【华鑫证券】人形机器人动力之源，电机应用要求与变革方向-251218（53页）.pdf

1、人形机器人动力之源，电机应用要求与变革方向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：T_e=

2、K_eD_i2L_eAB_getacosphiproptoD_i2L_eAB_g，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%，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

3、（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。投资要点灵巧手集成化设计趋势明显，微型电机壁垒较高部执行器总数约为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。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传统电机电磁转矩表达式：(divcenter)提升负荷与转矩线性度(/divcenter)提升电负荷