电机百亿级增量空间?空心杯电机为什么突然这么猛!

网友投稿 242 2024-03-21


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电机百亿级增量空间?空心杯电机为什么突然这么猛!

什么是空心杯电机?

传统直流电机被广泛应用于工业生产、家用电器、交通运输等领域,由定子和转子两大核心部分组成,空心杯电机是一种特殊的直流电机。空心杯电机在结构上突破了传统直流电机的结构形式,采用的是无铁芯转子,其电枢绕组为空心杯线圈,形状类似水杯,因此被称为“空心杯电机”。

与传统直流电机相比,空心杯电机首先具备节能特性,由于无铁芯设计彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗,能量转换效率很高,其最大效率一般在70%以上,部分产品可达到90%以上(铁芯电动机一般在70%)。

同时具备控制特性,其起动、制动迅速,响应极快,机械时间常数小于28毫秒,部分产品可以达到10毫秒以内(铁芯电动机一般在100毫秒以上);在推荐运行区域内的高速运转状态下,可以方便地对转速进行灵敏的调节。

此外还有拖动特性,即运行稳定性十分可靠,转速的波动很小,作为微型电动机其转速波动能够容易的控制在2%以内;以及轻量化特性,与同等功率的铁芯电动机相比,其重量、体积减轻1/3-1/2,能量密度大幅度提高。

空心杯电机可以说是高端的直流、永磁、伺服微特电机,上游原材料与微特电机原材料类似,包括铜、钢材、磁钢、轴承、塑料等。空心杯电机最初被应用于航空、航天、军事等尖端行业,近年来其应用领域逐步扩展至民用行业,如医疗装置、消费类电子产品、电动工具、工业自动化等场景。

资料来源:《永磁无刷空心杯电机及控制器研究》,百度百科“空心杯电机”词条

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为什么此刻提及空心杯电机?

空心杯电机属于微特电机的一个细分领域,原本市场规模并不大,但是人形机器人的发展,给其带来了广阔的增量空间。

据SKYQUEST数据,2022年全球微特电机市场规模为406.5亿美元,2030年预计达到560.7亿美元,2022-2030年CAGR为4.1%,其中2022年全球空心杯电机市场规模同比增长10.55%至7.48亿美元,增速、体量都很一般。

但得益于以ChatGPT为代表的大模型使得通用人工智能得到质的飞跃,有望从语言能力、视觉能力、运动控制和降低成本等几个方面推动人形机器人的落地,加上特斯拉作为行业标杆,5月在TeslaAIDay发布的Optimus最新进展超预期,量产预期提前,人形机器人热度陡然飙升。

2021年起人形机器人重大事件梳理 资料来源:TeslaAIday,各公司官网

参考目前的硬件架构,单台机器人的空心杯电机使用数量为12个。参考公司官网的产品报价,假设中期空心杯电机单价1000元,远期降至800元。测算得到,中期空心杯电机的增量空间在乐观、中观、悲观的假设下分别为12亿、6亿、1.2亿元;远期分别为96亿、48亿、9.6亿元。

若考虑后续全球其他品牌机器人陆续推出:其他假设不变,假设远期特斯拉在人形机器人中占比20%,则空心杯电机的增量空间在乐观、中观、悲观的假设下分别为480亿、240亿、48亿元;假设远期特斯拉在人形机器人中占比50%,则空心杯电机的增量空间在乐观、中观、悲观的假设下分别为192亿、96亿、19亿元,同样有着巨大增幅。

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