摘要：一方面，全球范圍內對醫療器械、電動工具、航空航天器、儀器儀表、工業自動化產品需求的持續擴大，帶動空心杯電機市場規模持續擴張。另一方面，空心杯電機具有優良的控制特性和運行特性，適配需要快速響應、頻繁啟停的人形機器人手部關節；未來隨著人形機器人量產，有望為空心杯電機產業帶來廣闊新增市場。2023年全球空心杯電機市場規模約為8.01億美元，預計到2028年全球空心杯電機市場規模有望達到11.86億美元。

一、定義及分類

空心杯電機是一種采用無鐵芯轉子的直流永磁伺服控制電機，空心杯電機通常尺寸較小，直徑不超過40mm，也可歸類為微型電機。根據換向方式的不同，空心杯電機可分為有刷空心杯電機和無刷空心杯電機。有刷空心杯電機又被稱為直流有刷無鐵芯電機，其采用電刷換向，因此在運行過程中存在一定的相對摩擦，從而產生噪聲、電火花，使得其使用壽命明顯低于無刷空心杯電機。有刷空心杯電機的優點在于其控制簡單、反應靈敏，適用于對產品靈敏性和可靠性要求較高的行業。無刷空心杯電機又被稱為直流無刷無齒槽電機，其通過控制電子元件的通斷使不同繞組接入電路從而達到換向的效果。無刷空心杯電機使用壽命長、轉速高，適用于需要長時間連續運行的應用場景。

二、行業政策

1、主管部門和監管體制

空心杯行業的主管部門為工業和信息化部、國家發展和改革委員會等，行業自律組織為中國電器工業協會微電機分會、中國電子元件行業協會微特電機與組件行業分會。

國家發展和改革委員會主要負責擬訂并組織實施產業發展戰略、中長期規劃和年度計劃，推進產業結構戰略性調整，促進行業體制改革，促進行業技術發展和進步等工作。工業和信息化部主要負責擬訂實施行業規劃、產業政策和標準，監測行業日常運行，推動重大技術裝備發展和自主創新，指導行業結構調整、行業體制改革、技術進步和技術改造等工作。

中國電器工業協會微電機分會的基本職能是溝通、協調、自律、服務，主要業務范圍包含向政府反映會員的愿望和要求，向會員傳達政府的有關政策、法律、法規并貫徹落實；收集國內外本行業基礎資料和調研相關情況，向政府提出本行業發展等方面的建議，協助政府組織編制行業發展規劃和推動行業內相關方面的協調發展；組織開展市場調研和預測，協助政府規范市場行為，為會員開拓市場和建立公平、有序競爭的外部環境創造條件等內容。中國電子元件行業協會微特電機與組件行業分會貫徹執行黨的路線、方針、政策；協助政府開展行業管理工作；積極倡導行業自律，誠信經營，規范會員行為，培育維護良好的電子元件產業市場環境；發揮政府、會員、市場間的橋梁和紐帶作用，反映會員訴求，維護會員和行業的合法權益，開展國際交流與合作，促進行業持續健康發展。

2、行業相關政策

2022年6月出臺的《工業能效提升行動計劃》明確提出要“實施電機能效提升行動”。空心杯電機的能量轉化效率高，屬于節能電機產品，因此其發展受到國家政策的支持。空心杯電機是實現機器人運動控制的關鍵零部件，是人形機器人手部關節的主流技術方案，與機器人產業發展密切相關。2023年1月發布的《“機器人+”應用行動實施方案》提出“支持開展高轉矩密度伺服電機、高動態運動規劃與控制等機器人產業鏈核心技術攻關”。2023年10月發布的《人形機器人創新發展指導意見》更是提出“面向人形機器人高爆發移動需求，突破高力矩密度減速器、高功率密度電機、伺服驅動器等融合的高精度電驅動執行器，打造電驅動旋轉關節、電推桿產品”。2023年以來國家和地方政府出臺了多個政策鼓勵發展機器人產業，并明確提出要支持機器人產業鏈協同發展，機器人相關支持政策的出臺，利好空心杯電機行業。

三、行業壁壘

1、技術壁壘

空心杯電機工藝流程復雜，核心技術壁壘主要集中在繞線方面，線圈的繞制過程直接影響了空心杯電機體積、轉速、功率密度和良率等性能。與傳統的無刷電機、有刷電機、伺服電機相比，空心杯電機的結構屬于無齒槽結構，沒有定子槽，所有漆包線都是懸空繞線，內部沒有任何支撐，在工藝上難度很高。在繞線精度方面，空心杯電機精度要求比傳統電機更高。空心杯電機本身體積較小，對誤差的容忍度和普通永磁電機、步進電機相比更低，加工精度直接影響磁場的穩定性。導線粗細、繞組匝數的不同，使得繞組電阻值、啟動電流以及速度常數等電機參數存在較大的差異。因此，需要在生產加工環節提高精度、良品率、自動化程度。這些技術要求形成了較高的技術壁壘，使得新進入者在短時間內難以達到行業標準。

2、客戶群壁壘

空心杯電機及其驅動系統基本屬于客戶定制型產品，屬下游客戶設備中的高端部件，每一客戶的需求量有限，控制電機及其驅動系統制造商以客戶數量在競爭中取勝。沒有大量穩定的客戶難以發展壯大。

3、市場拓展壁壘

作為關鍵部件，空心杯電機對下游企業產品的性能、品牌會產生很大影響，下游企業需要經長時間考核才能選定合格供應商，不會輕易更換。只有創新能力強、產品質量性能優越、后續服務水平好的企業才能成為合格供應商，一旦選定供應商，就會建立長期穩定的采購供應關系。新進企業面臨市場拓展壁壘。

4、個性化產品壁壘

空心杯電機的優劣將影響下游客戶自身產品的性能發揮、系統穩定性甚至影響正常運行，下游客戶在采購空心杯電機時尤為慎重，可能要求空心杯電機供應商根據自身特定要求做出產品工藝設計和工藝調整，還可能要求供應商以自身為導向開展研發，在產品供應過程中，空心杯電機上下游之間會形成相互協作、風險共擔、利益共享的戰略協作關系，一旦形成，關系較為牢靠，新進企業難以突破。

5、資金壁壘

空心杯電機體積雖微小，但卻可以實現精確的微控制，空心杯電機產品性質決定了空心杯電機制造有著相當高的工藝要求，需要投入大量現代化設備，如現代化廠房、全進口高精度模具、全自動高速沖床、全自動定子電鍍、精密轉子生產線、自動生產線等，這些需要雄厚的資金。產品的更新換代，還須進一步投入大量的設備和研發費用。此外，下游行業一般采購付款周期較長，較多地占用生產商營運資金，需要生產商預先墊付資金。供應商應具備資金周期長的承受能力。

四、產業鏈

1、行業產業鏈分析

空心杯電機上游為絕緣材料、銅材、電工用硅鋼等原材料。常用有色金屬、稀有稀土金屬作為制造空心杯的重要基礎原材料，其市場價格的波動對行業內企業采購原材料的價格有著直接的影響。空心杯電機避開了有鐵芯電機的多種技術弊端，各方面性能表現卓越，在很多應用場合擁有不可替代的地位。其最初被應用于飛機、航天器及運載火箭等尖端行業，近年來其應用領域逐步擴展至民用行業，如醫療器械、機器人、無人機、電動工具等領域。空心杯電機產業鏈如下圖所示：

空心杯電機行業產業鏈

絕緣材料

湖北平安電工科技股份公司

東莞市硅翔絕緣材料有限公司

煙臺東化新材料有限公司

威達絕緣材料制造有限公司

電工鋼

寶山鋼鐵股份有限公司

新余鋼鐵股份有限公司

馬鞍山鋼鐵股份有限公司

北京首鋼股份有限公司

銅材

寧波金田銅業(集團)股份有限公司

云南銅業股份有限公司

浙江海亮股份有限公司

安徽楚江科技新材料股份有限公司

銅陵有色金屬集團股份有限公司

上游

上海鳴志電器股份有限公司

深圳拓邦股份有限公司

江蘇鼎智智能控制科技股份有限公司

蘇州偉創電氣科技股份有限公司

中游

醫療器械

機器人

無人機

電動工具

儀器儀表

工業自動化

下游

2、行業領先企業分析

（1）上海鳴志電器股份有限公司

上海鳴志電器股份有限公司長期專注于運動控制產品及其系統解決方案領域，形成了以控制電機及其驅動控制系統為主導，電源與照明系統控制、設備狀態管理系統、電子元器件產品貿易代理協同發展的業務架構。企業從事控制電機及其驅動系統業務已逾20年，企業通過合資設立安浦鳴志自動化，及收購美國AMP、LINENGINEERING、瑞士TMotion等企業，整合并形成了全球領先的電機驅動控制產品研發、制造平臺。企業掌握了國際領先的控制電機的核心技術，并具備空心杯電機、步進電機、直流無刷電機、電機+絲杠模組、電機+減速機模組等產品的定制化開發及規模化生產能力。2015年企業取得首個空心杯電機相關專利；2019年通過收購瑞士TMotion，使得企業實現了空心杯電機+驅動控制器的系統級平臺產品供應能力。2023年上半年企業的控制電機及其驅動控制系統業務收入達10.73億元，同比增長6.62%。

（2）深圳拓邦股份有限公司

深圳拓邦股份有限公司是全球領先的智能控制解決方案商，于2007年在深圳證券交易所上市。公司研發制造控制器、電機、電源、電池四大類產品并搭建了物聯網平臺，面向家電、工具、新能源、工業、智能解決方案五大領域提供各種定制化智能控制系統解決方案。拓邦股份早在2007年就開始布局電機業務，2009年企業突破空心杯電機制造技術門檻，2010年企業制造的空心杯電機率先應用于醫療器械產品并得到市場認可。經過多年的發展，企業已經同時具備多款生產空心杯有刷電機及空心杯無刷電機生產能力。2023年智能控制行業處于去庫存階段，2023年前三季度企業營業收入達63.61億元，同比下降2.66%；2023年前三季度企業實現歸母凈利潤3.76億元，同比下降18.00%。

五、行業現狀

一方面，全球范圍內對醫療器械、電動工具、航空航天器、儀器儀表、工業自動化產品需求的持續擴大，帶動空心杯電機市場規模持續擴張。另一方面，空心杯電機具有優良的控制特性和運行特性，適配需要快速響應、頻繁啟停的人形機器人手部關節；未來隨著人形機器人量產，有望為空心杯電機產業帶來廣闊新增市場。2023年全球空心杯電機市場規模約為8.01億美元，預計到2028年全球空心杯電機市場規模有望達到11.86億美元。

六、發展因素

1、機遇

（1）空心杯電機市場將隨著醫療器械國產化進程的推進而不斷發展

醫療器械行業的發展關乎“健康中國”和“制造強國”戰略的實施，突發公共衛生事件的裝備保障，以及人民生活品質和福祉水平的提升。目前，我國醫療器械產業發展不平衡不充分問題仍然突出，在關鍵核心技術、產業鏈供應鏈安全穩定、創新產品推廣應用等方面仍存在短板。同時，新冠肺炎疫情加速了全球產業鏈供應鏈區域化、本地化進程，發達國家在醫療器械市場的競爭日趨激烈，我國醫療器械向產業鏈價值鏈中高端邁進的阻力和競爭壓力明顯加大。在此背景下，我國發布了《“十四五”醫療裝備產業發展規劃》，提出到2025年我國醫療裝備產業基礎高級化、產業鏈現代化水平明顯提升，主流醫療裝備基本實現有效供給，高端醫療裝備產品性能和質量水平明顯提升，初步形成對公共衛生和醫療健康需求的全面支撐能力。為實現前述規劃中提到的目標，國產化是我國醫療器械產業發展的必由之路。

空心杯電機在醫療領域中的應用廣泛，可用于心臟支持系統、手術機器人、牙醫設備、胰島素泵、止痛泵、仿生義肢、外骨骼等領域。空心杯電機是醫療器械核心零部件之一，屬于醫療器械產業鏈重要的一環，對保障產業鏈、供應鏈的安全穩定，提升醫療器械產品性能有著重要的作用。因此，我國空心杯電機行業將在醫療器械行業國產化、高端化進程的推動下得到進一步發展。

（2）人口老齡化將帶動工業自動化市場對空心杯電機的需求

近年來，我國人口老齡化不斷發展，制造業用工缺口不斷擴大，企業用工成本持續增長。各行業為應對勞動力短缺及用工成本上升的問題，開始使用工業自動化設備以減少人力操作，提升生產效率的同時控制生產成本。為應對用工短缺及人力成本上漲問題的不斷加劇，工業自動化設備在制造業的應用規模將進一步擴大。空心杯電機作為工業自動化設備實現自動對焦、精準平臺移動、自動抓取、精準流量控制等功能的重要零部件，其市場將隨著工業自動化設備需求的增長得到進一步發展。

（3）人形機器人產業發展提速，引領空心杯電機行業新增長

人形機器人按照人類的生理結構進行設計，具備在多種應用場景取代人類從事各項工作的潛力。一方面，以ChatGPT為代表的大模型出現使得通用人工智能技術得到質的飛躍，有助于人形機器人語言能力、視覺能力、運動控制能力提升，同時可通過AI虛擬仿真測試大幅降低人形機器人測試成本。另一方面，全球多家科技公司入局，將加速推動人形機器人技術落地。近幾年，全球多家科技巨頭企業紛紛宣布布局人形機器人產業，海外有特斯拉、波士頓動力機器人、Engineered Arts、1XTech-nologies、三星等企業，國內有小米、優必選、傅利葉等企業，推出了人形機器人產品。特別是特斯拉規劃將在3-5年內實現人形機器人“Optimus”的量產。根據特斯拉公布的人形機器人“Optimus”技術細節：Optimus每只手包括6個手部執行器，手部執行器主要由空心杯電機、精密行星減速器、滾珠絲杠和傳感器構成，這意味著每臺Optimus人形機器人至少需要12個空心杯電機。

我國也在大力推動人形機器人產業的發展，工業和信息化部發布的《人形機器人創新發展指導意見》提出2025年我國實現人形機器量產的發展目標。工業和信息化部將在未來幾年內推動實施人形機器人創新工程，圍繞專用軟件、核心部組件、整機及應用示范等重點任務加大投入。在國家政策的支持下，國內人形機器人產業將加快發展步伐。受益于國內對人形機器人產業及相關產業鏈配套的大力扶持，我國空心杯電機行業將迎來廣闊的發展空間。

2、挑戰

（1）行業參與者或將增加，使得行業市場競爭加劇

我國空心杯電機面臨著國內和國外市場兩重競爭壓力。與海外領先企業相比，我國企業在產品尺寸、性能參數等硬實力，和市場影響力、銷售渠道、客戶資源等軟實力方面均處于弱勢地位。若海外領先企業加大對國內市場的開拓，可能對國內企業現有市場空間形成擠壓。此外，人形機器人領域的潛在市場空間或將吸引眾多企業布局空心杯電機產業，也可能使得行業市場競爭加劇。

（2）原材料價格波動，影響企業生產成本控制

空心杯電機的主要原材料包括電工鋼、銅材等，相關原材料的價格可能會受到宏觀經濟變化及相關產業政策的影響，價格波動較大。從2020下半年開始，由于受到疫情影響，全球材料市場供需失衡，疊加全球貨幣政策影響，銅、鋼等相關金屬產品價格波動起伏較大，在一定程度上影響空心杯電機企業的盈利水平，存在原材料價格波動對經營業績產生負面影響的風險。

（3）人形機器人技術發展不成熟

一方面，人形機器人技術發展不成熟，人形機器人靈巧手的必要性及形態等方面尚存不確定性。另一方面，目前單臺人形機器人成本達到六、七十萬元，成本高昂也限制了其應用推廣。人形機器人量產落地時間、節奏仍有不確定性，人形機器人降本仍然有一定壓力，可能出現人形機器人量產進展有低于預期的情況。人形機器人產業發展的不確定性因素較多，使得空心杯電機的新增需求放量節奏不明確。

七、競爭格局

空心杯電機產品技術含量高、生產難度大。且其下游分布廣闊，不同應用領域產品規格、性能要求有差異，使得企業需要具備定制化生產能力。同時下游應用領域產品與技術處于不斷變化狀態，需要空心杯電機制造商及時根據客戶需求做出快速反應，對產品進行優化與迭代。總的來看，空心杯電機行業壁壘較高，使得其市場集中度高。海外4大廠商——Maxon Motor、Faulhaber、Portescap、Allied Motion，起步很早，目前占據了全球65%以上的市場份額。這四大制造商在技術專利積累、產品種類數量及全球化的銷售渠道等方面具有明顯優勢。國內空心杯電機企業起步較晚，技術水平相對國外領先企業有差距。但是國內制造商如鳴志電器、拓邦股份、鼎智科技在空心杯電機領域技術進步較快，并通過靈活的生產、本土化銷售和定制化服務來滿足客戶的需求，已經在國內市場上具備了較大的競爭優勢，成為國內市場的重要參與者。此外，偉創電氣、昊志機電、兆威機電、至達電機、昊升電機、鑫寶達電機等企業正在積極布局空心杯電機行業，但根基尚淺。

空心杯電機行業企業競爭梯隊

八、發展趨勢

近年來國際貿易摩擦加劇，產業鏈逆全球化趨勢逐步顯現，空心杯電機國產替代是大勢所趨。要實現人形機器人在多個應用場景的批量化應用，首先要降低其制造成本。我國企業生產的空心杯電機擁有價格低廉、交付周期短等優勢。未來中國企業有望發揮其價格優勢，搶占人形機器人市場。我國空心杯電機生產企業將進一步優化電機結構設計，攻克制造關鍵技術，開展新材料研發，進而實現高合格率和高品質小尺寸空心杯電機的批量生產，以滿足下游市場對空心杯電機控制精度高、穩定性好、功率密度大、重量輕等性能的要求。