機器人電機行業(yè)深度研究：機器人動力之源人形孕育新市場

敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明1投資邏輯：電機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，按應(yīng)用領(lǐng)域分為動力電機和控制電機。動力電機輸出功率大，驅(qū)動性能好，。矩、過載能力強、響應(yīng)快等優(yōu)點，分為有框力矩電機和無框力矩電機。率，低轉(zhuǎn)速情況下能夠輸出更大扭矩，更符合人形機器人的需求。如何看待無框力矩電機的壁壘、競爭格局？(1)壁壘：磁路和工藝設(shè)計。海外廠商起步早，工藝技術(shù)擁有先發(fā)龍頭，國產(chǎn)無框力矩電機輸出扭矩較小，在產(chǎn)品性能方面仍有差距。機：靈巧手動力之源，國產(chǎn)替代空間廣闊、能量密度大等優(yōu)勢，完美契合了靈巧手對驅(qū)動電機的輕量化和高精度要求。如何看待空心杯電機的壁壘、競爭格局？偉創(chuàng)電氣處于產(chǎn)品內(nèi)部測試階段，其余企業(yè)技術(shù)相對薄弱，國產(chǎn)替代空間廣闊。建議風(fēng)險提示敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明2 8 敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明3 敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明4 敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明5類型？圖表2：電機按照電源類型分類金證券研究所1.1按照應(yīng)用領(lǐng)域分為動力電機和控制電機(1)動力電機：按照運動方式進一步分為旋轉(zhuǎn)電機和直線電機。直線電機可看作由旋轉(zhuǎn)。(2)控制電機：按照控制方式進一步分為步進電機、伺服電機、力矩電機。加了編碼器與反饋機制，使得驅(qū)動器可以根據(jù)目標(biāo)值與編敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明9圖表g：伺服電機結(jié)構(gòu)圖圖表L：無框力矩電機圖：科爾摩根微信公眾號，國金證券研究所1.2按照電源類型分為直流電機和交流電機電壽命短，并且效率較低。敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明7圖表9：直流無刷電機結(jié)構(gòu)圖(2)交流電機相電機的轉(zhuǎn)子受力圖來源：電子發(fā)燒友，國金證券研究所來源：電子發(fā)燒友，國金證券研究所交流電機按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速是否相同，交流電機分為同步電機與異步主異步電機圖同步電機圖敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明82.1為什么機器人關(guān)節(jié)要用無框力矩電機？2)起動轉(zhuǎn)矩慣量比大：在驅(qū)動負(fù)載的情況下，要求機器人的伺服電動機的起動轉(zhuǎn)矩大，變化，有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號近似成正比。電機課堂，國金證券研究所由6：無框力矩電機外觀圖來源：研一機械官網(wǎng)，國金證券研究所來源：研一機械官網(wǎng)，國金證券研究所合人形機器人的需求。1)體積小：無框電機中空式設(shè)計，最大限度減小電機所占空間，更方便走線布置；2)扭矩高：無框力矩電機具有較高的功率，在低轉(zhuǎn)速的情況下，能夠受到外敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明6L金證券研究所us似人體肌肉的拉伸運動。優(yōu)必選仿人服務(wù)機器人Wel入?J在全身關(guān)節(jié)部位安裝了t9個自研的高性能伺服舵機，ZAle來源：特斯拉Al0e(，國金證券研究所敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明10用整體充磁磁環(huán)技術(shù)，美國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TQ格局：全球龍頭為科爾摩根，國內(nèi)外廠商產(chǎn)品性能仍有差距。美國科爾摩根是全球無框公司無框力矩電機進展22年營收科爾摩根(美國)運動控制器、電機、驅(qū)動器、電機和驅(qū)動器附件等全球領(lǐng)先的運動控制系統(tǒng)和配件供應(yīng)商，無框力矩電機全球龍頭，性能遠(yuǎn)超競爭對手，實現(xiàn)輕重量、高扭矩，更符合人形機器人需求步科股份人機界面、伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)等國內(nèi)無框力矩電機頭部企業(yè)，目前無框電機產(chǎn)品主要應(yīng)用在協(xié)作機器人5.4億元航天電器電機、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在機器人高動態(tài)感知驅(qū)動功能部件方面實現(xiàn)突破，技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于慣導(dǎo)領(lǐng)域、轉(zhuǎn)臺領(lǐng)域及無框力矩電機領(lǐng)域，并產(chǎn)生收入60.2億元網(wǎng)，各公司公告，國金證券研究所3.1為什么機器人靈巧手要用空心杯電機？敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明11空心杯電機性能優(yōu)越，具有控制精度高、壽命長、轉(zhuǎn)速快、能效高、體積小、能量密度等優(yōu)勢。敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明12空心杯電動機應(yīng)用廣泛，與靈巧手輕量化、高精度需求完美契合?？招谋姍C憑借性能靈超過40mm，同時還具有轉(zhuǎn)速高、響應(yīng)快、精度高等優(yōu)勢，完美契合了靈巧手對驅(qū)動電機部集成了空心杯電機、精密行星減速器、傳感器等部件。機券研究所壁壘1：線圈繞組設(shè)計：國內(nèi)以卷繞生產(chǎn)為主，生產(chǎn)效率低空心杯電機線圈繞制技術(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，先將銅線繞制成幾何形狀的空心線圈，進而將線圈擠扁，制成扁平的銅線板，最后將線板繞成圓柱狀的線圈。2)一次成型技術(shù)通過繞線機將銅線按照既定的規(guī)則纏繞在主軸上，我國生產(chǎn)空心杯電機多采用卷繞式生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)效率較低，廢品率高，生產(chǎn)出來的線圈直徑較小，生產(chǎn)高性能大尺寸的線圈技術(shù)有待提升。敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明13鞍形、斜繞形三種形式。其中，直繞r壁壘2：繞線設(shè)備：繞線機技術(shù)海外領(lǐng)先，國內(nèi)企業(yè)自動化程度低繞線機全球頭部廠商集中在歐美和日本，包括瑞士Meteor、日本田中精機、日本日特機械等企業(yè)。海外廠商設(shè)備先進，基本實現(xiàn)了繞線設(shè)備的自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，繞線設(shè)備質(zhì)量可靠,生產(chǎn)效率高。線機工藝水平代表產(chǎn)品瑞士Meteor日本田中精機日本日特機械日本薩比克技術(shù)先進，研制出諸多類型的線圈繞制設(shè)備，全球占有率高“世界繞線機生產(chǎn)的鼻祖”，第一個將計算機控制用于全自動繞線機上，發(fā)明了磁鐵無摩擦張力器，研發(fā)CNC可翻轉(zhuǎn)的多軸繞線設(shè)備全球大型繞線機專業(yè)生產(chǎn)商，繞線機種類多且性能可靠、通用性強專門設(shè)計制造線圈繞線機，在無骨架、空心杯線圈繞線機領(lǐng)域具有代表性，繞線機性能可靠、經(jīng)濟性好，暢銷世界各地M21、M21S、M22型繞線機NW7503繞線機PNS-61FA空心杯線圈繞線機rMAXON應(yīng)商。其M21系列繞線機通過伺服電機實現(xiàn)線圈的精密排線，系統(tǒng)采用CNC數(shù)控技術(shù)精準(zhǔn)控制，確保了繞線機在高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的繞制精度。(2)日本日特機械是全球大型繞線機專業(yè)生產(chǎn)敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明14商，繞線機種類多且性能可靠、通用性強。其BAS系列是繞制各種空心線圈，能夠?qū)崿F(xiàn)一次成型的設(shè)備。該繞線機采用高剛性的排線導(dǎo)軌，使得其在無槽夾具的情況下，同樣能實現(xiàn)高質(zhì)量的排線繞制。國內(nèi)繞線設(shè)備自動化程度低，技術(shù)與海外存在差距。我國繞線機研發(fā)起步晚，線圈設(shè)計以卷精度方面相比世界先進水平仍有較大差距。國內(nèi)繞線機廠商包括中特科技、勤聯(lián)科技、臺立電子等公司。以中特科技為例，其全自動雙電機的線圈繞制存在一定難度。網(wǎng)，國金證券研究所。和瑞士Portescap。海外龍頭在空心杯電機領(lǐng)域布局較早，技術(shù)經(jīng)驗積累深厚，是全球空心杯電機的主要供應(yīng)商。國內(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技術(shù)水平位居全球前列；拓邦股份空心杯電機已經(jīng)實現(xiàn)批量應(yīng)用；江蘇雷利子公司鼎智科技的空心杯電機已實現(xiàn)量產(chǎn)，目前處于小批量驗證階段；偉創(chuàng)電氣處于產(chǎn)品內(nèi)部測試階段，其余企業(yè)技術(shù)相對薄弱，國產(chǎn)替代空間廣闊。展22年營收公司瑞士Maxon機電驅(qū)動系統(tǒng)、直流有刷電機、齒輪箱、傳感器等全球空心杯電機龍頭，ECX、EC-max、EC-4pole等系列空心杯電機遠(yuǎn)銷海內(nèi)外敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明15德國Faulhaber直流伺服電機等空心杯電機擁有BX、CXR、CR和CT四大系列產(chǎn)品鳴志電器步進電機、無齒槽&空心杯電機等、LED驅(qū)動及智能照明產(chǎn)品等提供?8mm-?24mm多種外徑及機身長度規(guī)格型號的有刷空心杯電機，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、工控產(chǎn)品等已批量應(yīng)用于智能制造的電動來爪、醫(yī)療健康的骨科動力工具、智能跟隨的高爾夫球包車等領(lǐng)域江蘇雷利PM步進電機、永磁步進減速電機、同步電機等子公司鼎智科技的空心杯電機實現(xiàn)量產(chǎn)，目前處于小批量驗證階段偉創(chuàng)電氣變頻器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等空心杯電機目前處于內(nèi)部測試階段n核心供應(yīng)商有望充分受益。瑞士MAXON產(chǎn)品機座尺寸(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(℃)機械時間(ms)零售價格(元)ECXSPEED16空心杯電機15.53666120092%1552.12510ECU16036H18系列空心杯電機61.51710081%1551.7210574.投資建議領(lǐng)域代碼公司市值(億元)歸母凈利潤(億元)PE20222023E2024E2025E20222023E2024E2025ESH.0577.21SH402.12.SZ3Z.52618利能力維持高位敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明16人等領(lǐng)域。其中工業(yè)人機界面產(chǎn)品19年市占率國內(nèi)第八，國產(chǎn)品牌中排名第二。(2)數(shù)化工廠建設(shè)與改造，中小企業(yè)產(chǎn)銷協(xié)同制造等領(lǐng)域。6543210營收(億元)YOY30%25%10%8.24%0%201820192020202120221Q230歸母凈利潤(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。敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明175%0%優(yōu)勢解釋專業(yè)化通過深入優(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)無框灌封工藝，輕量化設(shè)計、更薄機身，運動速度更快，更平穩(wěn)，與市場產(chǎn)品相比，銅損下降率高達20%新穎化與市場主流的諧波減速機尺寸匹配，更大的中空內(nèi)徑滿足客戶多樣化的穿線需求微信公眾號，國金證券研究所明顯。3530252050營收(億元)YOY 2% 2017201820192020202120221Q23 0歸母凈利潤(億元)YOY40%30%20%0%-11.58%-10%2017201820192020202120221Q23敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明1880%60%40%20%0%%% 6 80%60%40%20%0%%% 6 6 7 7 品(%))201720182019202020212022略構(gòu)建增長新引擎敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明19公告，國金證券研究所 (電芯、BMS、PCS、EMS)核心技術(shù)，主要聚焦于中小儲能及新能源車應(yīng)用領(lǐng)域，助力公9080060504030200營業(yè)收入(億元)YOY39.69%35.65% 2017201820192020202120221Q2350%45%40%35%30%25%20%10%0%76543210歸母凈利潤(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來源：拓邦股份公告，國金證券研究所來源：拓邦股份公告，國金證券研究所敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明20從電機設(shè)計和仿真、測試和驗證到規(guī)?；圃斓耐暾夹g(shù)能力，形成了直流無刷電機 汽車、機器人等多個領(lǐng)域。官網(wǎng)，國金證券研究所4.4江蘇雷利：微特電機領(lǐng)域龍頭，電機產(chǎn)品種類豐富零部件，覆蓋家電、工業(yè)、汽車、運動與健康四大領(lǐng)域。公司產(chǎn)品包括空調(diào)電機及組件、OA率降敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明21 5 5.96%3530252050營業(yè)收入(億元)YOY201820192020202120221Q2325%20%5%0% 0歸母凈利潤(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)險提示敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明22盈利能力下降風(fēng)險。敬請參閱最后一頁特別聲明敬請參閱最后一頁特別聲明