灵巧手&本体电机:结构设计和需求发生了哪些变化?
目前主流灵巧手的电机模组布局可分为:内置式、外置式、混合布 置式三类,其中,1)内置式:电机放于手掌或手指中,同时控制 系统也布置于手掌或手腕中;2)外置式:驱动器和电气系统全部 布置于前臂中;3)混合布置式:大功率驱动器布置在前臂中,其 余小功率驱动器则布置在手掌中。
根据马斯克对灵巧手方案变化的更新,我们认为,下一代Tesla灵 巧手的变化可能在:1)布局和电机选型方案:可能采用混合布置 式,即结合手腕电机+掌内电机结合,采用腱绳驱动的方式。2) 在电机种类的选择上,可能会以降低成本的逻辑为主线,从以
从股价复盘看电机下一轮投资机会:2025Q4,机器人用丝杠领涨
根据机器人核心零部件的拆分,我们编制了对应的机器人电机/丝杠/减速器/灵巧手指数,其中,电机成分主要包括伟创电气、步科股份、卧龙电驱、鸣志电器等,丝杠成分主要包括浙江荣泰、恒立液压、五洲新春、金沃股份等,减速器成分主要包括绿的谐波、科达利、中大力德、双环传动等,灵巧手成分主要包括鸣志电器、兆威机电、伟创电气、南山智尚、汉威科技、浙江荣泰等。
从股价复盘看电机下一轮投资机会:灵巧手用微型丝杠&电机
在灵巧手相关A股标的中,我们细分了灵巧手微型电机/腱绳/电子皮肤并编制对应指数,其中,微型丝杠成分包括浙江荣泰、恒立液压、五洲新春、北特科技、新坐标和双林股份;微型电机成分包括伟创电气、鸣志电器、兆威机电;腱绳成分包括南山智尚、大业股份、云中马、同益中,电子皮肤成分包括汉威科技、日盈电子、福莱新材。
微型电机 - 摆放位置:手内电机
目前主流灵巧手的电机模组布局可分为内置式、外置式、混合布置式三类。以兆威机电为例,公司2025年发布两款灵巧手,其中,DM 17 采用直线电机直驱解决方案,主动自由度17,通过指关节电机、拇指并排直线电机和掌心直线电机驱动;LM06采用连杆传动解决方案,拥有6个主动自由度,电机均设计在手掌内。
微型电机 - 摆放位置:手腕电机
根据马斯克对灵巧手方案变化的更新,我们认为下一代特斯拉Optimus灵巧手的变化可能在布局和电机选型方案方向,可能采用混合布置式,即结合手腕电机+掌内电机结合,采用腱绳驱动的方式。以下两种市场上已有的灵巧手产品采用了手腕电机+掌内电机结合的形式:Shadow hand:手腕处采用密集的驱动模组(包括张紧器模块300、传感模块400和电机模组500),并通过腱绳进行传动控制;灵心巧手:Linker Hand L30 共 17 个自由度,21 个关节,其中 17 个为主动关节,手腕处设1个关节,采用腱绳传动系统(超高分子量聚乙烯绳+聚四氟乙烯管),通过远端电机组实现精准驱动,可达成 5 指 17 个自由度与 21 个关节(含 1 个手腕自由度)的协同控制。
微型电机 - 空心杯&微型无框&直流无刷:灵巧手电机的可能方案
空心杯电机分为有刷和无刷两种,有刷电机转子无铁芯,无刷电机(又 称无刷无齿槽电机)定子无铁芯。从下图可以看出两种电机的区别在于 有刷空心杯电机利用碳刷(或者金属电刷)和换向器的配合来完成换向, 无刷空心杯电机没有这种物理结构,线圈导线直接连接到控制器,通过 处理连接板上的霍尔反馈的位置信号完成换向;有刷空心杯电机是线圈, 换向器和连接板在外壳和永磁体中间旋转,他们共同组成转子。无刷空 心杯电机的线圈是固定的,永磁铁作为转子在中间旋转。
微型无框:以伟创电气为例,公司联合科达利设立伟达利,联合科达利、银轮股份等设立依智灵巧,联合发布具身智能系列核心部件,其中,灵巧手系列微型无框电机产品定子外径已覆盖12mm-21mm。
直流无刷:鸣志电器的EC系列直流无刷无槽电机提供Ø13mm、Ø16mm和Ø22mm等多种外径及机身长度规格,各系列均提供多种额定电压版本。
无框电机:选型诉求&底层逻辑
人形机器人电机两大诉求:1)降低功耗,因为人形机器人通常依靠电池供电自主运行;2)优化转矩,机器人必须承受自身重量,同时以极高的精度执行需要人力甚至超越人力的任务。
当前运动控制设计的挑战:1)由于当前通用的运动控制产品并非专门为机器人设计,存在尺寸太大、太重,不适合运动学方面的要求,即无法在人体尺度上执行类人型任务;2)很多现存高精度电机的设计运行转速相对较高,无法在仿人手臂和腿部关节所需的全速范围内提供稳定的转矩;3)设计的可制造性vs适销性:价格低廉、大致合适的电机有助于快速匹配人形应用,但缺乏稳定的质量保证和有效的技术支持;高价格的定制解决方案需要面对高昂的成本和量产的难题。
轴向磁通电机:超高性能的电机选择
在汽车的电气化趋势下,当今市场上几乎所有电动汽车仍采用传统的径向电机技术。而轴向磁通电机在发电与电力管理方面具有独特优势,基于其独特的设计和形态,或代表“高性能的选择”。 轴向磁通电机有两种不同的设计方案:一种是双转子单定子结构,另一种是单转子双定子结构。双转子夹单个定子的结构与单侧设计相比,其磁相互作用的有效表面积有效增加了一倍,而电机的体积或重量并未显著增加。 生产制造难度:早期,轴向磁通技术的制造难度限制了商业化前景,原因在于:1)生产工艺难度:无法像传统径向电机一样通过叠片组装实现生产;2)存在若干额外问题,包括散热能力差(散热能力是实现可重复最大性能的关键)、轴向气隙控制困难以及绕组结构复杂等。
轴向磁通电机优势及应用:为什么适配人形机器人关节?
据Traxial官网,与径向电机相比,轴向磁通电机的优势主要有:1)扭矩密度最高可达3倍;2)功率密度最高可达2倍;3)通常为轴向长度的1/3(减小体积);4)材料用量最高可降低60%等。 匹配人形机器人关节设计需求:我们认为轴向磁通电机在人形机器人应用上的优势在于:1)提升空间紧凑性,非常适合适配单级行星齿轮,同时实现高扭矩密度和紧凑结构;2)减重:轴向磁通电机的质量可以更轻;3)降低材料用量:以Traxial为例,其无轭轴向磁通电机与最新的Tier1径向磁通电机对比,可以实现降低材料用量,包括:铁质重量减少60% 、铜用量减少52% 、磁体质量减少20%(降低对稀土材料的依赖性)。



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