在机器人灵巧的手指关节中，在医疗设备精准的驱动系统里，甚至在未来人形机器人的核心关节处，藏着一颗“超能心脏”——空心杯电机。它虽轻如羽毛，却能爆发出惊人的能量，凭借无与伦比的效率和响应速度，正在悄然颠覆传统动力技术，成为高精尖领域的“隐形冠军”。

空心杯电机的构成：其主要零件包括空心杯线圈、外壳、轴承、下壳、上壳、永磁体等。其中，空心杯电机的关键零件为空心杯线圈，该零部件没有其他支撑结构，完全由导线绕制而成。这些空心杯线圈形状设计、排布整齐性、绕制槽满率等因素为决定空心杯电机性能的关键要素。

传统电机因铁芯结构笨重、效率受限，而空心杯电机以无铁芯转子设计，实现了“减重不降能”的奇迹：- 节能王者：铁芯的消失让磁阻损耗近乎归零，最高90%的转换效率让传统电机（普遍70%）望尘莫及。一台直径仅12mm的微型空心杯电机，竟能输出0.5N·m扭矩，堪比人类手指的灵巧与力量；- 闪电响应：机械时间常数最低仅5毫秒（传统电机需100毫秒以上），这使得手术机器人能实现0.1毫米级震颤控制，无人机云台在每秒20次抖动中仍稳如泰山；- 极致稳定：转速波动控制在2%以内，轻载运行时仍能保持“稳如磐石”；- 身轻如燕：同等功率下，体积缩小50%，重量减轻60%。美国NASA最新火星探测器的机械臂关节中，8台空心杯电机总重量不足500克，却支撑着2公斤载荷的精准操作。

这些特性让它成为航空航天、医疗设备、工业机器人等领域的“黄金选择”，甚至在特斯拉人形机器人Optimus的手指驱动中，空心杯电机也是幕后功臣。在2025年，与空心杯相关的上市公司也得以借力人形机器人概念，其市值因此实现了显著增长。

空心杯电机分为两大阵营：- 有刷电机：采用机械电刷换向，由机壳、软磁材料内定子、永磁体外定子、空心杯型转子电枢组成。但这种换向方式会因相对摩擦产生噪声、电火花，寿命有限，电刷摩擦产生的火花和噪音让其逐渐退出高端舞台；

- 无刷电机：采用电子换向，由机壳、软磁材料、绝缘材料和空心杯电枢构成的定子及永磁钢转子等组成，具有效率高、转矩波动小、使用寿命高、结构精巧、维护方便等优点。成为医疗和机器人领域的“主力军”。

目前，无刷空心杯电机已占据技术高地，瑞士Maxon、德国Faulhaber等海外巨头凭借精密绕线工艺，垄断了全球65%的市场。而中国厂商如鸣志电器、鼎智科技正奋起直追，试图在“精密动力赛道”上弯道超车。

2023年，全球空心杯电机市场规模仅8亿美元，中国占比超35%，看似“小众”，却暗藏爆发潜力：- 人形机器人浪潮：2025年人形机器人商业化将催生百亿级需求，空心杯电机因“小体积、高功率”成为关节驱动的首选；

空心杯电机的灵魂在于自支撑绕组技术——漆包线悬空绕制，无任何支撑结构，工艺精度直接决定性能天花板：- 绕线工艺三巨头：1. 斜绕型（蜂房式）：瑞士Faulhaber的“王牌工艺”，一次成型、平整度高。绕线时需制作带有两排销钉的专用绕线芯轴，绕线过程中芯轴跟随绕线机做回转运动，使得漆包线缠绕在芯轴上。此种绕制方法使得端部尺寸较小，由于斜绕型需要一定的排线角，漆包线相互交叠，槽满率较低。

2.同心式（马鞍形）：Maxon的“独门绝技”，功率密度领先全球。同心式绕组也被称为菱形绕组或马鞍形绕组，是采用先绕制成多个单一菱形线圈再排线的方法，线圈一般采用自粘性方导线，便于绕制和固定，之后依据产品设计尺寸要求，进行单个线圈的整形处理，再将成型后的线圈采用专用工装定位进行环形固定，最终形成杯状。

3. 直绕型：工艺相对复杂，需要多次绕制形成，多用于较少匝数、较长绕组结构，故而在流程化绕线设备上采用的情况相对较少。绕制时先按照匝数要求在绕线模上绕制普通环形的漆包线元件（如图中红线所示），在排线芯轴上连成绕组，两端涂抹适当的粘结剂并固化成型。这种绕制方式槽满率较高，绕线杯中部壁薄，且由于漆包线排布不整齐、有堆叠，导致整个空心杯线圈排布较乱，端部留有走线余量所以端部尺寸较高。

目前，空心杯电机线圈的生产技术主要分为绕卷生产和一次成型生产，其中，一次成型生产的方式较为主流，前述直绕型、斜绕型、同心式绕组均是应用于一次成型的自动化设备中。

根据我们查询，上述的绕线设备行业的头部厂商主要集中在欧美、日本等地，诸如瑞士Meteor、日本田中精机、日本日特机械等。这些海外厂商的设备在自动化、智能化等方面均处于领先地位，设备产品先进可靠，生产效率高。

国产设备在可靠性和绕制精度方面相比世界先进水平仍有较大差距。国内绕线机厂商包括中特科技、勤联科技、台立电子等公司。（下图为中特科技产品）

随着人形机器人、微型无人机、智能穿戴设备的爆发，空心杯电机正从“工业配角”升级为“智能核心”。它不仅是动力源，更是精密控制的代名词。在这场技术革命中，谁能突破绕线工艺与设备的壁垒，谁就能抢占未来智能硬件的“动力心脏”。