無框力矩電機(jī)(Frameless Torque Motor)是一種特殊類型的電機(jī)，不同于傳統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)。它通常由轉(zhuǎn)子和定子組成，但沒有固定的外部結(jié)構(gòu)或框架。因此，它也被稱為“無背板電機(jī)”或“扁平電機(jī)”。

無框力矩電機(jī)是一種直線驅(qū)動電機(jī)，它通過將扭矩直接產(chǎn)生在負(fù)載上，而無需傳統(tǒng)的機(jī)械變速裝置。相比傳統(tǒng)電機(jī)，無框力矩電機(jī)具有更高的效率、精度和動態(tài)性能。 

 一、無框力矩電機(jī)用途

無框力矩電機(jī)在許多領(lǐng)域和應(yīng)用中都具有廣泛的用途，包括應(yīng)用場景包括：

1. 機(jī)床和工業(yè)自動化：提供高速、高精度的定位和運動控制。2. 機(jī)器人技術(shù)：用于關(guān)節(jié)驅(qū)動和機(jī)器人手臂。3. 醫(yī)療設(shè)備：如手術(shù)機(jī)器人和影像儀器中的位置控制。4. 航空航天：用于推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)航控制。 

二、無框力矩電機(jī)的市場格局

全球龍頭為科爾摩根，國內(nèi)外廠商產(chǎn)品性能仍有差距。美國科爾摩根是全球無框力矩電機(jī)龍頭，擁有超 70 年的運動控制研發(fā)經(jīng)驗，電機(jī)性能在全球處于第一梯隊。國內(nèi)目前進(jìn)展較快的公司包括步科股份、航天電器。相比海外龍頭，國產(chǎn)無框力矩電機(jī)輸出扭矩較小，在產(chǎn)品性能方面仍有差距，2022 年全球無框力矩電機(jī)市場規(guī)模為 6.69 億美元，2029 年預(yù)計將達(dá)到 12.17 億美元。

三、國外代表性的公司有如下幾家：

1. 奧地利AVS Mechatronics GmbH：該公司是無框力矩電機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商之一，提供各種定制化的無框力矩電機(jī)解決方案。

2. 美國Kollmorgen：Kollmorgen是一家知名的運動控制技術(shù)和系統(tǒng)的全球供應(yīng)商，提供多種無框力矩電機(jī)產(chǎn)品，美國科爾摩根采用分布式的分?jǐn)?shù)槽及碳纖維綁扎技術(shù)生產(chǎn)無框力矩電機(jī)。

3. Maxon Motor ，其設(shè)計有EC規(guī)格的無框力矩電機(jī)

4. 德國TQ Robodrive采用模塊化定子和環(huán)氧塑封灌膠技術(shù)生產(chǎn)無框力矩電機(jī)

5. 美國Aerotech S系列無槽電機(jī)具有廣泛的扭矩范圍和封裝尺寸。連續(xù)扭矩范圍從0.20 N-m到29.09 N-m。峰值扭矩范圍從0.82 N-m到116.37 N-m。S系列電機(jī)的開放式設(shè)計允許定制繞組或機(jī)械變化。

6. Alliedmotion HT系列無框無刷力矩電機(jī)有19.3毫米到127毫米有9個直徑可供選擇。每個系列多可達(dá)6個堆棧長度可供選擇，持續(xù)失速扭矩等級從0.007Nm到9 Nm。繞組電壓為24 V。

二、國內(nèi)主要無框力矩電機(jī)上市公司

1、步科股份

步科股份于 16 年推出首代無框力矩電機(jī)，其后公司持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)迭代，并在第二代無框力矩電機(jī)中采用多槽分瓣式結(jié)構(gòu)，極大提高了槽滿率，降低了溫升。22 年步科推出第三代無框力矩電機(jī) FMC 系列，產(chǎn)品優(yōu)化了電磁方案，轉(zhuǎn)矩密度進(jìn)一步提升。目前有 52mm-132mm 10 種框架尺寸，覆蓋 3-25kg負(fù)載需求，相同轉(zhuǎn)矩下，尺寸更小，溫升更低。

2)步科股份主要經(jīng)營情況

步科股份的無框力矩電機(jī)分屬驅(qū)動類的伺服系統(tǒng)，屬于步科股份下屬的全資子公司常州精納電機(jī)生產(chǎn)銷售，2022年營收1.3億，凈利潤0.18億。

步科2014到2022營收復(fù)合增長率12%，凈利潤復(fù)合增長率16%，從下圖凈利率和毛利率的變化圖可以看出主要是毛利率沒有大的變化，凈利潤逐步提升，主要是管理和銷售費用的占比降低了，經(jīng)營效率提升。

3)步科部分產(chǎn)品力情況對比

步科股份于 16 年推出首代無框力矩電機(jī)，并在22 年步科推出第三代無框力矩電機(jī) FMC 系列，相比無框力矩龍頭科爾摩根同型號產(chǎn)品在額定扭矩和轉(zhuǎn)速方面存在差距。

2、昊志機(jī)電

公司是是一家專業(yè)從事高精密電主軸及其零配件的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售與維修服務(wù)的環(huán)保型高新技術(shù)型企業(yè)。公司立足主軸，穩(wěn)步向轉(zhuǎn)臺、直線電機(jī)、機(jī)器人減速器等數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人其他核心功能部件以及機(jī)床和機(jī)器人的末端執(zhí)行領(lǐng)域橫向擴(kuò)張，2018 年增設(shè)機(jī)器人事業(yè)部。 2020 年 1 月，公司成功收購歐洲知名工業(yè)自動化解決方案供應(yīng)商Infranor，切入全球伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域。

昊志機(jī)電6月1日在投資者互動平臺表示，公司諧波減速器、無框力矩電機(jī)和編碼器等產(chǎn)品可應(yīng)用于人形機(jī)器人，其應(yīng)用主要在其關(guān)聯(lián)公司昊志生物的按摩機(jī)器人上，并形成1000多萬的營收

1)公司的主營業(yè)務(wù)構(gòu)成

如下表公司的無框力矩電機(jī)歸在減速機(jī)等功能部件里，毛利潤情況也比較低，整體的業(yè)績貢獻(xiàn)不大。

2)主要經(jīng)營情況

公司的銷售毛利率由18年的50%降到22年的36.85%，主要是收占比較高的主軸和運動控制業(yè)務(wù)占比影響，公司通過收購瑞士 Infranor 公司掌握高端伺服驅(qū)動、伺服電機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，業(yè)務(wù)的協(xié)同助力情況還沒展現(xiàn)出來，需繼續(xù)跟蹤觀察。

三、無框力矩電機(jī)的技術(shù)壁壘和國產(chǎn)替代機(jī)會

1、技術(shù)壁壘

主要是磁路和工藝設(shè)計壁壘：磁路和工藝設(shè)計是電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度、功率密度是影響機(jī)器人性能的重要指標(biāo)，而無框力矩電機(jī)要在低壓供電的環(huán)境下輸出較大的功率，因此在磁路和工藝設(shè)計方面存在一定的技術(shù)能力要求。

海外廠商起步較早，工藝技術(shù)存在先發(fā)優(yōu)勢，例如韓國 TM TECH 轉(zhuǎn)子采用整體充磁磁環(huán)技術(shù)，美國科爾摩根采用分布式的分?jǐn)?shù)槽及碳纖維綁扎技術(shù)，德國 TQ Robodrive 采用模塊化定子和環(huán)氧塑封灌膠技術(shù)。國內(nèi)企業(yè)起步晚，轉(zhuǎn)矩密度和國外高端無框力矩電機(jī)相比存在差距。

2、國產(chǎn)公司的機(jī)會

根據(jù) Market Research 數(shù)據(jù)，2022 年全球無框力矩電機(jī)市場規(guī)模為 6.69 億美元，目前的市場空間不會太大，隨著協(xié)作機(jī)器人和各類人形機(jī)器人的熱度發(fā)酵，增速會超過預(yù)期，國產(chǎn)廠商如步科股份有望借助國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈成本優(yōu)勢，在市場份額上取得突破，無框力矩電機(jī)更多依靠制造環(huán)節(jié)的工藝精度和工藝經(jīng)驗積累，這個是國內(nèi)廠家的優(yōu)勢。

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