什么是空心杯电机？空心杯电机内部结构分析

技术前沿：人形机器人灵巧手——空心杯电机

空心杯电机是一种微型伺服直流电机，由定子和转子两大核心部分组成，通常来讲尺寸一般较小通常不超过40mm。在结构上突破了传统直流电机的结构形式，采用的是无铁芯转子，其电枢绕组为空心杯线圈，形状类似水杯，因此被称为“空心杯电机”。

灵巧手空心杯电机

特斯拉Optimus的核心运动控制模组主要为三部分，其中手部环节的精密运控要求更高。从此前公布的Optimus基本参数来看，全身共有28个执行器（14个旋转执行器+14个线性执行器），另外还有手部模组。从技术路线来看，灵巧手的方案主要由腱绳式和连杆式两种，因时、SVH等多采用连杆，Shadow则采用腱绳式。从构成上来看，Optimus的手部模组采用较为经典的六电机+金属腱绳的模式，主要由“编码器+空心杯电机+微型精密齿轮箱+微型丝杆”构成，其中空心杯是其中的核心环节。

不过对于一台机器人来讲，电机占用成本并不高，对于空心杯电机来讲，更是“微不足道”。

空心杯电机被誉为电机领域“皇冠上的明珠”，充分适配灵巧手的应用场景。空心杯取消铁芯的结构设计从本质上解决了铁芯结构带来的种种问题，因此除小尺寸下带来的高功率密度优势之外，空心杯电机还具有效率高、转速快、响应快等特点，分别对应良好的节能效果、动力性能、控制性能等。因此空心杯充分适配灵巧手在实际场景中进行灵活抓握等需求。

空心杯电机份额仍然集中在海外厂商，国产厂商持续推进国产替代。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。国产厂商奋起直追凭借更快的迭代以及性价比和配套服务优势持续追赶。

人形机器人带动空心杯电机及模组以及相关绕线机设备的起量。单台人形机器人对应12个空心杯电机。随着人形机器人的商业化落地和持续量产推进，空心杯电机有望迎来需求增量。此外预计绕线机作为核心的设备也有望大幅受益于空心杯电机需求起量。

空心杯电机是电机领域“皇冠上的明珠”

空心杯因特殊的绕组结构而得名，其转子形似杯子，也因其优异性能被誉为电机领域“皇冠上的明珠”。空心杯电机是一种微型伺服电机，通常来讲尺寸一般较小通常不超过40mm。与传统电机对比来看，一般的直流有刷电机的转子是固定在金属叠片（俗称铁芯）上的线圈，而空心杯电机最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，转子因形似杯子被形象地称为空心杯电机。1958年Dr.F.Faulhaber博士研发出斜绕组线圈技术并在1965年获得空心杯电机的相关专利，标志着空心杯电机的问世，其创造性的结构设计使得电机可以兼具较小体积和较大效率，也一度使得Faulhaber成为空心杯电机的代名词。

图表1：空心杯电机爆炸图

资料来源：鼎智科技官网，中金公司研究部

图表2：空心杯电机内部则不包括铁芯转子

资料来源：Faulhaber.，中金公司研究部

图表3：传统有刷直流电机结构包含铁芯

资料来源：[1]陈安.空心杯电机定制化管理的应用研究[D].上海交通大学,2018.DOI:10.27307/d.cnki.gsjtu.2018.000836.，中金公司研究部

从结构上来看，与传统的直流有刷电机相对比，取消铁芯的结构设计从本质上解决了铁芯结构带来的种种问题，进而大幅提升电机性能。除其本身小尺寸下带来的高功率密度优势之外，整体来看空心杯电机具有效率高、转速快、响应快等特点，也分别对应着其良好的节能效果、动力性能、控制性能等优良特点。

►效率高，带来优良的节能效果：铁芯的存在会使得电机在转动的过程中产生感应电动势和感应电流，进而造成涡损（铁耗的主要部分）。而由于无铁芯电枢设计，空心杯电机在高转速下也基本没有磁损和涡损，且由于重量较轻附加损耗也大幅减少，因此根据Bertotti铁芯损耗分离模型来看，空心杯电机的铁耗较传统铁芯电机而言有显著的优势。根据《空心杯直流电机的特点及其应用》，传统铁芯电机的最大效率约为40-60%，而空心杯电机的最大效率一般都在65-85%以上，且部分产品的最大效率可达90%以上。

图表4：Bertotti铁芯损耗分离模型

资料来源：[1]毕紫莉.基于Bertotti模型的铁磁材料磁滞及损耗特性研究[D].河北工业大学,2022.DOI:10.27105/d.cnki.ghbgu.2022.000285.，中金公司研究部（f为磁场交变频率、B为磁密幅值，Kh为磁滞损耗系数、Ke为涡流损耗系数，Kex为附加损耗系数）

►转速高，带来优良的动力性能：根据Bertotti分离模型，铁芯电机铁损中的涡流损耗与电机转速成二次正相关，因此在转速快速提升的情况下连续力矩也会快速下降。因此传统的伺服电机、步进电机大多数都被设计为5,000rpm以下。而空心杯电机由于特殊的空心转子设计，一般而言转速可达10,000-20,000rpm，此外根据鸣志电器官网其EC系列最高转速可达27,200rpm，ECH系列最高空载转速可达45,900rpm，根据鸣志电器招股书其独特的无齿槽空心杯无刷电机最高转速可达100,000rpm。

►响应快，带来较好的控制性能：传统电机由于铁芯的存在使得转动惯量相对较大，而空心杯电机体积紧凑，且转子是杯状的自支撑线圈，因此重量较轻，其更小的转动惯量也使得空心杯电机具有灵敏的启停调整特性。根据《空心杯微型电机及线圈的研究进展》，一般铁芯电机的机械时间常数约为100ms，而空心杯电机的机械时间常数小于28ms，部分产品甚至小于10ms。

图表5：铁芯电机与空心杯电机的转速对比

资料来源：[1]陈安.空心杯电机定制化管理的应用研究[D].上海交通大学,2018.DOI:10.27307/d.cnki.gsjtu.2018.000836.，鸣志电器，中金公司研究部

图表6：铁芯电机与空心杯电机的响应性能对比

资料来源：[1]张建,张黎明,朱廷友等.空心杯微型电机及线圈的研究进展[J].内江科技,2019,40(03):92-93.，中金公司研究部

空心杯电机也因其优异的性能价格远超其他铁芯电机，国产售价仍较海外厂商便宜。对比来看，常见的中低功率伺服电机售价约为400-500元/台，步进电机售价约为几十元到小几百元元/只。根据鸣志电器官网，其基座尺寸为10mm、额定电压为6V的空心杯电机+精密减速器售价约为1100~1200元，而Maxon仅单只空心杯电机售价就约为1200元左右。

空心杯电机也因其优异的性能被广泛使用。空心杯下游应用领域广阔，既可以应用在部分对于转速、性能要求等相对较低的场景诸如电动牙刷、洗脸仪、传送带等，也可以用在对抗干扰能力要求较高的航空航天、以及对精度、转速、控制性能要求较高的光学、测量、国防等领域。此外在医疗领域空心杯电机在假肢、外骨骼等领域已经有较为成熟的应用。

图表7：空心杯电机应用场景

资料来源：Faulhaber，Maxoon，中金公司研究部

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，而空心杯电机最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，空心杯电机首先具备节能特性，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，其最大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上(铁芯电动机一般在70%)。

同时具备控制特性，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。

此外还有拖动特性，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。空心杯电机最初被应用于航空、航天、军事等尖端行业，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。

空心杯电机市场仍以外资为主，核心的壁垒在于绕线

空心杯电机市场仍以老牌海外厂商为主，市场份额仍然集中在头部厂商。空心杯电机发源于瑞士、德国、日本、欧洲等厂商研制较早，具有性能优异的生产设备和稳定成熟的工艺。因此市场的主要份额也基本集中在MAXOON和Faulhaber等国际头部空心杯厂商。根据Maxoon官网，2021年全球头部厂商Maxoon的出货量约为500万台，品类超过12000个，销售额约为6.26亿瑞士法郎（合计约为50亿元人民币）。2016年Faulhaber的销售额就超过2亿欧元（合计约16亿人民币）。

►Maxoon：公司成立于1961年，全球约有3200个员工，销售网络遍布全球40多个国家。公司产品系列丰富，包括有刷、无刷空心杯电机，行星齿轮箱、传感器、编码器等。下游市场横跨医疗、工控、安防、汽车、航空航天等。根据公司官网，其空心杯产品直径包括4-90mm，功率从0.3-650w，产品系列丰富。

►Faulhaber：公司历史可以追溯至1947年，最早于1958年由Faulhaber博士设计斜线绕组方式的空心杯电机产品。作为空心杯电机的发明企业，Faulhaber一度成为空心杯你电机的代名词，其产品最小直径甚至可以达到1.9mm，其产品的最大连续扭矩则可以达到200N·m。

空心杯电机生产的关键是线圈的生产，因此其核心壁垒主要在于线圈设计、绕线工艺以及绕线设备。空心杯电机的发展趋势始终是更小的体积、更快的转速、更高的功率密度和更高的良率，而这些性能最直接的影响因素在于线圈绕制。导线的线径、匝数、线性等都直接影响电机的各项核心参数。线圈绕制的核心壁垒直接体现在线圈设计，因为不同的绕线类型在自动化率、铜耗等各有差异；另一方面也体现在绕线设备和绕线方式上，不同的绕线机械绕制的空心杯槽满率有所差异，进而导致稀疏有别，直接影响电机损耗、散热、功率等。而先进的空心杯绕线工艺和设计一直被海外厂商掌控，且海外设备价格昂贵。

壁垒1：线圈设计各有不同，体现厂商对于电机的理解。

直绕式绕线的槽满率相对较高，中部壁薄，由于走线有所堆叠排线容易不整齐，因此往往用于线圈匝数要求较少的绕制；而斜绕式和马鞍式是当前国际厂商主流的线型设计，对比来看马鞍式更省材，且功率更小。根据《马鞍形空心杯电机线圈绕制设备研究》Faulhaber采用的是斜绕形线圈，瑞士Maxon 电机采用马鞍形绕制方法。

图表8：三种空心杯电机线圈绕制模型和实物图

资料来源：[1]张忠强.永磁无刷空心杯电机及控制器研究[D].哈尔滨工程大学,2015.，中金公司研究部

壁垒2：绕卷式相对简单但步骤多人工参与率高，一次成型大幅提升效率

绕卷式：绕卷式工艺步骤繁多，人工参与率较高，且难以满足较小尺寸的空心杯线圈绕制。绕卷式的工艺主要分为两步，一步绕线，一步卷筒。首先需要在绕线机上绕制线圈坯，然后在线坯上粘接胶带随后展平，最后将扁平线坯进行卷筒，并在接点处浸锡焊接，最后使得首尾相接，形成空心杯线圈。根据《绕卷式空心杯电枢制作工艺及其设备》绕卷式工艺下一台绕线机配置4名工人即可达到年产3万台的产量，但绕卷式的局限性在于其更适用于20-30mm的空心杯直径，难以绕制抽头间距小于7mm的较小尺寸线圈，即直径小于10~12mm。

图表9：绕卷式空心杯的示意图

资料来源：赵秉生,苏克科,邱鹤年.绕卷式空心杯电枢制作工艺及其设备[J].微特电机,1985(04):33-35.，中金公司研究部

图表10：绕卷式空心杯电机的工艺流程

资料来源：赵秉生,苏克科,邱鹤年.绕卷式空心杯电枢制作工艺及其设备[J].微特电机,1985(04):33-35.，中金公司研究部

一次成型生产技术：一次成型技术有利于缩减生产过程并提高效率。一次成型技术是绕线机在卷筒上使得线圈直接缠绕在轴心处，进而高效进行自动化生产。

图表11：一次成型绕制过程示意图

资料来源：[1]张忠强.永磁无刷空心杯电机及控制器研究[D].哈尔滨工程大学,2015.，中金公司研究部

壁垒3：绕线机是空心杯线圈的核心制造设备

设备水平决定工艺水平，绕线机的难点在于超细导线的张力控制和不同线型设计下的绕制。绕线机主要有机架、主轴结构、排线结构、张力控制结构、模具等组成。由于导线较细，一般直径约为0.02~0.25mm，因此需要配置高精度的PLC、伺服以及传动器件等；此外在导线进给的过程中，如果张力较大则拉扯容易使得导线电阻增加，如果张力过小则容易使得排线疏松绕线品质下降。而从线型的角度来看，斜绕线圈技术相对成熟，菱形一次成型技术则相对较少，大多数仍以绕卷式为主。

人形机器人打开空心杯市场空间

特斯拉人形机器人灵巧手打开空心杯市场空间。空心杯电机原本是一款定位于细分市场的中高端微特电机，市场规模相对有限，全球最大的Maxon公司2021年营业收入合计约50亿元人民币。但随着2022年特斯拉人形机器人Optimus的问世以来，灵巧手再度打开空心杯电机的想象空间。人形机器人在实际应用场景中需要进行灵活、细致的抓握等动作，因此灵巧手需要在仿生人类手掌大小的基础上还需具备较大的输出力矩，也对相关运控部件的功率密度有较高要求。而空心杯电机具有高传动效率、高响应速度的优势，将其与微型齿轮箱、精密丝杠等集成为微型模组，天然适用于人形机器人的手指环节。

特斯拉人形机器人产业大幕拉开，越来越多的厂商逐步加入灵巧手项目的开发，看到国内外不同公司贡献差异化的解决方案，并持续探索更高效、更灵活、更具性价比的灵巧手，持续带动产业化落地。2023年腾讯RoboticsX实验室发布自研灵巧手TRX-hand以及TRX-arm，拥有三根手指和8个独立控制关节；此前因时也发布了自己的RH56BFX系列和RH56DFX系列产品，整体具有6个自由度和12个运动关节。

当前已有诸多灵巧手方案，但整体技术路线聚焦在腱绳式和连杆式两种。对比来看，腱绳式的方案可以实现长距离传动，电机配置位置更灵活提升灵巧手设计的自由度；而连杆式的承重能力相对较高，对比来看采用腱绳式的Shadow在4.3kg自重的情况下负载5kg，而IH2在0.64kg的自重夏也同样可以负载5kg。

►连杆式：此处以ILDA的连杆式灵巧手为例，其拥有15个自由度和34N的指尖力。其单根手指内部具有三个微型电机模组（如图d1、d2、d3），每个微型电机前端连有丝杆，当d1、d2、d3以不同的垂直方向运动时则会对应如图b-f的手指运动模式，而不同的手指运动组合出手指运动方式。

►腱绳式：Shadow的灵巧手有24g额关节和20个自由度，且通过40根气动肌肉利用腱式传动，如下图xx所示一个自由度需要由两组腱在动力装置的驱动下共同完成。

图表13：连杆式运控手指结构 

资料来源：[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

图表14：腱式运控手指结构

资料来源：[1]靳果,邱兵涛,韩枫.Shadow仿人灵巧手动力学研究[J].电子设计工程,2016,24(24)10.14022/j.cnki.dzsjgc.2016.24.029.，中金公司研究部

特斯拉的Optimus灵巧手采用经典的六电机+金属腱绳方案。其中大拇指外的每节手指对应一个空心杯电机模组，大拇指环节同时完成伸缩和翻转两个动作配备两个空心杯电机模组。具体来看，空心杯电机模组方案为编码器+空心杯电机+精密齿轮箱+丝杆（如下图15），其中空心杯电机负责输出高转速，齿轮箱负责提升力输出，丝杆则将旋转运动转化为直线运动，而金属肌腱连接终端丝杆，在电机旋转之下最终模拟手指的抓取功能。

图表15：特斯拉Optimus的灵巧手

资料来源：特斯拉发布会，中金公司研究部

图表16：空心杯电机模组示意图（编码器+空心杯+微型精密齿轮箱+微型螺杆）

资料来源：Faulhaber，中金公司研究部

特斯拉人形机器人有望带动空心杯电机及相关绕线设备的需求放量。

空心杯及电机模组：特斯拉当前方案的灵巧手对应单手掌配备6个空心杯电机，单台机器人对应12个空心杯电机。当前来看，空心杯电机的价格相对较高，但考虑在规模化量产的情况下，预计单个空心杯电机或降至600元左右的单价，结合微型精密齿轮箱、编码器、微型丝杆等配套为空心杯电机模组的价值量或降至1000-1200元。随着未来人形机器人的商业化落地和持续量产推进，空心杯电机需求也有望迎来持续放量。

空心杯绕线机：以当前市场较为常见的绕卷式工艺为例，根据1985年上海微电机所的《绕卷式空心杯电枢制作工艺及其设备》，绕制速度约为12-15分钟/只，当前来看随着工艺水平的提升，绕制速度已经提升至3分钟/只左右。当前来看绕卷式的单轴绕线机单价多为不超过20万元的水平，多轴绕线机售价则根据产品复杂程度售价不一。

竞争格局：

目前空心杯电机第一梯队为海外瑞士的MAXON（主要应用在医疗）、德国FAULHABER（下游主要应用是电动工具）和瑞士PORTESCAP（下游主要应用是医疗+电动工具），三者合计全球市占率70-80%。国内厂家鸣志电器最先突破设计、驱动壁垒，产品性能与海外竞争对手对标，可满足人形机器人用要求，且价格至少低于海外1000元，鼎智科技也已实现空心杯电机绕组的自动化生产，跟进速度很快，另外几家如昊志机电、兆威机电、拓邦股份和伟创电气均有涉猎空心杯电机产品。

国内公司在该方面和国际巨头仍有差距。通过对 Maxon、Faulhaber、Portescap、鸣志电器、鼎智科技和拓邦股份的空心杯电机直径范围做了梳理，可以看到Maxon 和 Faulhaber 在技术上处于领先，有刷空心杯电机最小尺寸可做到 6mm，无刷空心杯电机直径 Maxon 和 Faulhaber 分别可做到 4mm 和 3mm。Portescap 和鸣志电器较为接近，有刷空心杯最小直径为 8mm，无刷空心杯可分别做到 12mm、13mm。

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。海外三大家成立最早、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。

4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。

通过与海外三大家产品相比，我国企业在功率、效率等方面存在差距。这里对比Maxon、Faulhaber、Portescap 和鸣志电器的直径为8mm，额定电压均为6V的有刷空心杯电机产品参数。与海外产品相比，鸣志电器在空载转速和额定转矩上差别不大，但在在功率、效率等方面存在一定差距。

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，国内厂商还具有进一步降价空间。

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。

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空心杯电机国内主要供应商

从国内市场来看，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，空载转速最高可达10000rpm~16000rpm，最高功率可达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，最高功率可达150w；

驱动器：Tmotion的ONEFOR 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，最快预计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

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）军工领域，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，发表论文10余篇。

04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、更精确的控制；电机结构紧凑让电机提供了更高的效率和功率密度。

应用情况：产品目前在内部测试阶段，主要面向移动类、协作类、服务类的机器人领域。

空心杯电机的优点

1）功率密度高：空心杯微电机的功率密度是输出功率与重量或体积的比值，无铁芯转子与普通铁芯转子相比要轻，无铁芯转子消除了铁芯转子产生的涡流与磁滞损耗，提高了微电机的效率，确保较高的输出转矩与输出功率；

2）使用效率高：微电机效率高的原因是因为无铁芯转子没有涡流损耗与磁滞损耗，电阻也非常小降低了铜损；

3）无转矩滞后：无铁芯转子因没有磁滞损耗，所以减少了速度和转矩波动；

4）无齿槽效应：普通微电机会在槽与磁体的相互作用下产生齿槽效应，而无铁芯直流电机就消除了此效应，所以齿槽效应和转矩滞后现象都不会存在；

5）启动转矩低：由于无磁滞损耗、无齿槽效应所以启动转矩非常低，通常轴承负荷是唯一的阻碍；

6）微电机转子和定子之间无径向作用力：没有铁芯转子的直流电机是不存在转子和定子的径向磁力，在一些应用产品中，转子和定子的径向力会造成转子不稳定，减少径向力可改善转子的稳定性；

7）速度曲线平滑、噪音低：没有铁芯转子减少了转矩与电压的谐波，因为微电机内不存在AC场，所以没有AC产生噪音，仅有轴承与气流产生的噪音和非正弦波电流造成的振动

8）高转速线圈：微电机在高速运转时电感值参数是重要的，电感值小会使起动电压低，通过增加极数和减少机壳的厚度，电感值表笑有助于降低微电机的重量同时提高了功率密度；

9）快速响应：由于微电机感应值低，电流对电压的波动响应快，转子的转动惯量小，转矩和电流的响应转速相当，所以转子的加速度是普通铁芯电机的2倍左右；

10）峰值转矩高：微电机峰值转矩和连续转矩的比值很大，因为电流上升到峰值的过程中转矩常数是不变的，电流和转矩的线性关系能使微电机产生较大的峰值转矩。普通铁芯直流电机达到饱和后，电流不管再加大，直流电机的转矩不会再增加；

11）散热性好：空心杯转子表面有空气流动，比铁芯转子的散热性能要好，铁芯转子的漆包线镶嵌在硅钢片槽内，线圈表面气流少，温升较大，在同等功率输出条件下，空心杯直流电机的温升较小。

空心杯电机的缺点

无铁芯空心杯微电机在处于静止状态下，如绕组一相切断或电源切断一相接通电源，绕组的发生的磁场点2个大小相等，方向相反旋转磁场，它们和转子作用发生的扭矩大小相等，方向相反相互抵消，零起动转矩下电机不能启动，这便是空心杯电机的缺点。

空心杯减速电机能量转换效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上（铁芯减速电机一般在70%）。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（铁芯减速电机一般在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。作为微型减速电机其转速波动能够容易的控制在2%以内。

动能未来：空心杯电机崛起

空心杯电机是一种采用无铁芯转子的微型电机，具有高能量转化效率、快速响应速度、拖动特性和高能量密度等特点，适用于随动系统、仪器仪表、医疗设备、人形机器人等领域。人形机器人的崛起推动了空心杯电机的需求，年均增长率约为8.5%。全球空心杯电机市场由海外企业主导，国内厂商仍面临挑战。人形机器人降本需求带来国产替代新机遇，同时政策支持也将促进国内产业发展。

空心杯的特点和市场

空心杯电机具有高能量转化效率、快速响应速度、拖动特性和高能量密度等特点，适用于随动系统、仪器仪表、医疗设备、机器人等广泛应用领域。

空心杯电机介绍。空心杯电机采用无铁芯转子，性能远超传统电机，响应速度快，具有良好的控制特性和伺服性能。空心杯电机通常尺寸较小，直径不超过40mm，也可归类为微型电机。

空心杯电机的特点。空心杯电机具有高能量转化效率、快速响应速度、拖动特性和高能量密度等特点。其能量转化效率一般超过70%，部分产品能够达到90%以上，而传统电机的转化效率通常在70%以下。空心杯电机具有快速响应速度和较小的机械时间常数，一般在28毫秒以内，部分产品甚至可以小于10毫秒。空心杯电机运行稳定可靠，转速波动较小且易于控制，通常可控制在2%以内。空心杯电机具有较高的能量密度，相较于相同功率的传统铁芯电机，空心杯电机的重量可以减轻1/3至1/2，体积减小1/3至1/2。

空心杯电机分类。空心杯电机分为有刷和无刷两种类型，有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。有刷电机采用机械换向，需要定期更换碳刷，电机寿命有限，但不存在涡流损耗；无刷电机采用电子换向，消除了电刷的损耗和电火花对电子设备的干扰，但存在涡轮损耗和成本增加。有刷空心杯电机适用于对产品灵敏性和可靠性要求较高的行业。无刷空心杯电机适用于需要长时间连续运行和具有较高控制要求或可靠性要求的应用场景。

空心杯电机的应用领域。空心杯电机的应用场景包括需要快速响应的随动系统，如导弹的飞行方向快速调节，高倍率光驱的随动控制，快速自动调焦，高灵敏的记录和检测设备，工业机器人，仿生义肢等。还包括对驱动元件要求平稳持久拖动的产品，如各类便携式的仪器仪表，个人随身装备，野外作业的仪器设备等，同样一组电源，供电时间可以延长一倍以上。另外还在光学仪器、医疗设备、机器人方向有广泛应用，具体而言，包括牙科设备、微型泵、红外镜头、移液模块、电动夹爪、机器人手、点胶阀、手术工具等。 

根据NTCysd的测算，预计到2028年，全球空心杯电机市场规模将增至83.0亿人民币，年均增长率约为8.5%。此外，无刷空心杯电机市场份额正在不断提升。

全球市场规模。根据NTCysd测算，2022年全球空心杯电机市场规模为51.0亿人民币，2028年市场规模将达到83.0亿人民币。期间CAGR约8.5%。

无刷空心杯电机市场份额持续提升。根据统计数据，2022年全球有刷空心杯电机市场规模为4.92亿美元，占比65.8%，无刷空心杯电机市场规模为2.56亿美元，占比34.2%。随着空心杯电机技术的持续成熟，无刷空心杯电机占比预计持续提升，2028年预计达到42.2%。

价格和利润率。空心杯电机的价格范围在1,500元到2,000元左右，从低端的玩具到高端的医疗或海外航空，差价较大。在半导体领域的应用较多，价格也较高。国内和进口海外企业的空心杯电机利润率非常高，以一台空心杯电机售价1,500元为例，其综合成本包括生产制造的成本在内大约在200元以内。 

空心杯技术发展现状

空心杯电机的关键构件包括转子、永磁体、电刷和轴承以及绕组方式。永磁体位于中心，产生高磁通密度，永磁材料的选择需根据应用场景权衡性能和成本。电刷和轴承的选择取决于电机的大小和应用。此外，空心杯电机的绕组方式有直线形、马鞍形和斜绕形漆包线结构，适用于不同尺寸和驱动需求的应用场景。

空心杯电机的转子。空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，选用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了因为铁芯构成涡流而形成的电能损耗，其分量和转动惯量大幅下降，从而减少了转子本身的机械能损耗。

空心杯电机的永磁体。空心杯电机的永磁体置于中心，导致气隙中的高磁通密度，并通过强磁体进一步增强，产生扭矩增加。钕铁硼永磁材料（NdFeB）vs铝镍钴永磁材料（AlNiCo），不同永磁材料的特点和性能存在差异，在保证产生的磁场稳定的同时，需根据应用场景对工作温度、环境的要求，合理的配置永磁材料，达到电机的性能和成本效应最大化。

空心杯电机的电刷和轴承。空心杯电机采用不同的电刷和轴承，需根据电机的大小和应用场景选择合适的电刷和轴承。石墨电刷更适用于大电机，贵金属电刷更适用于小电机。滚珠轴承适用于较高的轴向和径向负载，使用于大型电机，价格更贵。而套筒轴承适用于连续高转速的运行模式，适用于小型电机，价格相对较低。

空心杯电机的绕组方式。空心杯电机的典型绕组方式有直线形、马鞍形、斜绕形漆包线结构。直线形式适用于长尺寸、长径比大的线圈柱体绕组；马鞍形式适用于中等长度和直径的线圈，易于制造；斜方形式适用于直径较小的线圈，适用于高效、高速驱动应用。 

国外在空心杯电机技术方面起步较早，具备成熟的线圈生产技术和专利技术，国外采用高度自动化的一次成型生产工艺，具有高效率和低不良率的优势。相比之下，国内厂商在技术发展和设备投入方面仍处于起步阶段，绕卷式工艺的复杂性和高要求构成了技术壁垒。

国外技术领先。海外空心杯技术起步较早，德国的Dr.F.Faulhaber 在1958 年研制出斜绕组线圈绕制技术，并在1965年获得空心杯电机转子线圈斜绕组专利技术，目前国外的空心杯线圈生产技术已经十分成熟。瑞士MAXON和德国FAULHABER等厂商拥有精密加工技术和专利技术，使其在空心杯电机领域具有技术壁垒和竞争优势。

关键技术难点。空心杯电机的关键技术难点在于线圈绕制成型工艺和绕线方式的设计。海外厂商采用高自动化的一次成型生产工艺，生产过程自动化程度高、人为干扰少，提高了生产效率，增强了成本优势。而国内主要采用绕卷式生产，工艺比较繁琐，工人劳动强度大，无法完成线径较粗的线圈，废品率高。在国内，空心杯电机的不良率大约在万分之30以上；而海外的空心杯电机不良率通常控制在万分之5左右。

国内技术发展现状。国内厂商在相关技术和设备的成本投入尚处于起步阶段。此外，绕卷式工艺复杂、设备要求高和绕线机操作困难等因素构成了技术壁垒，使得国内厂商在短时间内很难打破壁垒。国内企业经过近几年的追赶，产品性能差距不断缩小。国内龙头鸣志电器现在已经可以生产基座尺寸8mm，额定电压6V，空载转速13,500rpm，机械常数6.6ms，最大连续转矩0.60mNm 的有刷空心杯电机，大部分性能已对标国际产品，可满足人形机器人对空心杯电机的要求。

空心杯的竞争格局

全球空心杯电机市场主要由Maxon、Faulhaber等海外头部企业主导，其中Faulhaber和Maxon市场份额超过45%。相对而言，国内空心杯电机企业数量较少，大多数大型产品依赖进口，进入高端领域仍面临挑战。

海外头部企业主导，市场集中度高。全球空心杯电机市场的主要制造商包括Maxon、Faulhaber、Portescap、AlliedMotionTechnolgies等公司，目前这四家顶级制造商占据了市场份额的65%以上。其中，Faulhaber和Maxon市场份额超过45%。

欧企主导空心杯电机市场高端市场。Faulhaber和Maxon等欧洲以及北美厂商对空心杯电机研发较早，具有性能优异的生产设备和稳定成熟的工艺，行业地位较高，且掌握了大批量生产的核心工艺。Faulhaber和Maxon销售的空心杯电机+齿轮箱+编码器集成件年销售额超30亿欧元，产品主要面向军工和工业市场。Maxon产品种类丰富，可提供100万种组合方式进行定制化搭配；Faulhaber在微小尺寸空心杯电机制造上具有显著技术优势。

国内企业的数量和现状。相对来说，国内在空心杯电机领域的企业数量较少，大约90%的大型空心杯电机由国外厂商生产，并且进入高端领域存在较大阻碍。目前国内企业已经能够生产出一些高质量的产品，但生产能力和品质稳定性仍存在问题。

鸣志电器通过收购瑞士电机公司取得了空心杯技术突破，具备领先地位。拓邦股份作为中国智能控制领域的第一家上市公司，在空心杯电机领域具有竞争优势。鼎智科技在微特电机领域表现出色，有望切入人形机器人市场。伟创电气专注于电气传动和工业控制领域，也投身机器人核心零部件的研制，展现出广阔的成长潜力。

鸣志电器。鸣志电器是一家成立于1994年的综合制造商，专注于运动控制领域。公司拥有丰富的制造经验和技术积累，主营产品包括步进电机、无齿槽&空心杯电机、伺服驱动器与电机等。鸣志在2019年完成了对瑞士Technosoft Motion的收购，具有空心杯技术和正向研发能力，率先突破了空心杯电机核心技术，具备欧美广泛的客户资源，在国内空心杯电机市场占据领先地位。2022年，鸣志电器的营业收入达到29.6亿元，同比增长9.05%，其中空心杯电机业务表现出色，营收达1,000万元，产量2万台。

拓邦股份。拓邦股份是中国智能控制领域第一家上市公司，通过掌握电控、电机、电池三大核心技术，为机器人、工具、家电、新能源等行业提供智能解决方案。公司在人形机器人控制器和空心杯电机领域具有先发优势，有望受益于人形机器人带来的新增量，未来发展潜力巨大。

鼎智科技。鼎智科技是国内微特电机领域的龙头企业，主营产品包括线性执行器、混合式步进电机、直流电机、音圈电机等，下游覆盖医疗器械、工业自动化等多个领域。公司营收净利持续高增，2022年实现营收3.18亿元，同比增长64%；实现净利润过亿，同比增长103%。公司拥有丝杆、螺母独立生产能力，定制化属性强，客户优质稳定。公司在医疗器械、工业自动化等领域需求旺盛，空间广阔，同时有望切入人形机器人市场。

伟创电气。伟创电气是一家专注于电气传动和工业控制领域的公司，产品种类包括变频器、伺服系统、PLC和HMI等，广泛应用于多个行业。公司在巩固自身低压变频器等优势产品基础上，向伺服系统和控制系统拓展，形成工控系统解决方案的能力。公司成立机器人部门致力于空心杯电机、谐波减速器等机器人核心零部件的研制，有望打开更广阔的成长空间。

空心杯的国内机遇

随着医疗水平提升和人口老龄化，医疗器械行业对空心杯电机的需求有望进一步增加。此外，空心杯电机有望受益于航空航天和无人飞行器的发展。在人形机器人领域，空心杯电机作为机器人灵巧手的关键零部件，占据了50%以上的成本，随着人形机器人自由度的提高，对空心杯电机的需求还将继续增长。

空心杯电机在医疗器械领域的应用。空心杯电机在医疗器械领域应用分为多个类别，包括心脏支持系统、手术机器人、糖尿病泵、假肢等。未来，随着医疗水平提升和人口老龄化，医疗器械行业对空心杯电机的需求还有提升空间。同时，医疗仪器和器械进口金额整体呈下降趋势，预计国内厂商将率先受益。

空心杯电机在航空航天领域的应用。空心杯电机在发展初期因其优良的控制性能被率先应用于航空、航天、军事等尖端行业，这些行业目前仍是空心杯电机重要的应用领域。此外，无人飞行器也是一个常见的应用领域。根据Frost & Sullivan 预测，2015-2024 年中国民用无人机市场规模CAGR高达33.37%。

空心杯电机在人形机器人领域的应用。空心杯电机是机器人灵巧手关键零部件。目前在手部执行器中，空心杯电机占据了50%以上的成本，也是壁垒最高的零部件之一。特斯拉的Optimus人形机器人采用电机驱动，拥有28个执行器和12个空心杯关节。特斯拉计划在3-5年内交付数百万Optimus机器人，或将创造百亿级空心杯电机市场。

人形机器人降本需求带来国产替代新机遇。另外，政策支持也将加速产业发展，助力国产厂商在技术上实现追赶超越。然而，生产能力不足和设备采购的挑战仍然存在。空心杯电机生产需要高度自动化设备和自动化检测设备，而设备采购成本高且周期长。

降本需求带来国产替代新机遇。特斯拉的人形机器人Optimus 最终量产时，价格要控制在2万美元以下，因此人形机器人降本需求迫切。国内空心杯电机性价比较高，鸣志的空心杯产品性能与外资接近，而价格相对便宜超过30%。在降本需求的推动下，将会有越来越多的国内厂商进入空心杯行业。另外，人工成本是目前限制成本下降的因素，如果能够降低人工成本，机器人的成本将能够下降更多。

政策驱动。政策支持将加速产业发展，助力国产厂商在技术上实现追赶超越，《基础电子元器件产业发展行动计划（2021—2023年）》中提出重点产品高端行动，包括“小型化、集成化、高精密、高效节能微特电机”。随着支持政策的落地，国内企业份额预计会稳步提升。

生产能力不足的挑战。一方面，空心杯产品对设备要求较高，需要投入大量的自动化设备或自动化检测设备，整体效率仍受制于制造环节的特殊性，同时产品品质稳定性较差；另一方面，人员的专业性比较欠缺，也导致生产能力不足。

设备采购的挑战。空心杯电机设备的供应商相对较少，主要集中在欧美和日本的企业。设备采购成本较高且周期较长，导致设备采购相对较难。因此，空心杯电机企业要扩产能方面，设备采购是一个主要壁垒。

重点企业鸣志电器成长分析：

特斯拉机器人引领了全球机器人制造大趋势，

谁能覆盖更多海外科技巨头，谁就能获得十倍百倍的业绩增长。

【海外客户】

鸣志电器下游客户包括：谷歌、华为、亚马逊、沃尔玛、通用、Facebook、荷兰ASML，飞利浦、特斯拉星链、美国B-2 轰炸机以及GE 等顶尖客户。 以及西门子，爱立信，松下，夏普，施耐德等工业巨头。

【覆盖全球的巨大市场增量】

谷歌，亚马逊，华为，西门子，爱立信，施耐德 未来生产多少机器人，

国内唯一上榜企业， 鸣志电器将能获得订单十倍百倍的持续增长。

【出口替代】

打破日本绝对垄断，鸣志电器是行业龙头中唯一非日本厂商 

【国内唯一，技术领先】

鸣志电器HB步进电机出货量由2016年的814万台提升至2019年的1817万台，

市占率由10%提升至18%，销售量进入全球前三。

鸣志电器是行业龙头中唯一非日本厂商，打破了日本企业对该行业的垄断。 

鸣志电器 将加速复制 4400 亿微电机龙头日本电产成长路径

公司简介：

，鸣志电器（上海鸣志电器股份有限公司），作为运动控制产品综合制造商，始终秉持对专业应用技术和国际化科学管理手段的追求。

鸣志成立于1994年。在二十余年的时间内，鸣志发展成集研发、生产、销售、服务为一体的精密电子设备生产制造跨国公司。总部位于中国上海，在北京、广州、深圳等十大城市设有办事处。分公司遍及北美、欧洲、日本和东南亚，已形成全球销售网络。并通过跨国并购在海外拥有了多处研发中心和制造基地，全球员工总数已达3,000多人。鸣志，是全球控制电机系统的综合提供商和主要生产商。

1.国内控制器行业的领军企业之一。知名的运动控制及智能照明产品综合制造商，拥有遍布全球的研发、制造、销售、技术支持团队。鸣志官网是全球运动控制及智能照明行业专业电商平台，集聚全球运动控制及智能照明行业各个细分应用领域的高性能、高品质、有特色产品，实现面向中国地区专业用户的一站式快速直供。全球两家能够生产非晶带材企业之一；

2.隐形冠军，国内第一、全球第四的步进电机龙头，打破了日企垄断。公司的控制电机产品主要应用于通信基站、天线设施和其他相关基站设备中，华为是公司非常重要的客户之一。在全球HB步进电机市场市占率8%，打破了日本企业垄断；17年7月公告5.5亿元在太仓投建智能制造产业基地项目；拟收购的运控电子是国内仅次于鸣志电器的生产混合式步进电机的公司，在国内安防设备、纺织机械应用领域的市占率排名靠前。

3.全球运动控制领域先进制造商，混合式步进电机的市占率稳居全球前三。公司及子公司安浦鸣志、美国AMP、美国LIN、瑞士TMo­t­i­on、鸣志派博思均深度布局于移动机器人行业，目前已拥有步进系统、伺服系统、通用驱动系统和控制技术系统四大类产品线，业务覆盖商业移动机器人、AGV、AMR等；20年公司移动机器人（商用及消费）类应用领域业务进一步快速增长，全年营业收入同比增长约70%。

4.工业4.0的前沿企业与先驱。鸣志电器是国家高新技术企业，掌握了混合步进电机、永磁步进电机、线性电机、伺服电机、直流无刷电机、无刷无槽电机、电机驱动与集成、电动滑台、智能LED调光、LED智能控制与驱动、大型设备管理与故障诊断等核心技术。公司持续进行技术研发，提高产品性能，根据市场和客户需求不断开发出创新性的产品。截至2019年12月31日，公司拥有已获证书的专利207项，其中发明专利44项（国际专利24项，国内专利20项），实用新型专利149项，外观专利14项；软件著作权98项。

5.具有报国情怀，奋发图强的民族企业：

可以说，鸣志电器是中国HB步进电机绝对龙头企业。也是中国唯一能在国际市场上与日本、德国、美国企业竞争的民族企业。在步进电机领域，日本是技术和市场占有率第一的绝对强国，控制了全球大部分市场和技术。德国美国部分企业掌握极少的独特技术，小范围内与日本竞争，而鸣志能杀出日本企业的重重围困，其难度可想而知。鸣志电器着眼于全球范围竞争，已成为全球HB步进电机的主要生产商。在步进电机应用领域，鸣志电器与日本信浓、日本电产、山洋电气较为类似，主要为专业打印机、银行设备、通信设备、办公自动化、纺织机械、安防系统、医疗器械等领域提供产品及服务。

下游包括谷歌、华为、亚马逊、沃尔玛、通用、Facebook、荷兰ASML，飞利浦、特斯拉星链、美国B-2 轰炸机以及GE 等顶尖客户。 

公司正在复制日本电产的成长路径： 

日本电产：日本最知名的电子部件生产企业，成立于1973 年，所研发生产的小型精密电动机、车载机械部件和电子光学零件等广销海内外，市值4400 亿元。

日本电产从 1984 年 2月收购美国托林公司轴流风扇部门开始，

到 2019 年 11 月收购美国 Robotec 为止，35 年中实施了 66 起并购，

其中超过半数的并购对象是海外企业，以英美德法意企业居多，逐步成长为精密小型电动机领域的世界龙头。 

鸣志电器：

2014年收购美国 AMP，电机驱动技术研发企业，收购后作为美国地区及研发中心的角色

2015年收购美国步进电机企业LIN，下游客户40%是医疗，航空、航天、电子、半导体等；

2019 年，公司收购瑞士 TechnosoftMotion 公司 100%的股权，

TMotion在控制电机（尤其是直流无刷电机、空心杯、无槽无刷电机）的驱动控制系统始终保持着全球领先的技术实力。

预计公司将继续通过收购完善产业链横向以及纵向布局。

下游应用及分析： 

1、工控占比25-30%，30%增速：工业设备、包装设备、全自动生产线； 

2、医疗占比15-20%，50%增速：下游客户主要是GE、飞利浦、华大；内部还分包括体外诊断等等；看海外市场，医疗一直都是最大的细分市场； 

3、安防、纺织，各占10%； 

4、光伏6-7%：跟踪支架，板面清洁，硅板自动化生产 

5、泵、阀，6-7% 

6、物流仓储AGV：5%；

未来几年亮点：

汽车电动化趋势下，无刷电机渗透率将逐步提升： 

目前汽车上配备微电机数约20 只，高档车可配备50 只以上，单车价值量约4000-10000。目前微电机以有刷直流电机为主。随着汽车全面电动化以及电机功能要求越发复杂，越来越多方案选择无刷电机。

公司通过海外并购完善了控制电机（主要是直流无刷电机、空心杯电机、无槽无刷电机）驱动系统技术，目前全球领先。直流无刷产品已经进入谷歌，通用、飞利浦等一线客户，2020年实现销量约30 万台，未来产能将扩张10 倍以上满足下游暴增的需求。 

公司激光雷达产品得到核心玩家背书： 

公司3 年前就和Waymo 合作开发激光雷达，参与了华为/蔚来激光雷达的招标，明年开始放量。华为规划22-25 年出货100 万辆，公司的单车价值500 元，合计订单5 亿，将实现激光雷达领域从 0 到1 的突破并借此有望切入其他客户。 

沃尔玛美国AGV 机器人的独供： 

全球4000 个supercenter，每个100 个机器人，每个300-500 美金，总共就是2 亿美金的合同3 年释放完；现在这一块它收入只有不到1 个亿（今年4 季度小批量），总收入也就20 多个亿；而且这是个标杆项目，未来有望拓展其他大客户。 

机器人行业的巨大市场增量 

谷歌，亚马逊，华为，西门子，爱立信，施耐德 未来生产多少机器人，

国内唯一上榜企业， 鸣志电器将能获得订单十倍百倍的持续增长。

（七）对标日本电产，估值探讨：

管理层认为自己的竞争对手是日本电产，其 18-21 年营收共增长了 8.7%，毛利率和净利率为 22.45%和 7.93%，市盈率 53 倍，市值 4400 亿 RMB（公司今年毛利率，净利率分别是 37.5%和 10.1%） 

未来业绩预期：今年受缺芯、原材料涨价以及呼吸机销量下滑的不利影响，增速40%，约2.8亿利润。22年原材料下降、出口美国关税降低，预期4 亿净利润，未来几年复合50%以上增长，2024年业绩指引10 亿。 

考虑到#公司所处市场巨大，下游需求旺盛，产品技术实力获得顶尖客户背书

公司管理层有意识的复制日本电产的成长路径，新品无刷电机以及激光雷达产品即将快速放量带动未来几年业绩高速增长。 

下一个世纪，科技必将更大程度改变人类社会。

人类将迎来机器人次世代应用的全面爆发。

公司稀缺性和市场地位，合理估值应该在100 倍甚至更高。22年看400 亿市值。

2024 年 10 亿的业绩指引，给予微电机龙头100PE，

鸣志电器市值有望达到日本电产的1/4，即市值超过过千亿。

机器人空心杯电机交流要点20231019

观点分享:

人形机器人上应用的电机比较广泛。比如腰关节的轮盘电机。空心杯电机主要运用在人形机器人的手指上面，拇指运用的电机比其他手指多出一个，就是用到两个。竞争格局方面，国外的产品一致性和稳定性优于国内，国内的优势在于价格、货期、定制化程度。

交流细节:

Q1:鼎智科技的情况?

A:特斯拉做的人形机器人还没有正式大批量市场投入。鼎智的强项在线性电机，国内空心杯还有比它强的。特斯拉的空心杯电机还没有决定用哪家的，都是送样测试。

Q2:国内其它厂商的情况?

A:鸣志，除了国外瑞士的品牌，空心杯领域处于第一梯队。在产品性能、一致性、定制化程度、样式都是优于国内其它品牌，但是价格没有优势。因为鸣志的材料和其它公司是有所不同的，包括它们产品的质感，也是有所不同的。

Q3:鼎智能弥补跟鸣志之间的差距吗?

A:用料方面是可以的。但是它们品牌效应上存在天然的差距。

Q4:鼎智的产品在哪些方面有优势?

A:鼎智的技术在于没法保证一致性，大批量生产时，扭力、稳定性、零部件结构可能会有参差。

Q5:电机的一致性和稳定性是由什么决定的?

A:技术、工艺、专利。像是瑞士品牌的空心杯电机，同样的规格尺寸，国外的电机输出的扭力就会更大，能量也会更稳定。

Q6:国内外厂商技术路线上的差异?

A:国内主要是对标国外几家做得比较好的。虽然形象、参数上做得差不多，但是使用体验感不行。

Q7:特斯拉机器人放量节奏/节点?

A:具体到时候怎样的，还是未知的。

Q8:未来机器人出货量?

A:出货量呈现增长的趋势，但是不会特别明显。前期可能会有一些小批量供给市场，进行一些测试，再后续看一下问题的反馈，但是最终产品没那么快。

Q9:下游厂商有没有给到订单指引?

A:目前还没有给到。

Q10:其他厂商下游放量节奏?

A:都是慢。之前有一些国内做人形机器人的公司，在去年有一些出货，大概四五十套，今年都还在做一些调整。这个项目周期3年前就开始了。

Q11:去年实验性的小批是多大的规模?

A:教育类人形机器人100台/年。除此以外还分商业类、服务类、工业机器人。

Q12:机器人放量慢的核心原因?

A:机器人还是比较概念化的东西，需要在实践中去改进、提升。

Q13:公司在微特电机有什么可以完善的地方?

A:电机的产品不够丰富去支撑机器人去实现多样的动作、运转，这个涉及到算法能否去支持机器人实现更丰富的功能的问题。

Q14:鸣志和鼎智的技术能满足下游机器人的应用需求吗?

A:基本能，但不能说丰富。常规的没有问题。

Q15:AI对机器人的影响?

A:不太好过多的评价，因为是做电机的。

Q16:波士顿动力出货的进展?

A:医疗这块进展会比刚才几家互联网大厂快一些。

Q17:空心杯电机在人形机器人中的成本占比?是不是核心零部件?

A:是核心零部件。价格我认为是九牛一毛，我了解到人形机器人的售价在10-100万之间，但是单电机的成本最终也不会超过2万。但是一台人形机器人上面会用很多电机，不止是空心杯电机，还有轮盘电机。医疗机器人的电机成本也不高，就3、4千一台，但是一台设备里能有7、80台电机。

Q18:一个机器人的电机用量有多少?

A:要区分类型，正常来说在30-50台。

Q19:空心杯电机毛利率?相比非空心的电机毛利率是否有所改善/下降?

A:不方便去讲。

Q20:空心杯电机各个环节的成本分配?核心技术环节?

A:我认为是在转子上。因为空心杯没有定子，就是线圈遥组通电之后进行正向反向的旋转，电机能输出多大的力就是在遥组这里。还有就是在轴承，因为轴承的报废率很高，为了能满足零部件之间能够组合去使用，轴承会进行一些深度定制;其次还有编码器。

Q21:国内做空心杯的企业都能做到核心零部件自研吗?

A:不完全，很多存在外购。鸣志电器这边，空心杯分有刷和无刷，有刷这一块在跟日本的西铁城合作。

Q22:国内空心杯电机的应用场景?出货量?

A:空心杯在医疗和电动工具的应用前景是比较好的，医疗领域像是手术机器人、根管治疗、验光仪等，电动工具中的电动螺丝刀空心杯的应用还是很广泛的。出货量我没有明确的数据。但是医疗领域出货量是最大的。

Q23:哪些大的医疗公司在用医疗机器人?下游问谁买的空心杯?迈瑞是不是未来直接跟鼎智买?明智跟哪几家医疗厂商绑定?A:迈瑞跟鸣志绑定比较深，现在鸣志也有向迈瑞批量电机。鼎智这边我没有更多的消息。上海微创有在用医疗机器人。

Q24:过去两年给医疗客户大概出了多少的空心杯?

A:具体数据不太方便过多的讲，但是在医疗领域空心杯是主要的，重点是发展医疗领域。医疗领域客户中使用终端，单台医疗器械，它的成本是非常高的，所以作为上游供应链里面的电机，因为客户不在乎成本的原因，利润率也是非常的高。所以，目前的可能核心方向都还是在于医疗领域。

Q25:单台的医疗机器人，所用到的空心杯的平均驾驶量大概是多大?

A:单论大公司来讲每年会有近千万的业务。

Q26:目前在医疗空心杯领域的份额/市占率?

A:市场份额其实相较于国外几家，可能还有待去替换。市场占有率如果说是按国内品牌来讲，是可以排到第一梯队的。如果要加入其他几家国外的一些品牌，那可能还要在国外几家往后靠一靠。因为在一些前期的认证阶段，研发去完善做机器的时候，客户可能会优先去考虑使用国外的模型，一些医疗设备资质认证通过之后，他们再进行产品改良后，他们会进行一些成本降低，然后进行电器的替换，后面是国内品牌切入的好时候。

Q27:目前下游的客户采购空心杯的要求主要体现在哪些核心指标方面?

A:主要是尺寸跟一些特殊性能。比如骨锯骨传，骨锯骨传会触碰到人体，空心杯要达到高温灭菌的级别，符合相关的认证，才能进行机器上面的装配，用到人体里面。包括尺寸，空心杯还有优势是尺寸，像一些毛细血管的一些根管治疗，空心杯的电吸目前最小可以做到4 毫米直径的电吸，进行帧的推进。

Q28:目前下游医疗机器人，或者是特斯拉机器人，在空心杯的要求上面有什么比较大的差别吗?哪个领域要求会更严格?

A:医疗要求严格。

特斯拉那边的人形机器人，他要求的

是在尽可能小尺寸做到带动更大的负载

区别像刚才讲的医疗特殊的要求，高温灭菌是其中，这是它的差异。

Q29:鼎智跟迈瑞是有很深入的合作的，迈瑞为什么看好鼎智?

A:在国内做空心杯的，等到批量之后才决定说到底会不会用你的，而且只要是大公司，通常都会有几家供应商，避免说断供的情况，避免说发布不货的情况，看后面鼎智能拿到多少份额。深度绑定是一个点，但是最终能拿到多少份额是另外因素。

Q30:医疗机器人目前为什么能够这么快放量是什么原因?

A:医疗是不完全自主让它自行去解决一些问题的，是需要人工进行一些辅助去执行。人形机器人是放开，让他自己去干，但是医疗的不行，所以医疗是需要人为进行去辅助干预执行。其次在医疗方面要求了精度做的更高，达到他的一些特殊性能的要求。人为干预了因素，可以更快地投入市场。

Q31:空心杯下游应用比较大的领域是电动工具，目前电动工具对空心杯的要求是具体有哪些?

A:运动工具这一块是被大扭力，要求跟这机器人是一样的。尺寸更小，产品更稳定，输出率去更高，就是好产品。

Q32:鼎智目前的空心杯电机，除了应用到特斯拉的机器人之外，短期来看，会应用到物流企业吗?

A:可能在假爪，包括现在一些无人机，像大疆某些型号已经采用空心杯电机去带动机翼，在这物流领域，它会有一些无人机配送这一方面，正在实践当中。

Q33:物流鸣志目前有没有相关的一些导入或者是客户的合作?

A: 有，快仓、海康威视等。

Q34:医疗领域，军工的人形机器人领域，空心杯电机大概的市场收入空间能有多少?

A:两个很大头的两个行业，军工企业，一般公司不会选择直接跟军工合作，而是去走代理商，从中走代理商利润率肯定会被截取掉一部分，但是军工的这成本是非常的高的，卖出去的售价。

Q35:国内现在空心杯电机的厂商，在技术上面跟国外的有差距有多大?或者是说已经能实现较好的国产替代了。

A:如果说是普通的应用，可以实现正常替代，但是比较高端的一些应用，主要有两个问题，国内品牌的空心杯对比国外的一些品牌功率密度不够高，产品多样性不够丰富。

Q36:特斯拉的产业链，首先特斯拉对的供应商考核关键的技术点是在哪里?以及可能有一些国内的厂商称已经切入了特斯拉人形机器人的产业链，这些厂商未来主要拿的是国内特斯拉工厂的单子，还是有可能依托特斯拉的渠道就打入国外的市场?A:主要核心的价格、成本、交期，最重要的产品性能，主要综合考量这几个点。国内品牌肯定是不可能是直接去找到海外特斯拉工厂进行直接合作的，都是需要达到一定产品的稳定性，国内使用的没有问题，找机会再去切入国外的一些工厂。通常采购端，其实是分开的，国外属于国外的，国内属于国内的，还不共通。

Q37:除了现在已经知道就能做空心杯电机的公司，赛道有没有一些潜在的进入者?比如说做一些传统的电机的公司有没有通过技术转型切入进来的可能，以及他们会不会有一些相的比较优势?不能说得太直接，个人认为在做空心杯领域是相较于传统的一些什么部件，包括永磁式电机或者其他的电机，空心杯的技术成本是最高的。如果说是传统做电机的一些企业，突然想要转型做空心杯，是有一定的门槛的。

Q38:门槛主要是体现在投资还有成本方面，技术上面只要想做，花大力去投资，技术上面还是比较好去突破的。是吗?

A:可以这么说，如果愿意花重心去投资，人才应该不缺。

Q39:给特斯拉供应的空心杯，是直接由鼎智科技或者鸣志电器供应给特斯拉，还是有第三方的供应商，或者是解决方案的供应商去给做匹配的?A:其他的厂商不太清楚，但是通常想要进入特斯拉的供应链，其实不是这么容易的。通常会有自己的这合作的经销商或者是贸易商，进行去采购帮代买，不是说直接说觉得你产品没问题了，可以把你引入到我的供应商系统，更多是通过他们自己的一些贸易商进行帮代买再采购。

Q40:特斯拉汽车里面产业链有蛮多的国内供应商，所以他们会更容易切入到人形机器人的供应里面来?

A:我个人是认为也比较难。汽车归于属于汽车的部门，人形机器人归于人形机器人的部门，只能说有窗口。

Q41:鸣志或者鼎智，目前在导入到特斯拉的工艺里面，大概用了多长的时间，空心杯的认证周期大概是多长?

A:前期的合作包括签署各种协议，样品的验证至少一年，它真正的能应用在产品上量去进入，开始投放市场去使用，一年时间算短的。

Q42:特斯拉在采购方面有分第一批跟第二批次的吗?

A:主要是第一选择跟第二选择，可能会有六边形评分，那可能这一家在价格上面会有优势，但是性能可能会略差一些，产品会略微差一些，会分一些市场份额。

Q43:第一批跟第二批的间隔大概是有多长?

A:没有说有间隔多长，资质审核OK，觉得你产品没有问题，他们是可以尝试把你们公司导入成为他们的供应商系统里。

Q44:特斯拉在空心杯这一块已经找好几家供应商了，他们在供应商的分配，或者是未来的供应的分配比例方面会是优先去考虑第一批的，还是说是平等的考虑的准则?

A:都是要看到后期实现印证之后才能决定的。不是第二批的就一定会弱于第一批的，主要还是要看最终能不能用。

Q45:实际上第一批跟第二批是没有太大的可能等级或者是权重上的差异的，主要还是看产品或者是它的综合的性价比的考虑，是吧?

A: 对.

Q46:未来多久会有很明确的导入的进展?

A:产品完全OK，要进行正式批量的时候，就是可以的时候。

Q47:预期可能今年年底或者是明年年中的时候会有相应的节奏?

A: 今年我觉得不太有希望。

审核编辑：黄飞