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

本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。 1 2023年08月10日 机械 行业专题 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 ——机器人系列报告七 证券研究报告 投资评级 领先大市-A 维持评级 行业表现 资料来源：Wind资讯 升幅% 1M 3M 12M 相对收益 -7.5 5.1 -2.9 绝对收益 -3.8 3.7 -7.4 郭倩倩 分析师 SAC执业证书编号：S1450521120004 guoqq@essence.com.cn 相关报告 挖机出口暂时性承压，海外市场仍相对景气——2023年7月挖机点评 2023-08-09 光伏设备行业观点更新-降本逐见成效，HJT放量可期 2023-07-25 挖机内销承压出口稳定，2023下半年波动有望收敛——2023年6月工程机械行业快评暨上半年总结 2023-07-09 紧扣产业链安全，滚动功能部件国产化势在必行——机器人系列报告五 2023-07-01 AI赋能，人形机器人产业提速，把握产业链受益机会——机器人系列报告四 2023-07-01 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。 空心杯电机行业集中度高，海外企业占据主要市场份额。据QY Research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Nidec Copal 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。 -16%-6%4%14%24%34%2022-082022-122023-042023-08机械沪深300 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。 2 行业专题/机械 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。 行业专题/机械 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。 3 内容目录 1. 空心杯电机：高端的直流、永磁、伺服微特电机 ................................. 6 1.1. 主要特征：无铁芯转子 ................................................. 6 1.2. 核心壁垒：绕线工艺 ................................................... 7 1.3. 下游应用：空心杯电机特性决定下游应用场景 ............................ 10 2. 行业分析：人形机器人潜在市场广阔，国产厂商迎弯道超车机遇 .................. 12 2.1. 下游需求：医疗、航空航天基本盘稳固，人形机器人开辟新蓝海 ............. 12 2.1.1. 医疗器械：长期受人口老龄化趋势推动，短期国产替代逻辑清晰 ....... 13 2.1.2. 航空航天：大飞机产业链自主可控进程加速，无人机市场规模高增 ..... 15 2.1.3. 人形机器人：持续催化的产业机会，打开空心杯电机新增长曲线 ....... 16 2.2. 竞争格局：外资仍占据主要份额，国产厂商持续追赶超越................... 18 3. 对标分析：十年磨一剑，产品、渠道、品牌优势显著 ............................ 21 3.1. 瑞士MAXON：空心杯电机全球龙头，质量为本，渠道、品牌优势强 ........... 21 3.2. 德国FAULHABER：技术鼻祖，成功收并购、扩展能力圈 ..................... 23 3.3. 对标结论：技术与应用并重，形成产品迭代的良性循环..................... 26 4. 重点公司 .................................................................. 27 4.1. 鸣志电器：HB步进电机龙头，空心杯电机国内领先 ........................ 27 4.2. 鼎智科技：微特电机隐形冠军，多产品有望受益于人形机器人发展 ........... 30 4.3. 拓邦股份：智能控制器龙头，持续开辟新增长曲线 ........................ 31 5. 投资建议 .................................................................. 33 6. 风险提示 .................................................................. 33 行业专题/机械 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。 4 图表目录 图1. 传统直流电机示意图 ...................................................... 6 图2. 空心杯电机示意图 ........................................................ 6 图3. 有刷空心杯电机结构示意图 ................................................ 7 图4. 无刷空心杯电机结构示意图 ................................................ 7 图5. 鼎智科技直流无槽电机生产流程图 .......................................... 8 图6. 绕卷式空心杯工艺流程图 .................................................. 8 图7. 一次成型后的线圈 ........................................................ 8 图8. 空心杯电机常见绕线方式 .................................................. 9 图9. 绕线机绕线工作过程 ..................................................... 10 图10. 全自动双轴空心杯电机绕线机 ............................................ 10 图11. 空心杯电机产业链 ...................................................... 10 图12. 特斯拉人形机器人手部结构 .............................................. 11 图13. 特斯拉机器人手部包含6个驱动器和11个自由度 ........................... 11 图14. 全球微特电机市场规模 .................................................. 12 图15. 全球空心杯电机市场规模 ................................................ 12 图16. 2022年全球空心杯电机分地区市场规模 ........