无框力矩电机是人形机器人关节驱动的核心部件。与有框电机不同，无框力矩电机没有轴、轴承、外壳和端盖，只有转子和定子，可无缝内置于机器人关节设计中，实现体积小、质量轻、结构紧凑。特斯拉Optimus全身28个执行器（旋转14个+线性14个）均使用无框力矩电机；宇树H1、远征A1、小米Cyberone、优必选X1、傅里叶GR-1等国产人形机器人关节单元也全部采用无框力矩电机。据Technavio数据，2023年全球力矩电机市场规模6.57亿美元，随着人形机器人放量，2030年市场规模有望达33亿美元。
无框力矩电机——关节驱动的理想方案
无框力矩电机是一种无框架式的无刷永磁同步电机。与传统伺服电机不同，它没有轴、轴承、外壳和端盖，只由转子和定子两个部件构成。转子是内部部件，由带永磁体的旋转钢圆环组成，直接安装在机器轴上；定子是外部部件，紧贴机器壳体安装。
这种结构使无框力矩电机具有体积小、质量轻、惯量低、结构紧凑、功率高、适配性强等特点。在机器人关节狭窄的安装空间内，无框电机可直接驱动负载，省去减速传动齿轮，提高系统运行精度。机器人行走、跑、弹跳等动作均需电机具有瞬时爆发式功率输出能力，无框力矩电机的高过载能力、高动态响应能力完美适配。
人形机器人关节布局——28个执行器
特斯拉Optimus全身共28个执行器，分布在肩部（6个）、肘部（2个）、腕部（6个）、躯干（2个）、髋部（6个）、膝部（2个）、踝部（4个），其中旋转执行器和线性执行器各14个，均使用无框力矩电机。国产人形机器人同样全面采用无框力矩电机方案：宇树H1膝关节极限扭矩约360Nm、髋关节约220Nm；远征A1关节峰值扭矩350Nm；小米Cyberone最大模组峰值扭矩300Nm；傅里叶GR-1关节230Nm。宇树、智元、小米均自研关节电机以更好适配自家机器人产品。
H3：市场空间测算——100万台对应23.97亿美元
2023年全球力矩电机市场规模6.57亿美元（+6.95%），人形机器人当前尚未放量，市场空间较小。但未来弹性巨大——若2030年人形机器人出货量达100万台，无框力矩电机单价降至500元/台（约70美元），人形机器人领域市场空间将达23.97亿美元（28个×100万台×70美元）。叠加传统工业机器人、协作机器人等领域的平稳增长，总市场规模有望达33亿美元。
国产人形机器人关节电机参数对比| 机器人 | 最大扭矩（Nm） | 自重（kg） | 关节电机策略 |
|---|
| 宇树H1 | 膝关节~360，髋关节~220 | 47 | 自制 |
| 远征A1 | 峰值350 | 55 | 自制 |
| 小米Cyberone | 最大模组峰值300 | 52 | 自制 |
| 傅里叶GR-1 | 230 | 55 | - |
