人形机器人行业系列报告（三）：电机，人形机器人的动力核心

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2024年2月7日 行业研究 电机：人形机器人的动力核心 ——人形机器人行业系列报告（三） 电力设备新能源 空心杯电机与灵巧手关节高度适配。 （1）空心杯电机为转子无铁芯结构，表现为无涡流损耗和磁滞损耗，具有低摩擦和良好的散热性，实现了电机的高效率；采用无刷结构可以进一步提升寿命、减少噪音，是人形机器人电池供电型设备的理想选择。 （2）空心杯电机全球市场规模在2022年超50亿元人民币，22-28年CAGR约为8%；如果考虑人形机器人放量，增速将显著提升。国外空心杯电机龙头公司包括Maxon Motor、Faulhaber、Portescap，其产品横向、纵向布局均较为完善，并且具有较强的小尺寸电机和无刷电机设计能力。国内空心杯电机龙头公司为鸣志电器；相比之下，拓邦股份、鼎智科技、伟创电气等研发及生产则是以点带面。随着国内公司的能力不断深化，空心杯电机未来存在广阔的国产替代空间。 （3）绕组设计与设备、产品矩阵及背书是空心杯电机的核心壁垒。Maxon马鞍形线圈、Faulbaber斜绕式线圈，具有专利优势，产品品质高。海外绕组设备Merteor、田中精机等研发能力、自动化水平也均较高。海外空心杯电机厂商在航空航天、医疗、机器人等领域深耕多年，有着很强的客户背书和客户粘性。 无框力矩电机与机器人关节高度适配。 （1）无框力矩电机无边框设计，具有体积小、质量轻、惯量低、结构紧凑、功率高、适配性强等特点，在机器人关节等领域具有广泛的应用前景。 （2）2022年力矩电机、无框电机全球市场规模均超40亿元人民币，其中力矩电机全球市场规模22-27年CAGR和无框电机全球市场规模22-29年CAGR均约为8%。如果考虑人形机器人放量，增速有望进一步提升。从竞争格局来看，海外企业仍处于领先地位。海外龙头制造商包括科尔摩根、威腾斯坦、尼得科、派克汉尼汾等；国内企业中，步科股份、昊志机电也有较强的产品力。 （3）正向研发能力、匹配下游设计是核心壁垒。无框力矩电机的壁垒体现在磁路和工艺设计，海外厂商具有悠久的发展历史和较强的正向研发能力，能够通过产品和经验积累、模拟仿真软件快速实现产品设计，以满足客户需求。无框力矩电机要比传统的伺服电机定制化程度要高；很多机器人厂商都在自研线性执行器和旋转执行器。从未来的竞争格局来看，无框力矩电机或将比空心杯电机更加分散，一体化程度更高。 投资建议：空心杯电机、无框力矩电机可与人形机器人灵巧手、关节高度适配，随着人形机器人放量，行业均有更广阔的发展空间。目前海外电机公司技术水平、产品能力均较强，国产公司正不断深化自身能力，提升产品水平，为未来国产替代打下坚实基础。建议关注：空心杯电机公司，鸣志电器、伟创电气、拓邦股份；无框力矩电机公司，步科股份、昊志机电、禾川科技。 风险分析：人形机器人相关技术进步不及预期风险；人形机器人降本不及预期风险；竞争加剧带来的盈利不及预期风险。 买入（维持） 作者 分析师：殷中枢 执业证书编号：S0930518040004 010-58452063 yinzs@ebscn.com 分析师：黄帅斌 执业证书编号：S0930520080005 0755-23915357 huangshuaibin@ebscn.com 分析师：和霖 执业证书编号：S0930523070006 021-52523853 helin@ebscn.com 行业与沪深300指数对比图 -60%-40%-20%0%20%2023/02/062023/06/072023/10/062024/02/04电力设备(申万)沪深300 资料来源：Wind 相关研报 动力、传动、传感：灵巧手分析框架与零部件选型——人形机器人行业系列报告（二）（2024-01-15） 人形机器人：加速发展，全面进击——人形机器人行业系列报告（一）（2024-01-15） 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 电力设备新能源 投资聚焦 我们的创新之处 我们将空心杯电机、无框力矩电机的技术原理、市场空间及格局、行业、壁垒进行了全面梳理，同时创新性地分析了海外龙头空心杯电机及无框力矩电机厂商的核心能力和产品矩阵，并提出国产替代的突破口。 股价上涨的催化因素 1、技术进步超预期： 如果各大厂商发布的人形机器人原型机表现出来的决策能力、感知能力、执行能力超出市场预期，板块相关公司的股价将会有上涨的机会。 2、量产节奏超预期： 如果人形机器人厂商能够顺利的推进人形机器人量产，板块相关公司的股价将会有上涨的机会。 3、供应链新进入者产品力超预期： 如果某家公司的人形机器人电机产品研发进度、产品品质能够得到市场认可，相关公司股价将会有上涨的机会。 投资观点 空心杯电机、无框力矩电机可与人形机器人灵巧手、关节高度适配，随着人形机器人放量，行业均有更广阔的发展空间。目前海外电机公司技术水平、产品能力均较强，国产公司正不断深化自身能力，提升产品水平，为未来国产替代打下坚实基础。建议关注：空心杯电机公司，鸣志电器、伟创电气、拓邦股份；无框力矩电机公司，步科股份、昊志机电、禾川科技。 ZXCXrMmMwOpNqOsPnNnPpM9PcM7NoMpPtRnRlOrRpMfQqQsOaQrQpOuOnPmNMYrNnN 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 电力设备新能源 目 录 1、 电机：人形机器人的动力核心 ........................................................................................... 6 1.1、 人形机器人各类驱动方式的比较 ............................................................................................................ 6 1.2、 空心杯电机和无框力矩电机适配机器人不同部位 .................................................................................. 7 2、 空心杯电机：与灵巧手高度适配 ....................................................................................... 9 2.1、 无铁芯结构，能效高、转速快、寿命长 ................................................................................................. 9 2.2、 人形机器人带来增量，国产替代空间广阔 ........................................................................................... 14 2.3、 壁垒：绕组设计与设备、产品矩阵及客户背书 .................................................................................... 18 3、 无框力矩电机：与机器人关节高度适配 ............................................................................ 22 3.1、 没有机壳，结构紧凑，适配性强 .......................................................................................................... 22 3.2、 人形机器人推动无框力矩电机市场规模提升 ........................................................................................ 24 3.3、 壁垒：正向研发能力与匹配下游设计 ................................................................................................... 27 4、 投资建议 ......................................................................................................................... 28 4.1、 鸣志电器 .............................................................................................................................................. 28 4.2、 伟创电气 .............................................................................................................................................. 29 4.3、 步科股份 .............................................................................................................................................. 31 4.4、 昊志机电 .............................................................................................................................................. 32 4.5、 禾川科技 .............................................................................................................................................. 33 5、 风险分析 ......................................................................................................................... 34 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 电力设备新能源 图目录 图1：电机按照控制方式和驱动方式进行分类 .................................................................................................... 6 图2：特斯拉Optimus人形机器人手部透视图 .............................................................................