技術(shù)前沿：無框電機市場爭霸之路開啟

傳統(tǒng)的伺服電機，是由固定的定子、轉(zhuǎn)子、外殼、反饋裝置等組成，主要應(yīng)用于精度較高、扭矩穩(wěn)定和負載大的應(yīng)用場合，如機床、CNC機床、印刷機和紡織機等。

無框電機是由一組轉(zhuǎn)子和定子組成的部件，是構(gòu)成電機的永磁體和電磁體。相對于傳統(tǒng)的伺服電機，沒有確定的固定單元，可以自由地適配不同客戶的外殼、軸承以及反饋裝置等部件的集成安裝，具有整體質(zhì)量更輕、體積更小、運動響應(yīng)更快及能效高等特點，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、機器人、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。 ? ?

無框電機與傳統(tǒng)伺服電機有著各自的特點和優(yōu)勢，在不同的應(yīng)用場合需根據(jù)實際情況而定。無框電機主要為體積小、性能強的應(yīng)用場景提供動力解決方案，同時可以在減輕重量、減少所需安裝空間、減少部件數(shù)量的同時，無須擔(dān)憂將無框電機安裝到應(yīng)用中的難度。

無框架電機是傳統(tǒng)電機中用于產(chǎn)生扭矩和速度的部分，但沒有軸、軸承、外殼或端蓋。無框電機只有兩個部件：轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子通常是內(nèi)部部件，由帶永磁體的旋轉(zhuǎn)鋼圓環(huán)組件構(gòu)成，直接安裝在機器軸上。定子是外部部件，齒輪外部環(huán)繞鋼片和銅繞組，以產(chǎn)生緊密攀附在機器殼體內(nèi)的電磁力。

為什么應(yīng)該使用無框電機？ ? ?

無框電機通常安裝在先進的機器中，具有以下優(yōu)勢：

如何為機器應(yīng)用確定無框電機的規(guī)格？

無框電機的規(guī)格確定方式和傳統(tǒng)的有框伺服電機一樣，針對運動控制的扭矩和速度要求對機器應(yīng)用進行評估。由于機械傳動系統(tǒng)中沒有齒輪機構(gòu)、皮帶和皮帶輪或耦合元件，采用無框電機的機器通常效率更高。這種效率通常可以簡化無框電機的規(guī)格確定。

無框電機性能曲線生成工具使機器設(shè)計人員即使在不同的母線電壓、驅(qū)動器電流和環(huán)境溫度限制下，也可以了解電機和驅(qū)動器的實際性能。該工具可以幫助您根據(jù)機器的實際要求優(yōu)化對無框電機繞組的選擇，而不是根據(jù)標準輸入母線電壓從一組有限的繞組中進行選擇。

無框電機最適合哪種應(yīng)用？

無框電機在多種機械領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，涵蓋：機器人、醫(yī)藥、機床、包裝、印刷、加工和通用自動化。基本上，任何領(lǐng)域都希望能夠?qū)崿F(xiàn)高機器效率、結(jié)構(gòu)緊湊和減少維護等優(yōu)勢，而無框電機是他們的理想選擇。

如何進行無框電機的安裝？ ? ?

大多數(shù)人以為安裝無框電機是一項復(fù)雜且艱巨的任務(wù)。無框電機組件可以利用配合公差和現(xiàn)有的工業(yè)粘合劑安裝到基本的機器外殼設(shè)計中。使用無框電機組件就不需要對聯(lián)軸器、齒輪和皮帶進行調(diào)整，這往往可以提高可制造性并縮短機器的安裝時間。此外，由于系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的重復(fù)性提高，因此系統(tǒng)微調(diào)和調(diào)試時間也將縮短。

無框電機優(yōu)勢

1、采用多級多槽方案

實現(xiàn)電機的高轉(zhuǎn)矩密度和低齒槽轉(zhuǎn)矩輸出，使結(jié)構(gòu)更加緊湊、運行更加平穩(wěn)。

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2、采用真空灌膠工藝

輔助高導(dǎo)熱系數(shù)灌封膠，使電機散熱更加優(yōu)越，溫升更低。 ? ?

3、HALL組件和定子組件高度集成化

實現(xiàn)電機的超薄化設(shè)計。 ? ?

4、轉(zhuǎn)子特殊化設(shè)計

◇跳出了傳統(tǒng)纏芳綸纖維的工藝，最小定轉(zhuǎn)子氣隙可達0.25mm。

◇磁鋼正弦化設(shè)計，電機反動勢更加正弦，實現(xiàn)電機高伺服特性。

無框電機應(yīng)用 ? ?

為什么機器人關(guān)節(jié)要用無框力矩電機？

機器人關(guān)節(jié)要求電機體積小、扭矩大、響應(yīng)快。而無框力矩電機僅由轉(zhuǎn)子和定子組成，體積小，同時具有較高的功率，低轉(zhuǎn)速情況下能夠輸出更大扭矩，更符合人形機器人的需求。

從特斯拉公布的方案來看單臺人形機器人需求無框力矩電機28pcs，電機單價在500-1000元； ? ?

無框力矩電機的技術(shù)壁壘如何？

無框力矩電機產(chǎn)品的壁壘接近伺服電機，主要是磁路和工藝設(shè)計的差異，原理上沒有太大差異，海外廠商起步早，工藝技術(shù)擁有先發(fā)優(yōu)勢，隨市場容量擴大，國內(nèi)廠商特別是伺服相關(guān)廠家也可以切入機器人無框電機市場，我們可以看到無論是全球龍頭科爾摩根還是國內(nèi)龍頭步科股份等公司同樣也有伺服電機產(chǎn)品線。

無框和伺服電機的加工工藝類似，主要差別在：

1）設(shè)計差異，主要是高直徑長度比、高極對數(shù)的不同；

2）表面需要做額外防水防塵處理，因為定轉(zhuǎn)子直接裸露在外易腐蝕影響性能，通常做到IP65/IP67等級的防水等級；

3）定制化程度比伺服這類標準品來得高。

從國際和國內(nèi)2塊來看，國際上以科爾摩根為代表，包括Aerotech、Paker和德國TQRobodrive等，國內(nèi)上市公司主要涉及這塊業(yè)務(wù)的是步科股份和昊志機電，另外諧波減速機龍頭綠的諧波也有無框力矩電機的機電一體化能力，不單獨出售。

由于無框力矩電機產(chǎn)品壁壘接近伺服電機，隨市場容量擴大，伺服相關(guān)廠家也可以切入機器人無框電機市場，匯川作為國內(nèi)一哥，匯川技術(shù)具備工控和工業(yè)機器人雙重業(yè)務(wù)優(yōu)勢，技術(shù)和渠道毋庸置疑；禾川科技的無框力矩直驅(qū)電機廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、激光等領(lǐng)域，也是有力的競爭者。

無框力矩電機和空心杯電機的市場空間和國內(nèi)主要廠家情況

根據(jù)公開研究機構(gòu)對人形機器人的規(guī)劃測算，人形機器人的全球需求量將年的5萬臺增長到25年的50萬臺，進一步增長到2023年的500萬臺，對應(yīng)的市場空間也由350億增長到25年的1250億，到2030年更是高達6000億元。 ? ?

對應(yīng)的無框力矩電機的需求量和市場空間由23年的140萬臺7億元增長到25年的1400萬臺45億元，預(yù)計到30年需求量增加到1.4億臺，市場空間308億元。

空心杯電機的需求量由23年60萬套8億元增長到25年600萬套70億元，預(yù)計到30年的需求量為6000萬套309億元的需求量。

營業(yè)收入及增速對比

從營收絕對值來看，排名前三的是匯川技術(shù)，拓邦股份和江蘇雷利，無框力矩電機因目前市場空間小，作為伺服工控一哥匯川技術(shù)沒有涉獵，相信催著人形機器人的市場快速擴張，產(chǎn)品推出是遲早的事。

從營收增速來講匯川技術(shù)和禾川科技最穩(wěn)，偉創(chuàng)電機的反轉(zhuǎn)預(yù)期差最大。

歸母凈利潤及增速對比

從凈利潤的絕對值看匯川技術(shù)一騎絕塵，拓邦和鳴志電器分列2-3位，結(jié)合凈利率增速看，偉創(chuàng)電氣保持了20%的復(fù)合增速，兆威機電22年觸底后23年H1增長32%有反轉(zhuǎn)之勢，從凈利潤增速看偉創(chuàng)電氣最優(yōu)。

毛利率和凈利率對比分析

毛利和凈利反映了一個公司的產(chǎn)品競爭力情況和盈利水平，毛利率方面步科股份和偉創(chuàng)電氣毛利最高且在4個財報周期穩(wěn)定增加，江蘇雷利的有25.57%增長到30.71%毛利提升迅速也值得關(guān)注。

凈利率方面到23年H1偉創(chuàng)電氣拔得頭籌，匯川技術(shù)排第二，兆威機電排第三，前三基本在15%的凈利率，說明公司的競爭力和運營能力費用管控上都不錯。

收入現(xiàn)金流質(zhì)量對比-收現(xiàn)比和凈現(xiàn)比

收現(xiàn)比=銷售商品、提供勞務(wù)收到的現(xiàn)金/營業(yè)收入，考慮到收到的現(xiàn)金包含了增值稅，該指標≥1.10時，屬于表現(xiàn)優(yōu)秀，具體表現(xiàn)為“企業(yè)實現(xiàn)1元收入，實際可以收到約1.10元的現(xiàn)金” ? ?

凈現(xiàn)比=經(jīng)營活動現(xiàn)金流量凈額/凈利潤，該指標大于1時，說明凈利潤的質(zhì)量較高，具體表現(xiàn)為“企業(yè)實現(xiàn)1元凈利潤，實際可以收到大于1元的現(xiàn)金”。通俗地說，這利潤是實打?qū)嵉模瑳]啥水分。

收現(xiàn)比和凈現(xiàn)比大于1的公司，比較直觀可以看出江蘇雷利和兆威機電是很優(yōu)秀的，基本都保持綠擋，公司賣貨收到了實實在在的現(xiàn)金，利潤也實實在在進了自己的腰包，從投資安全的角度來講我們更喜歡這類企業(yè)。

審核編輯：黃飛

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