人形机器人行业系列深度报告：无框力矩电机：先进机器的动力之源，受益人形机器人产业兴起

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机械设备

报告日期：2024 年01 月23 日

无框力矩电机：先进机器的动力之源，受益人形机器人产业兴起

——人形机器人行业系列深度报告

投资要点

❑ 无框力矩电机——匹配先进机器的关键部件

1、无框力矩电机是一种无框架式永磁直流伺服电机，只有转子和定子两个部

件。无框电机以输出扭矩为衡量指标，而普通电机则以输出功率为评价指标。

2、无框力矩电机作为动力源，用途与传统电机相同，但存在以下优势：（1）提

高机器性能；（2）结构更紧凑、配置灵活，符合驱动系统的高度集成化趋势；

（3）较高的刚度；（4）静音效果好；（5）维护成本低。

3、无框力矩电机因需要一体化设计并集成到机器内部，通常采用定制方式。

❑ 需求：预计 2029 年全球市场超 300 亿元，其中人形机器人下游占比达73%

结论：我们预测 2029 年全球无框力矩电机总市场需求约 308 亿元。其中，机器

人、医疗机械、机床等非人形机器人领域市场规模 11.7 亿美元（约合人民币 84

亿元），而人形机器人所需无框力矩市场为 224 亿元，约占到总需求的 73%。

1、当前无框电机主要下游：机器人、医疗机械、高端机床等先进机器。根据觅

途咨询，国内无框力矩电机目前主要应用于机器人领域（工业机器人及服务机器

人），占据行业 80%左右的市场份额。根据 Valuates Reports，不考虑人形机器人

带来的新增需求，2022 年全球无框力矩电机市场规模为 6.7 亿美元，预计到

2029 年市场规模将增长至 11.7 亿美元，期间复合增速达 8%。据觅途咨询，

2022 年中国无框力矩电机市场规模超 5亿元，2020-2022 年行业平均增速超过

50%。

2、未来人形机器人有望成为无框力矩电机更重要的下游应用。根据特斯拉 AI

Day 2022，其人形机器人 Optimus 采用 14 个直线执行器及 14 个旋转执行器，对

应合计需要 28 个无框力矩电机。人形机器人产业刚刚兴起，我们预测 2024 年有

望实现初步量产，预测 2025 年全球人形机器人用无框力矩电机市场规模有望达

到60 亿元，2030 年将有望达到 282 亿元。

❑ 供给：国内外部分高端产品性能仍存差距，步科股份为国内龙头

1、2022 年国内无框力矩电机市场国产化率较高。国内无框力矩电机起步较晚，

但目前国内市场国产化率已达到较高水平。根据觅途咨询数据显示，2022 年国

内无框力矩电机市场中，国内厂商步科股份的市场份额接近 50%，其他国内头部

厂商包括航天电器、昊志机电、微精电机、大族电机等。

2、无框力矩电机具有一定技术壁垒，部分高端产品国内外仍存在技术差距。无

框力矩电机的高端产品对充磁技术和电机制造工艺要求较高，难点在于：1）转

矩密度；2）温升；3）额定和最高转速；4）成本控制。国内无框力矩电机龙头

厂商步科股份，其产品部分性能达到国际一流水平。

❑ 投资建议

无框力矩电机是匹配先进机器设备的动力之源，尤其是未来有望充分受益于人形

机器人产业的蓬勃发展。我们建议关注：

1、步科股份：无框力矩电机国内龙头，机器人板块有望快速成长

2、航天电器：航天连接器龙头，电机业务打造新增长点

3、昊志机电：国内领先主轴制造商，突破机器人核心功能部件

4、大族激光：激光设备领先企业，电机等多领域布局释放成长潜力

❑ 风险提示：1、通用设备需求低于预期；2、人形机器人产业发展进度不及预

期；3、测算偏差风险

行业评级:

看好(维持)

分析师：邱世梁

执业证书号：S1230520050001

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分析师：王华君

执业证书号：S1230520080005

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分析师：张杨

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正文目录

1 无框力矩电机——匹配先进机器的关键部件 ........................................................................................... 4

2 需求：预计 2029 年全球无框电机市场超 300 亿元，其中人形机器人应用占比达 73% .................... 6

2.1 当前无框电机主要下游：机器人、医疗机械、高端机床等先进机器 .......................................................................... 6

2.1.1 工业机器人（含协作机器人）作为无框电机主要下游，有望实现较快增长 ................................................... 7

2.1.2 医疗器械：无框电机适配手术机器人、医学成像等，实现高精确、平稳运动控制 ....................................... 8

2.1.3 高端数控机床：无框力矩电机可用于高精密五轴机床 ...................................................................................... 8

2.2 未来人形机器人有望成为无框力矩电机更重要的下游应用 ........................................................................................ 10

3 供给：国内外高端产品性能仍存差距，步科股份为国内龙头 ............................................................. 11

3.1 2022 年国内无框力矩电机市场国产化率已达到较高水平 ............................................................................................ 11

3.2 无框力矩电机具有一定技术壁垒，高端产品国内外仍存在技术差距 ........................................................................ 12

4 投资建议 ..................................................................................................................................................... 14

4.1 步科股份：无框力矩电机国内龙头，机器人板块有望快速成长 ................................................................................ 14

4.2 航天电器：航天连接器龙头，电机业务打造新增长点 ................................................................................................ 15

4.3 昊志机电：国内领先主轴制造商，突破机器人核心功能部件 .................................................................................... 16

4.4 大族激光：激光设备领先企业，电机等多领域布局释放成长潜力 ............................................................................ 17

5 风险提示 ..................................................................................................................................................... 18

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图表目录

图1：无框力矩电机示意图 ............................................................................................................................................................ 4

图2：有框力矩电机示意图 ............................................................................................................................................................ 4

图3：典型的无框力矩电机结构安装设计小巧紧凑 .................................................................................................................... 5

图4： 2022 年机器人（工业机器人及服务机器人）领域占据无框力矩电机 80%下游市场 ................................................... 6

图5：预计 2029 年全球无框力矩电机市场规模达 11.7 亿美元，2022-2029 年复合增速 8% ................................................. 7

图6： 2024-2026 年全球工业机器人年度安装量复合增速为 7% ............................................................................................... 8

图7：全球手术机器人市场 2017-2023 年CAGR 为26% ........................................................................................................... 8

图8：中国手术机器人市场 2017-2023 年CAGR 为42% ........................................................................................................... 8

图9： 2022 年中国数控机床市场规模同比增长 6.6% .................................................................................................................. 9

图10： 2022-2028 年全球五轴数控机床市场规模 CAGR 为11%............................................................................................... 9

图11： 2022 年中国无框力矩电机市场中，步科股份为国内龙头 ........................................................................................... 11

图12：海外龙头厂商无框力矩电机设计工艺对比 .................................................................................................................... 13

图13：步科股份 2018-2022 年营业收入 CAGR 为14% ........................................................................................................... 15

图14：步科股份 2018-2022 年归母净利润 CAGR 为26% ....................................................................................................... 15

图15： 2018-2022 年航天电器营业收入 CAGR 为21% ........................................................................................................... 15

图16： 2018-2022 年航天电器归母净利润 CAGR 为12% ........................................................................................................ 15

图17： 2018-2022 年昊志机电营收/归母净利润 CAGR21%/-19% ........................................................................................... 16

图18： 2022 年昊志机电摊薄 ROE/销售净利率为 2%/2% ........................................................................................................ 16

图19： 2019-2022 年大族激光营业收入 CAGR 为16% ............................................................................................................ 17

图20： 2019-2022 年大族激光归母净利润 CAGR 为24% ........................................................................................................ 17

表1：预计 2030 年全球人形机器人领域所需无框力矩电机的市场规模有望达 282 亿元 .................................................... 10

表2：国内、外无框力矩电机头部企业业务情况梳理 .............................................................................................................. 11

表3：国内、外无框力矩电机龙头厂商产品性能对比 .............................................................................................................. 13

表4：无框力矩电机相关公司估值表 .......................................................................................................................................... 14

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