www.188betkr.com 讯在人形机器人追求高灵活性、长续航与精密控制的发展过程中，驱动系统的性能起着决定性作用。作为驱动执行器的核心动力来源，无框电机与空心杯电机凭借独特的结构设计与优异性能，成为当前人形机器人驱动方案的关键选择，二者不仅支撑起机器人关节活动与灵巧操作，更在轻量化、高效化方向上推动人形机器人实用性突破。
伺服电机是实现精准控制的基础，其能将电压信号转化为转矩与转速，通过接收脉冲信号完成对应角度的旋转，从而实现高精度位移与定位，为人形机器人的精准动作提供技术支撑。无框电机与空心杯电机均属于伺服电机范畴，却针对不同驱动需求形成了差异化优势。
无框电机作为伺服电机的重要分支，是人形机器人执行器的核心动力源。与传统电机相比，无框电机最大的特点是消除了铁芯结构，仅由定子和转子两部分组成，这种极简设计使其具备结构紧凑小巧、功率密度高、低能耗与低摩擦的显著优势，能完美适配人形机器人对驱动部件“小体积、高性能”的需求。
从结构拆解来看，无框电机的转子由带永磁体的旋转钢圆环组件构成，直接安装在机器轴上，其中环形永磁铁多采用钕铁硼或钐钴等高性能永磁材料；定子则包含高磁导率磁芯（材料可选钴铁合金、镍铁合金或硅钢片），外部包裹能产生电磁力的铜绕组，紧密安装在机器外壳主体内，同时依靠聚氨酯或聚合树脂制成的绝缘涂层保障安全运行。
无框电机结构拆解 来源：科尔摩根官网
材料价值方面，永磁材料在无框电机中占据核心地位。据观研报告网数据，永磁材料的价值量占无框电机整体的35%，是成本占比最高的材料。从实际应用参数来看，以尼得科为机器人关节设计的无框电机为例，其转子重量区间在0.027kg-0.336kg，中等型号无框电机的转子中，钕铁硼永磁材料的用量约为0.1kg，足见高性能永磁材料对无框电机性能的关键支撑作用。
空心杯电机则属于直流永磁伺服电机中的“微特电机”（尺寸不超过40mm），凭借体积小巧、灵敏度高、效率优异的特点，成为人形机器人精密操作部件的理想驱动选择。其核心优势在于突出的节能特性、灵活精准的控制特性与稳定的运行特性，技术先进性十分显著，尤其适配对空间与精度要求极高的场景。
根据是否存在电刷，空心杯电机可分为有刷与无刷两类，二者在性能上差异明显。有刷空心杯电机工作寿命约2000小时，转速较低且工作时会产生火花，但不存在铁损；无刷空心杯电机通过驱动器实现电子换向，工作寿命大幅延长至20000小时，不仅转速更高，且电磁干扰几乎为零，唯一不足是存在铁损。
不同空心杯电机特性对比 来源：国海证券研究所
正是凭借长寿命、高转速与低干扰的优势，无刷空心杯电机更适合应用于人形机器人手部，成为灵巧手驱动的核心部件。以特斯拉Optimus为例，其每只灵巧手均搭载17个由空心杯电机驱动的关节，为手部提供17个自由度，从而实现灵活抓取、精细操作等复杂动作。
Optimus灵巧手部分空心杯电机示意 来源：特斯拉
技术壁垒与材料构成上，空心杯电机的核心难点在于定子/转子的自支撑绕组技术，该技术的实现依赖于先进的绕组形式（如直线型、斜绕型、同心式绕型等）与专用绕组设备。目前，德国Faulhaber、瑞士Maxon等海外厂商在绕组工艺与技术沉淀上具备先发优势，其产品性能处于行业领先水平。从结构组成来看，无刷空心杯电机主要包括线圈、转子、外壳、霍尔传感器等部件，线圈由铜质漆包线（含绝缘材料）绕制而成，转子则由永磁材料与铁芯构成，其中永磁材料同样是价值量最大的部分，直接影响电机的驱动力与效率。
从市场规模与应用前景来看，无框电机与空心杯电机凭借对人形机器人需求的高度适配，展现出庞大的市场潜力。机器人关节对电机的核心要求是体积小、扭矩大、响应快，无框电机轻量化、高功率的特点，使其在低转速下能输出更大扭矩，完美契合关节驱动需求；空心杯电机则因小巧的体积与优异的精密控制性能，成为灵巧手驱动的不二之选。例如，无框电机在Optimus上应用数量达到28个，空心杯电机的应用数量为34个，未来市场空间巨大。
随着技术不断迭代、材料性能持续升级，两类电机必将在轻量化、高效化、低成本化方向上进一步突破，为人形机器人实现更长续航、更灵活动作与更广泛应用奠定坚实基础，推动人形机器人从实验室走向实际场景，开启人机协作的全新阶段。
参考来源:
特斯拉、科尔摩根官网
国海证券《新材料产业深度报告：人形机器人量产在即，新材料蓝海广阔——新材料产业框架之四》
(www.188betkr.com 编辑整理/月明)
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