01

什么是空心杯電機？

傳統直流電機被廣泛應用于工業生產、家用電器、交通運輸等領域，由定子和轉子兩大核心部分組成，空心杯電機是一種特殊的直流電機。空心杯電機在結構上突破了傳統直流電機的結構形式，采用的是無鐵芯轉子，其電樞繞組為空心杯線圈，形狀類似水杯，因此被稱為“空心杯電機”。

與傳統直流電機相比，空心杯電機首先具備節能特性，由于無鐵芯設計徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，能量轉換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產品可達到90%以上（鐵芯電動機一般在70%）。

同時具備控制特性，其起動、制動迅速，響應極快，機械時間常數小于28毫秒，部分產品可以達到10毫秒以內（鐵芯電動機一般在100毫秒以上）；在推薦運行區域內的高速運轉狀態下，可以方便地對轉速進行靈敏的調節。

此外還有拖動特性，即運行穩定性十分可靠，轉速的波動很小，作為微型電動機其轉速波動能夠容易的控制在2%以內；以及輕量化特性，與同等功率的鐵芯電動機相比，其重量、體積減輕1/3-1/2，能量密度大幅度提高。

空心杯電機可以說是高端的直流、永磁、伺服微特電機，上游原材料與微特電機原材料類似，包括銅、鋼材、磁鋼、軸承、塑料等。空心杯電機最初被應用于航空、航天、軍事等尖端行業，近年來其應用領域逐步擴展至民用行業，如醫療裝置、消費類電子產品、電動工具、工業自動化等場景。

資料來源：《永磁無刷空心杯電機及控制器研究》，百度百科“空心杯電機”詞條

02

為什么此刻提及空心杯電機？

空心杯電機屬于微特電機的一個細分領域，原本市場規模并不大，但是人形機器人的發展，給其帶來了廣闊的增量空間。

據SKYQUEST數據,2022年全球微特電機市場規模為406.5億美元，2030年預計達到560.7億美元，2022-2030年CAGR為4.1%，其中2022年全球空心杯電機市場規模同比增長10.55%至7.48億美元，增速、體量都很一般。

但得益于以ChatGPT為代表的大模型使得通用人工智能得到質的飛躍，有望從語言能力、視覺能力、運動控制和降低成本等幾個方面推動人形機器人的落地，加上特斯拉作為行業標桿，5月在TeslaAIDay發布的Optimus最新進展超預期，量產預期提前，人形機器人熱度陡然飆升。

2021年起人形機器人重大事件梳理 資料來源：TeslaAIday，各公司官網

參考目前的硬件架構，單臺機器人的空心杯電機使用數量為12個。參考公司官網的產品報價，假設中期空心杯電機單價1000元，遠期降至800元。測算得到，中期空心杯電機的增量空間在樂觀、中觀、悲觀的假設下分別為12億、6億、1.2億元；遠期分別為96億、48億、9.6億元。

若考慮后續全球其他品牌機器人陸續推出：其他假設不變，假設遠期特斯拉在人形機器人中占比20%，則空心杯電機的增量空間在樂觀、中觀、悲觀的假設下分別為480億、240億、48億元；假設遠期特斯拉在人形機器人中占比50%，則空心杯電機的增量空間在樂觀、中觀、悲觀的假設下分別為192億、96億、19億元，同樣有著巨大增幅。