人形机器人动力之源，电机应用要求与变革方向

人形机器人动力之源，电机应用要求与变革方向证 券 研 究 报 告投资评级： （ ）报告日期：行业推荐维持2025年12月18日◼分析师：林子健◼SAC编号：S1050523090001◼联系人：张智策◼SAC编号：S1050124020009◼联系人：程晨◼SAC编号：S1050124070018行业深度报告2投 资 要 点电机是人形机器人动力源，性能直接影响人形机器人运动能力、稳定性等多方面表现电机是实现电能向机械能转换的枢纽，人形机器人电机主要采用无框力矩电机及空心杯电机。作为人形机器人核心零部件之一，电机性能直接影响人形机器人运动能力、灵活性、稳定性和能效等多方面的表现。从特斯拉Optimus、宇树H1/G1等多款人形机器人关节核心参数看，电机动力输出、能效优化诉求突出，高性能电机是目前关节迭代的关键，为人形机器人从实验室走向规模化应用奠定基础。人形机器人结构紧凑，有限空间内提升电机性能需聚焦结构、原理、材料及控制等方向人形机器人结构紧凑，根据电机转矩公式： ，在不增加体积的情况下，实现扭矩/动态响应速度的提升，需提升电机电负荷、磁负荷及转矩线性度，对应在电机设计中需聚焦三个主要方向：结构创新、原理创新、材料与控制创新。1、电机本体结构革新：①轴向磁通电机：相对普通电机结构扁平轻薄，同等条件下扭矩提升可达4倍，功率密度极高。②PCB定子电机： 定子线圈蚀刻在电路板上，减重50%，适合轻量化需求。③超声波电机：拥有断电自锁、低速大扭矩等特点，是灵巧手驱动的潜在竞争者。④扁平线绕组：槽满率提升20-30%，增加磁场强度，且扁线接触面积大，散热更优。2、电机工作原理创新：谐波磁场技术（磁场调制）： 打破定转子极对数限制，大幅提升转矩密度。3、热管理与控制系统升级：①散热改进：引入液冷通道、碳纳米管及相变材料，解决高负载发热问题。②GaN（氮化镓）驱动： 相比传统MOSFET，GaN能实现更高频率的PWM控制（如100kHz），提升控制精度并减小驱动器体积。诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明22[]cos[]eeiegiegTKD LABD LAB=2投 资 要 点灵巧手集成化设计趋势明显，微型电机壁垒较高我们认为手部执行器总数约为50个左右，按照每个微型电机200元的价格测算，Optimus的微型电机ASP约为10000元。空心杯电机和微型无框电机已成为灵巧手实现精确伺服驱动运动的理想解决方案：1）空心杯电机：采用了无铁芯转子，使得电机重量和转动惯量大幅降低，从而减少转子自身的机械能损耗；2）无框电机：已精简到只剩定子和转子，并舍弃了传统的框架、轴承和轴，支持轴向长度灵活调整，径向尺寸也可以根据关节腔定制，甚至能实现径向安装或中空贯通布局，这种灵活性能让工程师“创造关节”而不是被动地“适配电机”。建议关注具备高壁垒技术以及规模化制造能力的龙头企业推荐关注卧龙电驱、伟创电气、鸣志电器、江苏雷利、信捷电气、科尔摩根、尼得科。诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明电机提升扭矩的常规思路 - 电负荷、磁负荷、转矩线性度以及体积诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明资料来源：磁场调制—高转矩密度电机的创新与发展，华鑫证券研究所4传统电机电磁转矩表达式： ，其中：➢ Te：电机扭矩➢ Di：电机定子内径➢ Le：电机有效铁芯长度➢ A：电负荷➢ Bg：磁负荷➢ Ke、η、cosΦ：结构常数、效率、功率因数提升负荷与转矩线性度提升电负荷提升磁负荷22[]cos[]eeiegiegTKD LABD LAB=重 点 关 注 公 司 及 盈 利 预 测5资料来源：Wind，华鑫证券研究（未评级公司数据取自Wind一致预期）公司代码名称2025-12-18股价EPSPE投资评级20242025E2026E20242025E2026E300660.SZ江苏雷利46.230.920.810.9950.2557.0746.70未评级600580.SH卧龙电驱39.280.610.650.7364.3960.4353.81未评级603416.SH信捷电气52.511.631.722.132.2130.5325.00未评级603728.SH鸣志电器61.780.190.210.31325.16294.19199.29未评级688698.SH伟创电气79.001.161.31.5868.1060.7750.00未评级诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明10风 险 提 示电机新技术研发与产业化进程不及预期人形机器人商业化落地不及预期行业竞争加剧与格局恶化原材料价格波动风险诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明0 1电机是机器人动力源泉，性能高低至关重要执行器是机器人实现运动的核心部件，躯干按传动形式可分为旋转与线性两类。执行器（即一体化关节）是将电机的旋转运动转化为连杆机构运动的关键组件，是机器人实现动作的核心动力单元。电机作为执行器的核心零部件，负责将电能转化为机械能，为整体运动提供驱动力。人形机器人躯干中的执行器可分为两类：旋转执行器与线性执行器，主要区别在于其传动机构形式——前者通常采用减速器，后者则采用行星滚柱丝杠。以特斯拉Optimus为例，其全身配置14个线性执行器与14个旋转执行器，通过协同运作实现精确灵活的运动控制。此外，机器人灵巧手中同样需要电机进行驱动。1.1 电机是人形机器人动力之源诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明资料来源：Tesla AI Day，空间五指灵巧手控制系统设计_韩运峥，华鑫证券研究所8旋转执行器线性执行器Optimus躯干共需要28个执行器手臂执行器*14腿部执行器*14图表：特斯拉Optimus执行器图表：灵巧手结构71.2 电机性能对人形机器人至关重要，是机器人核心部件诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明电机作为人形机器人的核心部件之一，其性能直接影响人形机器人的运动能力、灵活性、稳定性和能效等方面的表现：➢ 电机的峰值扭矩为机器人提供负重作业、复杂动作执行的动力支撑，是实现重载操作、越障移动等功能的基础；➢ 电机高扭矩密度则通过 “轻量化 + 高效动力输出” 的结合，大幅提升机器人的运动灵活性，同时降低能耗以延长续航时长；➢ 电机的输出精度与稳定性，是机器人实现平稳行走、精准操作、动态平衡的关键保障 ，从细微动作的精准控制到复杂场景下的姿态调整，均依赖电机的稳定动力响应。资料来源：中国青年报、华鑫证券研究电机散热影响机器人长时间运转能力电机性能不稳定会造成机器人摔倒7诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明人形机器人对电机的核心性能需求正持续攀升。从宇树 H1/G1、特斯拉 Optimus、智元灵犀 X1 等多款人形机器人关节的核心参数来看：一方面，动力输出要求逐步提高，例如宇树 H1 膝部关节电机的峰值扭矩已达 360N・M，为机器人复杂动作