q46:未來多久會有很明確的導入的進展?

　　A:產品完全OK，要進行正式批量的時候，就是可以的時候。

　　Q47:預期可能今年年底或者是明年年中的時候會有相應的節奏?

　　A: 今年我覺得不太有希望。