全球多家机器人企业已宣布2025年内启动批量交付。

马斯克近日透露，人形机器人擎天柱Optimus已在弗里蒙特工厂的试产线上完成制造。

特斯拉机器人生产节奏进一步明确，今年目标生产5000台Optimus，且已订购的零部件足够支撑今年生产1万-1.2万台，2026年目标是生产5万台Optimus。

国内方面，优必选WalkerS系列已在比亚迪工厂完成实训，预计2025年实现规模化订单交付；乐聚机器人和众擎科技也计划在年内实现批量交付。

人形机器人的规模化量产将全面拉动上游核心零部件需求。

以特斯拉Optimus为例，一台机器人需要使用28个无框电机、34个空心杯电机。机电执行器系统均由“电机 传动装置 各类轴承 传感器”组成。

在之前的文章中，我们梳理过减速器和轴承、传感器、以及人形机器人核材料等核心环节。

本文重点解析人形机器人驱动关节的核心零部件：电机。

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人形机器人电机简析

在人形机器人领域，电机成本占整机的20%左右。

参考特斯拉Optimus，执行系统一般占比30%-53.2%。其中，无框力矩电机占比相对较高达16%-21%，空心杯电机占比约4%-8%。

特斯拉Optimus身体包含28个执行器（电机 驱动器 机械传动部件等）：

线性执行器类似于人的肌肉，其结构主要由无框伺服电机 行星滚柱丝杠/梯形丝杠 电机驱动器 力传感器 编码器组成。

而人形机器人灵巧手对空间要求苛刻，一般使用微型电机，目前主流方案包括空心杯电机和无刷直流电机。

无框力矩电机

无框力矩电机体积小、扭矩大的特点适配人形机器人关节驱动的需求。

特斯拉Optimus的28个关节中均搭载无框力矩电机作为动力源头。

14个旋转关节结构为无框力矩电机 谐波减速器，14个直线关节结构为无框力矩电机 行星滚柱丝杠。

通常电机结构中包括定子和转子、机壳、轴承、端盖等部件，其中定子和转子是核心部件。

而无框电机的特点是去除了传统电机的外壳和轴承结构，只保留了核心的转子和定子组件。

转子：转子上装有永磁体，直接安装在设备的负载轴上，与负载一起旋转。

定子：定子包含绕组，固定在设备的机械结构中，不旋转。

这种设计具有更高的灵活性和更紧凑的结构和更优的性能，特别适用于对空间、重量和性能有高要求的人形机器人场景。

无框力矩电机市场格局全球无框力矩电机市场主要玩家包括科尔摩根、威腾斯坦、尼得科、MAXONMOTOR等厂商。例如，科尔摩根拥有超过70年的运动控制研发经验。采用分布式的分数槽及碳纤维绑扎技术生产无框力矩电机，KBM系列无框电机广泛应用于高端制造、医疗设备等领域。

旋转关节中的无框力矩电机：

无框力矩电机市场格局

国内方面，无框力矩电机国产替代进程稍快但格局长尾。

整体业看，国内市场竞争格局较分散，行业整体还处于起步阶段，市场参与者数量较少。

进度较快的厂商，如步科股份第三代无框力矩电机采用无框中空设计，第四代无框力矩电机正在加速研发，其无框力矩电机拥有从52mm-132mm共10种框架尺寸；雷赛智能推出FM2超高密度系列无框力矩电机（第二代）；昊志机电的无框力矩电机转矩波动≤1%，更利于机器人力矩控制，能够提供3.5倍过载能力，可应用于协作机器人、轻型机器人、人形机器人等多个领域。

卧龙电驱、伟创电气、昊志机电、汇川技术、拓斯达、绿的谐波、莱克电气、禾川科技、震裕科技、德昌股份、科力尔等厂商均提供系列无框力矩电机。

根据科尔摩根产品说明书，其无框电机关键原材料包括钕铁硼磁材、SS400系列钢材、电工钢、铜材、树脂、集成电路板等。

资料来源：科尔摩根官网

永磁材料：主要用于制造转子永磁体，占到电机成本的30%左右。

第三代高性能钕铁硼永磁材料具有高剩磁密度、高矫顽力和高磁能积的优点，能缩小电机的体积、减轻产品的质量并能提供更高的使用效率。根据中科三环，一台特斯拉Optimus高性能钕铁硼用量可达到4.5kg。

目前国内高性能钕铁硼产能主要集中在金力永磁、中科三环、英洛华、正海磁材、宁波韵升、大地熊、安泰科技、厦门钨业、广晟有色等厂商。多家磁材公司已经明确进入人形机器人赛道，金力永磁、宁波韵升、正海磁材、天和磁材等都有不同程度的进展。

SS400钢材：是日本钢材材质的一种标示方式，相当于国内的Q235号钢。是含碳适中、综合性能较好的钢材，强度、塑性和焊接等性能配合良好，广泛应用于建筑及工程结构，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。国内市场中，宝钢股份和其子公司梅钢是生产SS400系列钢材的主要企业。

电工钢：也被称为硅钢片。电工钢作为电机铁芯的主要材料，能够提高电机的效率和功率密度并延长电机的使用寿命。首钢股份、宝钢股份、马钢股份、新钢股份和福然德等厂商是主要生产电工钢的厂商。

国产人形机器人本体厂商如宇树H1、远征A1、小米Cyberone、优必选X1、傅里叶GR-1，关节单元也都使用无框力矩电机，最大扭矩为360Nm。

空心杯电机

空心杯电机是人形机器人灵巧手末端执行器的核心零部件。

灵巧手对空间要求苛刻，一般使用微型电机，目前主流方案包括空心杯电机和无刷直流电机。

特斯拉人形机器人2个灵巧手采用6电机驱动，一共用到12个空心杯电机。

空心杯电机属于直流永磁电机，与普通有刷、无刷直流电机的主要区别是采用无铁芯转子，也叫空心杯型转子。

由于转子结构变化，空心杯电机体积小巧，重量和转动惯量大幅降低，具备了铁芯电机所无法达到的控制和拖动特性。

此外转子结构彻底消除了因为铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有突出的节能特点。

空心杯电机的核心技术壁垒在于自支撑绕组技术上。由于空心杯电机所有漆包线都是悬空绕线，内部没有任何支撑，对加工精度的要求非常高。此外，目前我国生产空心杯电机多采用卷绕式生产技术，生产效率较低，废品率高。

空心杯电机国产替代空间较大。

国内厂商入局方式看，主要有两种路径：工控厂商延伸做无框力矩/空心杯电机、微电机厂商拓展高端伺服电机业务。

例如，鸣志电器覆盖有刷、无刷空心杯多个系列产品，且可集成减速器、编码器等零部件，横向对比同型号MAXON和鸣志电器的空心杯电机产品，鸣志电器在空载转速、最大连续转矩等核心指标上与海外顶尖厂商差距不断缩小。

鼎智科技的空心杯电机已经基本成熟，自研的空心杯电机绕线设备实现了全自动批量生产，鼎智科技于2019年被江苏雷利收购，成为其控股子公司。

工控领域头部厂商伟创电气也切入机器人领域，布局空心杯电机、无框电机等产品。伟创电气自主研发空心杯电机，在空心杯电机领域的13mm款产品可以达到空载转速85000rpm，最大输出功率58W，最大额定转矩7Nm，效率可达90%。适用于灵巧手10mm的空心杯电机模组已经取得小批量订单。

拓邦股份已构建的伺服驱动 电机 运动控制、空心杯电机8mm和10mm的产品平台；兆威机电已形成了4个系列的无刷空心杯电机，直径范围6-12mm，2024年发布全驱高可靠灵巧手。

捷昌驱动与浙江灵巧智能科技有限公司共同出资设立浙江灵捷机器人零部件有限公司，主要从事机器人灵巧手、关节模组及驱动器等核心零部件的研发生产；微光股份人形机器人完成四款无框电机、三款空心杯电机开发。

近年来，众多厂商入局无框力矩电机和空心杯赛道，方正电机、神驰机电、江南奕帆、祥明智能、华阳智能、大洋电机、迪贝电气等厂商也加速布局。

此外，人形机器人要做到动作协调，对电机的驱控芯片也提出了新的要求。国内电机驱控芯片主要厂商包括德州仪器、意法半导体和英飞凌等厂商。电机驱控行业国产化率偏低，国产替代空间广阔。以BLDC电机驱控芯片为例，全球前十大厂商仅峰岹科技一家中国企业，市占率仅4.8%，国产替代空间广阔。