【人形机器人关键零部件】空心杯电机行业发展解析

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2025年被视为人形机器人的量产元年，全球产业进程正加速推进：特斯拉计划年产1万台Optimus，国内智元机器人已实现千台量产并剑指2025年商业化落地，赛力斯与华为的合作项目也将在年底迈入量产阶段……在这一浪潮中，灵巧手作为人形机器人与环境交互的核心载体，成为技术突破的关键。

与传统工业机器人的专用夹爪不同，人形机器人需应对复杂多变的应用场景，其执行器必须兼具高度通用性与灵活性。而这一能力的实现，很大程度上依赖于灵巧手的精密驱动——电驱方案因其高效可控成为主流选择，其中空心杯电机凭借体积小、功率密度高的特性脱颖而出，成为灵巧手的“核心关节”。以特斯拉Optimus为例，单只灵巧手需搭载6台电机，其中拇指关节配备了2个空心杯电机，而其他4个手指则各设一个，若双手均配备此灵巧手，则需12个空心杯电机共同驱动。

本文将聚焦这一高成长性赛道，深入解析人形机器人的关键零部件——空心杯电机，探讨其技术壁垒与产业机遇。

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人形机器人量产：

空心杯电机的产业空间可期

人形机器人的核心硬件包括线性执行器、旋转执行器、传感器、灵巧手等，其中灵巧手是机器人与环境交互的关键执行器，技术门槛较高。与传统工业机器人的专用夹爪不同，灵巧手需具备高自由度、高精度和快速响应能力，而这一需求直接推动了空心杯电机的应用。据MIR 睿工业测算，空心杯电机约占人形机器人硬件价值量的6.7%。

人形机器人硬件价值量拆解

空心杯电机并不是为人形机器人专门生产的产品，它的发展历史比人形机器人要早得多。空心杯电机的基础技术最早可以追溯到1958年，德国工程师Dr. F. Faulhaber研制出了斜绕组线圈绕制技术，这标志着空心杯电机技术的诞生。

空心杯电机产品因其优异性能，下游应用场景广泛，最初被应用于航空航天、军事等尖端行业。近年其应用领域逐步扩展至民用市场，如医疗装置、消费类电子产品、电动工具、工业自动化、机器人等场景。目前，人形机器人在空心杯电机应用领域中的占比仍然较小。未来，随着特斯拉及国内众多人形机器人厂商产品规模化，空心杯电机也将迎来广泛的应用前景和市场需求。

2023-2030E年中国空心杯电机市场规模推移（百万元）

02

无刷空心杯电机：

人形机器人的必然选择

空心杯电机价格较贵，核心壁垒在于自支撑绕组技术。实现自支撑绕组的关键点：

一是绕组工艺设计，不同绕制方式决定电机性能。

• 直线型绕制：工艺复杂，需多次绕制，适用于较少匝数、较长绕组结构。
• 斜绕型线圈（如德国Faulhaber）：自动化一次性成型，合格率高，平整度好。
• 同心式绕组（如瑞士Maxon）：功率密度更高，性能更优。

二是绕线设备，高端设备仍由欧美日主导，国内厂商虽已突破部分技术，但在大功率、复杂结构绕制上仍存差距。如中特科技研发生产了多款自动及半自动绕线设备，但其全自动双轴空心杯绕线机的绕制原理仍属于绕卷式生产；勤联科技是国产空心杯绕线机中较少采用一次性绕制成型生产技术的厂商，但其绕线机只能绕制尺寸较小、线径较细、形状单一的线圈，无法满足大功率空心杯电机的要求。

从技术路线来看，空心杯电机可分为有刷和无刷两类。二者的结构中，有刷空心杯电机的转子无铁芯，无刷空心杯电机的定子无铁芯。适用于人形机器人的是无刷空心杯电机，其结构相比应用在小家电、玩具中的有刷空心杯电机更复杂、成本较高、国产替代空间也更强。

有刷空心杯电机（左）、无刷空心杯电机（右）

无刷空心杯电机是无碳刷和换向器的，主要通过电子转换器实现电能转换，根据转子位置自动调整电流方向，实现无花火运行，基本无摩擦损耗，延长电机寿命，无刷是有刷寿命的三倍以上；重要的是其体积更小、重量更轻，符合机器人的发展趋势，也因其工艺更复杂、原材料更多，其成本也比有刷的高出不少。

有刷与无刷空心杯电机性能特点对比

03

国产空心杯电机最新进展

在全球范围内，瑞士Maxon、德国Faulhaber、瑞士Portescap等头部企业长期以来一直占据着较高的空心杯电机市场份额。与此同时，国内厂商也在加速布局这一领域，如鸣志电器、鼎智科技、兆威机电、雷赛智能、三花智控、伟创电气、拓邦股份、禾川科技等。

目前，人形机器人行业正处于产品应用定义的关键阶段。众多厂商纷纷推出样机并开展各类测试，试图探索出人形机器人能够实现规模化和普及化的最佳形态。在这个过程中，直接为这些人形机器人厂商供货的空心杯电机公司，能够获得第一手的应用反馈。这使它们能够及时调整自身技术研发和产品优化的方向。凭借前期与客户共同研发和技术交流所积累的深厚基础，这些空心杯电机公司有望在人形机器人产品规模量产之后，成为定点供应商，从而在未来广阔的空心杯电机市场中占据先发优势。

鸣志电器

鸣志电器成立于1994年，是运动控制领域的综合制造商，深耕电机领域多年，掌握了核心研发、驱动和制造技术。2024年实现营业收入24亿元，同比下降4.99%。

根据鸣志电器公司官网的数据显示，无刷无齿槽电机（无刷空心杯）能做到的最小外径是10mm，除此之外，还有13mm到30mm等多个型号。鸣志电器的空心杯电机采用了其具有自主专利技术的空心杯绕组，这种特殊设计能够为电机带来高转矩、高扭矩、低噪音的优势，得以实现更平稳的高低速运行、更精准地控制以及更高的效率与功率密度。根据年报数据显示，2024年鸣志电器无刷电机业务合计实现营业收入21951万元，同比增长31%。

鼎智科技

鼎智科技成立于2008年，主要产品为线性执行器、混合式步进电机、直流电机、音圈电机及其组件，下游客户主要为医疗器械、工业自动化等领域制造企业。2024年全年营收2.24亿元，同比下降20.80%。

根据2024年财报披露，鼎智科技已开发完成6mm-42mm各系列空心杯产品，配合6mm-42mm精密行星齿轮箱，设计用于各类工业自动化需求，具有噪音低、寿命长、精度高等优势，适用于灵巧手、开关门、电动工具、牙科设备等，目前已经给客户供货，可满足客户定制化需求。

兆威机电

兆威机电成立于2001年，主要从事微型传动及驱动系统的研发、生产和销售业务，产品可应用于智能汽车、消费及医疗科技、先进工业及智造、机器人等多个领域。2024年实现营业收入15.25亿元，同比增长26.42%。

根据2024年财报披露，兆威机电已完成无刷空心杯电机的系列化平台建设，系列化电机均实现量产；4mm无刷空心杯电机已完成技术攻关，实现小批量产，未来无刷空心杯电机会聚焦于开发4极产品，提升产品性能。

写在最后

灵巧手作为人形机器人与物理世界交互的“指尖”，其精密动作高度依赖空心杯电机的核心驱动。随着人形机器人产业的加速推进，对高性能无刷空心杯电机的需求将持续攀升。当前，鸣志电器、鼎智科技、兆威机电等国内厂商正积极投入研发，在空心杯绕制工艺、系列化平台建设及定制化能力上持续追赶国际先进水平。凭借与下游客户紧密合作积累的先发优势，国产空心杯电机有望在人形机器人规模量产的浪潮中，迎来关键的成长机遇。