2030年达到68亿美元？人形机器人需求推动电机技术迭代破局

人形机器人走向量产赛道，必然需要更强的“动力心脏”，这意味着电机产业必然水涨船高，而且短期见不到技术阈值上限。

作为人形机器人的“动力心脏”，电机性能直接决定了整机负载能力、运动精度与续航表现，电机产业也正成为决定人形机器人行业商业化速度的关键变量。高转矩密度、低波动、强过载、优散热的极致技术需求，推动着无框力矩电机、空心杯电机的商业化突围与谐波磁场电机的颠覆性探索，2026年，一场围绕性能、成本与量产的产业竞争已然白热化。

01.电机成为人形机器人价值核心

人形机器人的量产落地，将为电机行业带来爆发式增量。有研究表明，全球无框力矩电机市场规模按2030年100万台出货量测算，仅人形机器人领域无框力矩电机市场空间将达23.97亿美元，叠加传统领域增长，总规模将突破33亿美元。空心杯电机作为灵巧手核心部件，预计2030年机器人领域市场规模超15亿美元，谐波磁场电机则有望在2025年后进入快速增长期，2030年市场规模达20亿美元。

由于电机在人形机器人价值链中占比15%-20%，目前头部整机厂商纷纷垂直整合，特斯拉Optimus全身28个执行器均搭载定制化无框力矩电机。对于电机企业而言，进入头部供应链不仅意味着稳定订单，更能借助下游需求迭代形成技术闭环，技术突破速度与量产能力成为核心竞争壁垒。

人形机器人的动态交互场景，对电机提出了极致性能阈值要求，其中高转矩密度是核心。例如智元远征A2 Max关节峰值扭矩达450Nm，而电机需在毫米级空间内实现高密度输出；低转矩波动保障精密操作，灵巧手转矩波动需控制在2%以内；强过载能力应对复杂工况，峰值转矩可达额定值的5-10倍，且需解决高温散热难题；轻量化与集成化则直接影响整机灵活性与续航，模块化、一体化设计成为必然趋势。

虽然电机种类较多，但当前电机市场呈现“无框力矩电机主导关节、空心杯电机聚焦灵巧手、谐波磁场电机探索未来”的多路线并行格局，核心竞争要素集中于成本控制与量产能力。规模化生产可降低固定成本与采购成本，优化工艺提升良品率，一体化集成则能降低系统成本，头部企业需具备百万台级年供应能力。

02.哪类电机更有市场潜力？

在电机里，无框力矩电机无疑需求明确，该类电机摒弃传统壳体，仅由定子和转子构成，以“直驱式传输”实现性能跃升。其无背隙设计提升运行效率15%-20%，单位体积扭矩密度较传统电机高30%，刚性增强50%且运行静音，中空结构适配机器人集成化需求。有消息认为，特斯拉Optimus的14个旋转执行器与14个线性执行器就均搭载此类电机，印证其商业化成熟度。

市场方面，有机构认为，2023-2030年全球无框力矩电机复合增长率将达25%，2030年总市场规模突破33亿美元。竞争格局呈现“海外主导、国产追赶”态势：美国Kollmorgen、德国AEROTECH等占据高端市场，国内步科股份（特斯拉中国供应商）、昊志机电（转矩波动<1%）、雷赛智能（2024年小批量试产）等企业加速突破，国产产品价格仅为海外同类的50%-70%，进口替代空间广阔。

而空心杯电机采用无铁芯转子结构，具备低惯量、高响应、低波动优势：能量转换效率达65%-90%，机械时间常数小于28毫秒，转速波动控制在2%以内，直径可低至4mm，完美适配8-20mm的微型关节。但绕组设计、动平衡控制与高资金投入构成行业壁垒，核心专利多被海外垄断。

全球市场由瑞士Maxon、德国Faulhaber等主导，占据60%以上份额；但国内企业加速突围，例如有消息表明，兆威机电已突破4mm直径技术，进入特斯拉、华为供应链；鸣志电器自主研发绕组技术，产品覆盖13-30mm；拓邦股份形成“核心部件+系统集成”能力，供应特斯拉、优必选。国产产品价格不足海外一半，关键指标接近国际水平，预计2030年国产替代率将从20%提升至50%以上。

谐波磁场电机则基于“磁场调制效应”，打破传统电机励磁与电枢极对数相等的限制，通过“极比”放大转矩，在相同材料与散热条件下，转矩密度提升34%以上，体积可减小25%，转矩脉动仅0.35%。输出功率相同时，其体积和重量可减少一倍以上，完美适配人形机器人轻量化需求。

目前该技术已进入“工业应用-机器人试点”阶段，东南大学与南京某公司合作的直驱式锻压伺服电机实现产业化；美的集团、卧龙电驱等企业将技术向机器人领域迁移，德马科技相关产品进入小批量生产。搭配第四代钐铁氮永磁材料（居里温度470℃、成本较钕铁硼低30%），谐波磁场电机有望成为中高端机器人的主流技术路线。

03.新材料赋能性能跃升

电机性能与永磁材料密切相关，有机构认为，第四代钐铁氮（SmFeN）材料正在产业化进程中展现显著优势。

作为第四代永磁材料，钐铁氮以钐、铁、氮为核心成分，实现低成本与高性能的平衡，其不含重稀土与钕，原材料价格稳定，每千克成本仅100-300元；居里温度达470℃，高温稳定性远超钕铁硼（310℃）。同时钐铁氮耐腐蚀性强，无需表面涂层；粒度细（D50约2微米），可制造0.36mm超薄磁体，适配微型电机需求。其磁能积更是达72-310KJ/m³，中端产品性能比肩低端钕铁硼，成为电机材料的理想选择。

国内企业加速产业化布局，例如有研新材实现快淬磁粉技术突破，新莱福进入量产准备，北矿科技多款产品落地，磁材与电机技术的协同将推动产业降本增效。

虽然国内企业与国际龙头仍存在专利壁垒、高端性能与系统集成能力的差距，但突围路径明确，即基于新材料技术，加大研发投入与专利布局，与上下游协同发展，规模化降本抢占中低端市场，集中资源攻关高端产品。未来技术将围绕磁场调制深化、一体化集成、新型材料应用与智能化升级展开，推动电机向“更高性能、更低成本、更小体积”演进。

04.结语与未来

我们需要认识到，人形机器人的浪潮不仅是一场整机竞赛，更是一场深入核心部件的“动力革命”。人形机器人的商业化浪潮，正推动电机技术进入创新爆发期。目前，在电机领域，无框力矩电机持续迭代、空心杯电机国产化加速、谐波磁场电机孕育颠覆，每一次技术突破都在重塑机器人的能力边界。

在这场关乎性能、成本与规模的产业竞争中，中国电机企业正从跟随者转向并行者，并逐步在细分领域形成领先优势。未来，随着技术路线收敛与产业链整合，电机产业将不仅是机器人发展的支撑，更将成为推动整个人形机器人行业迈向商业化、普及化的核心引擎。