東方證券:軸向磁通電機性能優勢明顯 有望在機器人領域得到更廣應用

智通財經
03/04

智通財經APP獲悉,東方證券發布研報稱,軸向磁通電機具備緊湊的外形、高扭矩密度和高能效,未來有望在機器人關節得到更廣泛應用,帶動相關廠商收入增長。軸向磁通電機採用獨特的盤式結構,具備緊湊的外形、高扭矩密度和高能效;目前處於大規模應用前夜,散熱和成本問題有望逐漸改善。相關標的包括偉創電氣(688698.SH,未評級)、步科股份(688160.SH,未評級)、臥龍電驅(600580.SH,未評級)。

東方證券主要觀點如下:

人形機器人電機爆發性增強,量產有望提高軸向磁通電機滲透率

人形機器人關節電機需要具備短時輸出的爆發性,以應對未知環節中的複雜挑戰,因此關節電機轉矩密度和功率密度等指標至關重要。該行看到,宇樹科技機器人在春晚中表演了翻跟斗、Airflare大回旋等動作,體現了強大的關節瞬間爆發力。傳統徑向磁通電機方案雖然已較為成熟,但其在空間利用、功率密度上存在天然瓶頸,軸向磁通電機作為潛在的替代方案,其獨特的結構緊湊、扭矩密度高、功率密度高的優勢,契合了未來機器人電機的功能需要,目前國內的青龍人形機器人關節已應用到軸向磁通電機。人形機器人蔘數變化快,對降本要求高,國內廠商響應更加積極,通過規模化生產,軸向磁通電機還有較大降本空間。從產品特性來看,該行認為軸向磁通電機未來有望在機器人腿關節等需要重載負載的場景下率先廣泛應用,再拓展至全身關節,從而帶動國內廠商營收增長、份額提升。

軸向磁通電機採用獨特的盤式結構,具備緊湊的外形、高扭矩密度和高能效

目前機器人本體關節常採用的內轉子無框力矩電機和諧波減速器的方案。內轉子無框力矩電機是徑向磁通電機,採用了「內外嵌套」的圓柱形結構,定子鐵芯環繞中心的轉子,磁力線沿半徑方向穿過氣隙形成閉合迴路。軸向磁通電機則採用了扁平的盤式拓撲結構,盤狀轉子位於定子的側面,能具備更大的直徑尺寸,而氣隙磁場方向與電機軸線方向平行,磁通路徑大大縮短。這樣的拓撲結構使得軸向磁通電機較徑向磁通電機,具備更緊湊的外形、更高的轉矩/功率密度。據盤轂動力數據顯示,在相等的功率下,其軸向磁通電機較徑向磁通電機重量減輕50%、軸向尺寸縮減50%、高效(效率>90%)面積達90%以上,扭矩密度和功率密度均大幅增加。

軸向磁通電機處於大規模應用前夜,散熱和成本問題有望逐漸改善

軸向磁通電機常採用夾層結構,這導致雙轉子軸向磁通電機的中間定子和雙定子軸向磁通電機的中間轉子常常散熱困難。疊加其高比功率特性使得電機整體熱容量低,由此可能導致嚴重的電機發熱。目前業內已有增加超高導熱性新材料、優化電機散熱結構、主動冷卻等探索方案,伴隨業內的持續研發突破,該行認為影響軸向磁通電機廣泛應用的散熱問題未來有望逐步改善。據QYResearch數據,2024年全球軸向磁通永磁電機產量約為32萬台,年產能接近41萬台,平均單價約為3400美元。該行看到當前軸向磁通電機單價仍然較高,但其已經在法拉利等超級跑車以及eVTOL飛行器等高端場景裏得到應用,軸向磁通電機處於市場大規模應用的前夜,國內已有盤轂動力等較成熟廠商,隨着量產推廣,該行認為成本有望逐漸下降。

風險提示

軸向磁通電機研發進展不及預期、軸向磁通電機量產進展不及預期、人形機器人廠商量產不及預期。

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