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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。