內容概要：無框力矩電機是一種無框架式的無刷永磁同步電機，無框力矩電機摒棄了傳統伺服電機的機殼結構，僅由定子和轉子兩大核心部件構成，從而實現極高的力矩/體積比，非常適合作為機器人的關節動力源。協作機器人是目前應用無框力矩電機最多的場景，其需求量占比約70%。從協作機器人成本來看，無框力矩電機占協作機器人總成本比約10%。一般情況下，單臺協作機器人往往需配備5-7個無框電機，用于實現關節轉動與手臂伸縮。在人形機器人領域，無框力矩電機主要應用于關節驅動，通過高扭矩密度、快速響應、輕量化與高靈活度等特性，成為提升機器人運動性能的核心部件，如特斯拉Optimus人形機器人28個關節執行器系統均以高功率密度無框力矩電機為核心驅動單元。隨著下游機器人行業逐步走向大規模商業化，無框力矩電機的需求量呈現出顯著的增長態勢，從而帶動其市場空間持續擴張。2016-2024年期間，中國無框力矩電機市場規模由0.3億元增長至2.09億元，實現年復合增長率27.5%，未來市場規模將繼續保持穩步增長態勢。海外起步早，先發優勢顯著。目前無框力矩電機的代表性產品有美國科爾摩根的TBM無框力矩電機、Parker公司的K系列無框伺服電機、Aerotech 公司S-series高性能無框力矩電機、德國的TQRobodrive的無框電機以及 A1liedmotion 公司的無框力矩電機等。國內市場，無框力矩電機目前仍存在較高技術壁壘，國內只有少量廠商提供，市場呈頭部集中趨勢，且產品質量整體落后于海外，高端產品高度依賴進口。國內無框電機代表公司主要有步科股份、大族電機、富興機電、偉創電氣、昊志機電、杭州三相、易爾泰、常州運控、合泰電機、三瑞智能等。未來，隨著下游行業加速發展，產品技術更新迭代，無框力矩電機將以高性能化、多應用場景發展。

上市企業：步科股份(688160)、大族激光(002008)、偉創電氣(688698)、昊志機電(300503)、雷賽智能(002979)、臥龍電驅(600580)、微光股份（002801）、鳴志電器（603728）等

相關企業：深圳市大族電機科技有限公司、江蘇富興電機技術股份有限公司、杭州三相科技有限公司、常州易爾泰智能傳動技術有限公司、常州市運控電子有限公司、常州合泰電機電器股份有限公司、南昌三瑞智能科技股份有限公司、深圳市強和電機有限公司

關鍵詞：無框力矩電機結構組成、無框力矩電機市場規模、無框力矩電機企業格局、協作機器人發展現狀、人形機器人發展現狀、無框力矩電機發展趨勢

一、無框力矩電機行業相關概述

無框力矩電機是一種無框架式的無刷永磁同步電機，無框力矩電機摒棄了傳統伺服電機的機殼結構，僅由定子和轉子兩大核心部件構成。轉子是內部部件，由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成，直接安裝在機器軸上。定子是外部部件，齒輪外部環繞鋼片和銅繞組，以產生緊密攀附在機器殼體內的電磁力。無框力矩電機讓機器結構設計不再受制于電機殼體的束縛，利用機器的自身軸承支撐轉子，將電機無縫內置于機器設計中。無框力矩電機技術壁壘主要為磁路和工藝設計。由于無框力矩電機需在低壓供電環境下輸出高功率，對磁路和工藝設計有一定的要求。

無框力矩電機作為動力源，具有與普通伺服電機相同的用途，但在某些方面中具有明顯的優勢：1）提高機器性能：直接耦合（無背隙）、更高的系統帶寬，可直接集成到機器結構中降低風磨損失從而提高機器效率；2）結構更緊湊：機器占用空間更小、單位體積扭矩更高；3）較高的剛度：可以作為直驅動力源，不需要皮帶和皮帶輪，絲桿或齒輪箱，就能直驅負載；4）靜音：由于直接集成到機器的結構中，改變了傳動方式（甚至不用減速機），帶來了明顯的靜音效果；5）減少維護：更少的機械部件、無易磨損或需要維護的組件。

相關報告：智研咨詢發布的《中國無框力矩電機行業市場競爭態勢及投資前景研判報告》

二、無框力矩電機行業發展現狀

1、市場規模

隨著下游機器人行業逐步走向大規模商業化，無框力矩電機的需求量呈現出顯著的增長態勢，從而帶動其市場空間持續擴張。2016-2024年期間，中國無框力矩電機市場規模由0.3億元增長至2.09億元，實現年復合增長率27.5%，未來市場規模將繼續保持穩步增長態勢。

2、企業格局

海外起步早，先發優勢顯著。目前無框電機的代表性產品有美國科爾摩根的TBM（S）無框力矩電機、Parker公司的K系列無框伺服電機、Aerotech公司S-series高性能無框力矩電機、Allied motion公司的無框力矩電機等。國內方面，無框力矩電機目前仍存在較高技術壁壘，國內只有少量廠商提供，市場呈頭部集中趨勢，且產品質量整體落后于海外，高端產品高度依賴進口。國內無框電機代表公司主要有步科股份、大族電機、富興機電、偉創電氣、昊志機電、杭州三相、易爾泰、常州運控、合泰電機、三瑞智能等。來福諧波、綠的諧波、同川精密等減速器廠商亦開始自研無框電機，旨在打造一體化關節模組產品。隨著人形機器人的興起，入局無框電機領域的廠商持續增加，其中不乏人形機器人主機廠商，如宇樹、智元科技等。

三、無框力矩電機行業下游應用

1、協作機器人領域：是目前應用無框力矩電機最多的場景

協作機器人是目前應用無框力矩電機最多的場景，其需求量占比約70%。從協作機器人成本來看，無框力矩電機占協作機器人總成本比約10%。協作機器人具有緊湊小型化、輕量化特性，因此選擇更加緊湊、高效率的電機方案。協作機器人通常采用整體式的無框電機，采用關節一體化技術。一般情況下，單臺協作機器人往往需配備5-7個無框電機，用于實現關節轉動與手臂伸縮。

隨著協作機器人技術的持續進步及在下游市場的不斷滲透，中國協作機器人市場規模正穩步擴大。數據顯示，2024年中國協作機器人（含四軸）市場銷量為4.0萬臺，同比增長27.4%。按細分產品來看，六軸協作機器人仍是協作機器人行業中的核心產品，銷量占比超八成以上。協作機器人市場穩步擴張將帶動無框力矩電機需求進一步增加。

2、人形機器人：將成為無框力矩電機行業發展的核心驅動力

無框力矩電機在人形機器人中主要應用于關節驅動，通過高扭矩密度、快速響應、輕量化與高靈活度等特性，成為提升機器人運動性能的核心部件。資料顯示，在人形機器人硬件成本中，無框力矩電機占比約為11.8%，重要性凸顯。

無框力矩電機因其特性與人形機器人關節的需求高度契合，已成為該領域的主流驅動方案。主要體現在：1）快速響應，指令信號至目標狀態的轉換時間達毫秒級，顯著提升關節啟停靈敏度，完美適配仿人運動所需的高頻動作切換場景；2）高能量密度，通過磁路拓撲優化和鐵芯結構精簡，在同等體積下實現扭矩密度突破，滿足關節空間受限下的高功率輸出需求；3）空間適應性，支持深度嵌入式集成，可靈活適配從指關節到髖關節的全尺度定制化裝配。以特斯拉Optimus人形機器人為例，特斯拉Optimus人形機器人28個關節執行器系統均以高功率密度無框力矩電機為核心驅動單元。其中，14個旋轉關節由無框力矩電機+諧波減速器組成，模擬人體旋轉自由度。另外，14個直線結構關節由無框力矩電機+行星滾柱絲杠組成，模擬人體線性伸縮肌群，如肱二頭肌。旋轉關節提供多向活動能力，直線執行器生成仿肌腱牽引力，為動態平衡與精細操作奠定硬件基礎。優必選的人形機器人Walker X在全身關節部位安裝了36個自研的高性能伺服舵機，其中包含無框力矩電機。國內企業優必選的人形機器人產品Walker X同樣使用無框力矩電機作為一般關節的電機解決方案。Walker X在全身關節部位安裝了36個自研的高性能伺服舵機，該伺服舵機是一體化驅動單元，由無框力矩電機、精密諧波減速器、驅動控制器及雙編碼器組成。

近兩年，隨著技術不斷發展，人形機器人正以前所未有的速度從實驗室走向現實生活，成為科技領域備受矚目的焦點。據統計，2024年全球人形機器人（不包括面向K12教育和桌面型的小型設備機器人）出貨量超過4000臺，市場規模超過40億元。其中中國市場出貨量超2800臺，市場規模超過20億元。作為未來產業的重要領域，人形機器人產業發展前景廣闊，行業有望迎來爆發式增長，預計到2031年全球市場規模將超1200億元，到2035年規模將達2770億元。在AI技術飛速進步及硬件逐步優化的推動下，人形機器人現已進入量產前夕。無框力矩電機作為人形機器人關節中較主流的驅動零部件，隨著人形機器人逐漸放量，其需求量級也將邁向新臺階。

四、無框力矩電機行業發展趨勢

未來，隨著下游行業加速發展，產品技術更新迭代，無框力矩電機將以高性能化、多應用場景發展。高性能化方面，通過電磁結構和材料的優化，將提升無框力矩電機的單位體積或單位重量的轉矩輸出，滿足下游緊湊設計方案的需求。多應用場景方面，針對不同下游領域研發專用無框力矩電機，進一步提升產品的適應性和穩定性，滿足特定應用場景需求。此外，隨著國內企業不斷加大研發投入，提升技術水平，未來在無框力矩電機領域，國內企業將逐漸縮小與國外廠商的差距，實現國產化替代，在市場中占據更重要的地位。

以上數據及信息可參考智研咨詢（m.jwnclean.com）發布的《中國無框力矩電機行業市場競爭態勢及投資前景研判報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。