电力设备及新能源行业深度研究报告-人形机器人系列之四：无框力矩电机，玲珑动力源

证 券 研 究 报 告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 未经许可，禁止转载 电力设备及新能源 2023 年 12 月 25 日 电力设备及新能源行业深度研究报告 推荐 （维持） 人形机器人系列之四：无框力矩电机，玲珑 动力源 无框力矩电机：浓缩的机器人关节，兼具小体积与大转矩。  电机原理与结构：电机是电能与机械能之间的转换装置，主要由定子、转子及其他附件组成，凡是需要将电能转化为机械能或将机械能转化为电能的地方都必须用到电机。  电机分类：从广义上，电机可分为旋转电机和静止电机，旋转电机按照用途可分为驱动电机和控制电机，按照电源类型可分为直流电机与交流电机。  力矩电机 VS 其他控制电机：相比步进电机与伺服电机，力矩电机具有大转矩、低转速、平稳性强、过载能力强、响应快等特点。  无框力矩电机 VS 有框力矩电机：相比有框力矩电机，无框力矩电机具有尺寸小、性能更可靠、环境适应性强等优势。 需求端——人形机器人打开无框力矩电机市场。  目前主要应用领域：无框力矩电机主要用于协作机器人，其效率高、便捷度好的优势满足协作机器人对轻量化的要求。  人形机器人应用领域：无框力矩电机是人形机器人关节中较主流的驱动零部件，其主要具有高灵敏度、高功率密度、高效率的特点。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。  市场空间：无框力矩电机占人形机器人零部 BOM 成本的 8%左右。2022年全球无框力矩电机市场规模为 45 亿元，预计 2030 年达到 224 亿元，其中人形机器人市场规模 163 亿元。 供给端——国产有望凭借性价比优势加速替代。  市场格局：市场空间较小，海外品牌实力强劲。  市场痛点：性能提升与降本需求同时进行，无框力矩电机在转矩密度、温升、额定和最高转速等指标上仍需实现性能提升，同时为使机器人成本更落地，电机作为关键部件，成本备受关注。  发展现状：国内产品水平追赶国外，行业进入壁垒较低，国内丰富的伺服电机及新能源汽车电机公司有望快速切入，同时通过配合开发及成本优势加速突破。 投资建议：  步科股份：专精特新“小巨人”企业，持续深耕机器人行业；已量产多款无框力矩电机产品。  禾川科技：国产自动化一线品牌，深耕 OEM 市场，广泛应用于光伏、3C、锂电与机器人等行业。  信质集团：从事各类电机核心零部件业务，产品包括电机定转子总成等，有望切入无框力矩电机市场。  德昌股份：以电机起家，主要产品为吸尘器，布局小家电、汽车电机等领域。参股广东省人形机器人创新中心，出资 500 万，持股 7.69%，有望凭借合资公司获得人形机器人发展先机。 风险提示：人形机器人商业化进展不及预期，人工智能发展不及预期，国产技术提升不及预期、工业自动化需求不及预期等，技术路线不确定，降本速度不及预期等，国内无框力矩电机的研发生产进度不及预期；新产品对无框电机产生替代风险。 证券分析师：苏千叶 邮箱：suqianye@hcyjs.com 执业编号：S0360523050001 证券分析师：黄麟 邮箱：huanglin1@hcyjs.com 执业编号：S0360522080001 行业基本数据 占比% 股票家数(只) 299 0.04 总市值(亿元) 45,638.32 5.25 流通市值(亿元) 37,837.50 5.62 相对指数表现 % 1M 6M 12M 绝对表现 -8.4% -17.6% -31.0% 相对表现 -2.6% -6.6% -16.9% 相关研究报告 《风电行业 2024 年度投资策略：拨云见日迎曙光，静待海风赋新能》 2023-12-09 《电力设备及新能源行业跟踪报告：2023 年 11月欧洲新能源车渗透率有所增长，挪威稳定高渗透率》 2023-12-08 《电动车行业跟踪报告：11 月造车新势力交付稳中增长，助力年终冲刺》 2023-12-07 -31%-18%-6%6%22/1223/0223/0523/0723/0923/122022-12-22~2023-12-22电力设备及新能源沪深300华创证券研究所 电力设备及新能源行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 未经许可，禁止转载 投资主题 报告亮点 本报告与市场的不同点在于，我们对电机种类、无框力矩电机的优势、下游应用进行了全面的梳理，对无框力矩电机的市场竞争格局、市场痛点、发展现状等进行了系统性介绍。 投资逻辑 力矩电机带来大转矩，无框设计浓缩小体积。力矩电机以转矩为控制方向，是一种极数较多的特殊电机，采用开环控制。即使电机低转速驱动或堵塞(即转子不能转动)，仍可以继续工作，而不会造成电机损坏。当负载转矩增大时能自动降低转速，同时加大输出转矩。无框力矩电机具有尺寸小、性能更可靠、环境适应性强等进一步的优势。 无框力矩电机是人形机器人关节中较主流的驱动零部件。人形机器人是无框力矩电机的新应用场景，其高灵敏度、高功率密度、高效率满足人形机器人关节零部件的需求。特斯拉 Optimus 的 28 个关节中均使用无框力矩电机作为动力源头。 无框力矩电机显著受益于人形机器人市场。无框力矩电机目前占人形机器人总体零部件价值量的 8%左右。2022 年全球无框力矩电机市场规模为 45 亿元，预计 2030 年达到 224 亿元，其中人形机器人市场规模 163 亿元。 国 内 产 品 性 能 与 海 外 企 业 产 品 存 在 一 定 差 距 ， 但 在 逐 渐 接 近 。 以Kollmorgen 与宇捷电机、宁波菲仕的机器人关节用无框力矩电机对比，可以发现国内头部企业产品转矩密度、过载倍数等部分性能已经逐步接近海外产品。国内企业有望凭借其较强的降本能力及规模优势在力矩电机领域上获得受益机会。 国内丰富的伺服电机及新能源汽车电机公司有望快速切入无框力矩电机赛道。无框力矩电机结构比伺服电机和新能源汽车电机简单很多，行业进入壁垒低，中国企业有望凭借地域优势和成本优势获得先机。 电力设备及新能源行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 3 目 录 一、无框力矩电机：浓缩的机器人关节，兼具小体积与大转矩 ......................................... 5 （一）电机介绍：电能的变换装置，机器动力之源 ..................................................... 5 1、电机原理与结构：基于电磁感应原理，从电能到机械能 ................................... 5 2、电机分类：种类繁多，性能各异 ........................................................................... 5 （二）无框力矩电机：力矩电机带来大转矩，无框设计浓缩小体