空心杯电机：技术国产化加速，成本下降推动人形机器人普及

一、 海外巨头主导，市场高度集中

 空心杯电机技术起源于德国，其发展历程可追溯到1958年Dr.F.Faulhaber的斜绕组线圈绕制技术。经过数十年的发展，国外企业在生产技术上已达到相当成熟的水平，尤其是在一次成型技术的应用，大幅提高了生产自动化程度，减少了人为干扰，从而在提升效率、保证质量和降低成本方面建立了显著的竞争优势。

• 市场格局： 这种技术壁垒和成本优势使得全球空心杯电机市场呈现高度集中的格局。根据QY research的报告，2021年，全球空心杯电机市场的前三大龙头企业占据了超过55%的市场份额，充分显示了市场的寡头垄断特征。

二、 国内企业奋起直追，性能差距迅速缩小

 过去，国内市场对空心杯电机的发展前景认知不足。然而，近年来，我国空心杯电机产业迎来了快速发展期。越来越多的本土企业开始投入到空心杯电机的设计和制造领域，并且在产品性能上取得了显著进展。

• 鸣志电器：国产力量的代表： 以国内龙头企业鸣志电器为例，其已成功量产的8mm基座尺寸、6V额定电压、13500rpm空载转速、6.6ms机械常数、0.60mNm最大连续转矩的有刷空心杯电机，与全球顶级厂商Faulhaber同类产品在性能参数上仅有微小差异。这标志着我国在空心杯电机领域与国际先进水平的技术差距正在迅速缩小。

三、 降本增效：人形机器人产业化的关键驱动力

 人形机器人的普及，其核心在于成本的降低。正如马斯克所预测，Optimus最终量产价格有望控制在2万美元以下。为了吸引更广泛的客户群体，人形机器人必须在家政、康复、工业等场景实现普遍应用，而这离不开更低的成本。

• 国产替代迎来新机遇： 国内空心杯电机因其较高的性价比，正迎来国产替代的新契机。对比海外知名厂商（如Maxon）与国内厂商（如鸣志电器）的同等规格空心杯电机，尽管Maxon在功率密度和最大连续转矩上可能略有优势，但其价格却是鸣志电器产品的近两倍。

• 复刻汽车零部件降本路线： 在强烈的降本需求驱动下，国内电机厂商有望复制汽车零部件行业已验证的降本路径。随着更多国内企业加入空心杯电机行业，通过技术创新和规模化生产，有望加速推动人形机器人产业化落地。

四、 空心杯电机线圈的设计与工艺：优化性能的关键

 空心杯电机线圈的设计是影响其性能的关键因素之一，常见的有直绕组、斜绕组、菱形绕组三种。

• 菱形绕组：极致的省材与低功耗：

• 铜耗分析： 从铜损角度看，在材料和跨距相同的情况下，菱形绕组的铜耗最小，斜绕组次之，直绕组最大。这是因为直绕组轴向边距离最长，所需铜线尺寸最大，导致铜耗最高。

• 材料利用率与节能： 菱形绕组由于结构紧凑，所需铜线最短，因此最为省材，功耗也最小，是追求极致能效的理想选择。

• 绕制工艺的挑战与成熟技术：

• 手动绕制难度： 菱形绕组在手动绕制时难度最大，容易出现精度不够、形变等问题，影响空间密度和电磁转换效率。直绕组难度次之，斜绕组相对更容易手动完成。

• 机械化绕制： 为保证精度和效率，世界知名空心杯电机企业多采用机械化设备进行菱形绕制。

• 设计选择： 直绕组因预留较大的气隙区域，常用于轴向较长或额定功率较大的电机。

• 生产方式： 生产空心杯电机的关键在于线圈的绕制，主要有两种方式：

1. 绕卷式生产工艺：

1. 核心流程： 该工艺包括送线、坯线圈绕制、板坯成型、卷制成型四个主要步骤。

2. 关键技术点：

1. 送线张力控制： 采用伺服磁阻尼张力器对漆包线的张力进行精准控制，确保线圈成型时的松散程度适中。

2. 坯线圈绕制： 通过绕线机将漆包线绕制成所需匝数和引线脚数的坯线圈，并利用压平板和钩针固定引线。

3. 板坯成型： 将成型的坯线圈通过压扁装置夹取，经涂胶、加热和压力定型，将其压制成板坯。

4. 卷制成形： 利用模具和卷制圆柱对板坯进行加热、加压定型，最终卷制成符合要求的空心杯线圈。关键工艺参数（压力、温度、时间）的精确控制是保证成型质量的关键。

2. 一次性绕制成型： 这种工艺通常自动化程度更高，生产效率和产品质量也更具优势，是自动化程度高的海外企业常用的技术。

总结：

 海外企业在空心杯电机领域拥有先发优势和先进的生产技术，市场集中度高。然而，国内企业正通过技术追赶和 成本优势，快速缩小与国际巨头的差距。人形机器人庞大的市场需求和迫切的降本需求，为国内空心杯电机厂商提供了巨大的发展机遇。通过优化线圈设计（如采用菱形绕组）和改进生产工艺（如提升自动化水平），国内企业有望在成本和性能上实现突破，推动人形机器人产业的加速落地。