机械行业机器人系列报告七-空心杯电机专题:机器人手部核心零部件 国内厂商迎替代机遇

2023-08-11 10:53:37 来源:安信证券股份有限公司

研究背景:2023 年以来,受益于生成式AI 的飞跃、特斯拉Optimus 提振市场信心等事件催化,人形机器人进展显著加快,量产可期,产业资本关注度提升。空心杯电机是机器人灵巧手关键零部件,确定性较强、技术壁垒较高,据我们此前机器人系列报告四中Tesla Optimus 成本拆分测算,单台价值量预计为7,200元,占机器人总成本的4.43%,占手部执行器成本的54.5%,人形机器人有望带来空心杯电机广阔新增市场。我们希望通过本文对空心杯电机原理、技术、规模等的介绍,为加深空心杯电机产业链的认识提供参考,并通过海外龙头的发展复盘,总结其核心优势,据此筛选出具备潜力的国内企业。

空心杯电机是高端的直流、永磁、伺服微特电机,核心特征为无铁芯转子。空心杯电机在结构上突破了传统直流电机的转子结构形式,采用的是无铁芯转子,也因此具备轻量化、节能、响应迅速等优点,被广泛应用于对重量要求高、需要实现快速自动控制的领域,如医疗器械、消费类电子产品、飞行器、电动工具、工业自动化等。

2022 年全球空心杯电机市场规模为51.62 亿元,人形机器人有望带来广阔增量市场。空心杯电机下游医疗器械、航空航天基本盘稳固,自主可控、国产替代逻辑清晰。人形机器人预计贡献巨额市场增量。参考特斯拉Optimus,每只灵巧手需要用到6 个空心杯电机。我们预计在人形机器人销量分别为10/50/100 万台时,空心杯电机市场规模分别为12/48/72 亿元,相对于2022 年市场规模的弹性分别为23.2%/93.0%/139.5%,成长空间广阔。


(资料图)

空心杯电机行业集中度高,海外企业占据主要市场份额。据QYResearch 数据,2021 年全球空心杯电机行业CR3 为55.43%,2022年全球空心杯电机CR5 为67%,前五名企业包括Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies、Maxon Motor 及NidecCopal Corporation。国内鸣志电器、鼎智科技、拓邦股份均有空心杯电机产品布局,进展较快,具备量产能力。

空心杯电机技术壁垒高,核心难点在于绕线,我国在技术、工艺方面的积累较为薄弱,与海外存在差距。

1)核心难点在于绕线,我国技术差距体现在①设计环节,我国欠缺体系化的正向设计,缺乏定制化要求的系统驱动方案配置与产品设计能力;②加工环节,空心杯电机漆包线是悬空绕线,内部没有支撑,其加工精度直接影响磁场的稳定性,国内厂商切入需要在生产加工环节提高精度、良品率、自动化程度。

2)以Maxon、Faulhaber、Portescap 为代表的海外企业成立超60年,技术起步早、工艺积累深,国企较外资差距体现在①规模方面,我国企业空心杯电机非各家主营业务,占比较小,营收静待起量;②产品方面,海外有刷/无刷空心杯电机最小尺寸可做到6 mm/3 mm 量级,而国内仅能做到8 mm/12 mm,在功率、效率等部分性能参数方面仍有差距。

国内厂商有望受益于人形机器人产业机会提升市场份额,实现弯道超车。复盘海外龙头发展历程,其共同优势来自于深厚的技术积累、覆盖全球的渠道网络以及取得市场认可的产品品牌力。

我国空心杯电机国产化率偏低,提升空间广阔。人形机器人量产在即,我们认为国内厂商具备价格优势、交付周期优势,未来将持续发力研发积累和渠道建设,加深对下游应用行业的把控,提升交付整体解决方案的能力,有望在人形机器人产业进程中提升市场份额,实现弯道超车。

投资建议:空心杯电机下游医疗器械、航空航天等增长前景明确,基本盘稳固;同时人形机器人带来广阔新增空间,空心杯电机行业具备强成长性。此外,海外企业仍占据主要市场份额,自主可控背景下空心杯电机亦将受益于国产替代逻辑。

建议关注:

【鸣志电器】主业稳扎稳打,HB 步进电机份额全球第四。空心杯电机领域国内领先,技术储备、生产工艺上具备先发优势和卡位优势。

【鼎智科技】微特电机领域隐形冠军,人形机器人线性执行器+空心杯电机双产品布局。业绩增速、盈利水平行业领先,成长潜力大。

【拓邦股份】智能控制器国内龙头,成立以来陆续发力家电、工具、新能源领域,电机业务有望成为公司第四增长曲线。空心杯电机业务起步早,产品已在智能制造、医疗健康等领域实现批量应用。

风险提示:机器人推广不及预期、人形机器人技术路线变化、市场竞争加剧、国内企业技术迭代不及预期、测算具有主观性。

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