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什么是空心杯電機(jī)？

傳統(tǒng)直流電機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，由定子和轉(zhuǎn)子兩大核心部分組成，空心杯電機(jī)是一種特殊的直流電機(jī)。空心杯電機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，其電樞繞組為空心杯線圈，形狀類似水杯，因此被稱為“空心杯電機(jī)”。

與傳統(tǒng)直流電機(jī)相比，空心杯電機(jī)首先具備節(jié)能特性，由于無(wú)鐵芯設(shè)計(jì)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上（鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在70%）。

同時(shí)具備控制特性，其起動(dòng)、制動(dòng)迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)（鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在100毫秒以上）；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)。

此外還有拖動(dòng)特性，即運(yùn)行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動(dòng)很小，作為微型電動(dòng)機(jī)其轉(zhuǎn)速波動(dòng)能夠容易的控制在2%以內(nèi)；以及輕量化特性，與同等功率的鐵芯電動(dòng)機(jī)相比，其重量、體積減輕1/3-1/2，能量密度大幅度提高。

空心杯電機(jī)可以說(shuō)是高端的直流、永磁、伺服微特電機(jī)，上游原材料與微特電機(jī)原材料類似，包括銅、鋼材、磁鋼、軸承、塑料等。空心杯電機(jī)最初被應(yīng)用于航空、航天、軍事等尖端行業(yè)，近年來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展至民用行業(yè)，如醫(yī)療裝置、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動(dòng)工具、工業(yè)自動(dòng)化等場(chǎng)景。

資料來(lái)源：《永磁無(wú)刷空心杯電機(jī)及控制器研究》，百度百科“空心杯電機(jī)”詞條

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為什么此刻提及空心杯電機(jī)？

空心杯電機(jī)屬于微特電機(jī)的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，原本市場(chǎng)規(guī)模并不大，但是人形機(jī)器人的發(fā)展，給其帶來(lái)了廣闊的增量空間。

據(jù)SKYQUEST數(shù)據(jù),2022年全球微特電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為406.5億美元，2030年預(yù)計(jì)達(dá)到560.7億美元，2022-2030年CAGR為4.1%，其中2022年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng)10.55%至7.48億美元，增速、體量都很一般。

但得益于以ChatGPT為代表的大模型使得通用人工智能得到質(zhì)的飛躍，有望從語(yǔ)言能力、視覺能力、運(yùn)動(dòng)控制和降低成本等幾個(gè)方面推動(dòng)人形機(jī)器人的落地，加上特斯拉作為行業(yè)標(biāo)桿，5月在TeslaAIDay發(fā)布的Optimus最新進(jìn)展超預(yù)期，量產(chǎn)預(yù)期提前，人形機(jī)器人熱度陡然飆升。

2021年起人形機(jī)器人重大事件梳理 資料來(lái)源：TeslaAIday，各公司官網(wǎng)

參考目前的硬件架構(gòu)，單臺(tái)機(jī)器人的空心杯電機(jī)使用數(shù)量為12個(gè)。參考公司官網(wǎng)的產(chǎn)品報(bào)價(jià)，假設(shè)中期空心杯電機(jī)單價(jià)1000元，遠(yuǎn)期降至800元。測(cè)算得到，中期空心杯電機(jī)的增量空間在樂觀、中觀、悲觀的假設(shè)下分別為12億、6億、1.2億元；遠(yuǎn)期分別為96億、48億、9.6億元。

若考慮后續(xù)全球其他品牌機(jī)器人陸續(xù)推出：其他假設(shè)不變，假設(shè)遠(yuǎn)期特斯拉在人形機(jī)器人中占比20%，則空心杯電機(jī)的增量空間在樂觀、中觀、悲觀的假設(shè)下分別為480億、240億、48億元；假設(shè)遠(yuǎn)期特斯拉在人形機(jī)器人中占比50%，則空心杯電機(jī)的增量空間在樂觀、中觀、悲觀的假設(shè)下分別為192億、96億、19億元，同樣有著巨大增幅。