机器人系列报告（二）：机器人“动力源”，看好国产电机持续突破

证券研究报告 2023年7月30日 行业研究 本期核心观点 行业深度研究行业深度研究 ➢人形机器人时代将至，有望带动无框电机&空心杯电机快速增长。机器人相关的电机可以分为伺服电机、直流电机、交流电机和步进电机，机器人需要根据不同场景去选择对应使用电机，工业机器人、服务机器人、协作机器人等机器人根据应用场景不同，会选择不同电机：1）工业机器人对性能和精度要求较高，主要使用伺服电机；2）协作机器人追求轻量化、小型化等特性，通常采用整体式的无框电机，并采用关节一体化技术；3）人形机器人关节要求与协作机器人有相似之处，主要使用无框电机、空心杯电机。从市场角度来看，2021年机器人电机市场规模约11亿美元，随着人形机器人逐步落地，有望贡献新增量，若人形机器人数量超过100万个，将带来电机市场增量344亿元。 孙然电力设备与新能源行业研究助理 联系电话：18721956681邮箱：sunran@cindasc.com ➢看好人形机器人带动国内厂商切入高端电机市场。复盘MAXON发展之路，我们认为其布局高壁垒产品+新兴领域应用，并布局上游零部件和驱控技术，是MAXON维持高利润的关键。而国内电机企业处于“量增”走向“提质”阶段，部分企业不断加速中高端电机相关行业渗透（工控等），若人形机器人加速落地，或将给国内企业带来参与先进领域设计/制造的机会：人形机器人潜在空间较大，这类高成长赛道或将带动国内企业对高端电机领域研发和布局，带动国内企业切入高端电机市场。 ➢投资建议：我们认为人形机器人有望提高机器人相关电机市场空间，驱动国产电机突破中高端电机市场。推荐汇川技术、旭升集团（信达证券研发中心电新组&汽车组联合覆盖）；建议关注空心杯电机和步进电机头部企业鸣志电器、兆威机电，工控领先企业伟创电气、无框电机制造商步科股份。 ➢风险因素：核心技术发展不及预期；特斯拉Optimus机器人量产不及预期；地缘政治风险&宏观经济下行风险等。 信达证券股份有限公司CINDA SECURITIES CO.,LTD北京市西城区闹市口大街9号院1号楼邮编：100031 目录 一、控制电机是机器人“动力核心”...............................................................................................51.1电机构成与原理介绍...........................................................................................................51.2电机原材料：钕铁硼渗透率有望提升，编码器国产化步入快车道................................6二、人形机器人时代将至，看好国内厂商切入高端电机市场......................................................102.1风起人形机器人，机器人电机市场蓄势待发.................................................................102.1.1工业机器人：伺服电机系统是机器人“心脏”.........................................................112.1.2协作机器人：轻量化设计背景下，无框电机成首选.................................................122.1.3人形机器人：有望贡献新增量.....................................................................................132.2复盘海外高端电机厂商，人形机器人有望加速国内高端电机突破之路......................16三、国产替代进行时，看好国产企业突破高端电机壁垒..............................................................193.1伺服电机：进军中高端市场，国产替代进行时.............................................................193.2空心杯电机：绕线是核心壁垒，看好国内企业突破绕线壁垒......................................213.3无框电机：国产企业有望凭借性价比优势加速突破......................................................26四、投资建议.....................................................................................................................................30五、风险因素.....................................................................................................................................31 图表目录 图表1：交流电机核心部件.......................................................5图表2：直流有刷电机核心部件...................................................5图表3：电机分类...............................................................6图表4：电机产业链情况.........................................................6图表5：主要永磁材料的特性.....................................................7图表6：光编码器原理...........................................................8图表7：磁编码器原理...........................................................8图表8：光编码器和磁编码器对比.................................................8图表9：部分国内企业编码器布局情况.............................................9图表10：2021年全球机器人主要电机占比情况.....................................10图表11：2021-2030全球机器人电机主要区域情况..................................10图表12：不同应用场景下电机需求情况分析.......................................10图表13：全球工业机器人市场规模及增速.........................................11图表14：全球服务机器人市场规模及增速.........................................11图表15：中国工业机器人成本构成...............................................11图表16：传统工业机器人和协作机器人...........................................12图表17：中国协作机器人市场规模及增速.........................................12图表18：全球服务机器人市场规模及增速.........................................12图表19：双足人形机器人驱动器的发展历程.......................................13图表20：一体化关节内部构成（以协作机器人为例）...............................14图表21：一体化关节外观.......................................................14图表22：绳驱手指结构.........................................................14图表23：绳驱驱动方式.........................................................14图表24：Optimus躯干拥有28个运动关节.........................................15图表25：Optimus手部情况......................................................15图表26：全球电机市场规模（亿美元）...........................................15图表27：全球机器人电机市场规模（亿美元）.....................................15图表28：特斯拉汽车销售变化情况...............................................16图表29：电机主要市场情况分析..................................................17图表30：电机主要市场情况分析..................................................18图表31：鸣志电器收购相关公司情况.............................................18图表32：伺服系统工作原理.....................................................19 图表33：伺服主要成本构成情况.................................................19图表34：伺服系统的分类.......................................................19图表35：2021年伺服系统主要应用领域...........................................20图表36：通用伺服系统市场规模（单位：亿元）...................................21图表37：2022前三季度通用伺服市场竞争格局.....................................21图表38：某公司空心杯电机的可定制部分.........................................21图表39：空心杯电机形状.......................................................21图表40：空心杯电机优势和应用范围.............................................22图表41：空心杯电机应用场景....................................................23图表42：空心杯电机线圈绕制形式.......