出品 | 妙投APP
作者 | 董必政
头图 | 视觉中国
本文核心观点：
1.电机行业属于长尾市场，参与玩家众多，格局分散；
2.人形机器人的快速发展，将带动无框力矩电机、空心杯电机放量；
3.无框力矩电机、空心杯电机市场增长潜力巨大；
4.特斯拉人形机器人量产进度将成为行业景气度的风向标；
5.国内电机厂商凭借性价比优势有机会进入特斯拉供应链，值得持续关注。
自马斯克亮出人形机器人“擎天柱”后，相关人形机器人概念股备受资本市场的关注，不少相关概念股的股价走出了翻倍行情。
在人形机器人产业链中，电机的价值量占比较高。据机构测算，电机占人形机器人零部件占比为25%。正是因为如此，一旦人形机器人放量，相关电机企业将迎来较大的发展机遇。
接下来，妙投将从行业特点、市场空间、市场格局等角度，对电机行业、人形机器人的电机进行分析和探讨。
一、赢家无法通吃
电机是一种可以将电能转化为机械能的设备，它能够让机器动起来。例如：电风扇、电吹风等家用电器。电机的转动，是利用了电磁感应原理。在电机内，电流通过导线时，会产生磁场，这个磁场会与电机内的磁场相互作用，从而产生力矩，使电机转动。
而电机的应用场景也是相当广泛，应用领域大到卫星、汽车、潜水器、工业机器人，小到家电、手机、笔记本电脑、玩具。
从应用场景来看，电机行业具有下游需求长尾化、产品品类多、定制属性强等特征，这也导致电机行业不存在“赢家通吃”的情况，参与玩家众多，竞争格局高度分散。
由于不同的应用场景的侧重点不同，客户对电机的性能要求和核心指标有差别。例如：汽车电机更侧重功率密度（单位体积对外输出密度），机器人电机更侧重控制精度，重型机械电机更侧重扭矩等。因此，电机企业对应用领域进行横向拓展，就需要重新研发和设计产品，有一定的难度。
此外，电机选型贯穿于工程师设计和生产产品的全过程中，与产品特征和工程师设计理念紧密相关，其需求极分散和长尾化，通常一家公司仅能满足部分群体的需求，如：不同的温度、湿度、压力等工作环境；且电机是设备中非常关键的部件，客户选择供应商之后，在同一产品线上不会轻易更换。因此，中小企业也会有一定的生存空间。
从整个电机的市场空间来看，根据precedence research数据，2020年全球电机市场规模约1630亿美元，并预计以7%的CAGR成长至2030年的3226亿美元；分下游看，电动汽车、工业设备、暖通空调为主要应用领域。
值得一提的是，机器人电机的增速大幅快于行业整体。根据future market insights和skyquestt数据，2022年机器人电机市场空间为11亿美元，预计未来将以12.4%的CAGR成长至2030年的28亿美元。而前段时间特斯拉CEO马斯克亮出人形机器人“擎天柱”，并预计2025年交付100万台人形机器人。作为新型的机器人，人形机器人的构成离不开电机，将给电机带来全新的增长空间。
那么，一旦人形机器人量产，哪种电机有望放量呢？
特斯拉的人形机器人，全身的自由度超200个，其中全身28个“关节”、手部各11个自由度。对核心零部件进行拆分，特斯拉人形机器人拥有14个旋转执行器、14个直线执行器、12手部执行器、大脑（芯片&系统）、视觉传感器。其中，旋转执行器、直线执行器、手部执行器合计将用到28个无框力矩电机、12个空心杯电机。
可见，一旦特斯拉人形机器人顺利量产，有望带动无框电机、空心杯电机快速放量。接下来，我们将对无框力矩电机、空心杯电机进行探讨。
二、无框力矩电机
无框力矩电机是传统电机中用于产生转矩和速度的元件，但去掉了轴、轴承、外壳、反馈或端盖等部件，其核心优势在于体积小、功率高、性能稳定、结构紧凑。目前无框力矩电机主要用于协作机器人等领域。
相对于普通电机，由于无框力矩电机具有体积小、扭矩高、极端环境性能稳定等特点，更符合人形机器人的需求。无框电机是中空式设计，最大限度减小电机所占空间，更方便走线布置；无框力矩电机具有较高的功率，在低转速的情况下，能够输出更大扭矩；无框电机的电机组件直接整合到机器元件内，不会受到外界高压、高温环境、辐射的影响。
一旦，特斯拉的人形机器人开始量产，给无框力矩电机带来较高的市场增量。
根据特斯拉的产品发布会内容，人形机器人关节通过3类直线和3类旋转执行器来实现28个自由度。也就是说，每个人形机器人需要用到28个无框力矩电机。
马斯克接受采访时说道,机器人“擎天柱”预计2023年底开始交付,目标量是23年10万台、24年50万台、25年100万台。若按2025年出货100万台测算，人形机器人则需要2800万个无框力矩电机。
在无框力矩电机价格方面，参考阿里1688网站部分公司的报价，国产无框电机产品单价在1000~2000元左右。这里，我们将无框力矩电机按照单价为1200元~1500元来测算，100万台人形机器带给无框力矩电机的市场增量为336亿元~420亿元。
值得注意的是，人形机器人量产超过百万级别，规模效应将带动无框力矩电机降价。假设，无框力矩电机降价50%，单价为600元~750元，100万台人形机器人带给无框力矩电机的市场增量为118亿元~210亿元，仍超百亿。
另外，根据technavio数据，2022年力矩电机市场规模约6.1亿美元（折合人民币，不到50亿元）。不考虑人形机器人快速规模量产带来的增长，市场规模有望以8.0%的CAGR增长至27年的9.0亿美元（折合人民币，不到100亿元）。
可见，一旦人形机器人量产超过百万台，带来无框力矩电机的市场增量将超过原先的市场，弹性巨大。
由于电机存在“赢家无法通吃”、竞争格局分散的行业特点，国内多数电机企业的规模并不大。若国内电机企业切入特斯拉供应链，有望获得更多的订单，业绩增长将有更大的弹性。
在市场格局方面，美国科尔摩根是全球无框力矩电机龙头，拥有超70年的运动控制研发经验，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、昊志机电、航天电器等。电机的转矩密度、功率密度是影响机器人性能的重要指标，而无框力矩电机要在低压供电的环境下输出较大的功率，因此在磁路和工艺设计方面存在一定的技术能力要求。
海外厂商起步较早，工艺技术存在先发优势，例如：韩国TMTECH转子采用整体充磁磁环技术，美国科尔摩根采用分布式的分数槽及碳纤维绑扎技术，德国TQ Robo drive采用模块化定子和环氧塑封灌胶技术。国内企业起步晚，转矩密度和国外高端无框力矩电机相比存在差距。
在国内厂商中，步科股份的无框力矩电机产品形成完整的系列化的产品线，收入达到百万级；昊志机电现有的产品也有无框力矩电机，可应用于人形机器人。
从产品性能来看，国内无框力矩电机企业能否进入特斯拉供应链仍具有较大的不确定性。
后续，无框力矩电机的市场能否爆发还需跟踪特斯拉机器人的量产进度。另外，特斯拉会选择哪家企业作为无框力矩电机的企业作为供应商，同样也值得关注。
三、空心杯电机
空心杯电机属于直流永磁的伺服控制电机。空心杯电机与传统电机的转子结构不同，采用无铁芯转子，线圈通过连接板，和换向器、主轴连接到一起，共同组成转子。由于线圈形状像个杯子，因此称为空心杯。
在机器人领域，灵巧手空间狭小，需要配备小型化且控制精度高的电机。空心杯电机尺寸较小，直径一般不超过40mm，同时还具有转速高、响应快、精度高等优势，完美契合了灵巧手对驱动电机的轻量化和高精度要求。
根据特斯拉的产品发布会内容，人形机器人的手部关节将采用空心杯电机+微型齿轮+传感器等。总体来看，1个特斯拉人形机器人要用到12个空心杯电机。若如马斯克所言，2025年特斯拉交付100万台人形机器人，要使用1200万台空心杯电机。
在价格方面，参考阿里1688网站部分公司的报价，每个空心杯电机的价格为600~800元。随着人形机器人量产后，空心杯电机的价格有望进一步下降。
假设在10万、50万、100万台情况下，空心杯电机的价格分别为560元、470元、420元。若2025年能出货100台人形机器人，将给空心杯电机带来50亿元的市场增量空间。
另外，根据GII数据，2022年空心杯电机全球市场规模约7.5亿美元（折合人民币，不足60亿元），不考虑人形机器人快速规模量产带来的增长，预计以8.0%的CAGR成长至2028年的11.9亿美元（折合人民币，不足100亿元）。
可以看出，若特斯拉人形机器人量产100万台，将给原先的空心杯电机市场带来较大的市场增量，但不如无框力矩电机的弹性大。
在空心杯电机的市场格局来看，全球空心杯电机市场的主要制造商包括Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies等公司，这三家顶级制造商占据了市场份额的65%以上。国内起步较晚，有业务布局的企业包括鸣志电器、拓邦股份、江苏雷利和伟创电气。
从国内各公司在空心杯电机的布局来看，鸣志电器空心杯电机技术水平位居全球前列；拓邦股份空心杯电机已经实现批量应用；江苏雷利子公司鼎智科技的空心杯电机已实现量产，目前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。其中，鸣志电器向特斯拉人形机器人中最核心的手指关节送样空心杯电机，能否获得订单还需观察。
妙投认为，除了特斯拉人形机器人的量产进度需要关注之外，鸣志电器等国产供应商能否进入供应链也值得期待。
四、小结
由于无框力矩电机、空心杯电机的市场空间不大且增速不快，人形机器人一旦规模化量产，将给无框力矩电机、空心杯电机带来巨大的增量市场。其中，无框力矩电机市场的弹性更大。
由于电机行业具有定制化的特性，一旦进入产品线，不会轻易更换。目前，特斯拉人形机器人还未大规模化量产，国内厂商的产品价格便宜，符合特斯拉未来降本的诉求。而步科股份、昊志机电等无框力矩电机厂商，鸣志电器、江苏雷利等空心杯电机厂商能否进入特斯拉供应链及获得订单的份额，值得持续关注。
一旦特斯拉人形机器人如期量产，且有相关产商进入供应链，这些厂商有望获得较高的业绩增长，也会再次受到资本市场的强烈关注。
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