人形機器人運動核心：關節伺服電機

當前，電驅動是人形機器人的主流驅動方式，涵蓋旋轉驅動、直線驅動及線驅動等類型。作為塑造機器人結構與支撐動態運動的關鍵動力部件，關節伺服電機需滿足多元化的功能訴求，同時適配機器人的形體限制，這也推動了無框力矩電機、空心杯電機等特色產品的應用普及。

人形機器人關節電機的功能訴求具有鮮明獨特性。

來源：民生證券研究院

1.關節常需低速輸出大轉矩，需與傳動部件配合構成執行器；

2.與環境交互時短時間高力矩輸出的需求，要求電機具備極強的短時過載能力；

3.頻繁加減速與往復旋轉運動，對電機動態響應性能提出高要求；

4.非結構化環境的頻繁交互，需要電機擁有良好的抗擾與抗沖擊性能；

5.機器人形體空間限制，倒逼電機提升轉矩密度與功率密度。

這些功能訴求疊加機器人形體空間的結構尺寸約束，使得無框力矩電機和空心杯電機成為人形機器人關節及靈巧手等不同場景的主流選擇。

無框力矩電機

無框力矩電機以結構緊湊、重量輕、性能出色的優勢，高度契合人形機器人的結構需求。其僅包含轉子和定子兩大核心組件，無獨立輸出軸、專用軸承及傳統端部端蓋結構，基于機電一體化理念與其他部件集成，形成一體化關節模組。

一體化關節模組示意圖：《一體化關節模組驅控系統關鍵技術研究》

轉子可直接與關節輸出軸、減速器輸入側等部件集成，有效縮短軸向長度、減輕重量，同時提升轉矩密度與響應速度，能安裝于關節連桿腔體內實現高精度高轉矩輸出。

無框力矩電機來源：科爾摩根

空心杯電機

空心杯電機是一種特殊的永磁伺服電機，具有體積小巧、重量輕盈的顯著優勢，十分適配尺寸受限、且對控制精度與動作靈活性要求嚴苛的機器人靈巧手應用場景。

空心杯電機包含有刷與無刷類型，其無刷產品同樣無轉子鐵芯，電樞直接由繞組線圈繞成杯狀，通過電樞支架支撐固定。由于空心杯電機的轉子為無鐵心的圓筒形繞組，轉子的質量和慣量小、不存在鐵耗和齒槽轉矩。因此，空心杯電機具有轉矩波動低、運行穩定、效率高和動態響應性好等優點。

空心杯電機組成圖來源：鳴志電器，民生證券研究院

空心杯電機憑借其獨特的優勢與特點，能夠完美適配各類高精尖機電一體化系統的需求。從深海探測、地面智能裝備，到航天航空設備，無論是常規環境還是嚴苛的極端工況，都離不開空心杯電機的助力。

空心杯電機在人形機器人領域則重點匹配手部功能需求。當前主流產品以直徑10mm左右的小微型為主，國外Maxon、Faulhaber等廠商占據市場主導，國內鳴志電器、拓邦股份等企業雖已布局，但在8mm及以下小尺寸產品領域仍落后于國外，核心差距體現在繞組工藝、材料選型及批量生產一致性上。

總體來看，隨著人形機器人產業化進程加速，關節電機的性能迭代與國產化替代需求將持續升溫。未來，國內企業需聚焦小尺寸、高精度產品的技術突破，同時加強與機器人整機廠商的協同研發，以突破國外廠商的技術與市場壁壘，把握人形機器人產業發展帶來的廣闊機遇。

參考來源：各企業官網，民生證券研究院