（二）竞争格局：海外头部企业主导，国内企业正加速追赶
海外头部企业主导，市场集中度较高。空心杯电机技术是从德国 Dr.F.Faulhaber 在 1958 年研制出斜绕组线圈绕制技术开始，起步较早，随着生产技术不断发展，国外的空心杯 线圈生产技术已经十分成熟。国外大部分采用一次成型技术，其生产过程自动化程度高、 人为干扰少，这样在提高生产效率的同时也提高了产品质量，降低了生产成本，竞争优 势明显，因此占据了较大的市场份额。据 QY research 在《Global Coreless DC Motors Market Research Report 2022》中统计，2021 年全球空心杯电机三大龙头企业占据了 55.43%的市 场份额，竞争格局高度集中。
国内企业经过近几年的追赶，产品性能差距不断缩小。以前国内没有充分意识到空心杯 电机的发展前景。近几年，我国空心杯发展速度较快，已经有越来越多的生产商开始从 事空心杯电机的设计和制造，国内龙头鸣志电器现在已经可以生产基座尺寸 8mm，额定 电压 6V，空载转速 13500rpm，机械常数 6.6ms，最大连续转矩 0.60mNm 的有刷空心杯 电机。对比全球空心杯龙头之一 Faulhaber 的同等基座尺寸和额定电压的有刷空心杯电机 产品，性能参数仅有微小差异，海内外龙头技术差距不断缩小。
（三）国产替代：人形机器人降本需求迫切，国产替代迎来新机遇
人形机器人普及的关键在于降本。马斯克在 2022 AI Day 上预计 Optimus 最终量产时，价 格要在 2 万美元以下。从投资回报的角度看，人形机器人只有实现在家政、康复、工业 场景的普遍应用，且成本更低时，才会对客户有更强的吸引力，因此人形机器人降本需 求迫切。 国内空心杯电机性价比较高，降本需求带来国产替代新机遇。将海外厂商 Maxon、与国 内厂商鸣志电器的性能接近、大小相似的空心杯电机价格进行比对，Maxon 产品虽然在 功率密度和最大连续转矩上有微小优势，但其价格大约是鸣志电器产品的 2 倍，鸣志电 器产品性价比较高。在降本需求的推动下，将会有越来越多的国内厂商进入空心杯行业， 有望复刻已经验证过的汽车零部件降本的路线，加快推动人形机器人产业化落地。
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三、空心杯线圈设计与生产
（一）线圈设计：三大主流设计各有千秋
空心杯电机线圈常用到三种设计—直绕组、斜绕组、菱形绕组。
菱形绕组设计最为省材，功耗也最小。刘明豪在《永磁直流有刷空心杯电机设计》中对 比分析了不同线圈设计的空心杯电机在 Maxwell 3D 中的铜损。当铜损达到稳定后，菱 形绕组的铜耗最小，斜绕组次之，直绕组铜耗最大。从根源上分析，绕组铜线的铜耗来 源于导线中的电阻。在材料相同的情况下，绕组跨距都为 180°，由于直绕组的轴向边距 离较长，所需的铜线尺寸最长，因此铜耗最大。而斜绕组在拐角处距离略长于菱形绕组， 长度接近但铜耗略大于菱形绕组，因此菱形绕组最为省材料，功耗也最小。
绕制工艺方面，斜绕组更适合手动绕制而成，直绕组难度次之，菱形绕组手动绕制较难， 一般需要借助特定的绕线机工艺设备完成。手动绕制过程中人为误差较大，且进行多边 形绕制与固定时更易精度不够、产生形变，会降低绕组的空间密度、形状规范，从而会 影响到绕组发挥电磁转换的作用。世界知名企业的空心杯电机多采用机械进行菱形绕制 方式。前人设计中，直绕组内的气隙区域较大，空心杯轴向较长或者且额定功率较大的 电机中多采用此设计。
（二）线圈绕制工艺：“绕卷式”虽易，“一次成型”更佳
生产空心杯电机的关键在于空心杯线圈的绕制方式，目前主要有绕卷式生产和一次性绕 制成型两种生产方式。
1、绕卷式生产工艺
绕卷式生产主要由送线、坯线圈绕制、板坯成型、卷制成型四大步骤组成，下面以刘青 星在《基于小样本学习的空心杯线圈质量控制研究》中的贵州某企业的高精度空心杯线 圈智能制造生产线为例，介绍绕卷式生产的工艺流程。
