技術(shù)前沿：無(wú)框電機(jī)市場(chǎng)爭(zhēng)霸之路開(kāi)啟

傳統(tǒng)的伺服電機(jī)，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(fù)載大的應(yīng)用場(chǎng)合，如機(jī)床、CNC機(jī)床、印刷機(jī)和紡織機(jī)等。

無(wú)框電機(jī)是由一組轉(zhuǎn)子和定子組成的部件，是構(gòu)成電機(jī)的永磁體和電磁體。相對(duì)于傳統(tǒng)的伺服電機(jī)，沒(méi)有確定的固定單元，可以自由地適配不同客戶(hù)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(yùn)動(dòng)響應(yīng)更快及能效高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天、機(jī)器人、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。 ? ?

無(wú)框電機(jī)與傳統(tǒng)伺服電機(jī)有著各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合需根據(jù)實(shí)際情況而定。無(wú)框電機(jī)主要為體積小、性能強(qiáng)的應(yīng)用場(chǎng)景提供動(dòng)力解決方案，同時(shí)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(shí)，無(wú)須擔(dān)憂將無(wú)框電機(jī)安裝到應(yīng)用中的難度。

無(wú)框架電機(jī)是傳統(tǒng)電機(jī)中用于產(chǎn)生扭矩和速度的部分，但沒(méi)有軸、軸承、外殼或端蓋。無(wú)框電機(jī)只有兩個(gè)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(jī)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(jī)器殼體內(nèi)的電磁力。

為什么應(yīng)該使用無(wú)框電機(jī)？ ? ?

無(wú)框電機(jī)通常安裝在先進(jìn)的機(jī)器中，具有以下優(yōu)勢(shì)：

如何為機(jī)器應(yīng)用確定無(wú)框電機(jī)的規(guī)格？

無(wú)框電機(jī)的規(guī)格確定方式和傳統(tǒng)的有框伺服電機(jī)一樣，針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的扭矩和速度要求對(duì)機(jī)器應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估。由于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中沒(méi)有齒輪機(jī)構(gòu)、皮帶和皮帶輪或耦合元件，采用無(wú)框電機(jī)的機(jī)器通常效率更高。這種效率通?？梢院?jiǎn)化無(wú)框電機(jī)的規(guī)格確定。

無(wú)框電機(jī)性能曲線生成工具使機(jī)器設(shè)計(jì)人員即使在不同的母線電壓、驅(qū)動(dòng)器電流和環(huán)境溫度限制下，也可以了解電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際性能。該工具可以幫助您根據(jù)機(jī)器的實(shí)際要求優(yōu)化對(duì)無(wú)框電機(jī)繞組的選擇，而不是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)輸入母線電壓從一組有限的繞組中進(jìn)行選擇。

無(wú)框電機(jī)最適合哪種應(yīng)用？

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

如何進(jìn)行無(wú)框電機(jī)的安裝？ ? ?

大多數(shù)人以為安裝無(wú)框電機(jī)是一項(xiàng)復(fù)雜且艱巨的任務(wù)。無(wú)框電機(jī)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(jī)器外殼設(shè)計(jì)中。使用無(wú)框電機(jī)組件就不需要對(duì)聯(lián)軸器、齒輪和皮帶進(jìn)行調(diào)整，這往往可以提高可制造性并縮短機(jī)器的安裝時(shí)間。此外，由于系統(tǒng)機(jī)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(shí)間也將縮短。

無(wú)框電機(jī)優(yōu)勢(shì)

1、采用多級(jí)多槽方案

實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(yùn)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(jī)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(shí)現(xiàn)電機(jī)的超薄化設(shè)計(jì)。 ? ?

4、轉(zhuǎn)子特殊化設(shè)計(jì)

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

◇磁鋼正弦化設(shè)計(jì)，電機(jī)反動(dòng)勢(shì)更加正弦，實(shí)現(xiàn)電機(jī)高伺服特性。

無(wú)框電機(jī)應(yīng)用 ? ?

為什么機(jī)器人關(guān)節(jié)要用無(wú)框力矩電機(jī)？

機(jī)器人關(guān)節(jié)要求電機(jī)體積小、扭矩大、響應(yīng)快。而無(wú)框力矩電機(jī)僅由轉(zhuǎn)子和定子組成，體積小，同時(shí)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(jī)器人的需求。

從特斯拉公布的方案來(lái)看單臺(tái)人形機(jī)器人需求無(wú)框力矩電機(jī)28pcs，電機(jī)單價(jià)在500-1000元； ? ?

無(wú)框力矩電機(jī)的技術(shù)壁壘如何？

無(wú)框力矩電機(jī)產(chǎn)品的壁壘接近伺服電機(jī)，主要是磁路和工藝設(shè)計(jì)的差異，原理上沒(méi)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(shì)，隨市場(chǎng)容量擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)廠商特別是伺服相關(guān)廠家也可以切入機(jī)器人無(wú)框電機(jī)市場(chǎng)，我們可以看到無(wú)論是全球龍頭科爾摩根還是國(guó)內(nèi)龍頭步科股份等公司同樣也有伺服電機(jī)產(chǎn)品線。

無(wú)框和伺服電機(jī)的加工工藝類(lèi)似，主要差別在：

1）設(shè)計(jì)差異，主要是高直徑長(zhǎng)度比、高極對(duì)數(shù)的不同；

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

3）定制化程度比伺服這類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)品來(lái)得高。

從國(guó)際和國(guó)內(nèi)2塊來(lái)看，國(guó)際上以科爾摩根為代表，包括Aerotech、Paker和德國(guó)TQRobodrive等，國(guó)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(jī)電，另外諧波減速機(jī)龍頭綠的諧波也有無(wú)框力矩電機(jī)的機(jī)電一體化能力，不單獨(dú)出售。

由于無(wú)框力矩電機(jī)產(chǎn)品壁壘接近伺服電機(jī)，隨市場(chǎng)容量擴(kuò)大，伺服相關(guān)廠家也可以切入機(jī)器人無(wú)框電機(jī)市場(chǎng)，匯川作為國(guó)內(nèi)一哥，匯川技術(shù)具備工控和工業(yè)機(jī)器人雙重業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)，技術(shù)和渠道毋庸置疑；禾川科技的無(wú)框力矩直驅(qū)電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、激光等領(lǐng)域，也是有力的競(jìng)爭(zhēng)者。

無(wú)框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)的市場(chǎng)空間和國(guó)內(nèi)主要廠家情況

根據(jù)公開(kāi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)人形機(jī)器人的規(guī)劃測(cè)算，人形機(jī)器人的全球需求量將年的5萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到25年的50萬(wàn)臺(tái)，進(jìn)一步增長(zhǎng)到2023年的500萬(wàn)臺(tái)，對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)空間也由350億增長(zhǎng)到25年的1250億，到2030年更是高達(dá)6000億元。 ? ?

對(duì)應(yīng)的無(wú)框力矩電機(jī)的需求量和市場(chǎng)空間由23年的140萬(wàn)臺(tái)7億元增長(zhǎng)到25年的1400萬(wàn)臺(tái)45億元，預(yù)計(jì)到30年需求量增加到1.4億臺(tái)，市場(chǎng)空間308億元。

空心杯電機(jī)的需求量由23年60萬(wàn)套8億元增長(zhǎng)到25年600萬(wàn)套70億元，預(yù)計(jì)到30年的需求量為6000萬(wàn)套309億元的需求量。

營(yíng)業(yè)收入及增速對(duì)比

從營(yíng)收絕對(duì)值來(lái)看，排名前三的是匯川技術(shù)，拓邦股份和江蘇雷利，無(wú)框力矩電機(jī)因目前市場(chǎng)空間小，作為伺服工控一哥匯川技術(shù)沒(méi)有涉獵，相信催著人形機(jī)器人的市場(chǎng)快速擴(kuò)張，產(chǎn)品推出是遲早的事。

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

歸母凈利潤(rùn)及增速對(duì)比

從凈利潤(rùn)的絕對(duì)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(jī)電22年觸底后23年H1增長(zhǎng)32%有反轉(zhuǎn)之勢(shì)，從凈利潤(rùn)增速看偉創(chuàng)電氣最優(yōu)。

毛利率和凈利率對(duì)比分析

毛利和凈利反映了一個(gè)公司的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)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(gè)財(cái)報(bào)周期穩(wěn)定增加，江蘇雷利的有25.57%增長(zhǎng)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(jī)電排第三，前三基本在15%的凈利率，說(shuō)明公司的競(jìng)爭(zhēng)力和運(yùn)營(yíng)能力費(fèi)用管控上都不錯(cuò)。

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

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

凈現(xiàn)比=經(jīng)營(yíng)活動(dòng)現(xiàn)金流量?jī)纛~/凈利潤(rùn)，該指標(biāo)大于1時(shí)，說(shuō)明凈利潤(rùn)的質(zhì)量較高，具體表現(xiàn)為“企業(yè)實(shí)現(xiàn)1元凈利潤(rùn)，實(shí)際可以收到大于1元的現(xiàn)金”。通俗地說(shuō)，這利潤(rùn)是實(shí)打?qū)嵉?，沒(méi)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(jī)電是很優(yōu)秀的，基本都保持綠擋，公司賣(mài)貨收到了實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)金，利潤(rùn)也實(shí)實(shí)在在進(jìn)了自己的腰包，從投資安全的角度來(lái)講我們更喜歡這類(lèi)企業(yè)。

審核編輯：黃飛

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