干貨！“靈巧手關(guān)鍵部件”空心杯電機(jī)，誰是國產(chǎn)新龍頭？

“人形機(jī)器人”只是最符合人們的想象和認(rèn)知！實際上，未來的機(jī)器人的應(yīng)用場景將非常廣泛，且并不拘泥于“人形”?。?/strong>

上周末，人形機(jī)器人再度成為熱點。4月19日，全球首屆人形機(jī)器人半程馬拉松（全程約21km+）在北京的亦莊舉行，20支國內(nèi)機(jī)器人團(tuán)隊參賽。本次半馬賽道地形相對較復(fù)雜，對機(jī)器人的多重運控能力及各個方面也都帶來前所未有的挑戰(zhàn)。事實也證明了，能通過13km考驗的隊伍僅有7個，期間普遍出現(xiàn)換電、換人、摔倒、噴散熱劑等現(xiàn)象，這說明目前人形機(jī)器人的續(xù)航、主動散熱、運控平衡、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境等還有很大的改進(jìn)空間。而機(jī)器人馬拉松帶來的問題，也正好指明了未來的發(fā)展方向。

那么，資本是如何看待這次機(jī)器人馬拉松比賽？

01A股市場人形機(jī)器人概念“重燃”？

A股市場的人形機(jī)器人板塊經(jīng)歷短期回調(diào)后，似乎再度回到資本市場的視野。人形機(jī)器人概念板塊確實已經(jīng)漲太多了，根據(jù)同花順人形機(jī)器人指數(shù)（886069）來看，2025年1到3月，人形機(jī)器人指數(shù)漲幅最高達(dá)到了64.6%。然而高漲的上市公司股價與人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的落地預(yù)期形成了較大的反差，這也是市場共識的“強(qiáng)預(yù)期，弱現(xiàn)實”帶來的巨大分歧。

這期間資本市場和產(chǎn)業(yè)也出現(xiàn)了很多看空的聲音，本就存在巨大分歧的市場情緒在高位的脆弱感不斷累積，再疊加“對等關(guān)稅”的催化，導(dǎo)致人形機(jī)器人板塊短期出現(xiàn)了大幅回調(diào)。從指數(shù)來看，最大回調(diào)幅度一度超過30%。

從資本市場角度來看，回調(diào)后的產(chǎn)業(yè)和資金都將出現(xiàn)分化。

一方面是投資情緒和分歧的釋放，因為A股的人形機(jī)器人板塊從3月初開始，已經(jīng)調(diào)整有一段時間了，期間還經(jīng)歷“對等關(guān)稅”的利空壓力，使得其中絕大部分的跟風(fēng)資金已經(jīng)陸續(xù)離場。目前留場的資金，大概率都是做過充分產(chǎn)業(yè)研究的投資者，在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的價值投資上的態(tài)度更堅定，認(rèn)知層面也相對趨同，較有序。換言之，當(dāng)前的機(jī)器人板塊“瘋狂期”已過，產(chǎn)業(yè)和資本逐漸趨于理性。

另一方面是短期板塊的確定性正在逐漸提高。而且從馬拉松比賽而言，推測接下來資金的投資方向并非以冠亞季軍的供應(yīng)鏈去縱向深挖，暴露的問題部分也已經(jīng)在預(yù)期內(nèi)，比如電池續(xù)航、電機(jī)強(qiáng)度、關(guān)節(jié)耐用性、產(chǎn)品散熱性（熱管理）、高能量密度電池和輕量化材料等等。而且各家機(jī)器人公司“術(shù)業(yè)有專攻”，目前機(jī)器人行業(yè)還是百家爭鳴，并未到互相競爭的生死階段。這一家機(jī)器人下肢關(guān)節(jié)的無框力矩電機(jī)出色，比較擅長跑步；而那一家機(jī)器人可能空心杯電機(jī)更強(qiáng)，手部的靈活度高，更擅長精細(xì)動作。再疊加近期特斯拉人形機(jī)器人傳出最新量產(chǎn)計劃等消息催化，機(jī)器人減重、靈巧手等硬件能力基座短板的改進(jìn)需求，以及產(chǎn)業(yè)的稀缺性，或許是接下來機(jī)器人板塊重要的投資邏輯。

02機(jī)器人“靈活手”的核心部件——空心杯電機(jī)

機(jī)器人要完成馬拉松長跑，電機(jī)作為核心零部件，其重要性不言而喻。

而根據(jù)用途來區(qū)分，人形機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”電機(jī)分為兩種：一種是肩、膝、腕、腰等大關(guān)節(jié)主要依賴無框力矩電機(jī)及線性執(zhí)行器；而手部指關(guān)節(jié)的靈巧性需要的則是空心杯電機(jī)。兩者重要性取決于不同的應(yīng)用場景；無框力矩電機(jī)是機(jī)器人運動的“動力核心”，而空心杯電機(jī)是精密操作的“神經(jīng)末梢”。從價值鏈占比看，無框力矩電機(jī)相對占比更重；但從技術(shù)壁壘看，空心杯電機(jī)的壁壘更高且國產(chǎn)替代空間更大。壁壘較高的產(chǎn)業(yè)標(biāo)，其市場估值也會相對更高。

空心杯電機(jī)的核心特點在于突出的節(jié)能特性、靈敏方便的控制和穩(wěn)定運行等，其技術(shù)壁壘和先進(jìn)性十分明顯，也是區(qū)別人形機(jī)器人指關(guān)節(jié)活動度的核心部件之一?？招谋姍C(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩均勻分布，低速運轉(zhuǎn)下要保證平穩(wěn)運行，而高速運轉(zhuǎn)下則需要減少震動和噪音。

（來源：頭豹研究院、東莞證券研究所）

而在空心杯電機(jī)中，適用于人形機(jī)器人的是無刷空心杯電機(jī)：其結(jié)構(gòu)相比應(yīng)用在小家電、玩具中的有刷空心杯電機(jī)更復(fù)雜、成本較高、國產(chǎn)替代空間也更強(qiáng)。

有刷空心杯電機(jī)（左）和無刷空心杯電機(jī)（右）結(jié)構(gòu)圖（來源：頭豹研究院、東莞證券研究所）

資本市場一直都“偏愛”標(biāo)的的稀缺性，畢竟關(guān)鍵零件的壁壘高、稀缺性強(qiáng)市場更容易給高估值。根據(jù)下圖對比來看，無刷空心杯電機(jī)是無碳刷和換向器的，主要通過電子轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置自動調(diào)整電流方向，實現(xiàn)無花火運行，基本無摩擦損耗，延長電機(jī)壽命，無刷是有刷壽命的三倍以上；重要的是其體積更小、重量更輕，符合機(jī)器人的發(fā)展趨勢，也因其工藝更復(fù)雜、原材料更多，其成本也比有刷的高出不少。

而且從市場競爭的角度來看，國產(chǎn)化空間也相當(dāng)可觀。目前全球空心杯市場仍以海外廠商為主導(dǎo)，2023年國外制造商市占率為85.00%，其中全球三大廠商占據(jù)著無刷空心杯電機(jī)55%的市場份額；競爭壁壘高的同時，國產(chǎn)替代空間也很有想象力。

03國產(chǎn)無刷空心杯電機(jī)，誰是“龍頭”？

國內(nèi)無刷空心杯電機(jī)的頭部上市公司有鳴志電器（603728.SH）、拓邦股份（002139.SH），江蘇雷利（300660.SZ），鳴志電器屬于是一直垂直深耕“控制電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)”的，而拓邦股份是則是工業(yè)控制領(lǐng)域和鋰電池領(lǐng)域的雙料白馬，江蘇雷利則是從傳統(tǒng)的家電和汽車電機(jī)投資擴(kuò)張而來。

鳴志電器目前是市場公認(rèn)的國內(nèi)空心杯電機(jī)龍頭，人形機(jī)器人業(yè)務(wù)進(jìn)度相對領(lǐng)先，而且公司作為國內(nèi)空心杯電機(jī)龍頭，在產(chǎn)品力、技術(shù)、全球化布局等方面均領(lǐng)先。公司產(chǎn)品矩陣豐富，能夠提供φ8mm-24mm多種外徑型號，在額定轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等指標(biāo)方面和MAXON性能相近，并且價格更低；從最新的信息看，鳴志電器在機(jī)器人領(lǐng)域，特別是人形機(jī)器人及靈巧手方面進(jìn)展情況順利。

然而這里的需要注意的是鳴志電器的無刷空心杯電機(jī)的最小可達(dá)到的外徑并不是8mm。根據(jù)公司官網(wǎng)的數(shù)據(jù)，無刷無齒槽電機(jī)（無刷空心杯）能做到的最小外徑是10mm，除此之外，還有13mm到30mm等多個型號，而有刷空心杯電機(jī)確實是可以做到最小外徑8mm的水平。

（來源：鳴志電器官網(wǎng)）

為什么要衡量空心杯電機(jī)的直徑？因為對于機(jī)器人靈巧手的未來需求，無刷空心杯電機(jī)的外徑將極大影響手部靈活性。一般來說，單只靈巧手通常需要6-12個無刷空心杯電機(jī)，而外徑需求集中在6-13mm。例如，特斯拉Optimus第一代靈巧手采用12mm以下無刷空心杯電機(jī)，電機(jī)廠商的產(chǎn)品外徑可生產(chǎn)范圍將是能否進(jìn)入機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的核心。再根據(jù)無刷空心杯電機(jī)的技術(shù)迭代方向方向來看，行業(yè)正從傳統(tǒng)16-40mm向6-12mm過渡，并向探索4mm以下的研發(fā)。未來隨著人形機(jī)器人量產(chǎn)，8-13mm規(guī)格預(yù)計將成為主流需求。

而將國內(nèi)頭部廠商與海外巨頭對比來看，無刷空心杯電機(jī)外徑依舊是瑞士Mason和德國Faulhaber領(lǐng)先，目前可以做到3-4mm外徑水平。國內(nèi)廠商目前量產(chǎn)（以官網(wǎng)可以詢價批量采購為主，在研不算）的最小外徑是8mm，來自拓邦股份的CB0824H，公司無刷空杯電機(jī)的外徑覆蓋8-40mm；而鳴志電器的范圍在10-33mm（10mm的型號是ECH10025H12），江蘇雷利的無刷空杯電機(jī)產(chǎn)能主要在其子公司鼎智科技，鼎智科技的最小外徑也是10mm（10ZWWC25）。

（來源：鼎智科技官網(wǎng)）

這里將國產(chǎn)無刷空心杯與海外廠商的進(jìn)行了簡單對比。為了控制變量，這里產(chǎn)品均選擇外徑10mm的無刷空心杯電機(jī)。以瑞士Mason的產(chǎn)品做對比，鼎智科技的10mm無刷空心杯電機(jī)在重量和反應(yīng)上略勝一籌，10.6g比較符合機(jī)器人輕量化的趨勢，而且3.18ms的機(jī)械時間常數(shù)，優(yōu)于Mason，更適合機(jī)器人快速抓握的需求；另外電機(jī)75%的最大效率稍遜一些，且國產(chǎn)都在80%以下；在電機(jī)負(fù)載和過載方面，國產(chǎn)落后較多，一個是額定轉(zhuǎn)矩，這是衡量電機(jī)穩(wěn)定運行的負(fù)載上限，明顯可見Mason的額定轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到3.34mNm，而國內(nèi)平均在1左右，鼎智科技可以達(dá)到1.5mNm，還算可以；另一個就是堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流，這塊可以衡量電機(jī)啟動能力和瞬時過載風(fēng)險的關(guān)鍵指標(biāo)，這一塊，國內(nèi)差的就比較明顯了，Mason分別可以達(dá)到36.5mNm和18A，而國內(nèi)表現(xiàn)比較好的拓邦股份也僅有9.06mNm、2.97A；

最后就是價格方面，國內(nèi)鳴志電器的價格直接在官網(wǎng)可以獲得，為1419元，其他兩家價格未知，但推測總體差距不會很大，而Mason的價格大致在2000-3000元，明顯高于國內(nèi)產(chǎn)品價格，成本這也是國產(chǎn)替代的一個核心點。

前面的對比只是一個邏輯和方向，國產(chǎn)空心杯單機(jī)廠商也都在積極的研發(fā)和迭代8mm及以下的產(chǎn)品也都在進(jìn)行中。總體來看，目前國內(nèi)的無刷空心杯電機(jī)技術(shù)仍在追趕海外，細(xì)分產(chǎn)業(yè)龍頭并不明顯，還需要依據(jù)未來的出貨量和技術(shù)迭代來逐步驗證，細(xì)分領(lǐng)域整體仍然處于前期的高速發(fā)展階段。不過可以肯定的國產(chǎn)廠商在某些參數(shù)上已經(jīng)可以趕超海外產(chǎn)品，而根據(jù)某些參數(shù)上的優(yōu)勢，這些電機(jī)是可以適配不同應(yīng)用場景的。

目前市場和輿論對人形機(jī)器人的應(yīng)用場景和前景依舊是褒貶不一。實際上并不用過度擔(dān)心。之所以以“人形”作為機(jī)器人的標(biāo)簽，主要還是符合市場和人們心里對機(jī)器人發(fā)展最終形態(tài)的一種認(rèn)知，更容易理解。實際上，這些“人形機(jī)器人”的前期發(fā)展，完全可以進(jìn)行各種拆分，以滿足人類在不同場景下的需求，比如“上、下肢的可穿戴機(jī)械裝置”、“醫(yī)用機(jī)械手臂”、“危險品拆除機(jī)器人或機(jī)械手”等等。

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