（报告出品方：华创证券）

一、空心杯电机：电机领域“皇冠上的明珠”，性能优势突出

（一）空心杯电机：空心杯状的转子，结构差异明显

空心杯电机是一种微型伺服直流电机，得名于其转子部分的设计。空心杯电机的转子在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，是一个空心的杯状结构，内部环绕着绕组和磁铁。这种转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗。德国的Dr.F.Faulhaber在年研制出斜绕组线圈绕制技术,并经过不断开发和完善，在年获得空心杯电机转子线圈斜绕组专利技术，正式标志着空心杯电机的诞生。

传统直流电机铁芯结构质量较大，降低整体动态性能。传统的直流电机主要由定子、转子、电刷和换向器组成，定子通常由永磁体或电磁绕组制成，位于电机外圈，外壳用于引导磁通量和安装法兰。转子由带有线圈绕组的铁芯制成，位于电机内圈。换向器和电刷控制转子绕组的通电顺序，以产生连续旋转并连接直流电源进行电机驱动。由于直流电机的铁芯绕组质量较大，整体惯性也会增加，从而导致电机的加速度和响应速度降低，特别是在需要频繁启停或快速变速的应用中，较大的铁芯质量会影响电机的动态性能。

空心杯电机的定子是位于电机内圈的永磁体，转子是位于外侧的杯状自支撑的线圈。相比于传统有刷直流电机，空心杯电机有以下几大特点：1.电机铁损减少：传统的有刷直流电机运转过程中会在铁芯中产生涡流，造成较大电机铁损。而空心杯电机由于没有铁芯，铁损可以被大大减少甚至忽略。2、换向片数量增加：传统的有刷直流电机通常只有3到5片换向片，而空心杯电机一般有9、11或13片换向片。3.转子惯量减少：传统的有刷直流电机由于铁芯的存在，惯量一般比较大，而空心杯电机由于转子是杯状的自支撑的线圈，因此在相同尺寸下，转子的惯量会明显减小。4.线圈电感减少：由于没有铁芯的存在，空心杯电机的线圈电感相对于相同尺寸的传统有刷直流电机要小很多。

（二）拆解空心杯电机结构，技术迭代推进性能提升

定子：钕铁硼为空心杯电机永磁体材料首选，所需体积最小。常用于空心杯电机的稀土材料主要有铁镍钴基永磁体、马氏体永磁体、钕铁硼永磁体和稀土钴永磁体等。不同永磁体特点不同，性能也多种多样，直接决定了空心杯电机的性能和经济成本。现有的稀土材料中，钕铁硼的性能最好，为电机提供相同磁能量需要的体积最小，仅为铁氧体的1/5，铝镍钴的1/3，同时钕铁硼永磁体性能优越，矫顽力大，剩磁密度高，适用于体积要求较小，工作温度不高的场景，是空心杯电机永磁体材料的最佳方案。

转子：绕组电枢决定空心杯电机性能，斜绕组仍为主流。空心杯电机常用的线绕组电枢有直绕组、斜绕组、同心式绕组三种。直绕组端部不产生力矩，而且增加了电枢重量和电枢电阻。斜绕组电枢与直绕组电枢相比，没有端部绕组，减轻电枢重量，具有转动惯量小、时间常数小、拖动特性好、输出力矩大等优势，目前国外两大知名空心杯电机生产公司德国Faulhaber和瑞士MaxonMotor均采用斜绕组电枢，并采用自动化设备一次性绕制成型，合格率高达%。同心式绕组电枢端部重叠层数少，气隙小，永磁体利用率高，提高了电机的功率密度，MaxonMotor正在研发使用中。

换向器：换向片数量是影响空心杯电机性能的重要因素。空心杯电机换向片的数量通常较传统有刷直流电机更多，往往由9、11或13片（奇数片）换向片组成，安装在转子上并与定子上的电刷接触。通过改变电流的路径，换向片控制转子线圈的电流流向和转子磁场方向，实现高效的转矩输出和精确的速度控制。转矩脉动对空心杯电机的性能和运行质量造成较大影响，导致机械振动和噪音增加，降低系统的精度和稳定性，通过增加换向片的数量可以改善空心杯电机的换向精度和平稳性，从而降低转矩脉动的产生。

（三）空心杯电机性能表现卓越，引领高端应用领域创新

空心杯电机效率高、转速快。由于空心杯电机消除了铁芯产生的磁阻力矩和涡流效应造成的损耗，因而可以得到很高的能量转化效率，进一步提高能源利用效率、减少能源损耗。空心杯电机的最高效率都在65%~85%之间，最高的可达90%，而有刷直流电机的最高效率一般都在50%左右。高转速的电机能够提供更大的功率输出并减少机械振动和噪音，空心杯电机最高转速在00rpm左右，而有刷直流电机的连续力矩会随着转速的上升快速下降，最高转速都在rpm以下。

空心杯电机响应快、寿命长。相比于有刷直流电机毫秒以上的机械时间常数，空心杯电机的转子惯量很小，响应时间极快，其机械时间常数一般在28毫秒以内，部分产品甚至小于10毫秒，具有理想的控制性能，能够实现对转速的高精度控制操作。空心杯电机的换向片数量多，使得换向时的电流波动和电机电感量更小，大幅减少换向过程中对换向系统的电腐蚀，从而拥有更长的寿命。根据《空心杯电机定制化管理的应用研究》中的数据，有刷直流电机的寿命一般仅有几百个小时，而空心杯电机的预期寿命通常在0至小时之间，能够提供更长久的可靠运行。

空心杯电机体积小、运行稳。空心杯电机具有较大的功率体积比，一般达30mW/cm3，与同等功率的铁芯电机相比，重量和体积减少了1/3~1/2；空心杯电机没有齿槽效应，过载能力比有刷直流电机更高，同时更小的转矩脉动让其运行稳定、可靠，转速波动小且容易控制，一般可控制在2%以内，可应用于高动态性能伺服系统中。

得益于空心杯电机优异性能，下游应用领域广泛。空心杯电机小巧的体积和轻盈的重量使其具有良好的集成性，可以广泛应用于空间有限的设备和系统，如微型机器人、智能穿戴设备和医疗器械等。同时，空心杯电机具有高效能、快速响应和精度高的特点，使其成为无人机、机器人臂、自动化设备、精密定位系统和光学仪器等需要高功率密度和高速运动领域的最佳方案。随着空心杯电机在众多下游应用领域中的不断突破，逐渐成为众多高端设备和系统的理想选择。

二、小而精的优势赛道，灵巧手赋予全新增量

（一）中国主导全球市场，海外厂商占据主要份额

空心杯电机行业蓬勃发展，22年全球市场超7亿美元。空心杯电机以其独特的设计和出色的性能，在各个行业和应用领域中得到了广泛的认可和应用，市场规模快速增长。根据GII引用QYResearch的统计数据，全球空心杯电机市场规模由年的7.48亿美元将增长至年的11.86亿美元，期间CAGR为7.98%。从产品结构来看，有刷空心杯电机价值量占比较高，年市场比例达到67.33％，预计到年市场空间将超过6.85亿美元。随着智能化和自动化技术的不断发展，智能设备的兴起，医疗器械和航空航天领域的需求增加，空心杯电机有望继续迎来更大的市场机遇。

中国是全球第一大空心杯电机市场，年空间占比接近40%。中国作为空心杯电机最大的市场，面临更加广阔的应用前景和市场需求。根据GII引用QYResearch的统计数据，年中国空心杯电机市场规模为2.36亿美元，市场份额为34.80%，并预计以10.44%的CAGR成长至年的4.73亿美元，市场份额提升至39.88%。中国制造业的快速发展、对机器人技术的投资和发展以及智能装备市场的蓬勃发展，为空心杯电机市场提供了持续增长的机遇。随着技术的进一步创新和市场需求的不断增加，中国空心杯电机市场将继续保持稳定增长，并为行业带来更多的发展潜力。

海外龙头占据市场主要份额，国内厂商奋起直追。目前空心杯电机市场由海外厂商主导，主要制造商包括MaxonMotor、Faulhaber（福尔哈贝）、Portescap、AlliedMotion（艾莱德摩新）等。根据GII引用QYResearch的统计数据，年全球CR3占据空心杯电机55.43%的市场份额，市场集中度较高。海外厂商的竞争优势主要体现在技术专利的积累、研发团队的规模、产品种类的数量和销售渠道的全球化。国内厂商如鸣志电器、江苏雷利和伟创电气等通过灵活的生产、本土化销售和定制化服务来满足客户的需求，在国内市场上具备了较大的竞争优势，成为市场的重要力量。

国内外空心杯电机制造商在软实力和硬实力均有一定差距。根据刘明豪的《永磁直流有刷空心杯电机设计》，硬实力的差距主要集中在电机材料选用、本体设计和机电控制方案配置，国外企业具有先进的加工镀膜工艺与更扎实的电机材料理论研究、小尺寸电机设计能力强和上千种方案进行驱动配置；软实力的差距主要集中于市场影响力、销售渠道和客户资源，海外厂商拥有强大的研发团队和广泛的国际销售网络、客户基础，能够更好地满足全球市场的需求，从而品牌声誉和市场认可度更高。然而，国内制造商正不断加强自身的研发能力和市场竞争力，努力缩小差距，并有望在未来取得更大的发展和进步。

（二）人形机器人持续降本，中国厂商潜力巨大

特斯拉人形机器人迭代升级，能力多范围提高。年8月19日，特斯拉在首个AI日上发布人形机器人“Optimus擎天柱”概念介绍，其身体由轻量材料覆盖，眼睛搭配摄像头和车载FSD芯片方案，双脚可感应反馈，实现平衡和敏捷动作，全身累计搭载40个机电执行器。年9月30日，TeslaBot的原型机“Optimus擎天柱”面世，重量为73千克，配备容量为2.3千瓦时的电池组，可以支持一天的使用电量；拥有28个关节驱动器，使全身能够产生个以上不同角度的动作。年5月16日，特斯拉在股东大会上，发布了Optimus人形机器人最新演示视频。在机械关节控制方面，特斯拉机器人电机扭矩控制，力度控制更加精确灵敏；在感知方面，该机器人环境感知和记忆能力提升不仅可以看路，亦会记路；在学习方面，Optimus可根据人类动作范例，进行端到端动作操控。

国内玩家紧随其后，积极探索人形机器人领域。小米于年8月公布的人形机器人CyberOne，升级后的运动算法控制机器人全身13个关节和21个自由度，实现双足运动姿态平衡；电机性能增强10倍，髋关节主要电机的动力扭矩峰值可达Nm，峰值扭矩密度96Nm/kg；年8月8日，腾讯正式发布由腾讯RoboticsX实验室自研的多模态四足机器人Max二代机器人，采用原创的腿轮一体的本体设计，Max在视觉感知、轨迹规划、运动控制等方面实现技术创新。

降本成为人形机器人发展重心，特斯拉BOT远景售价有望降至2万美元。特斯拉侧重于通过技术方案替代高成本零部件、量产规模效应以及复用车平台的方式来减少投入成本。据伯虎财经新闻资料，目前，人形机器人的成本从10万美元到数百万美元不等，马斯克预期远景价格将降至2万美金左右。预计降本化的进行将推动人形机器人技术的普及和广泛应用，为未来的机器人应用带来更加广阔的发展空间。我们以16mm空心杯电机（标准功率2.5W、额定电压12V）为例，对比鸣志电器和MaxonMotor提供产品性能和价格的区别。鸣志电器16mm空心杯电机产品以“电机+减速器”模组为主，价格覆盖~元；MaxonMotor单提供空心杯电机产品本身，价格覆盖~元。国产供应链厂商在空心杯电机积累了丰富的生产经验和价格优势，若特斯拉引进国产供应链有望进一步降低核心零部件的价格。

（三）“灵巧手”加码赋能，创造近百亿新市场

灵巧手核心包括驱动、传动和传感技术。灵巧手是指具备类似于人类手部的操作能力和灵活性的机械手。它能够执行复杂的任务，如抓取、操作和操纵各种物体。在制造业中，灵巧手能够实现自动化生产和装配，提高生产效率和质量。在医疗领域，灵巧手可以用于外科手术和精细操作，实现更准确和微创的治疗。在服务机器人领域，灵巧手可以帮助机器人更好地与人类进行交互，实现更高级的服务功能。灵巧手需要具备多个自由度和高精度的感知能力，以便适应各种复杂环境和任务。随着传感技术、材料科学和机器学习的进步，灵巧手技术正在不断取得突破和创新。

灵巧手传动方式包括连杆式、腱绳式和齿轮式，腱绳式最适用于人形机器人。传动方式是灵巧手设计中至关重要的组成部分，直接影响其性能和功能。连杆式传动利用刚性杆件连接机械手的关节，通过关节连接点的旋转运动来驱动灵巧手的运动；齿轮式传动利用齿轮和传动齿轮之间的啮合来传递动力和运动。腱绳式传动通过电机的转动来拉动腱绳，从而实现机械手的运动。腱绳式传动具有较高的柔韧性和可塑性，可以在紧凑空间内实现复杂的运动，适用于需要较轻、较灵活的灵巧手应用场景。

电机驱动是灵巧手主流驱动方式。灵巧手按驱动方式的不同可以分为：电机驱动、液压驱动、气压驱动、形状记忆合金等。其中，液压驱动和气压驱动装置存在着结构复杂和体积庞大的缺点，难以实现灵巧手的高度集成化；形状记忆合金易疲劳、寿命短、系统稳定性差，很少应用在实际场景中。电机驱动凭借体积小、易于驱动芯片的集成、与机械手指融为一体，便于灵巧手手指的模块化设计，仍然是灵巧手的主流驱动方式。

特斯拉Optimus灵巧手灵活稳定，采用“电机驱动+腱绳传动”解决方案。特斯拉灵巧手单手共有11个自由度（6个主动自由度和5个被动自由度）和6个执行器，包括大拇指有两个执行器，其余4个手指各有1个。特斯拉灵巧手采用了一体化的空心杯电机模组，其中空心杯电机作为主要驱动/执行装置，并配有多种精密齿轮和传感器。根据年特斯拉股东大会公布的视频，Optimus人形机器人可以准确从一个容器中拾起物体，并将它放入第二个容器中；同时人类工作人员佩戴传感器后，其抓取物品的动作可以被AI算法识别，并将动作复制到机器人身上，灵巧手的灵活性和精确度得以充分体现。

特斯拉Optimus星辰大海，打造空心杯电机近百亿新增量。据马斯克接受采访的公开说辞，Optimus有望于年底开始交付，~年目标交付量分别为10万台/50万台/万台；年特斯拉股东大会上马斯克表示，“未来每个人都会拥有一个人形机器人，如果人形机器人和人的比例是2比1左右，那么人们对机器人的需求量可能是亿乃至亿个”；参考国产品牌的定价，我们假定空心杯电机售价元/个，空心杯电机模组售价1元/个，到年，有望为空心杯电机带来近百亿级别的新增市场空间。

三、复盘MaxonMotor：空心杯电机全球龙头，核心优势引领向前

（一）MaxonMotor：栉风沐雨六十载，续写辉煌历史

MaxonMotor：世界领先的电机和驱动系统制造商。Maxon于年成立于瑞士，六十多年来一直致力于研发和制造高品质、高性能的电机和驱动解决方案。Maxon以其高品质、可靠性和技术创新而闻名，产品广泛应用于工业自动化、医疗器械、机器人技术、航空航天、汽车工程和消费电子等领域。年7月4日，搭载11台Maxon直流电机驱动的“探路者”号探测器成功登陆火星，电机能够承受火星表面-℃至+25℃的温差及地震和特殊气候的影响，展现出产品卓越的性能。通过不断的创新和技术进步，Maxon为全球各行各业的客户提供了卓越的解决方案，逐渐成长为全球直流电机的龙头企业。

工业自动化部门成果优异，营收增长稳定且高速。~年，Maxon的营收从3.6亿瑞士法郎增长至7.1亿瑞士法郎，期间CAGR为7.8%。从下游应用来看，医疗技术和工业自动化两个领域增速最快，石油和天然气等利基市场也保持良好发展；从地区来看，美国、韩国和匈牙利的市场发展潜力突出，中国市场增长缓慢。公司多元化的业务模式以及相应的工业自动化、航空航天、医疗技术解决方案是促进公司业绩成长的动力来源。

研发是Maxon未来发展能力的基础。Maxon的研发活动以市场和客户的需求为导向，不断满足新技术的要求，核心专业技术覆盖直流电机的五种绕线技术、齿轮箱技术和编码器技术等。Maxon在瑞士、德国等全球各国设有10个研发部门，大约共有名研发人员负责制造工艺以及生产和测试系统的持续改进，年，公司在全球投资万瑞士法郎用于研发，每年研发费用率均超过8%，确保公司持续发展和创新。持续加大研发投入力度助力Maxon提升创新能力、改善产品质量、扩大市场份额和保持技术领先，巩固全球龙头的地位。

（二）三大核心竞争力：产品模组化、销售国际化、设计可定制化

以空心杯电机为核心，打造配套产品实现一体化模组。Maxon以其最核心的产品—采用享有全球专利的空心杯转子的直流电机而闻名。Maxon的空心杯电机覆盖直径6mm到65mm，功率范围0.3W到W，产品种类丰富。针对不同层次客户的多重需求，Maxon的空心杯电机产品线包括高端的RE系列、DCX系列，中端的Re-max系列以及经济型的A-max系列、DC-max系列，以满足市场上不同的应用场景。同时，Maxon配套生产减速器、编码器、控制器和驱动器等产品，打造空心杯电机模组解决方案，配套产品与Maxon的DC电机完美配合，集成度高、互操作性好，能够轻松实现产品的最佳性能。

八大生产基地配合40个国家本土化销售渠道，营销网络遍布全球。Maxon在瑞士、德国、匈牙利、韩国、美国、法国、荷兰和中国拥有八个生产基地，直接面向最重要的客户市场，大幅降低物流成本，并缩短生产过程和交付时间，提供个性化的解决方案；同时Maxon在全世界40多个国家陆续建立了本土化的销售服务体系，以此更好地满足当地市场和客户的需求，促进业务全球发展。

推出定制化服务，满足不同行业独特需求。Maxon推出DCX高端空心杯电机和DC-max经济性空心杯电机，提供了在线配置功能，包括减速器，编码器，轴承，前后出轴，前后法兰，线圈，安装孔，出线方式和标签等丰富的定制化选项，可以由客户在线输入定制化要求，直接生成定制化产品的相关说明文件和报价。Maxon提供种产品、万种组合方式进行定制化搭配，客户能够快速获得定制产品的详细信息，并可以更好地满足其特定的应用需求。通过这一创新性的在线配置功能，Maxon进一步强化了与客户的互动和合作，提供高度定制化的解决方案，确保客户获得最佳的性能和价值。

（三）空心杯电机成功应用于人形机器人，与意法半导体合作垒高先发优势

聚焦人形机器人，解决方案成功落地。Maxon与法国EnchantedTools公司合作，推出了Miroki人形机器人，据

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