800V架构逐步成为电车主流方案，陶瓷球迎来新机遇

陶瓷轴承是重要的新型机械基础件，较传统轴承优势明显。陶瓷轴承采用陶瓷作为滚动轴承材料，具有质量轻/耐高温/耐腐蚀/无磁性/绝缘/刚性高等优良特性，能够用于高速/高温/腐蚀性介质等许多传统轴承无法满足要求的特殊场合。近年来，受益于新能源汽车、风力发电行业发展速度加快，陶瓷轴承球市场空间不断扩大。根据IMARC预计，到2028年全球陶瓷球轴承的市场规模将达到19.04亿美元，2023-2028年期间CAGR约为8.18%。 陶瓷滚动体是陶瓷轴承的核心部件，下游领域不断拓宽。精密陶瓷球与传统的轴承钢相比，具有密度小、硬度高、弹性模量高（刚度高）、耐磨损、热膨胀系数低、热稳定性和化学稳定好、绝缘、无磁等极为优良的综合性能。 氮化硅(SiN)陶瓷球因综合性能优越，成为目前应用最为广泛的品种，在陶瓷球轴承应用上获得很大成功。目前，陶瓷球已广泛应用于航空航天、军事、石油、化工以及高速精密机械等诸多领域。根据中国粉体网公众号，2022年全球氮化硅陶瓷轴承球市场规模达到6.6亿美元，同比增长8.9%。 800V平台逐步成为电动汽车主流方案，陶瓷轴承市场潜力巨大。截至2023年11月，市面已有60余款800V高压平台电动汽车车型发布，800V平台架构有望逐步成为未来新能源汽车的主流选择。800V高压系统通常使用SiC逆变器，使得电源频率增加，电机转速增加，相同功率下转矩减小，体积减小。 在800V架构中，转子/电机轴/轴承形成闭合回路，轴承滚珠与滚道内表面为点接触，若轴电压过高，容易击穿油膜后形成回路，轴电流出现导致轴承腐蚀。 车企应用800V平台架构，对电机的高转速/防腐蚀性/绝缘性等方面再一次提升。特斯拉/奥迪/智己等车企已率先在电机中采用陶瓷轴承方案，随着快充技术的普及，800V高压系统中SiC逆变器的大规模应用将加剧电腐蚀的发生，陶瓷轴承或将成为解决轴承电蚀的最佳选择，未来替代传统轴承的潜力巨大。 公司稳步推进陶瓷球批量生产，有望引领实现国产替代。(1) 2022年9月，公司发布对外投资公告，拟投资1亿元设立全资子公司切入陶瓷滚动体领域；(2) 2023年5月，公司成功举办高精密陶瓷球项目投产仪式；(3)2023年10月，公司官微更新陶瓷球进展，公司与中科院合作加速研制陶瓷球，已建成国内首创的G3、G5级陶瓷球智能研发生产线2条、产业化生产线73条，预计2025年项目完成时将达到产能10亿粒，建成国内最大的高端陶瓷球全价值链高新产业基地。(4) 2024年1月，力星墨西哥精密有限公司和SKF蒙特雷工厂正式签订了5年战略合同，合同约定双方在滚子/钢球/陶瓷球等产品上展开广泛深入的战略合作，应用领域涉及北美市场从通用工业，商用车到新能源乘用车的全应用场景。力星蒙特雷工厂预计25Q1建成投产，主要生产各类规格的钢球/滚子/陶瓷球全尺寸产品，服务于美洲本地业务，完善力星全球产业链的布局。公司不断稳步推进陶瓷滚动体的批量化生产进程，有望引领行业实现陶瓷滚动体的国产化替代。 投资建议：公司是国内滚动体行业龙头，积极加码陶瓷滚动体等高端品类，有望引领行业实现国产化替代。考虑到公司领先的制造能力，国产化替代空间巨大，下游新能源汽车行业对陶瓷滚动体需求有望持续加速提升，叠加高铁、风电等行业的高景气度，我们预计公司未来将保持较好增长。预计公司2023-2025年实现归母净利润0.7/1.4/2.6亿元，对应PE为47/25/13倍，维持“增持”评级。 风险提示：高铁滚子测试不及预期，陶瓷滚动体渗透速度不及预期，贸易政策变动风险等。 盈利预测： 1陶瓷滚动体是陶瓷轴承的核心部件，下游应用广泛 1.1陶瓷轴承：新型机械基础件，较传统轴承的材料优势明显 陶瓷轴承是重要的新型机械基础件。在常规轴承中，要求润滑剂将相互运动的表面完全隔离，以避免严重磨损。若轴承在不充分润滑条件下工作，则对材料的要求极高（高硬度、低附着磨损、均匀结构）。陶瓷轴承采用陶瓷作为滚动轴承材料，可以应用于无润滑/耐腐蚀/耐热等新型工作场合，扩大轴承的使用范围，使轴承达到运转的最高转速。 图1.陶瓷轴承实物图 图2.高温高速陶瓷轴承与钢轴承的性能对比 相比传统轴承，陶瓷轴承具备明显的材料优势。陶瓷轴承具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁性、电绝缘、刚性高等优良特性，能够用于高速、高温、腐蚀性介质等许多钢制轴承无法满足要求的特殊场合。 表1.陶瓷轴承相较传统钢制轴承的优势 在高速精密陶瓷球轴承中，混合陶瓷球轴承的应用最多。按陶瓷材料的应用情况分，陶瓷轴承可分为混合陶瓷轴承和全陶瓷轴承。混合陶瓷球轴承一般用于高速/绝缘/贫油润滑等场合，全陶瓷球轴承一般用于高温/腐蚀/抗磁/绝缘等场合。在高速精密陶瓷球轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承，即滚珠采用的是陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承的标准化程度比较高，对机床结构不会有太大的改动，便于维护保养，特别适合于高速运行场合．其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。 表2.陶瓷轴承的分类（按陶瓷材料在轴承零件上的应用情况） 陶瓷轴承下游领域不断拓展，近年市场规模逐步提升。近年来，受益于新能源汽车、风力发电行业发展速度加快，陶瓷轴承球市场空间不断扩大。目前高端陶瓷轴承产品生产仍以日本、欧美企业为主导，国际市场占有率、发展方向的引领力仍然被国外知名企业所控制。根据IMARC测算，2022年全球陶瓷球轴承的市场规模达到12.02亿美元。根据IMARC预计，到2028年全球陶瓷球轴承的市场规模将达到19.04亿美元，2023-2028年期间CAGR约为8.18%。 表3.陶瓷轴承在下游领域的关键特点和应用 现阶段，高端陶瓷轴承产品生产仍以日本、欧美企业为主导。目前，世界各国研究陶瓷球轴承处于领先水平的主要公司有瑞典SKF、德国FAG、法国圣戈班、日本NTN、光洋精工株式会社（KOYO）、美培亚株式会社（NMB）、兆湟精工株式会社（MSRHK）等。 1.2陶瓷球：陶瓷轴承的核心部件，下游领域不断拓宽 陶瓷球是陶瓷轴承的核心部件，较传统轴承钢优势明显。精密陶瓷球与传统的轴承钢相比，具有密度小、硬度高、弹性模量高（刚度高）、耐磨损、热膨胀系数低、热稳定性和化学稳定好、绝缘、无磁等极为优良的综合性能。 图3.各类材料制成的陶瓷球示意图 在制备方面，陶瓷球生产工艺大体分为球坯制备、球坯烧结、机械加工三大部分。 通常球坯是由高纯度原材料粉体压制成型，再对压制体进行烧结，随后进行精密加工。制备高端陶瓷球一般需要同时实现三个关键技术指标，高精度、长疲劳寿命、好的表面质量。得益于“热等静压”高温高压烧结技术的不断发展和成熟，目前长疲劳寿命陶瓷球毛坯的氮化硅毛坯球的制备技术已取得突破。 图4.陶瓷球通用生产工艺流程图 目前，氮化硅陶瓷球被认为是制造轴承滚动体的最佳材料之一。现阶段，市场上应用的陶瓷球主要有氮化硅陶瓷球(SiN)、氧化锆陶瓷球(ZrO)、碳化硅陶瓷球(SiC)、高纯氧化铝陶瓷球(AlO₃)四种。由于氧化锆(ZrO)、氧化铝(AlO₃)均以综合性能优越，成为目前应用最为广泛的品种，在陶瓷球轴承应用上获得很大成功。目前，陶瓷球已广泛应用于航空航天、军事、石油、化工以及高速精密机械等诸多领域。根据中国粉体网公众号，2022年全球氮化硅陶瓷轴承球市场规模达到6.6亿美元，同比增长8.9%。 表4.陶瓷材料与钢材的性能对比 2800V架构逐步成为主流方案，陶瓷轴承替代传统轴承的潜力巨大 2.1因动力源差异，新能源汽车对电机轴承提出更高要求 因动力源差异，新能源汽车比传统燃油车的电机功率更高。燃油车动力源来自内燃机，车用电器对输出功率要求不高，低电压平台即可满足。而纯电车型动力源是电机和电池，需要较大的输入/输出功率，车内电压平台通常高于燃油车，纯电乘用车电压通常在200-400V之间。 表5.纯电动汽车对传统轴承提出的挑战 新能源汽车对电机轴承提出更高要求，陶瓷轴承材料优势明显。新能源汽车驱动电机的调速范围宽、启动转矩大、功率密度高、效率高的特性，使其对轴承的高转速、高低温、耐久性、稳定性、可靠性提出了更高的要求。基于高性能要求，新能源汽车的电机轴承需要密度更低、相对更耐磨的材料。相较于传统钢制轴承，陶瓷轴承在新能源汽车的电机应用优势明显，其主要优势包括： (1)适应高转速要求。新能源汽车的电机轴承的转速要求高，需要密度更低、相对更耐磨的材料；陶瓷轴承具有耐寒性、受力弹性小、抗压力大、导热性能差、自重轻、摩擦系数小等优点，可适应高转速要求。 (2)产生更少磨损。新能源汽车的电机轴承球表面需更光滑，较少磨损。陶瓷球具有低密度、高硬度、耐摩擦等特点，适宜高速旋转工况，在高温强磁高真空等领域，陶瓷球具有不可替代性。 (3)耐腐蚀性强，避免电弧损伤。电机的交变电流引起周围电磁场变化，需要更好的绝缘性材料减小轴承放电产生的电腐蚀；陶瓷材料是天然的绝缘体，在高频交流电环境下，陶瓷滚动体在轴承内外圈之间起阻断作用。 2.2800V平台架构逐步成主流方案，陶瓷轴承替代潜力巨大 续航里程和充电速度是新能源汽车的两大短板，制约其对燃油车的替代。(1)续航里程：相较于燃油车，大部分新能源汽车续航里程低于600公里，普遍低于燃油车的续航里程，较难满足城际间长里程行驶需求。(2)充电速度：现有的充电技术需要消费者等待40分钟甚至更久才可充满，而燃油车的加油过程仅需要5分钟，对比之下补能效率更低。车企的解决方案包括：提升带电量、提高补能效率。 800V平台架构提升整车效率，弥补新能源汽车短板。800V架构使整车具有更高的效率，相较于400V平台，工作电流更小，进而节省线束体积、降低电路内阻损耗，变相提升了功率密度和能量使用效率。在功率不变前提下，预计800V平台的推出，续航里程将增加10%、充电速度将提升一倍以上。 图5.800V电子电器架构vs400V电子电器架构 近日，华为/小米/智己/极氪等陆续更新800V平台架构，800V平台将逐步成为降低续航及充电焦虑的主流选择。(1)华为：2023年11月9日，华为发布全新“巨鲸”800V高压电池平台，得益于高压电池包，智界S7的纯电续航里程可以超过800公里，而且支持超高压快充，15分钟可补能超过400公里。(2)小米：2023年12月28日，小米发布最高电压达到871V的小米800V碳化硅高压平台。根据小米创始人雷军介绍，小米800V平台的最高电压可以达到871V。(3)智己：2023年7月，智己汽车发布全域800V双碳化硅平台，智己LS6搭载“准900V超强性能平台”，最大工作电压875V。(4)极氪：2023年12月27日，极氪三厢轿车007正式上市，采用800V架构、最大续航可达870km、0-100km/h加速时间最短2.84秒。截至2023年11月，市面已有60余款800V高压平台电动汽车车型发布，800V平台架构有望逐步成为未来新能源汽车的主流选择。 表6.2023年11月广州国际车展800V高压车型统计表 800V平台通常采用SIC逆变器，若轴电压过高易形成电腐蚀。对于800V高压系统而言，高压线束规格下降，用量减少，降本减重，在电压翻倍、充电功率增幅不翻倍的情形下，串联增加，高压线束电流变小；SiC逆变器使得电源频率增加，电机转速增加，相同功率下转矩减小，体积减小。在800V架构中，转子、电机轴、轴承形成闭合回路，轴承滚珠与滚道内表面为点接触，若轴电压过高，容易击穿油膜后形成回路，轴电流出现导致轴承腐蚀。 图6.800V应用SiC造成轴电流增加大而击穿油膜风险增加 车企应用800V平台架构，对电机性能的要求再度提升。车企应用800V平台架构，需要对其核心三电技术以及功率器件的耐压/损耗/抗热的要求更高。在电机方面来看，主要包括(1)防腐蚀要求增加：800V的逆变器应用SiC，导致电压变化频率高，轴电流增大，轴承防腐蚀要求增加。(2)绝缘要求提升：由于电压/开关频率增加，800V电机内部的绝缘/EMC防护等级要求提升。 特斯