國金具身智能陳傳紅｜機器人前瞻技術專題（一） 電機：高扭高温需求驅動，諧波磁場電機迎曙光

（來源：國金證券研究所）

　　作者：陳傳紅、冉婷

摘要

　　機器人電機高温高扭需求迫切：高轉矩密度+低轉矩波動+強過載能力+散熱屬性是電機的核心能力指標。機器人在各種複雜環境中完成搬運、抓取、行走等任務，需要較大的力矩來驅動，如智元遠征A2 Max機器人關節峰值扭矩達450Nm。而受限於機器人尺寸較小，關節電機則需要擁有單位密度下較高的轉矩輸出能力。在工業機械臂、手術機器人等需要完成精密操作的機器人系統中，關節電機對低齒槽轉矩的要求很高。在諸如腿足關節等與環境頻繁交互的關節中，電機常處於周期性的短時高過載工況，峰值轉矩需求高達額定轉矩需求的5-10倍。同時當電機處於過載工況時，繞組具有極高的損耗密度，短時內會產生巨大的熱量。因此，高性能機器人關節電機需要擁有良好耐高温和散熱屬性。

1、 諧波磁場電機迎曙光：

　　打破傳統電機磁路設計桎梏，高功密下體積減小+扭矩提升。諧波磁場磁路設計源自「磁場調製效應」，打破傳統電機勵磁和電樞單元的極對數必須相等的限制。基於該效應下，磁場調製電機在外特性上與機械減速齒輪箱類似，轉矩新增放大係數「極比」，從而可在相同材料選型和散熱條件下大幅提升電機轉矩密度。目前諧波磁場技術產學研結合不斷加速，工業及機器人場景實現落地。東南大學團隊與南京某公司共同開發了基於諧波磁場原理的直驅式鍛壓伺服電機。與傳統設計方案相比，新電機轉矩密度提高了34%，轉矩脈動僅為0.35%。國內某龍頭電機公司已發佈一系列諧波磁場專利，諧波磁場相關技術實現產業化落地。在保持功率密度不變的情況下，諧波磁場磁路設計將電機體積縮小一半，實現功率密度的躍遷，有望持續打開工業及人形機器人應用空間。

2、第四代磁材釤鐵氮商業化開啟：

　　（1）高温性能是釤鐵氮最核心優勢之一。釤鐵氮作為第四代稀土永磁材料，擁有比釹鐵硼材料更高的耐温性，居里温度約達470°C，更為寬泛的高温環境中保持穩定的工作狀態。

　　（2）諧波磁場電機對磁材磁性需求下降。磁能積最高可達40MGOe，剩磁可達到650-1500mT，略低於釹鐵硼，但遠高於鐵氧體。諧波磁場電機能夠大幅度提升功率密度，對磁材磁性需求邊際下降。

　　（3）釤鐵氮成型工藝迭代迅速，有效磁性提升快速。釤鐵氮磁體此前受困於製備及成型工藝難點，多用於中低端應用場景。主要有兩種成型技術路線：粘結磁體和燒結磁體。目前衍生出低温成型工藝和低熔點金屬粘接劑輔助成型兩類改進成型方法。兩類改進成型方法有效解決了氮高温易分解，磁性能低等問題，為釤鐵氮量產提供了技術支持。

　　（4）釤鐵氮應用空間打開。隨着機器人等對電機扭力和耐温要求的提升以及諧波磁場電機的商業化，釤鐵氮有望大規模普及。從市場空間來看，當前釹鐵硼仍是最主要的稀土永磁材料，燒結釹鐵硼和粘結釹鐵硼生產總量佔每年稀土永磁材料的98%以上。分下游看，稀土永磁材料主要應用於新能源汽車（19.8%）、風力發電（15%）、節能電梯（14.6%）和工業機器人（8.72%）等領域，其中大部分場景磁能積需求低於40MGOe，當前釤鐵氮永磁材料已可滿足其性能要求。我們測算，2030年釤鐵氮磁體替代空間有望達到122億元。以人形機器人100萬台產量計算，單台伺服電機數量為40個，假設全部採用釤鐵氮電機方案，遠期將給諧波磁場電機帶來80億元以上市場空間。

風險提示

　　技術路線迭代不及預期風險，稀土及其製品出口限制風險，機器人發展不及預期風險。

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目錄

一、機器人電機：高扭高温需求迫切

1.1機器人高性能需求，電機選型設計標準明確

1.1.1傳動部件類型：柔性執行器、彈性執行器和準直驅執行器

1.1.2傳動架構類型：並軸級聯式、同軸串聯式、同軸內嵌式

1.2電機按拓撲結構分為徑向磁通、軸向磁通和空心杯電機

　　1.3高性能機器人電機需求：高轉矩密度+低轉矩波動+強過載能力+散熱屬性

二、高功密需求牽引，諧波磁場電機迎來曙光

2.1 機器人電機新技術：諧波磁場打破傳統電機磁路設計桎梏

2.2 諧波磁場核心優勢：平均轉矩大，轉矩脈動小，功率密度躍升

　　2.3諧波磁場電機應用領域：工業場景已有應用，機器人關節和靈巧手具備潛力

三、諧波磁場電機放量疊加工藝進步，釤鐵氮供需邊際加速

　　3.1高温性能優異+成本優勢顯著， 釤鐵氮應用廣闊

3.2供給邊際：製備、成形工藝進步拓寬釤鐵氮應用邊界

3.3需求邊際：諧波磁場電機進一步打開釤鐵氮滲透率空間

五、風險提示

正文

一、機器人電機：高扭高温需求迫切

1.1機器人高性能需求，電機選型設計標準明確

　　機器人通過與外界場景進行交互來完成各項任務，而外界場景具有動態性和非結構性，交互具有頻繁性，這對機器人執行器提出了嚴格要求。從機器人的需求角度分析，電機具有如下特徵：（1）模塊化設計：通過電機與傳動部件集成，實現低速大轉矩輸出，以應對重載交互需求；（2）強過載能力：在動態場景中快速響應時效性任務，需支持短時高力矩爆發輸出；（3）優異動態響應：適應頻繁加減速及往復運動，確保複雜動作執行的精準性；（4）高可靠性能：抵禦頻繁交互帶來的衝擊擾動，保障系統運行可靠性；（5）高功率/轉矩密度：在有限關節空間內實現高轉矩/功率密度，可滿足機器人輕量化需求。

　　我們認為相較於傳統工業應用中的伺服電機，機器人電機更需加強短時輸出的爆發性、提高未知環境中的可靠性，並適應機器人自身結構所帶來的限制。

　　執行器是驅動機器人關節運動的核心部件，按驅動形式可分為旋轉驅動和直線驅動（其驅動源本質仍為旋轉電機）。由於傳動部件與驅動電機在功能和結構上緊密耦合，電機設計必須綜合考慮傳動特性與機械架構。根據傳動部件類型及其與電機的組合方式，執行器可進行如下分類：

1.1.1傳動部件類型：柔性執行器、彈性執行器和準直驅執行器

機器人執行器按傳動部件類型可分為三類：

　　(1) 柔性執行器(flexible actuator，FA)，由電機結合高減速比減速器組成，其核心特徵體現在三個方面：①高轉矩密度：通過高減速比減速器設計顯著提升輸出轉矩，實現較高的轉矩密度。②具有機械諧振：由於諧波減速器中柔輪、齒隙及摩擦等彈性連接因素，系統存在多階振動頻率的機械諧振現象。③低力透明度和弱反驅性能：高減速比結構會增大反射慣量和反射摩擦等機械阻抗，從而導致力透明度降低和反驅性能減弱。

　　(2) 彈性執行器在柔性執行器基礎上集成彈性元件，主要包括串聯彈性、可變剛度和可變阻抗等類執行器型，主要特徵表現爲：①強抗衝擊性能：彈性元件作為緩衝介質有效隔離衝擊載荷，顯著增強抗衝擊能力。②高效率、高峰值轉矩：通過被動儲能機制實現高效率能量轉換和高峰值轉矩輸出。③低力控制帶寬：由於彈性元件剛度通常小於10000Nm/rad，系統呈現較低輸出阻抗，力控制帶寬相對受限。

　　(3) 準直驅執行器(quasi direct drive，QDD)採用高轉矩密度電機配合低減速比減速器的結構配置，其典型特徵包括：①高力透明度和強反驅性能：通過降低減速比有效減小非線性誤差和靜摩擦力，從而獲得優異的力透明度和反驅性能。②強抗衝擊性能：減速器減速比的降低同時減少了機械阻抗，使系統具備良好的抗衝擊能力。③低轉矩密度：由於減速比對轉矩的放大作用較弱，導致整體轉矩密度提升幅度有限。

　　不同傳動部件使關節執行器呈現差異化特性，導致對關節電機的需求也產生差異。柔性執行器雖降低了對電機的轉矩需求，但需解決機械諧振問題；彈性執行器減小了峰值轉矩要求，卻需要提升力控制的動態響應能力；準直驅執行器僅通過電流環就能實現高精度轉矩控制，但面臨着提高轉矩密度的挑戰。

1.1.2傳動架構類型：並軸級聯式、同軸串聯式、同軸內嵌式

　　機器人執行器的傳動架構主要分為三類：（1）並軸級聯式採用電機與減速器徑向排列但輸出軸非同軸佈置，（2）同軸串聯式實現電機與減速器沿同軸排列，（3）同軸內嵌式將減速器集成於電機內部形成同軸排列。這些架構直接影響電機尺寸約束和系統輸出特性。

　　傳動部件的差異直接影響電機的電磁特性、傳感器要求和控制策略；傳動部件的組合架構則約束着電機的尺寸和外形。基於這兩種分類維度，可系統分析特定機器人關節對伺服電機的性能需求，為關節電機的選型設計提供明確依據。

1.2電機按拓撲結構分為徑向磁通、軸向磁通和空心杯電機

　　目前，常見的機器人電機拓撲包括內轉子徑向磁通永磁電機、外轉子徑向磁通永磁電機和軸向磁通永磁電機。此外，空心杯電機作為一種特殊的永磁電機也常用於機器人靈巧手的微小型關節。

　　內轉子徑向磁通永磁電機是主流永磁電機，根據永磁體安裝方式可分為表貼式和內嵌式兩種。由於表貼式結構結構簡單、成本低廉，加之關節電機轉速要求不高，使得表貼式結構成為機器人關節的首選方案。隨着機器人負載能力和動態性能的持續提升，對關節電機的轉矩輸出要求也相應提高，內轉子逐漸被其他電機類型替代。

　　外轉子電機憑藉其結構優勢，在特定應用場景中逐步替代內轉子電機。該類型電機在同等外徑條件下能提供更大輸出轉矩，兼具扁平內轉子電機的特性優勢，同時實現了更高的峰值轉矩密度和速比性能。另外，外轉子電機增大的氣隙直徑有利於採用更多極對數設計，有效抑制轉矩脈動，這種特性使其在低減速比關節執行器中更為適配。基於上述優勢，外轉子電機主要應用於直接驅動機器人，或構成QDD用於準直驅機器人。

　　軸向磁通電機與傳統徑向磁通電機相比，具有軸向尺寸緊湊、轉矩/功率密度高、空間利用率高的優點。其結構特點使其能夠在相同外徑條件下，具有更大永磁體空間和更多磁極數量，從而更易實現低速大轉矩輸出。然而該類型電機在實際應用中仍面臨兩大技術瓶頸：第一，該電機在持續高扭矩工況下會出現嚴重發熱；第二，該電機工藝複雜性和材料利用率偏低，不利於批量化生產。

　　空心杯電機作為一種特殊永磁伺服電機，採用無鐵心圓筒形繞組轉子結構，具有轉子慣量小、無鐵耗和齒槽轉矩的特點。該設計使其具備轉矩波動小、運行平穩、效率高和動態響應快的優勢，適合應用於對體積、精度和靈活性要求高的機器人靈巧手領域。但由於空心杯電機輸出轉矩有限，實際應用中需要配合高減速比減速器及滾珠絲槓、蝸輪蝸桿或腱繩等傳動機構組成級聯式柔性執行器系統。

　　通過分析機器人電機的峰值轉矩密度與尺寸參數關係，可建立典型應用型譜：空心杯電機適用於8-20mm直徑的低徑長比微型關節，主要應用於靈巧手等精密部件；內轉子電機主導30-80mm直徑的中徑長比關節，主要應用於機械臂等上肢系統；外轉子電機則適配100-180mm直徑的高徑長比關節，適合腿足式機器人等高動態下肢需求。軸向磁通電機具有高轉矩密度特性，但由於其存在散熱問題，當前實際應用有限。

　　機器人產業的發展推動了內轉子無框力矩電機、外轉子電機、空心杯電機這三種主流電機的市場快速成長。

　　Valuates Reports數據顯示，2022年全球無框力矩電機市場規模已達6.7億美元，預計2029年將增長至11.7億美元。國際廠商在該領域具有先發優勢，主要企業均已推出面向機器人關節的系列化產品。相比之下，國內產業起步相對較晚，在關鍵製造工藝如充磁、灌封和繞線技術，以及過載能力和輕量化設計等方面仍存在提升空間。

　　近年來外轉子電機及其QDD模組發展迅猛。國際代表廠商包括Maxon和Westwood Robotics等，國內主要有CM、SW、宇樹科技、銀弗科技、本末科技和靈足時代等企業。當前市場格局呈現明顯差異化特徵：在大尺寸外轉子電機及集成QDD模組領域，國內產品佔據主導地位；而在小尺寸高精度外轉子電機方面，則以國外廠商的技術優勢更為突出。

　　目前機器人關節應用的空心杯電機以10mm左右的小微型產品為主流。該領域國外廠商如瑞士Maxon、德國Faulhaber和瑞士Portescap等憑藉先發優勢佔據市場主導地位，而國內產業起步較晚，在8mm及以下小尺寸產品的技術水平上與國際領先企業仍存在差距。

　　1.3高性能機器人電機需求：高轉矩密度+低轉矩波動+強過載能力+散熱屬性

　　相比傳統電機，機器人電機具有材料利用率高、工況複雜、環境多變的特點，其內部多物理因素交互作用形成的耦合效應，導致電磁兼容、散熱、機械強度等問題突出，傳統電機結構難以適用。機器人高性能關節電機需具備四大核心性能特徵：高轉矩密度、低轉矩波動、強過載能力和優異散熱性能，這是實現複雜作業任務的關鍵技術保障。

　　高轉矩密度是機器人電機的核心性能指標。機器人需在複雜工況下執行搬運、抓取和行走等任務，這些動作通常依賴較大驅動力矩。同時機器人結構尺寸緊湊，要求關節電機在單位體積內實現更高轉矩輸出，從而滿足小型化設計與高功率輸出的雙重需求。

　　低轉矩波動是影響運動精度的關鍵因素。電機轉矩波動主要由齒槽效應、磁路不對稱、電流諧波、電樞反應及控制延時等因素導致，需通過優化槽極配合、調整永磁體參數、採用斜極斜槽設計或增設輔助槽等措施來抑制轉矩波動，提高機器人運行精準性。

　　強過載能力是應對突發負載的核心保障。永磁電機的過載轉矩主要由電樞反應和定子鐵心飽和引起，可通過優化極槽配合、齒寬、定子裂比及永磁體厚度等參數來降低磁飽和並減小交直軸電感，從而提升過載轉矩輸出。此外，大電流導致的繞組温升也會制約過載能力，需結合銅損耗係數定量分析極限熱負荷下的持續工作時間。

　　高效散熱設計是確保可靠運行的基礎。機器人關節伺服電機在過載工況下，繞組因高損耗密度會迅速積聚大量熱量。而由於機器人電機通常採用全封閉式結構以適應複雜工作環境，其內部散熱能力受限，導致短時間內出現急劇温升，嚴重影響電機的輸出性能和運行可靠性。

　　當前，機器人電機主流方案仍無法滿足機器人關節對高轉矩密度、低轉矩波動、強過載能力和散熱屬性的需求，導致機器人運動性能難以提升，動作精準度較低，甚至在長時間高強度運行過程中會因熱量過高導致電機損害，嚴重影響了機器人整體工作的可靠性，機器人關節電機方案仍有待改進。

二、高功密需求牽引，諧波磁場電機迎來曙光

2.1 機器人電機新技術：諧波磁場打破傳統電機磁路設計桎梏

　　電機作為一種機電能量轉換的核心裝置，自19世紀初誕生以來便得到了廣泛關注。以直流電機、永磁同步電機等為代表的傳統電機得到快速發展。該類電機普遍具有勵磁和電樞2個功能單元，且2個功能單元的極對數相同。隨着研究深入，相關學者發現該電機除電樞和勵磁2個功能單元包含的初始磁密諧波外，還由於凸極轉子、定子開槽等不均勻氣隙結構，引入了氣隙磁導諧波。在氣隙磁導諧波作用下，電機產生了與電樞和勵磁初始磁密諧波極對數、幅值、頻率、相位不同的磁密諧波。這種特殊的電磁現象與調製過程類似，稱為電機領域的「磁場調製」現象。

　　諧波磁場電機就是基於這樣新結構和新原理工作的磁場調製電機。其勵磁和電樞單元的極對數不等，需新增調製單元進行磁場極對數轉換，這種特殊的電磁現象稱為「磁場調製效應」。在該效應下，諧波磁場電機在外特性上與機械減速齒輪箱類似，轉矩新增放大係數「極比」（電機旋轉部分極對數和電樞繞組極對數之比），從而可在相同材料選型和散熱條件下大幅提升電機轉矩密度，具有廣闊應用前景。

　　磁場調製電機的基本原理源自磁力傳動的齒輪。D.Howe教授在2001年提出了一種徑向充磁型磁齒輪，該磁齒輪主要包含三部分：低速轉動的外轉子、保持靜止的調磁環和高速轉動的內轉子，通過調磁環的調製作用實現動力傳遞。研究表明，該磁齒輪具有轉矩傳遞能力，轉矩密度高達100kN·m/m3，並具有自我過載保護能力。該磁齒輪的提出讓眾多學者展開了對磁場調製原理和磁齒輪複合電機研究，一系列磁齒輪樣機被製造出來。

　　1999年，一種新型的永磁遊標電機（Permanent Magnet Vernier Machine，PMVM）被提出。該電機採用了定子開槽以及轉子表貼永磁體的設計方案，將電樞繞組安裝在定子槽內，當轉子旋轉時，永磁體產生的旋轉磁場經過定子齒對磁場進行調製，並與定子電樞磁場形成耦合，從而傳遞轉矩。學者通過對磁導函數的推導分析，證明了永磁遊標電機具有較高的轉矩密度。該電機通過磁場調製原理，實現了轉子永磁體的極數多於定子繞組極數和槽數，相較於傳統的永磁同步電機，該電機具有低速高轉矩的特點。

　　磁場調製電機具備「勵磁-調製-電樞」3個功能單元，在拓撲結構上具有更高的設計自由度，從而形成豐富的磁場調製電機族。根據各功能單元運動關係，可將無刷磁場調製電機分為3大類，即調製單元靜止型、勵磁單元靜止型和三單元旋轉型。在此基礎上，可根據各功能單元的勵磁方式劃分出具體拓撲。

　　磁場調製電機與傳統電機的工作原理不同在於其電樞與勵磁磁場要經過磁場調製單元的調製后才能相互作用產生轉矩。當氣隙內加入調製單元后，在永磁體和某一個導磁塊中心線對齊時，由於鐵磁材料導磁性遠大於空氣，所以磁場都穿過導磁塊，導致該導磁塊對應氣隙內的磁密提升；而當永磁體中心線逐漸偏離導磁塊中心線時，這種導磁效果會逐漸削弱，直到永磁體中心線開始靠近下一塊導磁塊的中心線，並在兩者重合時，該導磁塊對應的氣隙磁場重新達到峰值。因此當氣隙中加入導磁塊后，氣隙磁場會由於其導磁作用變得不規則，從空間諧波的角度分析，可以預測新的磁場諧波分量被引入。

2.2 諧波磁場核心優勢：平均轉矩大，轉矩脈動小，功率密度躍升

　　電機作為機電能量轉換裝置，其性能體現在「電」與「機械」兩個方面。機械端口的主要指標是平均轉矩與轉矩波動，而電端口的主要指標為電壓、電流、功率因數、電壓畸變程度等。根據電機學理論，電機的電壓與電流可以通過線匝數調節，因此其內在的性能僅為功率因數與電壓畸變程度兩項。由於電壓畸變程度主要在轉矩波動中體現，所以諧波磁場電機的主要兩項性能指標為平均轉矩和轉矩波動。

　　各類磁場調製電機的工作原理可統一表述為：勵磁單元對應的勵磁磁動勢諧波經調製單元對應的氣隙磁導諧波調製，產生與電樞單元對應的電樞磁動勢諧波極對數、旋轉速度和旋轉方向均相同的勵磁磁密諧波，即勵磁磁密工作諧波，該勵磁磁密工作諧波與電樞繞組交鏈，進而貢獻平均轉矩。在各類無刷磁場調製電機中，遊標永磁電機及軸向磁通永磁電機擁有最大的平均轉矩，達到2pu以上。

　　轉矩波動是電機的關鍵指標之一，關乎電機轉速穩定性、定位精度、動態控制性能等。轉矩波動主要由勵磁轉矩波動、齒槽轉矩波動和磁阻轉矩波動構成。

　　勵磁轉矩波動可直接藉助空載反電勢計算，轉矩波動指標（torque ripple index，TRI）可用於快速比較不同極比遊標永磁電機的轉矩波動，其物理意義為反電勢諧波與基波的比值，TRI越小轉矩波動越小。以遊標永磁電機為例，其同時空載反電勢基波中包含兩個主要成分，但諧波反電勢只有一個主要成分，因此其TRI值必然顯著低於常規永磁電機。隨着極比增加，基波反電勢中的調製分量佔比提升，使得TRI值隨極比升高而下降，勵磁轉矩波動減小。

　　電機的齒槽轉矩可以視為空載時內部磁場儲能的變化所引起。根據《電工術語-旋轉電機》定義：齒槽轉矩（Cogging Torque）是無供電的永磁電動機由於其轉子和定子有自行調整至磁阻最小位置的趨勢而產生的周期性轉矩。齒槽轉矩是永磁電機固然存在的非理想轉矩，它是轉矩脈動的一部分，並會引起電機的非必要振動、噪聲等問題。齒槽轉矩在一個自身轉矩周期內正負對稱分佈，故淨合成值為零，因此它難以被利用，在工程與研究上總是想辦法將其削弱。

　　諧波磁場的磁路設計可以大幅改善傳統永磁電機齒槽轉矩脈動過大的問題。以8極24槽的永磁電機為例，由於其整數槽集中繞組結構，轉子磁動勢的5次和7次諧波參與齒槽轉矩產生，因此有較大的齒槽轉矩，初始設計方案的齒槽轉矩達到最大值2.17Nm。通過諧波磁場磁路優化設計，仿真結果顯示其齒槽轉矩可有效減少約89.5%。

　　磁場調製電機的轉子有三種，即表貼式永磁轉子、內置式永磁轉子和凸極磁阻轉子。諧波磁場電機採用表貼式結構時磁阻轉矩恆為零，採用內置式結構時高極比下磁阻轉矩波動亦較小；永磁磁通反向電機由於等效氣隙大磁阻轉矩波動同樣可忽略；僅永磁開關磁鏈電機在特定極槽配合下可能產生較大的磁阻轉矩波動。

　　2.3諧波磁場電機應用領域：工業場景已有應用，機器人關節和靈巧手具備潛力

　　新型的磁場調製電機具有獨特的調製單元，永磁體和電樞磁場經過調製在氣隙中產生大量諧波磁場，導致電機的損耗進一步增加。因此，如何合理利用諧波能量，並將諧波能量轉化為與基波能量類似的電機有效輸出能，是諧波磁場研究的關鍵，相關研究已逐漸擁有產業化落地趨勢。

　　東南大學程明老師團隊與南京某公司在伺服電機領域開展產學研合作，利用磁場調製電機高轉矩密度的特點適合於低速大轉矩應用，開發了直驅式鍛壓伺服電機。該應用場合需要電機具有高轉矩密度、低轉矩脈動，從而保證鍛壓裝置連續穩定恆速運行，保障鍛壓質量。

　　該方案採用定子18槽、轉子56極（Ps=8、Pr=28）磁場調製永磁電機，定子採用裂齒結構。在電機最大轉矩、永磁體用量相同的條件下，與該公司原有設計方案的傳統永磁電機關鍵指標對比，不含機殼的電機有效體積減小25%，以有效體積計算的電機轉矩密度提高了34%，轉矩脈動僅為0.35%，還不會降低效率，驗證了設計方法的有效性。

　　同時，國內龍頭電機公司已擁有一系列基於調製磁場電機原理的諧波磁場設計專利，通過磁路設計實現功率密度躍遷。其調製磁場電機的原理為：A.無論作為BLDC控制或PMSM控制，電機轉子轉動的必要條件是定子繞組在電機氣隙中產生的磁場極對數與轉子磁體極對數相等；B.定子繞組通電后，在電機氣隙中產生基波磁動勢, 在定子齒槽磁導的作用下，沿氣隙空間分佈一系列的調製磁場；C.當特定的氣隙諧波磁場的極對數等於轉子磁體極對數Pr時，則會輸出穩定的電磁力矩。

　　基本上氣隙磁場幅值與氣隙值成反比，故減少電機定子和轉子間的氣隙值對功率體積密度提升效果明顯。但由於齒槽力矩幅值與氣隙磁場幅值的平方成正比，故縮小電機氣隙值會使得電機齒槽力矩脈動顯著增加，導致電機振動噪音也顯著增加在維持固定的電機氣隙值條件下，理論研究表明，降低電機齒槽力矩脈動的有效方法是增大電機齒槽力矩波動周期數，其中，波動周期數等於定子槽數和轉子磁體極數的最小公倍數。

　　基於諧波磁場設計的調製磁場電機在定子槽數相同的情況下，調製磁場電機與傳統永磁電機相比，調製磁場電機的齒槽力矩波動周期數增加趨勢明顯，因此，其能大大降低電機齒槽力矩脈動幅值，從而提升永磁電機功率體積密度。

　　諧波磁場電機高功率密度優異性能有望廣泛應用在人形機器人關節及靈巧手部件。諧波磁場電機實現在輸出功率相同的條件下, 調製磁場電機體積減少了一倍以上，即調製磁場電機重量也減少一倍以上。目前人形機器人電機問題集中在功率密度達不到要求，諧波磁場電機的磁路設計方案有望解決該痛點。同時，高功密帶來的另一優勢便是體積和重量的減小，完美適應人形機器人輕量化發展趨勢，未來諧波磁場電機滲透率有望持續提升。

三、諧波磁場電機放量疊加工藝進步，釤鐵氮供需邊際加速

　　3.1高温性能優異+成本優勢顯著， 釤鐵氮應用廣闊

　　伺服電機的磁體通常採用永磁材料，永磁材料具有較高的磁場強度和磁能積，使得電機可以產生強大的磁場。稀土永磁材料是繼金屬系和鐵氧體系后問世的第三類永磁材料。自20世紀60年代以來，稀土永磁材料經過了三次迭代。

　　第一代為釤鈷永磁（SmCo5）系材料，於1967年在美國發明，標誌着稀土永磁材料的誕生。該產品雖然快速實現了商品化，但由於含較多戰略金屬鈷和儲量較少的稀土金屬釤，原材料價格過於昂貴，導致發展前景受限，主要應用於航空航天等高科技領域。

　　第二代釤鈷永磁（Sm2Co17）系磁體於1977年在日本發明。相比於第一代釤鈷永磁，第二代具有優良的磁穩定性、高温磁性能、高抗氧化及抗腐蝕性，推動稀土永磁的研究向工業、民用領域轉移。

　　第三代是釹鐵硼系（Nd2Fe14B）材料，開發與1983年。釹鐵硼永磁被譽為「現代永磁之王」，該材料具有卓越性能與超高磁能積，同時以儲量豐富、成本低廉的鐵和釹，替代了昂貴的鈷資源與稀缺的釤元素，推動永磁材料快速實現商業化。

　　第四代為稀土鐵氮系（Sm-Fe-N）材料，該材料由愛爾蘭教授科埃於1990年發現。釤鐵氮是第四代稀土永磁的典型代表，熱穩定性強且價格低廉，但目前仍在實驗室階段，距離量產仍有一定距離。

　　第四代稀土永磁材料——釤鐵氮永磁材料，主要以釤（Sm）、鐵（Fe）和氮（N）為關鍵成分，在組成結構上形成了獨特的化合物體系，進而展現出一系列優異性能，其核心優勢主要體現在低成本、可靠性、輕量化和高效率四個方面。

　　低成本：從原材料看，釤鐵氮永磁材料完全不含鏑、鋱等重稀土和釹，避免了釹價波動和重稀土短缺的問題。從工藝來看，釤鐵氮還原擴散法使用Sm2O3，其價格較金屬釤低一個數量級。

　　可靠性：在潮濕、酸鹼等惡劣環境中，釹鐵硼材料容易受到腐蝕，而釤鐵氮材料則能有效抵禦外界侵蝕，在惡劣環境下展現出廣闊的應用前景。另外，與釹鐵硼材料相比，釤鐵氮具有更高的居里温度，使其能夠在更為寬泛的高温環境中保持穩定的工作狀態。

　　高效率：雖然釤鐵氮永磁材料的磁能積略低於釹鐵硼，但其卓越的高温穩定性和耐用性在實際應用中彌補了這一不足。例如在電機應用中，釤鐵氮能夠在高温條件下保持穩定的磁性，避免出現退磁現象，從而保障電機的高效運轉。同時釤鐵氮具有較高電阻率，能夠減少渦流損耗，更適合高頻高轉速電機。

　　輕量化：釤鐵氮粒度較細，D50僅為2微米，同時成型自由度大，適用於3D打印、擠出等複雜工藝，可製造0.36mm超薄磁體，適用於微型電機。

　　與其他永磁稀土材料相比，釤鐵氮永磁材料在各方面表現優異。釤鐵氮永磁材料磁性能較強，磁能積最高可達310 KJ/m3，剩磁可達到0.65-1.5T，略低於釹鐵硼，但遠高於鐵氧體。釤鐵氮原材料中不含鈷，材料儲備充裕，每千克成本在100-300元，與釹鐵硼相比具有顯著的成本優勢。另外，釤鐵氮居里温度可達350-500°C，與釹鐵硼相比具有更好的熱穩定性，適用於軍工、航天、高温電機等多應用場景。

　　磁性能和成本價格是制約稀土材料產業化的兩大關鍵因素。從磁能積和成本價格綜合來看，釹鐵硼雖然磁能積最高，達到26-55MGOe，但其成本較高，為每千克300-500元，並且對稀土高度依賴，導致其應用場景受限。鐵氧體雖價格便宜，成本僅每千克50-100元，但其磁性能最弱，磁能積僅為0.5-4.5MGOe，難以滿足高效電機性能需求，目前大多應用於家電、電動工具和低端電機。而釤鐵氮最具性價比，其磁能積為9-40MGOe，中端材料性能可與低端釹鐵硼比肩，並且價格僅為每千克100-300元，與釹鐵硼相比具有明顯的降本優勢。

　　釤鐵氮永磁材料在電機領域展現出廣闊的應用潛力，符合當前新能源汽車、工業機器人和風力發電等領域對電機性能要求愈發嚴苛的趨勢。

　　風力發電：風能雖然儲量大、分佈廣，但其能量密度低（只有水能的1/800），並且不穩定，因此需要高效電機，將其轉化為機械能、電能和熱能等。釤鐵氮永磁材料具有較高的磁能積和電阻率，在風力發電電機領域的應用展現出了廣泛的潛力。

　　新能源汽車：電動汽車對電機性能的要求日益提高。釤鐵氮永磁材料憑藉優異的高温磁穩定性，能夠提升新能源汽車電機性能。其高温下保持強磁性的特性，使電機在持續高負載運行時仍能維持高功率輸出，從而增強續航能力與運行效率。

　　工業機器人：為滿足高精度、高速度操作要求，工業機器人用驅動電機需具備高效、高穩定性的特點。相比傳統釹鐵硼材料，釤鐵氮永磁材料在高温環境下仍能保持優異磁穩定性，確保電機高效、精準運行，從而增強機器人作業的可靠性和穩定性。

　　航空航天：在航空航天、國防和高温工業等特殊領域，電機需具有極端温度下工作的特性。釤鐵氮永磁材料憑藉卓越的高温磁穩定性，成為極端温度環境下電機應用的理想選擇。相比釹鐵硼材料，它在高温工況中表現出更優異的抗退磁能力，為航空航天、國防及高温工業等特殊領域提供了更可靠的永磁解決方案。

　　儘管釤鐵氮具有低成本、原材料資源充足、熱穩定性高等優勢，但目前產業化開發和應用尚處於初始階段，制約其產業化發展的主要原因包括：（1）釤鐵氮理論磁性能潛力尚未被完全挖掘。釤鐵氮的各向異性場是21T（釹鐵硼是9T），理論上最大磁能積在60MGOe以上，而目前其粘結磁粉最高性能僅在40MGOe左右，且稀土鐵氮燒結磁體尚處於開發過程中。（2）釤鐵氮生產效率有待提升。釤鐵氮成型技術和生產裝備制約了其規模化量產。（3）釤鐵氮產業化應用開發尚處於初期，缺乏對下游應用場景的探索和實踐檢驗。

　　近年來，釤鐵氮永磁材料在技術研發和產業化方面取得了顯著進展，但仍處於商業化應用的早期階段。全球僅三家企業實現規模化量產，包括日本住友金屬礦山、日亞化學（採用還原擴散法）和中國寧夏君磁科技（採用粉末冶金法）。新萊福等企業已成功開發出高性能釤鐵氮磁粉，其矯頑力和磁性能達到較高水平，能夠滿足電機等高温應用場景的需求。這突破了早期釤鐵氮磁粉在注塑后矯頑力下降，導致使用温度侷限在80℃以下的限制，使其可覆蓋更廣泛的應用領域。

3.2供給邊際：製備、成形工藝進步拓寬釤鐵氮應用邊界

　　當前，製備釤鐵氮永磁材料主要有四種方法：合金熔鍊法、機械合金化法、HDDR和還原擴散法。

　　合金熔鍊法：合金熔鍊法是製備釤鐵氮磁粉的常規方法，其主要流程包括熔鍊、熱處理、破碎制粉和氮化處理。由於Sm2Fe17相是通過固相Fe與富含Sm的液相發生包晶反應而獲得的，因此易出現富釤相SmFe2和SmFe3,以及α-Fe等雜質相。

　　機械合金化法：機械合金化的流程包括合金配比、機械磨粉、熱處理和氮化處理。該方法設備需求少、工藝簡單，但生產效率較低，且合金粉末在轉移過程中易氧化。

　　HDDR（氫化-歧化-脱氫-再化合）法：HDDR法制備釤鐵氮磁粉的工藝過程為：首先熔鍊釤鐵母合金，經熱處理獲得單一Sm2Fe17相，破碎后在氫氣中歧化處理，隨后抽真空脱氫並通入氮氣進行氮化。該方法設備簡單，生產材料均勻性好、含氧量低、收得率高，但反應機理複雜，氮化效率較低。

　　還原擴散法：還原擴散法以Sm2O3、Fe和Ca粉末為原料，通過機械混合后熱處理，利用Ca還原Sm2O3，並使Sm擴散至Fe中形成Sm2Fe17。該方法原料成本低，是目前商業生產的主要方法。但在該工藝中，需要對燒結長大的Sm2Fe17進行破碎處理，增加了工藝複雜度且易發生氧化。

　　針對以上方法出現的問題，近年來學界和業界提出了相應改進措施。針對還原擴散方法易導致Sm2Fe17氧化的問題，研究者們嘗試添加CaCl2、LiCl、Li-Ca合金等熔融鹽作為反應助劑，發現添加適當的熔融鹽使得在低工藝温度下通過還原擴散反應合成Sm2Fe17成為可能。針對合金熔鍊法雜質相較多問題，研究者通過利用熔體快淬和條帶鑄造技術進行快速凝固，有效抑制α-Fe相的生成，且有利於細化晶粒。針對機械合金化方法在轉移合金粉末過程中易氧化的問題，學者在機械球磨過程中引入等離子電場，雖導致氮化后矯頑力相對較低，但給解決易氧化問題提供了新思路。另外，在氮化工藝領域，研究者對氮含量和氮源進行了分析，發現氮含量為3時磁性能最優，並逐步篩選氮氣和氨氣為主要氮源。在新工藝方法領域，研究者發明了化學氣相沉積（CVD）等低温製備技術，能夠精確控制成分和結構，提升材料質量。

　　成型工藝是釤鐵氮加工的另一難點所在。釤鐵氮（SmFeN）磁體目前主要有兩種成型技術路線：粘結磁體和燒結磁體。

　　燒結型釤鐵氮磁體：燒結工藝的難點在於，緻密度是制約磁體性能進一步提升的主要因素，為提高磁體密度需要較高的成型壓力或燒結温度，常導致磁體的矯頑力劇烈下降。而且，釤鐵氮在600℃左右會分解為SmN、α-Fe和N2，導致永磁性能消失。所以目前燒結技術還在研發階段。

　　粘結型釤鐵氮磁體：侷限在於粘結型磁體性能較差。粘結型釤鐵氮磁體雖已商業化，但磁性能較低，矯頑力下降較多，長期使用温度被侷限在80℃以內，且力學性能較弱，在高應力或高温環境下易失效。

　　基於以上成型工藝劣勢，當前已衍生出低温成型工藝和低熔點金屬粘接劑輔助成型兩類改進成型方法。其中低温成型工藝包括爆炸固結法、壓縮剪切法、熱等靜壓法（HIP）和放電等離子體燒結（SPS），低熔點金屬粘接劑輔助成型工藝包括Zn粘接和Sm基合金粘接。兩類改進成型方法有效解決了氮高温易分解，磁性能低等問題，為釤鐵氮量產提供了技術支持。

3.3需求邊際：諧波磁場電機進一步打開釤鐵氮滲透率空間

　　釹鐵硼仍是當前應用最多的稀土永磁材料。燒結釹鐵硼和粘結釹鐵硼生產總量佔每年稀土永磁材料的98%以上。在下游場景方面，國內稀土永磁材料主要應用於新能源汽車（19.8%）、風力發電（15%）、節能電梯（14.6%）和工業機器人（8.72%）等領域，其中大部分場景磁能積需求低於40MGOe，理論上當前釤鐵氮永磁材料已可滿足其性能要求。諧波磁場電機的磁路設計使得電機能量利用效率和功率密度提升，故而對磁體的磁能積要求邊際降低，釤鐵氮替代釹鐵硼永磁材料的空間將進一步打開。

　　新能源汽車:新能源汽車用永磁材料磁能積要求為33-41MGOe，釤鐵氮理論可替代率有望達到80%。根據IEA預測，2030年國內新能源車銷量將超2100萬輛，2024-2030年銷量CAGR約10%，預計新能源汽車對永磁材料需求將同頻增長。由於釤鐵氮量產預期尚不明確，假設2030年釤鐵氮材料滲透率達到30%，則2030年新能源汽車用釤鐵氮材料需求量約2.05噸，2025-2030年複合增長率CAGR為57.41%。

　　風力發電:風力發電對永磁材料磁能積要求在37MG0e以上。由於要求較高，預計釤鐵氮在未發生技術突破的情況可替代率較低。假設釤鐵氮需求增長率與近五年我國風電行業新增裝機量增速（約10%）相當,則2030年風電用釤鐵氮材料需求量約0.52噸，2025-2030年複合增長率CAGR為74.34%。

　　節能電梯:節能電梯對永磁材料磁能積要求相對較低,釤鐵氮理論可替代率有望達到90%。假設未來節能電梯稀土永磁材料需求量增長率與我國電梯產量增長率相當(約3%)，2030年滲透率達到40%，則2030年節能電梯用釤鐵氮材料需求量約1.36噸，2025-2030年複合增長率CAGR為87.52%。

　　工業機器人:由於工業機器人電機對功率密度要求低於新能源汽車,釤鐵氮替代率有望達到90%。參考近五年工業機器人產量年複合增速25%，假設工業機器人用稀土材料增速同頻變化，2030年滲透率達到40%，則2030年工業機器人用釤鐵氮材料需求量約2.59噸，2025-2030年複合增長率CAGR為127.57%。

　　根據上述假設，預計2025和2030年釤鐵氮總需求量分別為0.53萬噸和9.42萬噸，按照每噸13萬元價格計算，則市場空間分別為6.83億元和122.44億元。

　　除傳統稀土永磁材料下游應用領域外，隨着機器人技術向更高性能、更緊湊設計、更廣泛應用場景發展，對電機的高温性能和功率密度要求持續攀升。釤鐵氮憑藉其性能及成本優勢，有望在未來5-10年內，實現對機器人電機（尤其是對高温、高功率密度、成本敏感的中高端應用）大規模替代。其普及程度將取決於其產業化速度、成本下降幅度以及與不斷進步的釹鐵硼（如晶界擴散技術減少重稀土用量）的競爭態勢。

　　人形機器人有望為釤鐵氮材料和電機帶來廣闊的市場空間。人形機器人全身伺服電機數量普遍在40以上，參考當前釹鐵硼材料的用量，每個電機大約需要永磁稀土材料50-100g，即整機需要永磁稀土材料約3.5kg。當前釹鐵硼價格為每公斤300-600元，若使用釹鐵硼生產伺服電機，則單臺成本約1400元，單電機成本約為233元。釤鐵氮價格為每公斤100-300元，若採用釤鐵氮代替釹鐵硼作為伺服電機磁芯材料，則單臺成本約為340元，單電機成本約為157元，具有較大的成本優勢。

　　在材料市場方面，倘若人形機器人遠期產量為100萬台，則共需要3500噸永磁稀土，若全部採用釤鐵氮方案，稀土用量可降低至2625噸。按照釤鐵氮價格每噸13萬元計算，可帶來3.41億市場增量。在電機市場方面，假設人形機器人生產規模為100萬台，單台伺服電機數量為40個，假設全部採用釤鐵氮電機方案，按照157元的成本和30%的利潤率計算，預計遠期人形機器人將給釤鐵氮電機市場帶來82億元的空間。

　　隨着人形機器人對電機要求持續提升，釤鐵氮永磁材料與諧波磁場電機技術的應用價值日益凸顯。我們認為，新型電機技術將持續創新，產業化落地將不斷加速。建議關注在釤鐵氮磁材領域及磁場調製電機技術上有佈局優勢的相關公司，如中科三環、新萊福、萬朗磁塑、美的集團、德馬科技等。

新萊福

　　公司營業收入和歸母淨利潤增長穩健。2024年和2025Q1分別實現營收8.86億元和2.07億元，同比增長14.94%和8.59%。2024年和2025Q1分別實現歸母淨利潤1.45億元和0.30億元，同比增長5.17%和下降16.05%。公司2022年業績出現較大幅度下跌，營收同比下降8.66%，歸母淨利潤同比下降4.11%，主要系俄烏戰爭和國內消費電子需求低迷影響。2025年Q1公司歸母淨利潤同比大幅下降，主要受兩方面因素影響：一是原材料價格大幅上漲、碧克工廠搬遷及MIM項目量產爬坡投入增加導致毛利率下滑；二是研發費用、股份支付及碧克工廠搬遷費用合計同比2024年第一季度增加超過500萬元。隨着原材料價格穩定，公司成本壓力將逐漸緩解，有望實現業績反彈。

　　公司自2014年開展釤鐵氮磁粉研究，累計研發投入超3000萬元，已掌握關鍵生產技術並建成中試生產線，具備小批量產能。2023年上市后，公司啟動1.3億元新型稀土永磁材料產線建設項目，計劃2028年10月達成預計可使用狀態。截至2024年底，該項目已完成投資4728.3萬元，進度達36.37%。

　　研發初期，公司產品主要應用於高吸力展覽展示領域（如户外廣告、車貼等）。隨着釹鐵硼在電機領域的應用缺陷顯現，公司正轉向新能源汽車電機、水泵及服務器散熱系統電機等領域的研發。2025年公司將重點突破適用於電機的高性能釤鐵氮磁粉批量生產，並計劃收購金南磁材，通過整合其注塑工藝體系，實現低成本鐵氧體基磁材到高性能釤鐵氮/釹鐵硼複合材料的全譜系覆蓋。

萬朗磁塑

　　從營收端看，公司營業收入持續增長，2020-2024年公司營業收入CAGR為29.17%，2024年和2025Q1分別實現營業收入33.83億元和9.09億元，同比提升31.95%和23.54%。從盈利端看，公司歸母淨利潤保持相對平穩，2024年和2025Q1公司分別實現歸母淨利潤1.39億元和0.38億元，同比增長2.62%和8.89%。2023年公司歸母淨利潤出現較大幅度下降，但扣非歸母淨利潤同比提升1.01%，該差異主要系政府補助減少所致。

　　高性能永磁釤鐵氮磁粉的研發與產業化是公司的重點研發項目，主要應用於冰箱門封產品。公司計劃通過配方設計、熔鍊釤鐵合金、氣流磨製粉、氮氣滲氮及粘接劑壓制成型等工藝，開發新型釤鐵氮磁粉並實現產業化，目標磁性能指標為：內稟矯頑力（Hcj）≥9000Oe、剩磁（Br）≥6000Gs、最大磁能積（(BH)max）≥8 MGOe，以替代釹鐵硼等稀土永磁材料，降低成本並提升產品性能。

　　2020-2022年，公司全資子公司合肥領遠與安徽大學綠色產業創新研究院合作，共同推進釤鐵氮磁粉的產業化研發。2022年，該材料完成實驗室小試並進入中試階段。2023年，公司調整研發中心建設募投項目，將原「新型環保PVC門封的開發」課題變更為「高性能永磁釤鐵氮磁粉研發及產業化」等課題，預計2026年1月完成全部研發工作。

中科三環

　　近年來公司業績呈現較大波動。2020-2022年營業收入和淨利潤持續增長，其中2021年歸母淨利潤同比增長208.44%，2022年增長112.56%，增速顯著。但2023年至今業績承壓，營收和淨利潤持續下滑。2024年、2025Q1公司分別實現營收67.51億元和14.61億元，同比下降19.23%、11.58%；歸母淨利潤分別為0.12億元、0.13億元，同比下降95.64%、113.66%。公司業績波動主要源於兩方面：一是下游訂單波動較大，公司以稀土永磁材料出口為主，受國際局勢影響顯著。二是上游原材料中包含價格波動劇烈的重稀土，導致產品定價及業績隨之波動。

　　中科三環作為磁材行業龍頭企業，目前主營產品仍為燒結釹鐵硼和粘結釹鐵硼永磁材料，2024年磁材產品成品產量達1.06萬噸。由於釹鐵硼含鏑、鋱等高成本重稀土元素，且重稀土供應價格波動大、產量不穩定，公司重點推進重稀土減量化技術，以降低新能源汽車驅動電機、節能家電及高端電子消費等領域的產品成本。在重稀土減量化方面，公司一方面優化製備工藝，通過晶粒細化、晶界擴散及晶界調控等技術的組合應用，深入研究矯頑力提升機制，開發低/無重稀土高矯頑力磁體制備方法。另一方面，公司積極探索替代材料，自20世紀90年代起持續研發釤鐵氮、釹鐵氮類永磁材料。目前，公司釤鐵氮材料尚未大規模推廣的核心瓶頸在於生產成本。受制備工藝限制，釤鐵氮成本未能顯著低於粘結釹鐵硼磁體，因此應用範圍仍有限。

德馬科技

　　近年來，公司營業收入呈現波動趨勢，歸母淨利潤保持持續增長。從營收端看，公司2024年和2025Q1分別實現營業收入14.57億元和3.51億元，同比增長5.29%、25.55%。2023年公司營業收入下降幅度較大，同比下降9.51%，主要系宏觀環境經濟下行影響。從盈利端看，近五年來公司保持歸母淨利潤增長態勢，2024年和2025Q1分別實現歸母淨利潤0.93億元和0.32億元，同比增長5.63%和49.12%，2020-2024年歸母淨利潤CAGR達8.63%。

　　德馬科技是國內智能物流裝備領域的領軍企業，核心產品包括智能輸送分揀系統、揀選機器人、拆碼垛機器人及智能物流搬運機器人等。公司持續深耕智能物流及智能製造裝備的前沿技術研發，已構建涵蓋機器人技術、輸送技術、分揀技術、驅動技術和軟件系統的完整產業鏈佈局。

　　在驅動技術創新方面，公司開發的工業輸送用直驅電動滾筒採用先進的直驅電機技術，針對輸送設備空間受限、負載要求高的工況特點，通過電機磁場仿真優化，應用磁場調製技術和鐵芯拼接工藝，實現了高槽滿率與高功率密度的電機設計，顯著提升了驅動效率。目前該產品已進入小批量生產階段。

美的集團

　　美的集團營業收入保持穩定增長趨勢。2024年和2025Q1公司分別實現營業收入4,090.84億元和1,284.28億元，同比增長9.47%和20.61%，2020-2024年營收CAGR達9.39%。2024年和2025Q1公司分別實現歸母淨利潤385.37億元和124.22億元，同比增長14.29%和38.02%，2020-2024年歸母淨利潤CAGR達9.08%，公司業績增長穩健。

　　美的作為家電行業領軍企業，持續深化技術創新。2024年，其工業技術事業羣GMCC美芝研發團隊牽頭的「高適配性靜音變頻壓縮機關鍵技術研究及產業化」項目取得重大突破。該項目通過創新應用諧波磁場調製技術，並採用TFSS方法論對系統能量流動及噪音振動進行降維分析，從源頭上解決了壓縮機系統振動大、噪音高的行業難題。該項目通過對變頻壓縮機流場的綜合優化設計，在顯著提升產品可靠性的同時實現了小型化突破，為家電行業綠色發展提供了技術支撐，同時成果榮獲2023年度中國輕工業聯合會科學技術獎一等獎。

五、風險提示

　　技術路線迭代不及預期風險。諧波磁場電機對轉矩的放大效果高度依賴磁路設計，釤鐵氮永磁材料在製備、成型等關鍵工藝環節尚未成熟，量產技術仍需提升。加之新方案替代傳統電機和釹鐵硼材料需要市場驗證周期，若技術迭代進度滯后，將直接影響諧波磁場電機和釤鐵氮材料的成本效益與性能表現，進而延緩其產業化替代進程。

　　稀土及其製品出口限制風險。我國作為全球最大的稀土資源國和生產國，稀土已成為關鍵戰略資源。在當前國際局勢動盪、中美貿易摩擦加劇的背景下，我國於2024年4月對重稀土及相關物項實施出口管制，釤鐵氮永磁材料被列入管制清單。若稀土出口限制政策持續收緊，可能會壓縮釤鐵氮永磁材料海外市場。

　　機器人發展不及預期風險。人形機器人作為高端製造業的代表性產品，正在成為高性能電機和永磁材料的重要增量市場，有望帶來近百億諧波磁場電機市場空間。若機器人放量不及預期，將制約諧波磁場電機的市場放量，並影響釤鐵氮永磁材料的市場空間。