技術前沿：無框電機市場爭霸之路開啟

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

無框電機是由一組轉子和定子組成的部件，是構成電機的永磁體和電磁體。相對于傳統的伺服電機，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，具有整體質量更輕、體積更小、運動響應更快及能效高等特點，被廣泛應用于汽車、航空航天、機器人、醫療器械、半導體等領域。 ? ?

無框電機與傳統伺服電機有著各自的特點和優勢，在不同的應用場合需根據實際情況而定。無框電機主要為體積小、性能強的應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、減少部件數量的同時，無須擔憂將無框電機安裝到應用中的難度。

無框架電機是傳統電機中用于產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：轉子和定子。轉子通常是內部部件，由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成，直接安裝在機器軸上。定子是外部部件，齒輪外部環繞鋼片和銅繞組，以產生緊密攀附在機器殼體內的電磁力。

為什么應該使用無框電機？ ? ?

無框電機通常安裝在先進的機器中，具有以下優勢：

如何為機器應用確定無框電機的規格？

無框電機的規格確定方式和傳統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用進行評估。由于機械傳動系統中沒有齒輪機構、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格確定。

無框電機性能曲線生成工具使機器設計人員即使在不同的母線電壓、驅動器電流和環境溫度限制下，也可以了解電機和驅動器的實際性能。該工具可以幫助您根據機器的實際要求優化對無框電機繞組的選擇，而不是根據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用？

無框電機在多種機械領域得到了廣泛應用，涵蓋：機器人、醫藥、機床、包裝、印刷、加工和通用自動化。基本上，任何領域都希望能夠實現高機器效率、結構緊湊和減少維護等優勢，而無框電機是他們的理想選擇。

如何進行無框電機的安裝？ ? ?

大多數人以為安裝無框電機是一項復雜且艱巨的任務。無框電機組件可以利用配合公差和現有的工業粘合劑安裝到基本的機器外殼設計中。使用無框電機組件就不需要對聯軸器、齒輪和皮帶進行調整，這往往可以提高可制造性并縮短機器的安裝時間。此外，由于系統機械結構的重復性提高，因此系統微調和調試時間也將縮短。

無框電機優勢

1、采用多級多槽方案

實現電機的高轉矩密度和低齒槽轉矩輸出，使結構更加緊湊、運行更加平穩。

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2、采用真空灌膠工藝

輔助高導熱系數灌封膠，使電機散熱更加優越，溫升更低。 ? ?

3、HALL組件和定子組件高度集成化

實現電機的超薄化設計。 ? ?

4、轉子特殊化設計

◇跳出了傳統纏芳綸纖維的工藝，最小定轉子氣隙可達0.25mm。

◇磁鋼正弦化設計，電機反動勢更加正弦，實現電機高伺服特性。

無框電機應用 ? ?

為什么機器人關節要用無框力矩電機？

機器人關節要求電機體積小、扭矩大、響應快。而無框力矩電機僅由轉子和定子組成，體積小，同時具有較高的功率，低轉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壁壘如何？

無框力矩電機產品的壁壘接近伺服電機，主要是磁路和工藝設計的差異，原理上沒有太大差異，海外廠商起步早，工藝技術擁有先發優勢，隨市場容量擴大，國內廠商特別是伺服相關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龍頭步科股份等公司同樣也有伺服電機產品線。

無框和伺服電機的加工工藝類似，主要差別在：

1）設計差異，主要是高直徑長度比、高極對數的不同；

2）表面需要做額外防水防塵處理，因為定轉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，國內上市公司主要涉及這塊業務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品壁壘接近伺服電機，隨市場容量擴大，伺服相關廠家也可以切入機器人無框電機市場，匯川作為國內一哥，匯川技術具備工控和工業機器人雙重業務優勢，技術和渠道毋庸置疑；禾川科技的無框力矩直驅電機廣泛應用于工業機器人、激光等領域，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主要廠家情況

根據公開研究機構對人形機器人的規劃測算，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，預計到30年的需求量為6000萬套309億元的需求量。

營業收入及增速對比

從營收絕對值來看，排名前三的是匯川技術，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沒有涉獵，相信催著人形機器人的市場快速擴張，產品推出是遲早的事。

從營收增速來講匯川技術和禾川科技最穩，偉創電機的反轉預期差最大。

歸母凈利潤及增速對比

從凈利潤的絕對值看匯川技術一騎絕塵，拓邦和鳴志電器分列2-3位，結合凈利率增速看，偉創電氣保持了20%的復合增速，兆威機電22年觸底后23年H1增長32%有反轉之勢，從凈利潤增速看偉創電氣最優。

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品競爭力情況和盈利水平，毛利率方面步科股份和偉創電氣毛利最高且在4個財報周期穩定增加，江蘇雷利的有25.57%增長到30.71%毛利提升迅速也值得關注。

凈利率方面到23年H1偉創電氣拔得頭籌，匯川技術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。

收入現金流質量對比-收現比和凈現比

收現比=銷售商品、提供勞務收到的現金/營業收入，考慮到收到的現金包含了增值稅，該指標≥1.10時，屬于表現優秀，具體表現為“企業實現1元收入，實際可以收到約1.10元的現金” ? ?

凈現比=經營活動現金流量凈額/凈利潤，該指標大于1時，說明凈利潤的質量較高，具體表現為“企業實現1元凈利潤，實際可以收到大于1元的現金”。通俗地說，這利潤是實打實的，沒啥水分。

收現比和凈現比大于1的公司，比較直觀可以看出江蘇雷利和兆威機電是很優秀的，基本都保持綠擋，公司賣貨收到了實實在在的現金，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。

審核編輯：黃飛

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