电机分为哪些类型？

电机是将电能转换为机械能的装置，按应用领域分为动力电机和控制电机。动力电机输出功率大，驱动性能好，常应用于汽车、家电等领域。控制电机控制精度高、响应速度快，常在控制系统中承担执行、检测和解算功能。

控制电机分为步进电机、伺服电机、力矩电机。步进电机结构简单但效率和精度较低，多用于办公自动化、通信设备、印刷设备等领域。伺服电机增加了编码器与反馈机制，控制精度高，适用于半导体、工业自动化、机器人等领域。空心杯电机属于特殊的伺服电机。力矩电机以扭矩为控制方向，在电动机低速时仍能持续运转，并提供稳定的力矩给负载，具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快等优点，分为有框力矩电机和无框力矩电机。


无框力矩电机：机器人关节电机，国内外厂商性能仍有差距

为什么机器人关节要用无框力矩电机？机器人关节要求电机体积小、扭矩大、响应快。而无框力矩电机仅由转子和定子组成，体积小，同时具有较高的功率，低转速情况下能够输出更大扭矩，更符合人形机器人的需求。

如何看待无框力矩电机的壁垒、竞争格局？（1）壁垒：磁路和工艺设计。海外厂商起步早，工艺技术拥有先发优势，例如科尔摩根采用分布式的分数槽及碳纤维绑扎技术，TQ Robodrive 采用模块化定子和环氧塑封灌胶技术。国内企业起步晚，工艺水平和国外相比存在差距。（2）格局：全球龙头为科尔摩根，国内外厂商产品性能仍有差距。科尔摩根是全球无框力矩电机龙头，其电机性能在全球处于第一梯队。国内目前进展较快的公司包括步科股份、航天电器。相比海外龙头，国产无框力矩电机输出扭矩较小，在产品性能方面仍有差距。


空心杯电机：灵巧手动力之源，国产替代空间广阔

为什么机器人灵巧手要用空心杯电机？灵巧手空间狭小，需要配备小型化且控制精度高的电机。空心杯电机属于特殊的伺服电机，采用无铁芯转子结构，消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有体积小、控制精度高、寿命长、转速快、能效高、能量密度大等优势，完美契合了灵巧手对驱动电机的轻量化和高精度要求。


如何看待空心杯电机的壁垒、竞争格局？

壁垒1：线圈绕组设计。（1）线圈成型方式分为卷绕生产和一次成型生产，后者工艺简单、效率高。国内厂商多采用卷绕式生产，生产效率低，废品率高，线圈直径小。（2）线圈绕法分为直绕形、马鞍形和斜绕形，其中斜绕形和马鞍形工艺简单，具有输出力矩大、转动惯量小、时间常数小等优势，国外厂商工艺更加纯熟。

壁垒2：绕线设备。海外厂商Meteor、田中精机等设备先进，基本实现了绕线设备的自动化、智能化。国内设备自动化程度低，尤其是面对较大功率电机的粗线径线圈，在可靠性和绕制精度方面与海外厂商仍有较大差距。

格局：海外厂商技术领先，国产替代空间广阔。空心杯电机全球头部企业包括瑞士Maxon、瑞士Portescap 和德国Faulhaber 三家。国内企业中，鸣志电器技术水平位居全球前列，拓邦股份空心杯电机已实现批量应用；江苏雷利处于小批量验证阶段；伟创电气处于产品内部测试阶段，其余企业技术相对薄弱，国产替代空间广阔。


投资建议

考虑当前电机市场空间较大，同时国内厂商在无框力矩电机和空心杯电机技术领域仍有较大提升空间，在人形机器人产业链发展催化下，国内厂商有望加速实现国产替代，建议重点关注无框力矩电机领域的步科股份，空心杯电机领域的鸣志电器、拓邦股份、江苏雷利。


风险提示

人形机器人发展不及预期，国 产替代进展不及预期，行业竞争加剧。