“分析师 黄雄 分析师 陈子锐 电力设备及新能源 ## 人形机器人“ChatGPT”时代即将来临，国产电机迎破局机遇 ## 人形机器人量产开启电机新空间，无框力矩与微型电机为核心增量 电机约占人形机器人整机成本 25%，承担关节驱动、精密抓取核心功能，是整机运动控制与精细作业的"动力心脏"。2025 年被视为人形机器人从实验室走向产业化的关键元年，全球出货量约 1.8 万台。进入 2026 年，人形机器人产业化进程显著提速：工信部数据显示，2026 年上半年国内产量已超 4 万台，全年整机产量有望突破 10 万台。特斯拉、小鹏、宇树等头部企业加速落地量产，…”
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分析师 黄雄 分析师 陈子锐 电力设备及新能源 ## 人形机器人“ChatGPT”时代即将来临，国产电机迎破局机遇 ## 人形机器人量产开启电机新空间，无框力矩与微型电机为核心增量 电机约占人形机器人整机成本 25%，承担关节驱动、精密抓取核心功能，是整机运动控制与精细作业的"动力心脏"。2025 年被视为人形机器人从实验室走向产业化的关键元年，全球出货量约 1.8 万台。进入 2026 年，人形机器人产业化进程显著提速：工信部数据显示，2026 年上半年国内产量已超 4 万台，全年整机产量有望突破 10 万台。特斯拉、小鹏、宇树等头部企业加速落地量产，将直接拉动电机需求爆发。行业增量以无框力矩电机、微型灵巧手电机为主，分别决定整机运动性能与手部作业能力。 ## 无框力矩电机：扩容空间广大，散热为量产核心瓶颈 人形机器人规模化落地将带来无框力矩电机大增量，产品狭小空间高负载工况下散热问题成为量产最大制约，三大技术路径实现突破：（1）粘胶铁芯降低铁耗10%-15%，同步改善散热与功率密度；（2）稀土永磁可耐高温防退磁、缩短导热链路，行业同步攻关无稀土方案对冲原料管控风险；（3）轻量化结构材料革新，减重同时优化散热表现。 ## 微型电机迎市场新蓝海，“小型化”为关键 灵巧手需求高速增长，带动微型电机迎新蓝海市场。灵巧手内部空间受限，微型化是提升精细作业能力的核心，行业已开启由空心杯电机升级至高集成、高扭矩密度微型无框力矩电机。目前微型电机多依赖人工生产，自动绕线、动平衡设备可加速小型化量产，设备国产化是提升产品精度的关键。 ## 国产人形机器人电机：攻克小型化与散热瓶颈，以大规模制造塑竞争优势 电机小型化与高效散热技术的率先突破者，有望构筑起难以逾越的技术护城河，抢占产业先机；而随着人形机器人步入规模化量产新阶段，竞争格局将重塑——从单一技术极致突破，转向工程化落地能力与大规模制造实力的全方位角力。在这场竞逐中，兼具底层技术创新与规模化制造基因的国产供应链，是驱动电机走向量产落地的关键底座。国内企业凭借车规级技术成熟迁移、规模化生产的深厚积累，以及本土上游供应链的协同突破，相比海外厂商，在响应整机厂对低成本、大批量、强协同的产业化需求更具天然优势，正成为人形机器人电机产业化进程核心推力。 ## 投资建议及关注标的 建议重点关注三类核心企业：一是突破小型化与散热技术的创新型企业，二是具备大规模量产能力的电机制造企业，三是供应核心关键材料的上游配套企业。重点关注：（1）电机制造：金帝股份、震裕科技、恒帅股份、拓普集团、伟创电气、雷赛智能；（2）自动化设备：集智股份，田中精机；（3）核心材料：隆盛科技、唯科科技，金力永磁。 风险提示：宏观经济波动风险；人形机器人产业发展进程不及预期；国产厂商导入机器人供应链进度不及预期；原材料价格波动风险；测算数据与实际情况不一致 强于大市（维持评级） ## 行业走势  ## 作者     分析师 邓宇亮 SAC: S1070525120004 邮箱：dengyuliang@cgws.com ## 相关研究 1、《机器人模型边界外延，海风机组并网加速》2026-11-02 2、《锂电换电合作推进，国产燃机产业链突破》2026-10-26 ## 内容目录 1.人形机器人量产催生电机市场276亿空间，无框力矩电机与微型电机为增长核心 5 1.1人形机器人商业化开启，电机市场迎百亿新空间 5 1.2关节无框力矩电机与灵巧手微型电机引领人形机器人电机增量 6 2.无框力矩电机：140亿元市场扩容在即，散热成量产核心瓶颈 10 2.1人形机器人量产提速，无框力矩电机市场扩容至140亿元 10 2.2散热：人形机器人无框力矩电机商业化落地的核心瓶颈 11 2.3粘胶铁芯：强绝缘性削减铁损，高强度结构优化功率密度，是电机散热瓶颈的破局关键 12 2.4稀土材料：高矫顽力抑制高温退磁、高磁能积缩短热传导路径，无稀土电机为突破方向 13 2.5轻量化：减重提效、降低能耗，从产热与散热端协同加强电机热管理 16 3.微型电机迎136亿元市场新蓝海，“小型化”为关键 18 3.1高功率密度微型电机成灵巧手首选，催生136亿元新市场 18 3.2电机小型化：灵巧手实现精细操作升级的核心抓手 20 3.3自动化产线：助力微型电机小型化量产与降本的基石 22 4.国产人形机器人电机：攻克小型化与散热瓶颈，以大规模制造塑竞争优势 23 4.1小型化与散热技术突破，筑人形机器人电机企业竞争高地 23 4.2工程化与大规模制造能力，人形机器人电机量产的决胜关键 24 4.3国产电机全链突围：技术创新与规模化制造协同驱动人形机器人电机量产落地 25 4.4技术突破：人形机器人电机小型化及散热技术领跑者 28 4.4.1恒帅股份：创新谐波磁场电机技术，构筑性能与成本双优势 28 4.4.2雷赛智能：自研无框力矩与空心杯电机，产业化进程领先 28 4.4.3伟创电气：微型电机领航者，破解“缩体积、降发热”难题 29 4.4.4步科股份：国内无框力矩电机制造领先企业，“1+N”战略深耕机器人核心部件 30 4.5量产制造：人形机器人电机规模化生产企业 31 4.5.1金帝股份：国内新能源汽车驱动电机定转子量产商，顶尖精密冲压与铸铝工艺 31 4.5.2震裕科技：国内首家粘胶铁芯量产商，自研无框力矩电机与微型无框力矩电机 31 4.5.3拓普集团：全栈电机自研，布局全球化供应体系 32 4.6上游筑基：自动化装备与核心材料双擎驱动 33 4.6.1集智股份：高精度动平衡技术领军者，保障电机高速稳定性 33 4.6.2田中精机：全球绕线技术奠基者，突破空心杯电机量产瓶颈 33 4.6.3隆盛科技：高能效电机铁芯核心供应商，获黑田粘胶铁芯授权 34 4.6.4唯科科技：PEEK材料技术引领者，定义机器人关节轻量化新标准 34 4.6.5金力永磁：高性能钕铁硼全球领导者，以核心材料筑牢电机性能根基 35 风险提示 36 ## 图表目录 图表1：小鹏集团董事长何小鹏介绍人形机器人....5 图表2：人形机器人2025与2028年市场规模....5 图表3：人形机器人电机未来市场测算....6 图表4：人形机器人量产百万台将带来电机276亿元新增市场空间....6 图表5：电机在人形机器人上的应用....7 图表6：无框力矩电机结构图....7 图表7：一般直流电机包含铁芯结构....8 图表8：空心杯电机特征为转子和定子其中之一无需铁芯等支撑结构，兼具小型化、高功率密度、高响应速度....8 图表9：直流无刷电机兼具低成本+中扭矩密度，适配中负载关节及灵巧手....9 图表10：轴向磁通电机凭借高功率密度和薄型化结构，有望应用在空间受限关节....9 图表11：谐波磁场电机具备高扭矩密度、动态响应快的特点，适配大关节....9 图表12：各类电机在不同场景中应用....10 图表13：无框力矩电机在人形机器人关节中应用广泛，集成于线性、旋转执行器中....11 图表14：我国无框力矩电机市场快速增长....11 图表15：人形机器人量产百万台有望拉动无框力矩电机市场扩容至140亿元....11 图表16：机器人运动会上，因电机严重发烫机器人被迫终止比赛....12 图表17：粘胶铁芯是通过特种绝缘粘结剂将硅钢片紧密且绝缘粘合而成的铁芯....13 图表18：粘胶铁芯能够有效缩小体积，减少电机内部的热积聚空间，提升散热效率....13 图表19：烧结钕铁硼磁材实物图....14 图表20：稀土永磁材料最大磁能积显著高于普通磁材....14 图表21：2025年中国稀土储量占全球 $52\%$ ，稳居第一....15 图表22：Optimus执行器中的电机依赖稀土永磁材料....15 图表23：Ziehl-Abegg CEO展示全球首款无稀土电机....15 图表24：无铁芯转子实物图....16 图表25：通过拓扑优化算法优化蓝色区域材料，实现电机壳体轻量化....16 图表26：旋转关节中的无框力矩电机结构图....17 图表27：通过拓扑优化算法优化蓝色区域材料，实现电机壳体轻量化....17 图表28：特斯拉Model S Plaid碳纤维包裹转子实物图....18 图表29：PEEK材料应用于电机转子....18 图表30：微型电机性能对比....18 图表31：灵巧手空间极度有限，需高功率密度电机在极小体积内输出足够动力....19 图表32：人形机器人百万台出货有望新增微型电机136亿元市场....19 图表33：特斯拉Gen3将手掌内的电机整体迁移至前臂....20 图表34：单只灵巧手需要集成多个电机，小空间内需要高功率密度....20 图表35：特斯拉V3灵巧手执行器的电机让输出轴旋转....21 图表36：头部厂商灵巧手电机以空心杯电机和微型无框力矩电机为主....21 图表37：空心杯线圈结构及卷绕式生产示意图....22 图表38：无框力矩电机定子绕线机....22 图表39：动平衡检测是电机制造的第二核心壁垒....23 图表40：预计机器人量产百万台，电机绕线机、平衡机市场需求分别达到27.1/9.3亿元....23 图表41：微型电机紧凑布局于灵巧手中....24 图表42：仿生散热：Kengoro机器人内部的蒸发冷却系统通过多孔骨架"出汗"来为全身108个电机降温...24 图表43：人形机器人专用关节模组可拆解为4类模块化组件....25 图表44：人形机器人电机自动化生产线能够降本增效....25 图表45：特斯拉机器人完成捏鸡蛋等精细操作....26 图表46：国产厂商积极布局人形机器人电机....26 图表47：谐波磁场电机用于人形机器人....28 图表48：雷赛智能生产的高密度型无框电机和空心杯电机....29 图表49：伟创电气 $10\mathrm{mm}$ 直流无刷空心杯电机产品....30 图表50：步科正式推出第四代无框力矩电机-FMK系列无框力矩电机以及适配的RD系列中空驱动器....30 图表51：外径 $10 - 19\mathrm{mm}$ 微型无框力矩电机....31 图表52：震裕科技电机铁芯自动化生产线....32 图表53：从汽车到机器人：拓普电机技术跃迁....32 图表54：集智股份平衡机保障电机高速稳定....33 图表55：田中精机绕线机技术领先，可满足人形机器人电机绕线高要求....33 图表56：粘胶工艺可降低铁芯铁耗解决人形机器人电机散热问题....34 图表57：唯科科技轻量化材料"模塑一体化"生产模式完备....35 图表58：金力永磁高性能钕铁硼永磁材料为各行业提供高性能、高一致性的磁材解决方案，保证电机优异性能.35 ## 1. 人形机器人量产催生电机市场 276 亿空间，无框力矩电机与微型电机为增长核心 ## 1.1 人形机器人商业化开启，电机市场迎百亿新空间 人形机器人量产计划密集落地，订单与市场规模加速扩张。工信部数据显示，人形机器人2026年上半年国内产量已超4万台，全年整机产量有望突破10万台。国内外厂商集中发布人形机器人量产计划，商业化进程提速：宇树科技2025年人形机器人出货超5500台，全球市占率 $32.4\%$ ，位居全球首位；宇树科技创始人王兴兴表示，2026年公司目标出货量在1万—2万台；小鹏人形机器人7月已在广州工厂正式开启小批量试生产，同时量产产线进入最后联调阶段，量产冲刺正式进入倒计时。据TrendForce预估，2026年中国人形机器人市场规模将达150亿元人民币，且随量产规模扩大、应用场景增加，2027年市场规模至少可维持 $60\%$ 以上的成长。人形机器人产业受益于订单释放与供应链降本，规模快速扩张。据中商产业研究报告，2025年中国人形机器人市场规模约15.5亿元，2030年有望超过200亿元。 图表 1：小鹏集团董事长何小鹏介绍人形机器人  资料来源：上海证券报、长城证券产业金融研究院 图表2：人形机器人2025与2028年市场规模  资料来源：中商研究院、长城证券产业金融研究院 电机是人形机器人核心零部件中价值量最高的环节之一。据上海证券报，电机价值量约占整机的 $25\%$ 。电机可实现电能转换与传递并产生驱动转矩，其被集成于各关节处，通过驱动关节完成行走、奔跑等复杂动作直接控制运动表现，是机器人各关节运动的驱动核心，从根本上决定机器人整体性能；从市场体量看，电机环节已形成可观的基本盘并保持稳健扩张。据华经产业研究院数据，2025年中国机器人电机市场规模达69亿元，2021—2025年复合增长率 $13.35\%$ ，增速高于全球同期水平；我们认为，随着人形机器人量产推进、关节驱动需求集中释放，电机作为整机价值量最高的核心零部件之一，有望在这一基本盘之上打开新的增量空间。根据相关数据，我们测算，当量产规模从1万台提升至100万台时，人形机器人无框力矩电机与微型电机的单机价值量合计由127200元降至27600元，而新增市场规模则从12.72亿元扩大至276亿元。 图表3：人形机器人电机未来市场测算 量产1万台时 量产百万台时 零部件 单机价值量(元) 人形机器人带来新增市场空间(亿元) 单机价值量(元) 人形机器人带来新增市场空间(亿元) 无框力矩电机 70000 7 14000 140 微型电机 57200 5.72 13600 136 合计 127200 12.72 27600 276 资料来源：山东省机器人研究会、淘宝网、艾邦机器人、长城证券产业金融研究院 图表 4：人形机器人量产百万台将带来电机 276 亿元新增市场空间  资料来源：山东省机器人研究会、淘宝网、艾邦机器人、长城证券产业金融研究院 ## 1.2 关节无框力矩电机与灵巧手微型电机引领人形机器人电机增量 按需选型定增量，关节无框力矩电机与灵巧手微型电机成核心。人形机器人不同部位性能需求各异，电机选型需匹配结构体积、负载能力与响应速度：四肢侧重高负载高精度，旋转关节看重扭矩密度与散热能力，空间受限的灵巧手对高精度控制提出严苛需求。其中，关节与灵巧手电机是市场核心增量来源：关节执行器主流采用无框力矩电机，其无壳直驱、力矩大、响应快的特性，可直接集成于关节，减少传动损耗，满足重载与姿态控制的精度需求；灵巧手适配微型无框力矩电机、空心杯电机、直流无刷电机三类方案，分别面向高集成、高响应、高稳定性等精细作业场景。轴向磁通与谐波磁场电机暂未成为主流选型。 图表5：电机在人形机器人上的应用  资料来源：RobotsHub 公众号、长城证券产业金融研究院 无框力矩电机：关节驱动的核心选择。无框力矩电机为无框架式永磁电机，其结构仅含转子和定子两大部件。据《电工技术学报》刊载的浙江大学研究，无框型电机无轴、轴承和端部，降低了轴向长度和质量，提高了转矩密度和响应速度，其转子可直接与关节外壳、减速器或弹性元件集成。该研究指出，无框型内转子电机与谐波减速器配合构成高紧凑度的串联式柔性/弹性执行器，已成为主流的机器人关节架构，尤其适用于需要精密操作的人形机器人上肢关节，能够精准匹配人形机器人关节"小体积、大扭矩、快响应"的核心诉求。 图表6：无框力矩电机结构图  资料来源：科尔摩根官网、长城证券产业金融研究院 空心杯电机：灵巧手驱动的精密之选。据鸣志官网，空心杯电机取消了传统转子铁芯，采用无铁芯转子结构，在减小体积和重量的同时将更多有效空间用于电磁转换，因此具有较高的功率密度；低转动惯量带来更快的加减速响应，无刷空心杯电机因绕组电感较低，电流可更快建立与变化，从而快速响应驱动器的电流指令。同时，无齿槽结构消除了传统电机的转矩波动，使低速运动更加平稳，并减少由齿槽转矩及部分电磁谐波引起的振动和噪声；优化的绕组和散热设计有助于降低运行过程中的温升，维持长期运行性能。凭借高功率密度、低惯量、高响应、低噪声、低转矩波动与良好控制性能的综合优势，空心杯电机适用于机器人灵巧手、微型关节等需要连续微小运动与精细控制的场景，是灵巧手实现精细抓取与复杂操作的关键驱动单元。 图表 7：一般直流电机包含铁芯结构  图 1-4 直流电机横剖面示意图 图表8：空心杯电机特征为转子和定子其中之一无需铁芯等支撑结构，兼具小型化、高功率密度、高响应速度  1—电枢绕组 2—电枢铁心 3—机座 4—主磁极铁心 5—励磁绕组 6—换向极绕组 7—换向极铁心 8—主磁极极靴 9—极座底脚 资料来源：机械工业出版社《电机拖动与控制 第 2 版》、长城证券产业金融研究院 资料来源：科固技术官网、长城证券产业金融研究院 直流无刷电机：中负载场景成本优化方案。直流无刷电机是人形机器人关节的主要驱动方案，具备高功率特性，且在部分关节追求静音运行。据意法半导体，人形机器人髋/腰部旋转关节配4个BLDC，膝关节配2个、参数区间相同，踝关节配4个、侧重动态响应，手部单元自由度2-21个、采用BLDC或有刷直流电机。该笔记按负载将关节分为三类：高功率关节采用无框BLDC，500W至数千瓦，峰值电流可超100A；紧凑型中功率关节为50-500W；辅助/低功率关节低于50W，设计优先级为紧凑集成、静音运行与减少布线。 图表9：直流无刷电机兼具低成本+中扭矩密度，适配中负载关节及灵巧手  资料来源：宁波力的电机有限公司公众号、长城证券产业金融研究院 轴向磁通电机：空间受限关节的薄型化方案。《电工技术学报》刊载的《机器人关节用伺服电机关键技术与展望》显示，轴向磁通电机与径向磁通电机相比，具有轴向长度短、转矩/功率密度高、结构紧凑等优点，在相同外径下转子永磁体空间更大、极数更高，易实现低速大转矩特性；机器人关节应用中以单边磁拉力较小的双转子、单定子结构为主。该电机已成功应用于"青龙""电动牦牛"等机器人，展现出巨大应用潜力，但目前仍未得到广泛应用，主要受限于高转矩持续输出时电机发热严重、批量化生产工艺难度高、材料利用率低等问题，目前在机器人关节执行器中成熟的应用较少。 图表10：轴向磁通电机凭借高功率密度和薄型化结构，有望应用在空间受限关节  资料来源：弈步电机官网、长城证券产业金融研究院 图表 11：谐波磁场电机具备高扭矩密度、动态响应快的特点，适配大关节  资料来源：《磁场调制——高转矩密度电机的创新与发展》、长城证券产业金融研究院 谐波磁场电机：大关节驱动的优选方向。谐波磁场电机（学术名称为磁场调制电机）通过特殊磁路设计，利用气隙磁导谐波的调制效应实现低转速下的直接大扭矩输出。据华中科技大学曲荣海教授团队在《中国电机工程学报》2024年第44卷第18期发表的《磁场调制电机的由来、发展与挑战》，此类电机的电枢与励磁磁场须经磁场调制单元调制后方能相互作用产生转矩，该效应打破了传统电机励磁与电枢单元极对数必须相等的设计禁锢，并引入转矩放大系数"极比"，可在相同材料选型和散热条件下大幅提升转矩密度，从而形成低速大转矩直驱特性，降低对机械减速环节的依赖。磁场调制电机拓扑结构多样，可结合应用场景灵活选择和调整设计参数，在风力发电、电动汽车、舰船推进等体积重量限制严苛的领域具有巨大应用前景；同时存在功率因数低、谐波损耗大、过载能力差、所需控制器容量大等短板，其成因在于低次电枢磁密谐波。 图表 12：各类电机在不同场景中应用 电机类型 直流有刷电机 无刷直流电机 感应电机 同步电机 步进电机 伺服电机 无框力矩电机 控制精度 中等 高 低 高 极高(开环) 超高(闭环) 极高 响应速度 快 极快 慢 中等 中等 极快 极快 过载能力 中等 强 强 中等 弱 强 极强 典型应用场景 电动工具、玩具 无人机、电动车 工业泵、风机 压缩机、发电机 3D打印机、定位装置 工业机器人、CNC ·人形机器人关节 资料来源：人形智研院公众号、长城证券产业金融研究院 ## 2. 无框力矩电机：140 亿元市场扩容在即，散热成量产核心瓶颈 ## 2.1 人形机器人量产提速，无框力矩电机市场扩容至 140 亿元 人形机器人量产为无框力矩电机带来颠覆性机遇。人形机器人与工业机器人的关节驱动需求存在本质差异，破解了无框电机原有应用限制。具体分析如下： (1) 关节数量激增催生轻量化刚需。单台人形机器人需数十个关节，传统电机方案会导致整机过重。无框电机去外壳能大幅减重，功率密度显著提升，完美适配轻量化需求。 (2）空间受限倒逼高度集成化。人形机器人关节空间紧凑，无框电机可直接嵌入关节模组，支持大中空设计，便于过线、布板。 (3）动态响应与力控精度要求提升。人形机器人需模拟人体快速运动与精细操作，对关节毫秒级响应、精准力控要求极高。无框电机因零背隙、低惯量特性，较“电机+减速器”方案控制精度大幅提升数倍，且无齿轮磨损问题。 图表 13：无框力矩电机在人形机器人关节中应用广泛，集成于线性、旋转执行器中  资料来源：新剑传动官网、长城证券产业金融研究院 人形机器人量产百万台时，市场规模有望扩容至 140 亿元。目前无框力矩电机的主要下游为协作机器人和 AGV 等，产业整体出货量较小。2025 年，我国无框力矩电机市场空间 43.8 亿元。我们按 2030 年人形机器人出货百万台、无框力矩电机（含驱控）单价 500 元、单机用量 28 个测算，则单机价值量共计 1.4 万元，带来的增量市场规模达 140 亿元。 图表 14：我国无框力矩电机市场快速增长  资料来源：《2026年无框力矩电机市场规模分析：中国无框力矩电机市场规模预计达到51.9亿元》、长城证券产业金融研究院 图表 15：人形机器人量产百万台有望拉动无框力矩电机市场扩容至 140 亿元  资料来源：淘宝网、长城证券产业金融研究院 ## 2.2散热：人形机器人无框力矩电机商业化落地的核心瓶颈 电机散热技术突破是人形机器人商业化的关键前提。在 2026 年 8 月的世界人形机器人运动会中，多款机器人因关节电机过热触发热保护，出现动力骤减、中途停赛的情况。散热问题的根本原因在于，人形机器人需模拟人类复杂运动，关节电机在频繁启停、负重变速中持续高负载运行，电磁损耗产生的热量在紧凑空间内难以散发，形成升温恶性循环，最终导致性能“熔断”。 图表 16：机器人运动会上，因电机严重发烫机器人被迫终止比赛  资料来源：机器人前瞻、长城证券产业金融研究院 ## 2.3 粘胶铁芯：强绝缘性削减铁损，高强度结构优化功率密度，是电机散热瓶颈的破局关键 粘胶铁芯是通过特种绝缘粘结剂将硅钢片紧密且绝缘粘合而成的铁芯，相比传统焊接或铆接铁芯，具备以下优势： (1) 绝缘性能大幅提升，抑制涡流与磁滞损耗削减电机铁耗，同步实现降温与续航提升。粘胶铁芯正成为人形机器人关节电机的关键工艺。首钢智新首创"薄膜厚高粘接性自粘结涂层技术"，实现同等膜厚下粘接强度提升 $50\%$ 、同等粘接强度下膜厚减薄 $30\%$ ；其全球首发的20RSW175超高磁感无取向软磁材料，磁感应强度达1.75T，相较常规产品铁耗降低 $27\%$ 、扭矩提升 $1.6\%$ ，精准适配人形机器人用无框力矩电机对高扭矩密度、低发热的需求。苏州范斯特表示，粘胶工艺可使电机转换效率平均提升 $0.5\%$ 至 $1\%$ ，铁耗降低 $10\%$ 至 $15\%$ 。电机在高频长时间运行中发热量显著下降，热管理负担减轻，同时电能更高效转化为机械能而非废热，有效减少电池能耗，为机器人等移动设备带来更长续航与更高运行稳定性。 图表 17：粘胶铁芯是通过特种绝缘粘结剂将硅钢片紧密且绝缘粘合而成的铁芯  资料来源：新能源汽车制造链公众号、长城证券产业金融研究院 (2) 粘胶铁芯以小间隙与高强度结构，优化电机散热效率、功率密度与设计适配性。据华磁技术官网《空心杯电机的技术瓶颈与自粘结铁芯方案革新》，自粘结铁芯的一体化结构能提升导热效率，避免局部过热导致的性能衰减，使温升分布更均匀，电机可在 $200^{\circ} \mathrm{C}$ 以上高温环境稳定运行。在体积与重量方面，取消紧固件后铁芯重量减轻 $20 \%$ — $30 \%$ ，同功率下电机体积缩小 $30 \%$ ，最小铁芯尺寸可突破 $10 \mathrm{~mm}$ ，可适配微型化设备需求；一体化结构同时使铁芯整体刚度提升 $35 \%$ — $40 \%$ ，能承受高频振动与冲击，在人形机器人灵巧手等精密传动场景中定位精度提升至 $0.02 \mathrm{~mm}$ 级。该工艺还支持自由尺寸设计与全表面精加工，可根据电机磁通路径优化铁芯形状，实现异形结构、分割式铁芯等特殊设计，以适配狭小安装空间。 图表 18：粘胶铁芯能够有效缩小体积，减少电机内部的热积聚空间，提升散热效率  资料来源：研泰化学官网、长城证券产业金融研究院 粘胶铁芯通过其低铁损、高磁导性、绝缘性提升、紧凑设计等特点，为电机提供了理想的散热解决方案。中国江苏网信息显示，在人形机器人等高频运转且长时间工作要求的应用中，粘胶铁芯不仅能有效减少电机的热损失，还能延长续航、提高稳定性，并优化散热效率，确保电机高效、稳定工作。因此，粘胶铁芯在电机散热中的应用具有重大意义。 ## 2.4 稀土材料：高矫顽力抑制高温退磁、高磁能积缩短热传导路径，无稀土电机为突破方向 稀土永磁材料应用于电机的转子部位，提供恒定磁场，是决定电机扭矩密度、动态性能与工作温度区间的核心功能材料。稀土永磁材料是人形机器人电机高功率密度与小型化的核心支撑，其高矫顽力、高磁能积在优化散热方面存在巨大优势。 稀土永磁材料在无框力矩电机转子中工作时，核心发热来源为涡流损耗。据在《电工技术学报》发表的《基于转子永磁分段优化的轴向磁通永磁电机涡流损耗分析与试验》，电机中的磁导谐波、空间谐波与时间谐波会在永磁体表面产生涡流，而钕铁硼材料温度系数大、电导率高，涡流易使永磁体温度过高、产生不可逆退磁风险。实际应用中采用永磁体分段设计抑制涡流损耗：分段可显著降低涡流损耗且不影响输出转矩，分段数越多效果越明显，但超过一定值后改善趋缓。该刊报道的45 kW轴向磁通电机案例显示，优化分段方案使涡流损耗平均值较原永磁体减小约36.8%，且未影响高温及大电流下的抗退磁能力。涡流损耗降低即减少了永磁体自身发热与转子温升，从而缓解后续散热压力。 高矫顽力特性可减少高温下的磁性能衰减，降低散热系统的负荷。据科普中国网，镝是钕铁硼永磁体的关键添加剂，也是提升永磁体高温性能的核心元素：在钕铁硼磁体中添加0.5%～3%的镝，可通过晶界扩散或本体掺杂显著提升磁体的内禀矫顽力，将抵抗退磁的能力提升20%～40%，同时把磁体的最高工作温度从80℃提升至180～220℃，彻底解决了高温环境下永磁体不可逆退磁的行业痛点。优异的热稳定性使电机在频繁启停、高温工况下无需降功率保护磁体，维持额定效率运行，满足机器人连续工作的发热需求。 高磁能积特性使电机在同等性能下大幅缩减体积和重量，显著缩短了热传导路径。高磁能积能让电机同等体积扭矩提升3倍，或同等性能下大幅缩减体积和重量，电机内部热源（绕组、铁芯）到外壳散热结构的热传导路径更短，热量从核心快速传递至外部散热件，无长距离热阻累积，在人形机器人关节的紧凑安装场景中可避免热量积聚导致的性能衰减。 图表 19：烧结钕铁硼磁材实物图  资料来源：浙江永昌进出口公众号、长城证券产业金融研究院 图表20：稀土永磁材料最大磁能积显著高于普通磁材  资料来源：胜帮投资公众号、长城证券产业金融研究院 中国依托稀土全产业链壁垒，在全球高性能永磁供应中占据主导，供应链依赖度持续提升。稀土永磁已成为人形机器人量产的关键瓶颈。2025年4月4日，商务部会同海关总署对钐、钆、铽、镝、镥、钪、钇7类中重稀土相关物项实施出口管制；2025年10月9日，商务部发布第61号、第62号公告，分别对含中国成分且价值占比 $0.1\%$ 及以上的境外稀土物项，以及稀土开采、冶炼分离、磁材制造等相关技术实施出口管制。2026年10月10日，马斯克在X Takeover活动上表示："去年，中国限制了用于电动机的磁体材料出口，这实际上让 Optimus 人形机器人项目推迟了两三个月，因为我们没有那些磁体，造出来的机器人没有胳膊。我们确实需要确保，即便中国切断供应，我们也能在美国本土造出这些机器人。" 图表 21：2025 年中国稀土储量占全球 52%，稳居第一  资料来源：中商产业研究院、USGS、长城证券产业金融研究院 图表 22：Optimus 执行器中的电机依赖稀土永磁材料  资料来源：特斯拉 AI Day、中粉磁性材料公众号、长城证券产业金融研究院 无稀土电机：特斯拉引领研发，应对全球稀土资源管制与供应链风险，破解行业对稀土的过度依赖困境，成长期行业潜在突破方向。稀土作为战略稀缺资源，冶炼产能高度集中在中国，欧盟、美国等主要经济体纷纷出台政策管控稀土资源——欧盟《关键原材料法案》将稀土列为重要原材料，并要求加强关注其回收、联合采购、储备和投资；中国也修订《稀土管理条例》规范稀土开采与出口。稀土管制不断加强，因此特斯拉等公司积极研发无稀土电机，探索行业技术新路径。据中青在线报道，特斯拉自2023年投资者日宣布下一代永磁电机将完全不使用稀土后，已于2026年9月实现Cybercab驱动电机零稀土落地，续航保持不变，体积缩小 $18\%$ 、重量减轻 $25\%$ 。该方案通过磁路拓扑优化、新型非稀土永磁材料替代等方式，降低对稀土资源的依赖，其无稀土电机采用冷却油直接流经内部的设计，散热效率较传统水冷显著提升，可应对连续高强度运转的散热需求。不过从当前进展来看，无稀土电机在功率密度、稳定性与使用寿命上仍难媲美稀土永磁方案，短期内难以实现规模化替代。但随着技术持续迭代，无稀土电机有望成为未来行业重要发展方向，为电机材料选型提供新的可能性。 图表 23: Ziehl-Abegg CEO 展示全球首款无稀土电机  资料来源：眼观欧陆公众号、长城证券产业金融研究院 ## 2.5 轻量化：减重提效、降低能耗，从产热与散热端协同加强电机热管理 电机轻量化是通过材料创新与结构革新，在有限空间内实现减重提效、降低能耗，加快热量导出与抑制热失效，从产热端与散热端同步改善电机热管理。具体而言，轻量化材料替代传统重质材料后，通过热源直接传导、材料高效导热、外部散热终端导出，解决无框结构无外壳散热的痛点，同时依托材料本身导热特性与结构集成设计，实现轻量化与散热性能的协同提升。 结构层面，无框力矩电机仅由转子和定子两个部分组成，集成减重，优化热量传导路径。据 Phi Do Chi，无框力矩电机之所以适用于人形机器人与协作机器人关节，在于其定子与转子可直接集成至关节承载结构中，兼具紧凑的轴向尺寸、低转子惯量，以及供线缆布设与冷却使用的中空通道。该研究对一台 18 槽 20 极、48V 供电、额定 460W、1.75N·m、2500rpm 的无框永磁同步电机开展电磁—热—结构耦合评估，额定负载下绕组热点温度为 106°C、磁体温度为 96°C。 图表 24：无铁芯转子实物图  资料来源：Quagmire Repair LLC 官网、长城证券产业金融研究院 图表 25：通过拓扑优化算法优化蓝色区域材料，实现电机壳体轻量化  资料来源：汽车材料网公众号、长城证券产业金融研究院 无框力矩电机摒弃传统电机的外壳、轴承、端盖等冗余部件，达到结构集成化减重，传统外壳散热路径消失，因此轻量化材料成为破解其散热难题、实现减重与散热协同提升的关键支撑。无框力矩电机仅由转子和定子组成，导致传统外壳散热路径消失，高负载工况下定子绕组、转子永磁体产生的热量易积累，引发永磁体退磁、绕组绝缘老化等问题，因此轻量化材料的应用不仅要实现减重，更要承担散热传导的核心功能。目前常见的轻量化材料有镁合金、碳纤维、PEEK等。 镁合金密度是铝合金的 2/3，作为电机壳体，通过降低结构重量与运转负载，从源头减少机械摩擦与负载带来的附加产热。镁合金壳体率先在汽车领域实现产业化。据宝武镁业，公司已在南京精密与重庆博奥成功开发并批量生产镁合金电驱壳体。据中国有色金属报，随着机器人对结构件的轻量化、高导热、高成型性要求日益提升，半固态镁合金凭借极致轻量化优化散热的综合性能优势，成为替代压铸铝合金的优选材料。（1）源头减热：据中国经济网，镁合金密度为 $1.74 \, g/cm^{3}$ ，是铝的三分之二左右、不到钢的四分之一，具有高比强度且重量轻；同时其拥有优异的电磁屏蔽性能、高导热性及减震特性，可切实解决设备运行中的散热难题与结构振动等问题，未来有望在人形机器人等领域得到更广泛的应用。（2）快速导热：据Andrij Milenin发表于《Processes》的实验研究，铸造AZ31镁合金机架在 $2\mathrm{kg}$ 载荷下电机平均温度为 $51.8^{\circ}\mathrm{C}$ ，铝合金机架为 $50.3^{\circ}\mathrm{C}$ ，碳纤维机架为 $77.5^{\circ}\mathrm{C}$ ；镁合金与铝合金机架冷却性能统计比较p值为0.64，无显著差异。该研究指出，AZ31合金有效复现了铝的高导热性，可在高应力工况下防止电机过热，同时保持更低的结构重量。（3）结构协同散热：据《汽车工艺与材料》刊载的上海交通大学曾小勤教授团队综述，半固态注射成型技术能减少铸造缺陷，改善镁合金构件的内部缺陷与强韧性不足，是充分挖掘镁合金性能潜力的重要方法；该技术已开始向关键结构件应用，已诞生新能源电驱壳体等构件。据上海交通大学机械与动力工程学院，该校团队开启了半固态镁合金机器人结构件的研发攻关，深耕半固态注射成型，打通"成分设计—熔铸—组织调控—成型"全链条，攻克流动性、阻燃、耐蚀与强韧化的协同调控，填补了高水平半固态镁合金材料体系空白。目前多个镁合金机器人核心结构件正处于应用开发中。 图表 26：旋转关节中的无框力矩电机结构图  资料来源：传动网、长城证券产业金融研究院 图表 27：通过拓扑优化算法优化蓝色区域材料，实现电机壳体轻量化  资料来源：星驱科技、长城证券产业金融研究院 碳纤维密度低、比强度高，核心用于转子护套，实现轻量化的同时降低转子转动惯量与高速运转能耗。据《电机与控制学报》刊载的高速永磁电机转子护套多物理场研究，高速永磁电机转子最常用的保护措施是碳纤维捆扎永磁体或在永磁体外加合金保护套，而保护套的增加会给电机散热带来严重困难。该研究综合比较了应力场、电磁场与温度场下三种方案的转子强度、涡流损耗与温度分布，结果显示：采用碳纤维保护套时所需厚度最小，转子涡流损耗和温升分布也远远小于其他两种保护措施。其主要散热流程如下：（1）据程明等在 IET《Electric Power Applications》发表的超高速永磁同步电机研究，超高速工况下永磁体需由护套施加压应力加以保护，碳纤维因抗拉强度高、厚度更薄、电导率低而被广泛用作高速转子保护套，可有效降低整个转子的涡流损耗；(2)据《电工技术学报》，表贴式高速永磁电机的转子涡流损耗较大，且散热条件差，可能导致转子温度过高、增加永磁体的不可逆退磁风险；外层采用碳纤维的双层复合护套能够有效抑制转子涡流损耗，从而改善转子发热、降低温升，保护永磁体免于高温退磁；（3）热膨胀系数接近零，远低于金属材料。据程明等在 IET《Electric Power Applications》发表的超高速永磁同步电机研究，采用 Inconel 718 护套的转子因护套热膨胀系数大于钕铁硼，永磁体切向应力随温度升高显著上升；而采用钛合金内层与碳纤维外层复合护套的方案，永磁体切向应力随温度升高反而下降，有效缓解了温升带来的应力变化。据《新能源汽车高速电驱动系统技术现状与展望》，特斯拉在 2021 年 6 月推出的 Model S Plaid 车型中率先采用碳纤维材料包裹转子，在提高永磁电机磁阻转矩的同时显著增强了结构强度，使电机最高转速能够超过 20000 r/min。 PEEK 材料大幅减轻部件重量，且耐高温抗变形，在电机中主要用于轴承保持架、转子、齿轮传动件、槽绝缘等核心部位。（1）据中国石化报，PEEK 密度约为钢的 1/6，在骨骼、关节支架、齿轮等承力部件中应用后可显著降低整机重量；（2）PEEK 可耐受 260℃ 高温，能稳定承受电机运转产生的热量。据君昊高性能聚合物，PEEK 即使在 260℃ 下长期使用，仍能保持优异的绝缘性和较高的机械强度；与传统尼龙相比，PEEK 吸水率更低、尺寸稳定性更高；同时具备优异的抗切割性能，使用过程中可确保零电气短路。此外，PEEK 聚合物纯度高、强度高，可在狭窄的电机定子中设计更薄的壁厚并保证绝缘性能；（3）PEEK 优异的绝缘性能可减少电流损耗带来的额外发热，从绝缘与结构两方面保障定子散热通道持续有效。 图表 28：特斯拉 Model S Plaid 碳纤维包裹转子实物图  资料来源：InsideEVs、长城证券产业金融研究院 图表 29: PEEK 材料应用于电机转子  资料来源：君华股份官网、长城证券产业金融研究院 ## 3.微型电机迎136亿元市场新蓝海，“小型化”为关键 ## 3.1 高功率密度微型电机成灵巧手首选，催生136亿元新市场 微型电机是灵巧手的核心动力源，决定其输出力、动态响应与控制精度，在整体性能与可商业化落地中居于关键地位。当前主流为微型无框力矩电机、空心杯电机与无刷有齿槽电机：微型无框力矩电机具备高功率密度、结构紧凑、易集成等优势，能够有效提升精密设备的性能与集成度；据《电工技术学报》，空心杯电机的转子为无铁芯圆筒形绕组，质量和惯量小、不存在铁耗和齿槽转矩，因而转矩波动低、运行稳定、效率高、动态响应性好，十分适合应用于尺寸小且精度和灵活性要求高的机器人灵巧手；无刷有齿槽电机扭矩密度高、抗冲击且成本更优，适合高负载并可在空间充裕部位替代空心杯电机，形成性能与成本的互补组合。 图表 30：微型电机性能对比 参数 (无刷)空心杯电机 直流无刷(有齿槽)电机 微型无框力矩电机 尺寸 小(直径可短至4mm) 大(直径可短至9.2mm) 大 转速 高(空载转速可超40000rpm) 慢 适中 扭矩 小 大 大 重量 轻(比同功率铁芯电机轻50%) 重 重 响应速度 快 慢 快 价格 高 低 高 资料来源：强和电机官网、科诚电机官网、鸣志电器官网、长城证券产业金融研究院（注：仅为一般情况下的定性对比，存在例外） 高功率密度微型电机是平衡灵巧手多维度需求的核心优选。灵巧手受单指直径的紧凑空间约束，且需满足多关节精细驱动与轻量化需求：高功率密度电机可在极小体积内输出充足动力，避免手部臃肿；同时实现减重降耗，保障操作敏捷性，避免多电机叠加导致体积重量失控，是平衡其小型化、轻量化、动力性与灵活性的核心支撑。 图表31：灵巧手空间极度有限，需高功率密度电机在极小体积内输出足够动力  资料来源：FIGURE AI INC.公司、长城证券产业金融研究院 我们预计人形机器人量产百万台时，微型电机将新增136亿元市场。随着热稳态解决及材料选择改进，国产工艺成熟助力降本，微型无框力矩电机价格的不足被逐步弥补，灵巧手小型化趋势或推动应用增加。假设灵巧手微型电机全部使用微型无框力矩电机，百万台本体销量或拉动136亿元的市场。 图表32：人形机器人百万台出货有望新增微型电机136亿元市场  资料来源：淘宝网、长城证券产业金融研究院 ## 3.2 电机小型化：灵巧手实现精细操作升级的核心抓手 微型电机小型化是解决灵巧手空间限制的核心。人形机器人手指内部空间极为有限，而每个手指需容纳3-4个自由度的驱动单元。灵巧手内电机整体迁移至前臂，可以释放空间与重量，灵巧手在实现高自由度设计的同时，动作控制将更稳定，嘉睿资本数据显示特斯拉Gen3灵巧手单手自由度提升至22个，同时手腕/前臂拥有3个自由度。但随着整机集成度的提升（前臂需同时容纳手腕及手臂关节电机），内部包络空间依然极度稀缺。在此背景下，电机小型化成为核心技术发展方向。 图表33：特斯拉Gen3将手掌内的电机整体迁移至前臂 图表 34：单只灵巧手需要集成多个电机，小空间内需要高功率密度  资料来源：科创板日报、长城证券产业金融研究院  资料来源：《UNDERACTUATED HAND WITH CABLE-DRIVEN FINGERS》、长城证券产业金融研究院 当前微型无框力矩电机正逐步迭代空心杯电机，正是人形机器人向更高集成度、更小体积、更强扭矩演进的技术体现。传统灵巧手方案主要采用标准空心杯电机。虽然其转速高、响应快，但由于无铁芯结构，其磁路饱和度低，导致持续扭矩和热容相对较弱。若要提升抓握力，往往需要匹配大体积的多级精密减速箱，难以兼顾“做小”与“有力”。灵巧手要达到马斯克提出的“接近人类操作能力”的目标，特斯拉等企业考虑用微型无框力矩电机逐步迭代灵巧手中的空心杯电机。无框力矩电机通过无框设计、直接集成，能在更小的空间内提供更大的扭矩，更适合灵巧手对小型化、高扭矩的双重要求。如 Gen3 进一步引入微型无框力矩电机，在保证控制精度的同时，探索在极小空间内的高效散热解决方案。 电机尺寸的缩小并非简单的线性缩放，随着体积进入微米/毫米级，非线性物理效应显著，制造难度呈指数级上升，核心矛盾在于散热、高功率密度对微型化进程的刚性制约。据 smooth，首要挑…AI 解读
报告将2026年人形机器人产业阶段定义为量产元年，并用量产爬坡、零部件降本和客户拓展进度作为产业阶段判断指标。；报告量化测算了销量由1万台提升至100万台时，电机单台价值量下降但无框力矩电机与微型电机的合计新增市场由12.72亿元扩大至276亿元。