無框力矩電機，是一種以輸出扭矩為衡量指標的無框架式永磁電機。無框力矩電機的基本操作與傳統永磁電機一樣：由驅動器供電，驅動器控制 U/V/ 三相電形成電磁場，永磁體的轉子在此磁場的作用下轉動。

無框力矩電機不同于傳統的永磁電機，其沒有機殼，只有轉子和定子2個部件。以科爾摩根無框力矩電機為例，其典型構造：(1)內圈采用SS400系列(抗拉強度為 400MPa的普通結構鋼);(2)環形磁鐵采用 NdFeB，涂層采用環氧樹脂;(3)集成電路 PCB 板;(4)線圍材料銅、涂層是清漆;(5)絕緣材料是合成樹脂;(6)電源線;(7)疊片選用電工鋼;(8)可選過熱保護裝置(PT1000 鉑熱電阻、PTC熱敏電阻);(9)可選霍爾傳感器。

無框力矩電機非常適配于機器人關節。無框力矩電機的出現，讓機器結構設計不再受制于電機殼體的束縛；可以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。無框力矩電機具有體積小、質量輕、量低、結構緊湊、功率高、適配性強等特點，在機器人關節、醫療機器人、傳感器萬向軸、無人機推進和制導系統以及其他應用領域具有廣泛的應用前景。

Tesla 人形機器人旋轉執行器和線性執行器各14個，共28個，無框力矩電機也共 28 個。國產人形機器人如宇樹 H1、遠征 A1、小米 Cyberone、優必選 X1、傅里葉 GR-1，關節單元也都使用無框力矩電機，最大扭矩為360Nm。宇樹、智元、小米機器人均自研關節電機，能夠更好適配各自廠商的機器人產品。

2022 年力矩電機、無框電機全球市場規模均超 40 億元人民幣。根據 technavio的數據，2022 年全球力矩電機銷售規模為 6.14億美元，折合人民幣約43.98 億元(以美元/人民幣=7.16的匯率進行折算，下同)。根據technavio 預測，2027年全球力矩電機銷售規模達 9.03億美元，2022-2027年CAGR為8%。

根據QY Research 的數據，2022年，全球無框電機銷售規模為 6.70 億美元，根據QYResearch 預測，2029 年全球無框電機銷售規模達 11.67億美元，2022-2029年 CAGR 為 8%6。如果考慮人形機器人放量，以上增速均有望進一步提升。

從競爭格局來看，海外企業仍處于領先地位。從事無框力矩電機行業的主要制造商包括科爾摩根(美國)、威騰斯坦(德國)、尼得科(日本)、派克漢尼汾(美國)等。國內企業中，步科股份、禾川科技、吳志機電等較早地組建機器人部門，并推出相關產品，具有一定的產品力。

步科股份

自2015年步科開發無框力矩電機以來，從第一代產品上市迄今，已經發展了七八年的時間，已為國內多數協作機器人品牌配套無框電機。第三代無框力矩電機突破了“減重”、“首創灌封工藝”等技術，相較于二代產品來說，主要提升了 20%的力矩，減重達到 30%，性能直接與國際品牌對標，在磁路和工藝設計方面有一定的技術優勢。2023 年公司無框力矩電機產品銷售接近翻倍增長，銷售數量超1.4萬臺，主要應用于協作及仿生機器人領域，公司也在不斷挖掘在醫療器械、半導體設備、新能源等領域的應用前景。

在技術平臺方面，步科自主研發設計無框力矩電機產品，超高功率密度;為各類手臂型機器人實現輕量化、高功率輸出、低溫升等定制化解決方案。

從創新價值來看，銅損下降率最高可達20%;同力矩密度(扭矩重量比)下換算，實現明顯減重(約30%減輕);定子外徑52mm到132mm，9種尺寸全面覆蓋，12種動力規格全覆蓋，11/14/17/20/25/32/40等規格諧波。

禾川科技

歷經7年的研發歷程與電磁技術沉淀，以高轉矩密度、小體積、輕最化為核心設計目標，對標行業一線標桿產品性能指標，禾川科技秉承卓越性能為目標繼X系列伺服電機再重磅加碼推出了第三代Hu-MDB系列無框力矩電機。Hu-MDB系列無框力矩電機提供了φ14mm~φ160mm多種框架尺寸，且每種尺寸對應有3種疊厚，額定扭矩值覆蓋0.012N.m~12N.m。

同時，無框力矩電機產品可滿足更多應用場景更多柔性化的發展趨勢，如協作機器人關節集成，可匹配市場20kg范圍內協作機器人用動力核心模組。電機裂比大，可支持模組內部大中空設計布局。

事實上，早在2023年上半年，禾川科技成立了人形機器人事業部，并積極與業內上下游廠商進行合作交流。禾川科技董事長王項彬在接受采訪時曾表示：“禾川機器人在做本體里面的組件，以后將是一個海洋市場。禾川科技在人形機器人方面布局的產品主要包括驅動器、無框力矩電機、空心杯電機、編碼器、位置傳感器等。”

據了解，禾川科技的人形機器人業務正在穩步推進中。目前，公司已經與國內頭部人形機器人本體廠商建立了合作關系，并專注于線性組件、關節組件以及差異化靈巧手的研發。在靈巧手方面，我們已經成功開發出具有差異化特點的樣品，并得到了部分客戶的認可與采用。

昊志機電

昊志機電在近期接受投資者關系溝通時表示，機器人子公司成立事宜正在有序推進中，主要負責機器人核心功能部件(包括但不限于諧波減速器、無框力鉅電機、剎車機構、編碼器、電磁快換模塊、六維度力鉅傳感器、控制系統、關節模組、末端執行機構(氣動手指、快換模塊)以及 RV 減速器等機器人領域功能部件)研發、生產、銷售等。

公司現有的產品包括諧波減速器、無框力矩電機、驅動器、編碼器、力矩傳感器等可應用于人形機器人，但尚未應用于人型機器人領域，也沒有簽署相關協議。

昊志機電早在2014年便進入智能機器人核心零部件領域，通過自主研發攻克了智能機器人中“高性能諧波減速器”“高精度編碼器”“一體化關節模組”“六維力傳感器”“控制系統”“驅動器”等一系列核心功能部件技術，實現了智能機器人核心功能部件的全國產化。

據了解，昊志機電的無框力矩電機也是極少數能達到6倍過載能力的產品。同時，結合人形機器人在充電上的應用痛點，昊志機電研發出一款無磁槽力矩電機，該產品的設計目的就是為了減少電機的鐵損，提升電機的效率，以便于使機器人的充放電的時間間隔更長。