2030年達到68億美元？人形機器人需求推動電機技術迭代破局

人形機器人走向量產賽道，必然需要更強的“動力心臟”，這意味著電機產業必然水漲船高，而且短期見不到技術閾值上限。

作為人形機器人的“動力心臟”，電機性能直接決定了整機負載能力、運動精度與續航表現，電機產業也正成為決定人形機器人行業商業化速度的關鍵變量。高轉矩密度、低波動、強過載、優散熱的極致技術需求，推動著無框力矩電機、空心杯電機的商業化突圍與諧波磁場電機的顛覆性探索，2026年，一場圍繞性能、成本與量產的產業競爭已然白熱化。

01.電機成為人形機器人價值核心

人形機器人的量產落地，將為電機行業帶來爆發式增量。有研究表明，全球無框力矩電機市場規模按2030年100萬臺出貨量測算，僅人形機器人領域無框力矩電機市場空間將達23.97億美元，疊加傳統領域增長，總規模將突破33億美元。空心杯電機作為靈巧手核心部件，預計2030年機器人領域市場規模超15億美元，諧波磁場電機則有望在2025年后進入快速增長期，2030年市場規模達20億美元。

由于電機在人形機器人價值鏈中占比15%-20%，目前頭部整機廠商紛紛垂直整合，特斯拉Optimus全身28個執行器均搭載定制化無框力矩電機。對于電機企業而言，進入頭部供應鏈不僅意味著穩定訂單，更能借助下游需求迭代形成技術閉環，技術突破速度與量產能力成為核心競爭壁壘。

人形機器人的動態交互場景，對電機提出了極致性能閾值要求，其中高轉矩密度是核心。例如智元遠征A2 Max關節峰值扭矩達450Nm，而電機需在毫米級空間內實現高密度輸出；低轉矩波動保障精密操作，靈巧手轉矩波動需控制在2%以內；強過載能力應對復雜工況，峰值轉矩可達額定值的5-10倍，且需解決高溫散熱難題；輕量化與集成化則直接影響整機靈活性與續航，模塊化、一體化設計成為必然趨勢。

雖然電機種類較多，但當前電機市場呈現“無框力矩電機主導關節、空心杯電機聚焦靈巧手、諧波磁場電機探索未來”的多路線并行格局，核心競爭要素集中于成本控制與量產能力。規模化生產可降低固定成本與采購成本，優化工藝提升良品率，一體化集成則能降低系統成本，頭部企業需具備百萬臺級年供應能力。

02.哪類電機更有市場潛力？

在電機里，無框力矩電機無疑需求明確，該類電機摒棄傳統殼體，僅由定子和轉子構成，以“直驅式傳輸”實現性能躍升。其無背隙設計提升運行效率15%-20%，單位體積扭矩密度較傳統電機高30%，剛性增強50%且運行靜音，中空結構適配機器人集成化需求。有消息認為，特斯拉Optimus的14個旋轉執行器與14個線性執行器就均搭載此類電機，印證其商業化成熟度。

市場方面，有機構認為，2023-2030年全球無框力矩電機復合增長率將達25%，2030年總市場規模突破33億美元。競爭格局呈現“海外主導、國產追趕”態勢：美國Kollmorgen、德國AEROTECH等占據高端市場，國內步科股份（特斯拉中國供應商）、昊志機電（轉矩波動<1%）、雷賽智能（2024年小批量試產）等企業加速突破，國產產品價格僅為海外同類的50%-70%，進口替代空間廣闊。

而空心杯電機采用無鐵芯轉子結構，具備低慣量、高響應、低波動優勢：能量轉換效率達65%-90%，機械時間常數小于28毫秒，轉速波動控制在2%以內，直徑可低至4mm，完美適配8-20mm的微型關節。但繞組設計、動平衡控制與高資金投入構成行業壁壘，核心專利多被海外壟斷。

全球市場由瑞士Maxon、德國Faulhaber等主導，占據60%以上份額；但國內企業加速突圍，例如有消息表明，兆威機電已突破4mm直徑技術，進入特斯拉、華為供應鏈；鳴志電器自主研發繞組技術，產品覆蓋13-30mm；拓邦股份形成“核心部件+系統集成”能力，供應特斯拉、優必選。國產產品價格不足海外一半，關鍵指標接近國際水平，預計2030年國產替代率將從20%提升至50%以上。

諧波磁場電機則基于“磁場調制效應”，打破傳統電機勵磁與電樞極對數相等的限制，通過“極比”放大轉矩，在相同材料與散熱條件下，轉矩密度提升34%以上，體積可減小25%，轉矩脈動僅0.35%。輸出功率相同時，其體積和重量可減少一倍以上，完美適配人形機器人輕量化需求。

目前該技術已進入“工業應用-機器人試點”階段，東南大學與南京某公司合作的直驅式鍛壓伺服電機實現產業化；美的集團、臥龍電驅等企業將技術向機器人領域遷移，德馬科技相關產品進入小批量生產。搭配第四代釤鐵氮永磁材料（居里溫度470℃、成本較釹鐵硼低30%），諧波磁場電機有望成為中高端機器人的主流技術路線。

03.新材料賦能性能躍升

電機性能與永磁材料密切相關，有機構認為，第四代釤鐵氮（SmFeN）材料正在產業化進程中展現顯著優勢。

作為第四代永磁材料，釤鐵氮以釤、鐵、氮為核心成分，實現低成本與高性能的平衡，其不含重稀土與釹，原材料價格穩定，每千克成本僅100-300元；居里溫度達470℃，高溫穩定性遠超釹鐵硼（310℃）。同時釤鐵氮耐腐蝕性強，無需表面涂層；粒度細（D50約2微米），可制造0.36mm超薄磁體，適配微型電機需求。其磁能積更是達72-310KJ/m3，中端產品性能比肩低端釹鐵硼，成為電機材料的理想選擇。

國內企業加速產業化布局，例如有研新材實現快淬磁粉技術突破，新萊福進入量產準備，北礦科技多款產品落地，磁材與電機技術的協同將推動產業降本增效。

雖然國內企業與國際龍頭仍存在專利壁壘、高端性能與系統集成能力的差距，但突圍路徑明確，即基于新材料技術，加大研發投入與專利布局，與上下游協同發展，規模化降本搶占中低端市場，集中資源攻關高端產品。未來技術將圍繞磁場調制深化、一體化集成、新型材料應用與智能化升級展開，推動電機向“更高性能、更低成本、更小體積”演進。

04.結語與未來

我們需要認識到，人形機器人的浪潮不僅是一場整機競賽，更是一場深入核心部件的“動力革命”。人形機器人的商業化浪潮，正推動電機技術進入創新爆發期。目前，在電機領域，無框力矩電機持續迭代、空心杯電機國產化加速、諧波磁場電機孕育顛覆，每一次技術突破都在重塑機器人的能力邊界。

在這場關乎性能、成本與規模的產業競爭中，中國電機企業正從跟隨者轉向并行者，并逐步在細分領域形成領先優勢。未來，隨著技術路線收斂與產業鏈整合，電機產業將不僅是機器人發展的支撐，更將成為推動整個人形機器人行業邁向商業化、普及化的核心引擎。