人形机器人行业专题报告：空心杯电机&滚柱丝杠-230711（32页）.pdf

1、中 泰 证 券 研 究 所 专 业 领 先 深 度 诚 信证券研究报告2 0 23.0 7.1 1人形机器人专题报告空心杯电机&滚柱丝杠分析师：曾彪S0740522020001研究助理：农誉2CONTENTS目录CCONTENTS专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所1人形机器人关键环节拆解SUdUmWjWkWfUCXeXgV7NbP8OtRoOsQsRiNnNpQeRqRtQ7NmMvMMYnOoPMYoOvM3人形机器人关键环节拆解人形机器人关键环节拆解资料来源：特斯拉AI Day展示，Maxon 官网，特斯拉202

2、3WAIC展会展示，中泰证券研究所关键环节：线性执行器关键环节：线性执行器+灵巧手灵巧手线性执行器：电机+行星滚柱丝杠行星滚柱丝杠+轴承+传感器，相关部位对力矩的要求较高，关键零部件为丝杠灵巧手灵巧手手部执行器：空心杯电机空心杯电机+精密减速器+蜗轮蜗杆+绳驱线性执行器线性执行器参考人体膝关节结构，通过四个连杆+四个枢纽进行机械模拟，即可实现较好的动能转换；特斯拉optimus通过手臂、腿上的线性执行器，对图示关节进行操控，模拟人类四肢运动。相较具有20+个自由度的人手，特斯拉人形机器人灵巧手基于应用场景，保留11个自由度，在简化工序、优化成本的同时达到较佳的性能：单手6个执行器，可使用工具，

3、实现小物件的准确抓取，举起20磅的重量。4CONTENTS目录CCONTENTS专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所2核心部件1：空心杯电机5空心杯电机：特点空心杯电机：特点资料来源：Maxon motor AG，中泰证券研究所空心杯电机的特点空心杯电机的特点定子为永磁体：产生磁场；转子含有安装在轴上的铁芯，线圈缠绕在开槽铁芯上，起到集中、增强流量的作用。传统直流有刷电机传统直流有刷电机空心杯电机空心杯电机转子：铁芯+线圈绕组转子：线圈绕组永磁体铁芯线圈绕组换向器电刷系统最大特点：转子不含铁芯，而是形似杯状的线圈绕组，

4、没有结构支撑，完全由导线绕制而成。转子通过连接板（换向盘，固定导线和传递力矩）与换向器和主轴连接（通过滚珠轴承支持）。永磁体6空心杯电机：优势空心杯电机：优势资料来源：Maxon motor AG，中泰证券研究所空心杯电机的优点空心杯电机的优点无齿槽效应无齿槽效应：没有铁芯的开槽与：没有铁芯的开槽与永磁体相永磁体相互反应互反应即便在低速也能平稳运行低振动，低噪音均匀扭矩可以轻易控制在任意位置的转子无铁损：铁芯会改变磁场无铁损：铁芯会改变磁场，当轴旋转时磁当轴旋转时磁滞回路被穿过滞回路被穿过，能量被消耗能量被消耗绕组线圈磁场的影响可忽略，磁化是恒定、不变的功率损耗更小，效率更高结构设计紧凑结构设

5、计紧凑永磁体置于中心，导致气隙中的高磁通密度，并可通过强磁体进一步增强，产生的扭矩增加没有铁芯，转子质量惯量低，机械时间常数仅为几毫秒响应速度快安全安全、可靠性可靠性电机的电刷和换向器之间发生电弧和火花的可能性较小转子表面有空气流动，相较铁芯转子散热性能好7空心杯电机：拆解空心杯电机：拆解资料来源：Maxon motor AG，中泰证券研究所空心杯电机的结构拆解空心杯电机的结构拆解Maxon空心杯电机空心杯电机（RE35）及其衍生产品类别及其衍生产品类别法兰换向器自支持线圈绕组电刷换向盘轴压力环永磁体滚珠轴承连接件机壳金属电刷 vs 石墨电刷钕铁硼永磁材料（NdFeB）vs 铝镍钴永磁材料（A

6、lNiCo）滚珠轴承vs 套筒轴承不同的应用场景不同的应用场景，对运行条件对运行条件、功率和成本有不同的诉求功率和成本有不同的诉求，空心杯电芯的结构部件有多种衍生；空心杯电芯的结构部件有多种衍生；用量：根据灵活程度的需求用量：根据灵活程度的需求，常规单手搭载六件常规单手搭载六件，即每个手指一颗即每个手指一颗/拇指两颗拇指两颗，单台人形机器人单台人形机器人，预计搭载预计搭载12件空心杯电机件空心杯电机。8空心杯电机：材料选型空心杯电机：材料选型资料来源：Maxon motor AG，中泰证券研究所材料材料不同永磁体的特点和性能存在差异不同永磁体的特点和性能存在差异，在保证产生的磁场稳定的同时在保