機(jī)器人電機(jī)行業(yè)深度研究：機(jī)器人動(dòng)力之源人形孕育新市場(chǎng)

敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明1投資邏輯：電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，按應(yīng)用領(lǐng)域分為動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)。動(dòng)力電機(jī)輸出功率大，驅(qū)動(dòng)性能好，。矩、過(guò)載能力強(qiáng)、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，分為有框力矩電機(jī)和無(wú)框力矩電機(jī)。率，低轉(zhuǎn)速情況下能夠輸出更大扭矩，更符合人形機(jī)器人的需求。如何看待無(wú)框力矩電機(jī)的壁壘、競(jìng)爭(zhēng)格局？(1)壁壘：磁路和工藝設(shè)計(jì)。海外廠(chǎng)商起步早，工藝技術(shù)擁有先發(fā)龍頭，國(guó)產(chǎn)無(wú)框力矩電機(jī)輸出扭矩較小，在產(chǎn)品性能方面仍有差距。機(jī)：靈巧手動(dòng)力之源，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊、能量密度大等優(yōu)勢(shì)，完美契合了靈巧手對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輕量化和高精度要求。如何看待空心杯電機(jī)的壁壘、競(jìng)爭(zhēng)格局？偉創(chuàng)電氣處于產(chǎn)品內(nèi)部測(cè)試階段，其余企業(yè)技術(shù)相對(duì)薄弱，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。建議風(fēng)險(xiǎn)提示敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明2 8 敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明3 敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明4 敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明5類(lèi)型？圖表2：電機(jī)按照電源類(lèi)型分類(lèi)金證券研究所1.1按照應(yīng)用領(lǐng)域分為動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)(1)動(dòng)力電機(jī)：按照運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)一步分為旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線(xiàn)電機(jī)。直線(xiàn)電機(jī)可看作由旋轉(zhuǎn)。(2)控制電機(jī)：按照控制方式進(jìn)一步分為步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、力矩電機(jī)。加了編碼器與反饋機(jī)制，使得驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)目標(biāo)值與編敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明9圖表g：伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖表L：無(wú)框力矩電機(jī)圖：科爾摩根微信公眾號(hào)，國(guó)金證券研究所1.2按照電源類(lèi)型分為直流電機(jī)和交流電機(jī)電壽命短，并且效率較低。敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明7圖表9：直流無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)圖(2)交流電機(jī)相電機(jī)的轉(zhuǎn)子受力圖來(lái)源：電子發(fā)燒友，國(guó)金證券研究所來(lái)源：電子發(fā)燒友，國(guó)金證券研究所交流電機(jī)按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速是否相同，交流電機(jī)分為同步電機(jī)與異步主異步電機(jī)圖同步電機(jī)圖敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明82.1為什么機(jī)器人關(guān)節(jié)要用無(wú)框力矩電機(jī)？2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大：在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，變化，有時(shí)還需轉(zhuǎn)速與控制信號(hào)近似成正比。電機(jī)課堂，國(guó)金證券研究所由6：無(wú)框力矩電機(jī)外觀(guān)圖來(lái)源：研一機(jī)械官網(wǎng)，國(guó)金證券研究所來(lái)源：研一機(jī)械官網(wǎng)，國(guó)金證券研究所合人形機(jī)器人的需求。1)體積?。簾o(wú)框電機(jī)中空式設(shè)計(jì)，最大限度減小電機(jī)所占空間，更方便走線(xiàn)布置；2)扭矩高：無(wú)框力矩電機(jī)具有較高的功率，在低轉(zhuǎn)速的情況下，能夠受到外敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明6L金證券研究所us似人體肌肉的拉伸運(yùn)動(dòng)。優(yōu)必選仿人服務(wù)機(jī)器人Wel入?J在全身關(guān)節(jié)部位安裝了t9個(gè)自研的高性能伺服舵機(jī)，ZAle來(lái)源：特斯拉Al0e(，國(guó)金證券研究所敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明10用整體充磁磁環(huán)技術(shù)，美國(guó)科爾摩根采用分布式的分?jǐn)?shù)槽及碳纖維綁扎技術(shù)，德國(guó)TQ格局：全球龍頭為科爾摩根，國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商產(chǎn)品性能仍有差距。美國(guó)科爾摩根是全球無(wú)框公司無(wú)框力矩電機(jī)進(jìn)展22年?duì)I收科爾摩根(美國(guó))運(yùn)動(dòng)控制器、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器附件等全球領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和配件供應(yīng)商，無(wú)框力矩電機(jī)全球龍頭，性能遠(yuǎn)超競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，實(shí)現(xiàn)輕重量、高扭矩，更符合人形機(jī)器人需求步科股份人機(jī)界面、伺服系統(tǒng)、步進(jìn)系統(tǒng)等國(guó)內(nèi)無(wú)框力矩電機(jī)頭部企業(yè)，目前無(wú)框電機(jī)產(chǎn)品主要應(yīng)用在協(xié)作機(jī)器人5.4億元航天電器電機(jī)、連接器、光電器件和廣電設(shè)備、智能制造等子公司貴州航天林泉電機(jī)在機(jī)器人高動(dòng)態(tài)感知驅(qū)動(dòng)功能部件方面實(shí)現(xiàn)突破，技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于慣導(dǎo)領(lǐng)域、轉(zhuǎn)臺(tái)領(lǐng)域及無(wú)框力矩電機(jī)領(lǐng)域，并產(chǎn)生收入60.2億元網(wǎng)，各公司公告，國(guó)金證券研究所3.1為什么機(jī)器人靈巧手要用空心杯電機(jī)？敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明11空心杯電機(jī)性能優(yōu)越，具有控制精度高、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速快、能效高、體積小、能量密度等優(yōu)勢(shì)。敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明12空心杯電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，與靈巧手輕量化、高精度需求完美契合?？招谋姍C(jī)憑借性能靈超過(guò)40mm，同時(shí)還具有轉(zhuǎn)速高、響應(yīng)快、精度高等優(yōu)勢(shì)，完美契合了靈巧手對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)部集成了空心杯電機(jī)、精密行星減速器、傳感器等部件。機(jī)券研究所壁壘1：線(xiàn)圈繞組設(shè)計(jì)：國(guó)內(nèi)以卷繞生產(chǎn)為主，生產(chǎn)效率低空心杯電機(jī)線(xiàn)圈繞制技術(shù)按成型方式分為卷繞生產(chǎn)和一次成型生產(chǎn)。1)卷繞生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，先將銅線(xiàn)繞制成幾何形狀的空心線(xiàn)圈，進(jìn)而將線(xiàn)圈擠扁，制成扁平的銅線(xiàn)板，最后將線(xiàn)板繞成圓柱狀的線(xiàn)圈。2)一次成型技術(shù)通過(guò)繞線(xiàn)機(jī)將銅線(xiàn)按照既定的規(guī)則纏繞在主軸上，我國(guó)生產(chǎn)空心杯電機(jī)多采用卷繞式生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)效率較低，廢品率高，生產(chǎn)出來(lái)的線(xiàn)圈直徑較小，生產(chǎn)高性能大尺寸的線(xiàn)圈技術(shù)有待提升。敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明13鞍形、斜繞形三種形式。其中，直繞r壁壘2：繞線(xiàn)設(shè)備：繞線(xiàn)機(jī)技術(shù)海外領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)企業(yè)自動(dòng)化程度低繞線(xiàn)機(jī)全球頭部廠(chǎng)商集中在歐美和日本，包括瑞士Meteor、日本田中精機(jī)、日本日特機(jī)械等企業(yè)。海外廠(chǎng)商設(shè)備先進(jìn)，基本實(shí)現(xiàn)了繞線(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，繞線(xiàn)設(shè)備質(zhì)量可靠,生產(chǎn)效率高。線(xiàn)機(jī)工藝水平代表產(chǎn)品瑞士Meteor日本田中精機(jī)日本日特機(jī)械日本薩比克技術(shù)先進(jìn)，研制出諸多類(lèi)型的線(xiàn)圈繞制設(shè)備，全球占有率高“世界繞線(xiàn)機(jī)生產(chǎn)的鼻祖”，第一個(gè)將計(jì)算機(jī)控制用于全自動(dòng)繞線(xiàn)機(jī)上，發(fā)明了磁鐵無(wú)摩擦張力器，研發(fā)CNC可翻轉(zhuǎn)的多軸繞線(xiàn)設(shè)備全球大型繞線(xiàn)機(jī)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)商，繞線(xiàn)機(jī)種類(lèi)多且性能可靠、通用性強(qiáng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造線(xiàn)圈繞線(xiàn)機(jī)，在無(wú)骨架、空心杯線(xiàn)圈繞線(xiàn)機(jī)領(lǐng)域具有代表性，繞線(xiàn)機(jī)性能可靠、經(jīng)濟(jì)性好，暢銷(xiāo)世界各地M21、M21S、M22型繞線(xiàn)機(jī)NW7503繞線(xiàn)機(jī)PNS-61FA空心杯線(xiàn)圈繞線(xiàn)機(jī)rMAXON應(yīng)商。其M21系列繞線(xiàn)機(jī)通過(guò)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)圈的精密排線(xiàn)，系統(tǒng)采用CNC數(shù)控技術(shù)精準(zhǔn)控制，確保了繞線(xiàn)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的繞制精度。(2)日本日特機(jī)械是全球大型繞線(xiàn)機(jī)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明14商，繞線(xiàn)機(jī)種類(lèi)多且性能可靠、通用性強(qiáng)。其BAS系列是繞制各種空心線(xiàn)圈，能夠?qū)崿F(xiàn)一次成型的設(shè)備。該繞線(xiàn)機(jī)采用高剛性的排線(xiàn)導(dǎo)軌，使得其在無(wú)槽夾具的情況下，同樣能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的排線(xiàn)繞制。國(guó)內(nèi)繞線(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化程度低，技術(shù)與海外存在差距。我國(guó)繞線(xiàn)機(jī)研發(fā)起步晚，線(xiàn)圈設(shè)計(jì)以卷精度方面相比世界先進(jìn)水平仍有較大差距。國(guó)內(nèi)繞線(xiàn)機(jī)廠(chǎng)商包括中特科技、勤聯(lián)科技、臺(tái)立電子等公司。以中特科技為例，其全自動(dòng)雙電機(jī)的線(xiàn)圈繞制存在一定難度。網(wǎng)，國(guó)金證券研究所。和瑞士Portescap。海外龍頭在空心杯電機(jī)領(lǐng)域布局較早，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累深厚，是全球空心杯電機(jī)的主要供應(yīng)商。國(guó)內(nèi)起步較晚，有業(yè)務(wù)布局的企業(yè)包括鳴志電器、拓邦股份、江蘇雷利和偉創(chuàng)電氣。根據(jù)上述各公司公告，鳴志電器空心杯電機(jī)技術(shù)水平位居全球前列；拓邦股份空心杯電機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用；江蘇雷利子公司鼎智科技的空心杯電機(jī)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前處于小批量驗(yàn)證階段；偉創(chuàng)電氣處于產(chǎn)品內(nèi)部測(cè)試階段，其余企業(yè)技術(shù)相對(duì)薄弱，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。展22年?duì)I收公司瑞士Maxon機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直流有刷電機(jī)、齒輪箱、傳感器等全球空心杯電機(jī)龍頭，ECX、EC-max、EC-4pole等系列空心杯電機(jī)遠(yuǎn)銷(xiāo)海內(nèi)外敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明15德國(guó)Faulhaber直流伺服電機(jī)等空心杯電機(jī)擁有BX、CXR、CR和CT四大系列產(chǎn)品鳴志電器步進(jìn)電機(jī)、無(wú)齒槽&空心杯電機(jī)等、LED驅(qū)動(dòng)及智能照明產(chǎn)品等提供?8mm-?24mm多種外徑及機(jī)身長(zhǎng)度規(guī)格型號(hào)的有刷空心杯電機(jī)，技術(shù)水平位居全球前列拓邦股份智能控制器、鋰電池、高效電機(jī)、工控產(chǎn)品等已批量應(yīng)用于智能制造的電動(dòng)來(lái)爪、醫(yī)療健康的骨科動(dòng)力工具、智能跟隨的高爾夫球包車(chē)等領(lǐng)域江蘇雷利PM步進(jìn)電機(jī)、永磁步進(jìn)減速電機(jī)、同步電機(jī)等子公司鼎智科技的空心杯電機(jī)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前處于小批量驗(yàn)證階段偉創(chuàng)電氣變頻器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等空心杯電機(jī)目前處于內(nèi)部測(cè)試階段n核心供應(yīng)商有望充分受益。瑞士MAXON產(chǎn)品機(jī)座尺寸(mm)額定轉(zhuǎn)矩(mNm)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(mNm)空載轉(zhuǎn)速(rpm)最大效率最大繞組溫度(℃)機(jī)械時(shí)間(ms)零售價(jià)格(元)ECXSPEED16空心杯電機(jī)15.53666120092%1552.12510ECU16036H18系列空心杯電機(jī)61.51710081%1551.7210574.投資建議領(lǐng)域代碼公司市值(億元)歸母凈利潤(rùn)(億元)PE20222023E2024E2025E20222023E2024E2025ESH.0577.21SH402.12.SZ3Z.52618利能力維持高位敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明16人等領(lǐng)域。其中工業(yè)人機(jī)界面產(chǎn)品19年市占率國(guó)內(nèi)第八，國(guó)產(chǎn)品牌中排名第二。(2)數(shù)化工廠(chǎng)建設(shè)與改造，中小企業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)協(xié)同制造等領(lǐng)域。6543210營(yíng)收(億元)YOY30%25%10%8.24%0%201820192020202120221Q230歸母凈利潤(rùn)(億元)YOY60%60%30%21.88%20%0%201820192020202120221Q23 5%0%37.43%34.95%2018201920202021202220182019202020212022負(fù)載需求，相同轉(zhuǎn)矩下，尺寸更小，溫升更低。敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明175%0%優(yōu)勢(shì)解釋專(zhuān)業(yè)化通過(guò)深入優(yōu)化電磁方案，獲得更高的轉(zhuǎn)矩密度精細(xì)化目前有52mm-132mm10種框架尺寸，覆蓋3-25kg負(fù)載需求，相同轉(zhuǎn)矩下，尺寸更小，溫升更低特色化首創(chuàng)無(wú)框灌封工藝，輕量化設(shè)計(jì)、更薄機(jī)身，運(yùn)動(dòng)速度更快，更平穩(wěn)，與市場(chǎng)產(chǎn)品相比，銅損下降率高達(dá)20%新穎化與市場(chǎng)主流的諧波減速機(jī)尺寸匹配，更大的中空內(nèi)徑滿(mǎn)足客戶(hù)多樣化的穿線(xiàn)需求微信公眾號(hào)，國(guó)金證券研究所明顯。3530252050營(yíng)收(億元)YOY 2% 2017201820192020202120221Q23 0歸母凈利潤(rùn)(億元)YOY40%30%20%0%-11.58%-10%2017201820192020202120221Q23敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明1880%60%40%20%0%%% 6 80%60%40%20%0%%% 6 6 7 7 品(%))201720182019202020212022略構(gòu)建增長(zhǎng)新引擎敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明19公告，國(guó)金證券研究所 (電芯、BMS、PCS、EMS)核心技術(shù)，主要聚焦于中小儲(chǔ)能及新能源車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域，助力公9080060504030200營(yíng)業(yè)收入(億元)YOY39.69%35.65% 2017201820192020202120221Q2350%45%40%35%30%25%20%10%0%76543210歸母凈利潤(rùn)(億元)YOY 6.16%3.13%-1.36%2017201820192020202120221Q2380%0%60%50%40%30%20%家電(%)新能源(%)解決方案(%)其他(%)35302520500%家電(%)新能源(%)解決方案(%)其他(%)35302520500%332.424.520.42.430.99.1202020222020220202022202020212022來(lái)源：拓邦股份公告，國(guó)金證券研究所來(lái)源：拓邦股份公告，國(guó)金證券研究所敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明20從電機(jī)設(shè)計(jì)和仿真、測(cè)試和驗(yàn)證到規(guī)?；圃斓耐暾夹g(shù)能力，形成了直流無(wú)刷電機(jī) 汽車(chē)、機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域。官網(wǎng)，國(guó)金證券研究所4.4江蘇雷利：微特電機(jī)領(lǐng)域龍頭，電機(jī)產(chǎn)品種類(lèi)豐富零部件，覆蓋家電、工業(yè)、汽車(chē)、運(yùn)動(dòng)與健康四大領(lǐng)域。公司產(chǎn)品包括空調(diào)電機(jī)及組件、OA率降敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明21 5 5.96%3530252050營(yíng)業(yè)收入(億元)YOY201820192020202120221Q2325%20%5%0% 0歸母凈利潤(rùn)(億元)YOY201820192020202120221Q2325%20%5%0% 5%0%32.91%2828.30%28.50%26.48%25.57%.56%10.62%12.71%9.01%2018201920202021202220182019202020212022公告，國(guó)金證券研究所，形成能提供系統(tǒng)解決方案的能力。5.風(fēng)險(xiǎn)提示敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明22盈利能力下降風(fēng)險(xiǎn)。敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明敬請(qǐng)參閱最后一頁(yè)特別聲明