你認(rèn)識的南京伺服電機(jī)幾個廠家的國產(chǎn)崛起之路還有多遠(yuǎn)？
1. 電機(jī)行業(yè)概覽：萬億級市場，細(xì)分領(lǐng)域眾多
1.1 電機(jī)技術(shù)：技術(shù)原理共通，延展性較強(qiáng)
電機(jī)一般指電動機(jī)，亦稱“馬達(dá)”，可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，為用電器或各種機(jī)械提 供驅(qū)動力，在現(xiàn)代工業(yè)和生活中應(yīng)用極為普遍。電機(jī)的基本原理為電磁感應(yīng)定律——電能 在線圈上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。電機(jī)的基本構(gòu)造包括：定子（鐵芯、繞組和基 座）、轉(zhuǎn)子（鐵芯、繞組），此外不同類別電機(jī)可能配有電刷、傳感器、驅(qū)動器、風(fēng)扇等 配件。電機(jī)原理雖然簡單，但高端設(shè)計十分復(fù)雜，牽涉設(shè)計、工藝和設(shè)備等環(huán)節(jié)，涵蓋電 磁學(xué)、摩擦學(xué)、熱、流體、振動、聲學(xué)等自然科學(xué)和相關(guān)技術(shù)工程領(lǐng)域。
電機(jī)技術(shù)種類非常多。法拉第 1921 年制成世界第一臺電機(jī)，1831 年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定 律，經(jīng)過 200 年技術(shù)更新迭代，電機(jī)品類已十分龐雜。
根據(jù)電源種類不同，分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。直流電機(jī)響應(yīng)快，啟動轉(zhuǎn)矩大， 調(diào)速性能好（轉(zhuǎn)子受力由電流和磁場強(qiáng)度決定），調(diào)速范圍寬，缺點(diǎn)是需要換向， 結(jié) 構(gòu)更 復(fù) 雜 ，后 續(xù) 維 護(hù)不 便 利 ，且 限 制 了電 機(jī) 容 量和 速 度 ， 功率 范圍 0.01W-1000kW；交流電機(jī)不需要換向器，因此結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，牢固，使 用壽命長，功率覆蓋范圍大（幾 W-百萬 kW）。
根據(jù)有無電刷，分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)。交流電機(jī)不需要電刷換向，因此有刷 無刷僅涉及直流電機(jī)。無刷電機(jī)的換向和調(diào)速工作由霍爾傳感器、控制器、磁編 碼器等電子元件完成，替代了電刷，同時賦予電機(jī)更多的控制性能，數(shù)字變頻的 可控性更強(qiáng)。無刷電機(jī)解決了電刷運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電火花問題，且運(yùn)轉(zhuǎn)時的摩擦減少， 噪音降低，壽命延長；缺點(diǎn)在于成本較高，技術(shù)難度較高，因此常用在控制要求 較高、轉(zhuǎn)速較高的設(shè)備上。
根據(jù)轉(zhuǎn)子定子是否同步，分為同步電機(jī)和異步電機(jī)，兩者均屬于交流電機(jī)。同步 電機(jī)較復(fù)雜，效率高，造價高，大多用于大型發(fā)電機(jī)場合和 2000KW 以上的電動 機(jī)上；異步電動機(jī)簡單，成本低，易于安裝，效率略低，應(yīng)用更廣泛。
根據(jù)用途不同，分為非控制電機(jī)和控制電機(jī)。非控制電機(jī)用于電動工具、家電和 其他通用小型設(shè)備中，側(cè)重電機(jī)在啟動和運(yùn)行過程中的力能指標(biāo)；控制電機(jī)可以 對電機(jī)的轉(zhuǎn)速、位置和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精準(zhǔn)控制，更側(cè)重于高精度和快速響應(yīng)，因此多 用于自動化設(shè)備中。常見的控制電機(jī)包括步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)兩種。步進(jìn)電機(jī)利 用電脈沖信號進(jìn)行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，也稱脈沖電機(jī)；伺服電機(jī)利用輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成角位移或角速度輸出，通過改變控制電壓改 變電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。伺服電機(jī)在精度、可靠性、噪音、過載能力、能量轉(zhuǎn)換效 率等方面性能優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)，但是成本較高，因此兩者呈互補(bǔ)關(guān)系。
電機(jī)核心指標(biāo)為轉(zhuǎn)速、功率、扭矩等。電機(jī)參數(shù)指標(biāo)是選擇電機(jī)的重要參考，包括：輸入功率，輸出功率，額定電流，堵轉(zhuǎn)電流，額定轉(zhuǎn)速，加速度，減速度，震動，噪音， 功率因素，效率，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)動慣量，相間絕緣電阻，相對地絕 緣電阻等。其中，重要參數(shù)以及含義分別為：1）額定功率：電機(jī)設(shè)計時的理想功率也是最 大功率；2）額定電壓：該電機(jī)的建議工作電壓，電壓決定了轉(zhuǎn)速和一系列參數(shù)，超過電壓 可能會出現(xiàn)局部過熱問題，不可以長期運(yùn)行；3）額定轉(zhuǎn)速：額定功率下電機(jī)的轉(zhuǎn)速；4） 額定轉(zhuǎn)矩：力矩=里×力臂，相當(dāng)于電機(jī)的“力氣”，在機(jī)器人領(lǐng)域，轉(zhuǎn)矩一般用于使得機(jī) 器人移動或者使得機(jī)械臂完成各種動作；5）電機(jī)效率：電機(jī)輸出的機(jī)械能與消耗的電能的 之比；6）噪音：電動機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的分貝數(shù)；7）物理參數(shù)：尺寸、重量、固定孔 的位置等；8）壽命；9）價格。
此外，控制電機(jī)還需考慮控制精度和響應(yīng)時間等。1）響應(yīng)時間：電機(jī)的轉(zhuǎn)速從零開始 增長的過程。為了滿足自動控制快速響應(yīng)的要求，轉(zhuǎn)速變化時間應(yīng)盡可能短，即電機(jī)轉(zhuǎn)速 變化應(yīng)迅速跟上控制信號的要求。2）控制精度：電機(jī)運(yùn)行的實際位置與控制器輸出位置之 間的偏誤程度。不同應(yīng)用場景的側(cè)重點(diǎn)不同，因此關(guān)注的核心指標(biāo)也有差別。例如汽車電 機(jī)更側(cè)重功率密度（單位體積對外輸出密度），機(jī)器人電機(jī)更側(cè)重控制精度，重型機(jī)械電 機(jī)更側(cè)重扭矩等。
1.2 行業(yè)特征：市場容量萬億級，誕生細(xì)分領(lǐng)域龍頭
電機(jī)的下游應(yīng)用市場極為廣泛，空間千億美元。電機(jī)作為必不可少的關(guān)鍵基礎(chǔ)機(jī)電部 件，廣泛應(yīng)用于家電、汽車、信息處理器、視聽設(shè)備、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。以家庭場景為 例，根據(jù)祥明智能招股說明書援引高工咨詢的數(shù)據(jù)，發(fā)達(dá)國家微特電機(jī)的家庭平均擁有量 為 80-130 臺，而中國大城市家庭平均擁有量大約在 20-40 臺；汽車為最主要電機(jī)細(xì)分市 場，一輛商用車采用超過 40 個電動機(jī)，從低功率到高功率不等。根據(jù) Grandview Research 的研究數(shù)據(jù)，2020 年全球電機(jī)市場規(guī)模為 1427 億美元，預(yù)計 2021-2028 年全球電機(jī)市 場規(guī)模復(fù)合增長率將達(dá)到 6.40%。從下游細(xì)分市場來看，汽車占比最高，占 40.5%，其次 為工業(yè)機(jī)械、HVAC 設(shè)備（供熱、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)）、空調(diào)、運(yùn)輸、家電等。
電機(jī)需求分散化和長尾化，選型考慮因素眾多。電機(jī)的選擇取決于終端產(chǎn)品設(shè)計，電 機(jī)選型貫穿于工程師設(shè)計和生產(chǎn)產(chǎn)品的全過程中，與產(chǎn)品特征和工程師設(shè)計理念緊密相關(guān)， 因此其需求表現(xiàn)出極強(qiáng)的分散和長尾特征。
參考 Maxon 的產(chǎn)品說明書，電機(jī)選型考慮因素眾多：
首先，驅(qū)動需求必須明確：驅(qū)動負(fù)載需要多高的轉(zhuǎn)速和多大的轉(zhuǎn)矩？在不同的負(fù) 載狀況下，運(yùn)行持續(xù)時間是多少？對加速性能有什么要求？負(fù)載慣量是多少？驅(qū) 動參數(shù)還需考慮同步帶、齒輪、絲杠等，全部折算到電機(jī)軸。
其次，電源供電的要求：對電機(jī)引線端施加的最大電壓是多少？對電流有什么樣 的限制？如果使用電池或太陽能電池供電，還需使用伺服放大器，放大器的最大 電流通常是一個重要的限制參數(shù)。
此外，其它重要信息也需考慮：被加速的物體 (類型、轉(zhuǎn)動慣量)、運(yùn)行模式 (連 續(xù)、間歇、正反向運(yùn)行)、環(huán)境條件 (溫度、濕度、介質(zhì))、電源、電池。
最后，還需考慮限制條件包括：驅(qū)動單元的最大長度是多少 (含齒輪箱和編碼器 的直徑)？電機(jī)的預(yù)期使用壽命是多少？使用哪種換向系統(tǒng)？稀有金屬換向系統(tǒng) 適合于低電流連續(xù)運(yùn)行工況、石墨換向系統(tǒng)適合于高電流連續(xù)運(yùn)行工況以及頻繁 出現(xiàn)電流峰值的場合 (啟動/停止操作、正反向運(yùn)行)。如果希望獲得最高轉(zhuǎn)速和最長使用壽命，則應(yīng)采用電子換向系統(tǒng)。電機(jī)軸上的負(fù)載力是多少？必須使用滾珠 軸承還是可以使用經(jīng)濟(jì)的燒結(jié)合金軸承？
電機(jī)行業(yè)總量大、單品產(chǎn)量小、需求長尾化、定制屬性強(qiáng)，導(dǎo)致電機(jī)行業(yè)不存在“贏 家通吃”的情況，大多表現(xiàn)為深耕細(xì)分領(lǐng)域的中小型公司，競爭格局高度分散。電機(jī)行業(yè) 涌現(xiàn)出的優(yōu)秀公司主要有三類：1）聚焦于單品銷量較大的下游行業(yè)，例如汽車電機(jī)、空調(diào) 電機(jī)、洗衣機(jī)電機(jī)等，公司產(chǎn)品具有性價比優(yōu)勢，國內(nèi)上市公司如大洋電機(jī)、江蘇雷利、 微光股份、方正電機(jī)、祥明智能等；2）電機(jī)平臺型公司，電機(jī) SKU 多+快速定制化能力強(qiáng)， 產(chǎn)品具有價格優(yōu)勢、快速響應(yīng)客戶需求，國內(nèi)外上市公司如瑞士 Maxon、鳴志電器、兆威 機(jī)電等；3）電機(jī)產(chǎn)品與其他產(chǎn)品產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，作為核心競爭力為下游產(chǎn)品賦能，如安川 電機(jī)、匯川技術(shù)、金龍機(jī)電等。
2. 機(jī)器人行業(yè)的典型電機(jī)類型一覽
2.1 伺服電機(jī)：控制精度高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化
伺服電機(jī)是工業(yè)自動化行業(yè)中應(yīng)用最廣的電機(jī)。伺服來自英文 servo，指系統(tǒng)跟隨外部 指令進(jìn)行人們所期望的運(yùn)動，實現(xiàn)對位置、速度、加速度和力矩的精準(zhǔn)控制。伺服電機(jī)具 有響應(yīng)速度快、精度高、加減速度快、速度不受負(fù)載影響等優(yōu)點(diǎn)，且轉(zhuǎn)速范圍寬、高速性 能好、低速運(yùn)行平穩(wěn)，同時抗過載能力強(qiáng)，能承受 3 倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，適用于對有瞬 間負(fù)載波動和要求快速起動的場合。
伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動器、電機(jī)、編碼器構(gòu)成。①伺服驅(qū)動器（指令裝置）屬于驅(qū)動層， 又稱“伺服控制器”、“伺服放大器”，一般通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機(jī) 進(jìn)行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位；改變控制電壓可以變更伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。②伺服電機(jī)屬于執(zhí)行層，伺服電機(jī)在自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，把輸入的電壓信號變 換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度輸出。③編碼器（反饋裝置）通常內(nèi)置在伺服電機(jī)末端，用來 測量電機(jī)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和位置，對控制精度具有關(guān)鍵作用。驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn) 行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度，達(dá)到伺服控制的目的。
伺服電機(jī)分為直流和交流伺服電動機(jī)。1）直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)：①有刷 電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換 碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對使用環(huán)境有要求（無塵、易爆環(huán)境不宜），通常用于對成本敏 感的普通工業(yè)和民用場合；②無刷電機(jī)體積小重量輕，出力大響應(yīng)快，速度高慣量小，力 矩穩(wěn)定轉(zhuǎn)動平滑，控制復(fù)雜，智能化，電子換相方式靈活，可以實現(xiàn)方波或正弦波換相， 電機(jī)免維護(hù)，高效節(jié)能，電磁輻射小，溫升低壽命長，適用于各種環(huán)境。2）交流伺服電動 機(jī)又分為異步伺服電動機(jī)和同步伺服電動機(jī)。交流伺服電機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于速度控制特性良好， 在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩，90%以上的高效率，發(fā)熱少，高速控制， 高精確度位置控制，額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi)可實現(xiàn)恒力矩，慣量低，低噪音，無電刷磨損，免維 護(hù)。缺點(diǎn)在于控制較復(fù)雜，驅(qū)動器參數(shù)需要現(xiàn)場調(diào)整 PID 參數(shù)確定，需要更多的連線。高 性能的伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步交流伺服電動機(jī)，控制驅(qū)動器多采用快速、準(zhǔn)確定位的 全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。
伺服電機(jī)作為工業(yè)自動化的核心零部件，市場規(guī)模隨產(chǎn)業(yè)自動化升級穩(wěn)步增長。1）替 代需求：在機(jī)床、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械和包裝機(jī)械等領(lǐng)域，伺服電機(jī)相比步進(jìn)電機(jī)具有精 度、扭矩、過載等性能方面的優(yōu)勢，滲透率不斷提升；2）新增需求：工業(yè)機(jī)器人、電子智 造裝備等行業(yè)對精度性能要求較高，其迅速增長為伺服電機(jī)市場貢獻(xiàn)較大增量。根據(jù) Grand View Research 與 MIR 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020 年全球伺服電機(jī)市場規(guī)模 367 億元，預(yù)計 2026 年有望達(dá)到 539 億元。我國伺服電機(jī)起步較晚，尚處于成長階段，2020 年我國伺服電機(jī)市 場規(guī)模約 149 億元，預(yù)計 2026 年有望達(dá)到 225 億元。
伺服電機(jī)的核心難度，即導(dǎo)致各國差距之處，主要在于電機(jī)的基礎(chǔ)性研究、高精度伺 服驅(qū)動器和編碼器。1）基礎(chǔ)性技術(shù)研究：包括高端電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、生 產(chǎn)工藝的突破、性能指標(biāo)的實用性檢驗，導(dǎo)致高端伺服電機(jī)的性能、質(zhì)量和穩(wěn)定性的差異；2）材料，特別是適應(yīng)高溫的材料；磁材和絕緣性材料等，國內(nèi)的磁材總體性能差，伸縮長 度會發(fā)生變化；3）驅(qū)動系統(tǒng)：目前的伺服系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)仍然依靠國外定義，包括共目線結(jié)構(gòu)體 系，先進(jìn)的控制算法，自適應(yīng)振動抑制，自適應(yīng)參數(shù)整定，齒槽轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，磁飽和控制，弱磁控制、安全控制等，需要時間和經(jīng)驗的積累、大量的數(shù)據(jù)逐步實現(xiàn)各項功能；4）編碼 器：目前高精度編碼器嚴(yán)重依賴進(jìn)口，小型化仍待突破，而編碼器對定位精度影響很大。
伺服電機(jī)行業(yè) 65%份額為外資品牌，高端市場基本被外資壟斷。根據(jù) MIR 數(shù)據(jù)，我國 伺服電機(jī)競爭格局中外資品牌占 65%，國產(chǎn)品牌占 35%。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院報告，目前 主流品牌可分為歐系、日系和國產(chǎn)品牌等類別，其中歐系日系占據(jù)中高端市場，國產(chǎn)主要 集中在中低端市場。①歐系品牌占比 20%：如西門子、倫茨、博世力士樂等，過載能力高、 動態(tài)響應(yīng)好、驅(qū)動器開放性強(qiáng)，但價格昂貴、體積重量大；②日系品牌占比 45%：如安川、 三菱、松下等，品牌性能和價格相對低、體積小、重量輕、可靠性和穩(wěn)定性強(qiáng)，但動態(tài)響 應(yīng)能力較弱、開放性較差低，總體上性價比更高，最適合中端需求；③國產(chǎn)伺服占比 35%：如臺灣臺達(dá)、匯川技術(shù)、華中數(shù)控等，產(chǎn)品基本成熟，精度和可靠性較差，中小功率居多， 中低端伺服系統(tǒng)已實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，但高端伺服系統(tǒng)尚未形成商品化和批量生產(chǎn)能力。
2.2 步進(jìn)電機(jī)：經(jīng)濟(jì)性更高，適合低精度要求場景
步進(jìn)電機(jī)也是一種控制電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)源于自英語單詞“Step”，意為“走一步”， 是一種形象的翻譯。步進(jìn)電機(jī)能將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移/直線位移，并且位移量與脈沖 數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖頻率成正比。通過調(diào)整電脈沖信號或脈沖頻率就可以實現(xiàn) 對電機(jī)的運(yùn)動控制。步進(jìn)電機(jī)能根據(jù)控制脈沖的要求迅速啟動、反轉(zhuǎn)、制動和無極調(diào)速；工作時能不失步，精度高，停止時能鎖住。步進(jìn)電機(jī)包括 VR、PM、HB 三種。1）VR 步進(jìn)電機(jī)，即反應(yīng)式（Variable Reluctance）， 由繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但動態(tài)性能差，效率低，發(fā)熱大，已 逐步被歐美國家淘汰。2）PM 步進(jìn)電機(jī)，即永磁式（Permanent Magnet），由永磁材料 制成，動態(tài)性能好，體積相對較小，但精度較差，輸出力矩較小，是一種成本較為經(jīng)濟(jì)的 選擇。3）HB 步進(jìn)電機(jī)，即混合式（Hybrid），綜合了前兩者的優(yōu)點(diǎn)，可以實現(xiàn)精確的小 增量步距運(yùn)動，轉(zhuǎn)子和定子上有多個小齒以提高步矩精度，輸出力矩大，動態(tài)性能好，步 距角小，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本相對較高。
步進(jìn)電機(jī)控制方式類似于伺服電機(jī)，包括驅(qū)動器和編碼器。驅(qū)動器在負(fù)載能力的范圍 內(nèi)，通過改變脈沖頻率來調(diào)速；編碼器信號檢測轉(zhuǎn)子位置，進(jìn)行控制信號的反饋和電流調(diào) 節(jié)。作為開環(huán)的控制系統(tǒng)，由于過載能力較低、調(diào)速范圍相對較小、低速運(yùn)動有脈動、不 平衡等問題，一般應(yīng)用于小型或簡易型機(jī)器人中。步進(jìn)電機(jī) VS 伺服系統(tǒng)，可靠性低，經(jīng)濟(jì)性高。步進(jìn)電機(jī)相比伺服電機(jī)，不足之處在于：精度略低；開環(huán)系統(tǒng)的低可靠性，低速存在共振區(qū)；運(yùn)行噪音較高；無過載能力，易失步；能量轉(zhuǎn)化效率低，自身損耗及發(fā)熱較高；動態(tài)響應(yīng)慢，加減速低；優(yōu)勢在于：調(diào)試較為簡 單，伺服驅(qū)動器涉及的參數(shù)多、使用手冊長，且不同品牌的驅(qū)動器區(qū)別可能很大；成本更 低；精度方面，在大多數(shù)場合，步進(jìn)的分辨率已遠(yuǎn)高于機(jī)械要求的精度，對于高要求場合， 通過細(xì)分驅(qū)動、添加閉環(huán)控制等方式，也可以達(dá)到很高的控制精度。因此，伺服電機(jī)更適 用于要求高效率、高速高響應(yīng)、高可靠性的場合，步進(jìn)電機(jī)用于要求不高、成本敏感的場 合，控制系統(tǒng)的設(shè)計須綜合考慮控制要求、成本等因素，選擇適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。
2.3 空心杯電機(jī)：結(jié)構(gòu)緊湊，能量轉(zhuǎn)換效率高
空心杯電機(jī)屬于直流、永磁、伺服電機(jī)。空心杯電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，采 用無鐵芯轉(zhuǎn)子，線圈通過連接板，和換向器、主軸鏈接到一起，共同組成轉(zhuǎn)子。由于線圈 形狀像個杯子，因此稱為空心杯。無鐵芯結(jié)構(gòu)消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，能量轉(zhuǎn)換效率提高，最高可達(dá) 90%+，同時降低電機(jī)重量和轉(zhuǎn)動慣性，可達(dá)到更高的控制 和拖動特性。空心杯電機(jī)分為有刷和無刷兩種。1）空心杯有刷電機(jī)：采用電刷換向，轉(zhuǎn)動過程中會 摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷，電機(jī)壽命有限，平均為幾千小時；容易產(chǎn)生電 火花和電磁波，干擾電子設(shè)備；優(yōu)勢在于，有刷電機(jī)不存在渦流損耗，特別是在高速運(yùn)轉(zhuǎn) 下，相比無刷電機(jī)的損耗顯著更低；結(jié)構(gòu)更簡單，成本更低；2）空心杯無刷電機(jī)：采用電 子換向，通過霍爾元件感知永磁體位置，電子線路切換線圈中電流的方向，進(jìn)而改變磁力， 其優(yōu)勢在于消除了電刷的損耗和電火花對電子設(shè)備的干擾，壽命可達(dá)到數(shù)萬小時，但無刷 電機(jī)存在渦輪損耗，渦輪功率損耗隨速度的平方增加；另外添加了換向器和控制器等，增 加了系統(tǒng)的組件和成本。
空心杯電機(jī)具有節(jié)能、控制性能好、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，但功率較低?？招谋姍C(jī)的 優(yōu)點(diǎn)在于：1）節(jié)能：能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在 70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到 90%以上（鐵芯電動機(jī)一般在 70%）；2）控制性能好：起動、制動迅速，響應(yīng)極快，機(jī) 械時間常數(shù)小于 28 毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到 10 毫秒以內(nèi)（鐵芯電動機(jī)一般在 100 毫秒以 上）；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)；3）拖動 性能好：運(yùn)行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速波動能控制在 2%以內(nèi)；4）能量密度高：與同等功率 的鐵芯電動機(jī)相比，其重量、體積減輕 1/3-1/2；5）散熱效果好：銅板線圈內(nèi)外表面都有 空氣流動，溫升較小。但缺點(diǎn)在于功率上限低：由于沒有牢固的鐵芯支撐，線圈厚度較薄， 且線圈和輸出軸的連接強(qiáng)度有限，因此體積、功率等無法做到很大，一般空心杯電機(jī)最大 功率僅幾百瓦，屬于一種微特電機(jī)?？招谋姍C(jī)在高精度、高速響應(yīng)、緊湊高效場景得到廣泛應(yīng)用。1）需要快速響應(yīng)的系 統(tǒng)：軍用領(lǐng)域?qū)椃较虻目焖僬{(diào)節(jié)、高靈敏度的記錄和檢測設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、仿生義肢；2）對重量和能耗要求的飛行器，包括無人機(jī)、航模等；3）其他家電、工業(yè)產(chǎn)品，可以替 代傳統(tǒng)電機(jī)，提高產(chǎn)品性能。根據(jù)國際咨詢機(jī)構(gòu) QY Research 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)計 2022 年全 球空心杯直流電機(jī)市場規(guī)模為 7.5 億美元，2022-2028 年復(fù)合增速 8%，至 2028 年增加至 11.9 億美元；2021 年中國、歐洲市場份額分別為 35%、26%。
空心杯市場長期被外資壟斷，蘊(yùn)藏大量國產(chǎn)替代機(jī)遇?？招谋姍C(jī)的產(chǎn)品制造和量產(chǎn) 的難度高，繞線和自動化工藝復(fù)雜，對繞線工人的技能水平要求高，難以實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。目前空心杯市場被德國 FAULHABER 與瑞士 Maxon 主導(dǎo)，隨著國內(nèi)市場對空心杯電機(jī)認(rèn) 知程度不斷提高，國產(chǎn)廠商的量產(chǎn)工藝水平不斷突破，未來有望實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
3. 解析不同機(jī)器人對電機(jī)的差異化需求
3.1 工業(yè)機(jī)器人：工業(yè)場景要求響應(yīng)速度和控制精度
工業(yè)機(jī)器人（多關(guān)節(jié)機(jī)器人）通常有 6 個關(guān)節(jié)，對應(yīng) 6 個電機(jī)?？刂破鳌⑺欧姍C(jī)和 減速器被稱為工業(yè)機(jī)器人的三大零部件：1）控制器是機(jī)器人的“大腦”，通過硬軟件結(jié)合 來控制機(jī)器人的運(yùn)動位置、姿態(tài)和軌跡；2）伺服電機(jī)是機(jī)器人的“驅(qū)動力“，根據(jù)控制器 發(fā)出的命令輸出力矩，動態(tài)控制機(jī)器人的速度和位置；3）減速器用于降速增矩：伺服電機(jī) 一般輸出的轉(zhuǎn)速高、力矩小，不能滿足機(jī)器人本體的運(yùn)動需求，需要通過減速器來降低轉(zhuǎn) 速、增加力矩。根據(jù)高工機(jī)器人數(shù)據(jù)，伺服電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人總成本中占比 20%。
工業(yè)機(jī)器人對電機(jī)性能要求較高：高功率密度、高扭矩慣量比、高起動轉(zhuǎn)矩、低慣量 和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。1）高功率密度：工業(yè)機(jī)器人的體積和負(fù)載要求電機(jī)重量輕、 體積??；2）高扭矩慣量：代表更高加減速性能，更快響應(yīng)速度；3）高啟動轉(zhuǎn)矩：啟動轉(zhuǎn) 矩越大，電動機(jī)加速越快，啟動過程越短，也越能帶重負(fù)載起動；4）低慣量：慣量越低， 精度和響應(yīng)速度越好；5）寬廣平滑的調(diào)速范圍：隨著控制信號的變化，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速能連 續(xù)變化，調(diào)速范圍 1:1000～10000，功率范圍一般為 0.1～10kW。
3.2 四足機(jī)器人：側(cè)重高功率密度、高扭矩密度
四足機(jī)器人是學(xué)術(shù)界產(chǎn)業(yè)界積極研發(fā)的、具有發(fā)展前景的一類機(jī)器人。相比輪式和履 帶式機(jī)器人，具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力，在復(fù)雜的地理地形環(huán)境下，不平整地面上，保證 機(jī)器人運(yùn)動的靈活性、穩(wěn)定性和人際協(xié)調(diào)性，因此可以協(xié)助人類完成危險性高、工作環(huán)境 惡劣的任務(wù)，如搶險救災(zāi)、高位巡檢、安全偵查、地形勘測、太空探索等。高動態(tài)特性， 參考獵豹的奔跑模式，在高速奔跑中依然能快速調(diào)整步態(tài)和運(yùn)動方式。四足機(jī)器人通常采用 12 個伺服電機(jī)，每條腿三個關(guān)節(jié)：外展關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)。為了避免膝關(guān)節(jié)電機(jī)外置易造成損壞，將膝關(guān)節(jié)電機(jī)置于髖關(guān)節(jié)處上，采用連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動 膝蓋關(guān)節(jié)自由度，這種設(shè)計可以減少腿部的傳動慣量，有利于機(jī)器人高速奔跑。此外，踝 關(guān)節(jié)擁有類似于髖關(guān)節(jié)的 2 個自由度，但由于踝關(guān)節(jié)主要作用是調(diào)節(jié)足端和地面的接觸， 基本不提供動力，因此一般設(shè)計為被動的彈性關(guān)節(jié)，如橡膠、海綿等。
四足機(jī)器人電機(jī)更側(cè)重高扭矩密度、高功率密度、轉(zhuǎn)動慣量小、響應(yīng)速度塊。1）四足 機(jī)器人在行走、奔跑、跳躍時步態(tài)都不相同，電機(jī)一直處于正反轉(zhuǎn)交替狀態(tài)，轉(zhuǎn)矩輸出并 不是處于額定值，而是一個隨著運(yùn)動狀態(tài)不斷變化的量，因此電機(jī)轉(zhuǎn)矩在較短時間內(nèi)達(dá)到 峰值；2）電機(jī)不停運(yùn)行在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，需要有較高的響應(yīng)速度，要求電機(jī)的轉(zhuǎn)動 慣量小、重量輕；3）四足機(jī)器人采用 12 個電機(jī)，每個電機(jī)安裝空間有限，直徑和長度要 短，扁平化結(jié)構(gòu)；4）其他約束條件：電機(jī)的散熱和溫升、電機(jī)控制器的最高頻率限制、激 勵電流的有效值等。5）另外，為了使機(jī)器人的關(guān)節(jié)輸出足夠的扭矩，需要增加減速器，將 高速低扭矩的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)化為低速大扭矩的關(guān)節(jié)輸出。
四足機(jī)器人電機(jī)的商業(yè)化程度較低。由于四足機(jī)器人商業(yè)化應(yīng)用較少，因此還未形成 標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。電機(jī)廠商主要由四足機(jī)器人公司自主設(shè)計，或者找伺服電機(jī)廠商定制化生產(chǎn)。四足機(jī)器人電機(jī)的進(jìn)入壁壘不高，但是能做到高扭矩密度、響應(yīng)速度快、輕量化小型設(shè)計 等綜合性能的難度很高，全球各高校和科研機(jī)構(gòu)也在不斷尋求技術(shù)突破，從而突破四足機(jī) 器人的性能優(yōu)化，例如 MIT 自主研發(fā)的獵豹系列的電機(jī)，可以達(dá)到 33Ｎ·ｍ的扭矩而質(zhì)量 僅 1kg。
3.3 人形機(jī)器人：要求高效率、高動態(tài)、高功率密度
人形機(jī)器人的自由度決定電機(jī)數(shù)量，機(jī)器人靈活性越高，電機(jī)越多。當(dāng)前全球人形機(jī) 器人玩家較少，已實現(xiàn)推出原型機(jī)/產(chǎn)品的公司包括日本本田、美國波士頓動力、美國敏捷 機(jī)器人、中國優(yōu)必選、中國小米和美國特斯拉等。其中，本田 ASIMO 有 34 個自由度，均 為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，采用伺服電機(jī)+諧波減速器方案，優(yōu)必選 Walker 有 40 個自由度，采用相 似架構(gòu)；敏捷機(jī)器人 Digit Robot 有 20 個自由度，采取伺服電機(jī)+諧波減速器/擺線減速 器方案，小米 CyberOne 有 21 個自由度，采取相似架構(gòu)；波士頓動力 Atlas 有 28 個自由 度，采用液壓驅(qū)動方案；特斯拉 Optimus 有 28 個自由度，采用 6 種執(zhí)行器，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器 為電機(jī)+諧波減速器，線性執(zhí)行器為電機(jī)+滾柱絲杠。
人形機(jī)器人電機(jī)有三個關(guān)鍵點(diǎn)：高效率、高動態(tài)和高功率密度。①高效率：低能耗和 低摩擦損失很重要，因為機(jī)器人通常由電池供電，能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十 分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時間內(nèi)承受過載。②高動態(tài)：整個驅(qū)動器（電機(jī)、 機(jī)構(gòu)、接線、傳感器和控制器）的慣性應(yīng)盡可能低，電動機(jī)從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應(yīng)短。③高功率密度：機(jī)器人應(yīng)用需要高速、高扭矩電機(jī)，這些電 機(jī)還需要小巧，緊湊，輕巧。
3.4 機(jī)器人手部：側(cè)重輕量化、高效率、低成本
關(guān)于靈巧手的研究最早可追溯至 1960s，21 世紀(jì)以來研究進(jìn)程加快，但目前仍處于實 驗室階段，少數(shù)實現(xiàn)商用。在應(yīng)用端，靈巧手可以代替人手完成多種抓取和操作任務(wù)，具 有極大的應(yīng)用價值，例如，家用領(lǐng)域可以完成家務(wù)、陪護(hù)、康養(yǎng)等任務(wù)，工業(yè)領(lǐng)域可以完 成裝配等精細(xì)化作業(yè)任務(wù)，特種領(lǐng)域可以在太空、深海、核電站等代替人手實現(xiàn)精準(zhǔn)操作；在技術(shù)端，靈巧手在靈活性、適應(yīng)性、可控性、敏銳感知、小型化等方面仍有挑戰(zhàn)。靈巧 手有多種驅(qū)動技術(shù)方案，柔性驅(qū)動包括氣動型、液壓驅(qū)動型、肌腱驅(qū)動型等；剛性驅(qū)動包 括齒輪連桿驅(qū)動型、連桿驅(qū)動型、關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動型等。目前最常見的靈巧手均為電機(jī)驅(qū)動， 具有能耗低、控制系統(tǒng)簡單、電路設(shè)計方便等優(yōu)點(diǎn)。
不同靈巧手方案的電機(jī)數(shù)量不等。2002 年日本岐阜大學(xué)合作開發(fā) Gifu-III 靈巧手，合 計 20 個關(guān)節(jié)和 16 個自由度，采用 Maxon 公司直流伺服電機(jī)；英國 Shadow 公司的靈巧 手已投入商業(yè)化應(yīng)用，合計 24 個自由度，其中 20 個電機(jī)驅(qū)動，4 個欠驅(qū)動，每個手指都 集成了力、位置和觸覺傳感器，可以抓取柔軟或易碎的物體；韓國 IRIM 實驗室研制了線驅(qū) 動靈巧手 FLLEX Hand，合計 15 個自由度；清華大學(xué)機(jī)械系 PESA 手具有 20 個關(guān)節(jié)，15 個自由度，15 個電機(jī)驅(qū)動；特斯拉 Optimus 單手有 11 個自由度，采用 6 個執(zhí)行器，采 用空心杯電機(jī)+蝸輪蝸桿+金屬肌腱驅(qū)動的方案。靈巧手電機(jī)大多采用微特電機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高。靈巧手需要滿足質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊 湊和抓取力強(qiáng)的要求，因此采用的電機(jī)應(yīng)該具有尺寸小、質(zhì)量輕、精度高、扭矩大的特點(diǎn)， 多采用微特電機(jī)+行星減速器的方式。空心杯電機(jī)具有尺寸小、質(zhì)量輕、精度高、控制性能 好、能量密度高等特點(diǎn)，能夠滿足手指高度緊湊的結(jié)構(gòu)要求和驅(qū)動性能要求以 Maxon 的空心杯電機(jī)為例：德國航空航天中心（DRL）與哈爾濱工業(yè)大學(xué)（HIT）合作研發(fā)的 DLR-HIT Hand 采用 15 個帶霍爾傳感器的無刷主流電機(jī)，長度 10.4 mm、外徑為 21.2 mm，重量 15g，安裝諧波驅(qū)動齒輪，最大扭矩 8.04mNm，結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、價格低廉。
4. 國內(nèi)相關(guān)公司梳理
4.1上海企業(yè)技術(shù)：工控自動化國內(nèi)標(biāo)桿，伺服電機(jī)領(lǐng)軍品牌
匯川技術(shù)是國內(nèi)工業(yè)自動化控制龍頭。公司成立于 2003 年，2004 年生產(chǎn)出第一批機(jī) 器，2008 年推出 PLC、伺服產(chǎn)品，2009 年“匯川永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制軟件”榮獲中國 國際軟件博覽會金獎， 2010 年上市，2010-2019 年歷經(jīng)三次組織變革，取得遠(yuǎn)超行業(yè)平 均的持續(xù)增長，2021 年年產(chǎn) 1100 萬臺伺服電機(jī)項目進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能，2022 年收購大連 智鼎科技，完善大功率變頻電機(jī)布局。目前，公司產(chǎn)品覆蓋通用自動化、電梯電氣大配套、 新能源汽車、工業(yè)機(jī)器人、軌道交通五大類，其中通用自動化包括變頻器、伺服系統(tǒng)、控 制系統(tǒng)、工業(yè)視覺系統(tǒng)、傳感器、高性能電機(jī)等核心部件，產(chǎn)品線齊全。
業(yè)績穩(wěn)健增長，抗周期能力顯著。2021 年公司實現(xiàn)營業(yè)收入 179.43 億元，同比增長 56%；歸母凈利潤 35.73 億元，同比增長 70%，其中通用自動化、電梯、新能源分別占比 50%、28%、20%。2021 年公司毛利率、凈利率分別為 35.82%、20.51%。2022H1 公 司實現(xiàn)營業(yè)收入和歸母凈利潤 103.97 億元、19.75 億元，分別同比增長 25.65%、26.36%， 在疫情和宏觀環(huán)境不利影響下取得逆勢增長，行業(yè)龍頭地位進(jìn)一步鞏固。
作為工控自動化龍頭，公司充分受益自動化大浪潮，產(chǎn)品條線持續(xù)擴(kuò)張，業(yè)務(wù)多點(diǎn)開 花。1）變頻器和伺服系統(tǒng)的市占率在內(nèi)資品牌中穩(wěn)居第一，市場競爭力強(qiáng)勁。公司掌握高 性能伺服控制技術(shù)、高性能伺服電機(jī)技術(shù)等核心技術(shù)，產(chǎn)品矩陣豐富，覆蓋單軸/多軸伺服 系統(tǒng)、通用/專用伺服系統(tǒng)、新一代伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)、高精度伺服驅(qū)動系統(tǒng)等，廣 泛應(yīng)用于 3C 制造、機(jī)械手、LED、鋰電、印刷包裝、紡織、機(jī)床、注塑機(jī)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。2） 工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)高速增長，產(chǎn)品品類擴(kuò)張。公司的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品包括 SCARA 機(jī)器人、 六軸機(jī)器人、視覺系統(tǒng)、高精密絲杠、控制系統(tǒng)等整機(jī)及零部件。根據(jù)睿工業(yè)，2021 年公 司 SCARA 機(jī)器人的國內(nèi)市場份額為 14%，名列第三，內(nèi)資第一。目前公司工業(yè)機(jī)器人業(yè) 務(wù)已經(jīng)實現(xiàn)盈利，未來有望高速成長。3）戰(zhàn)略布局新能源車景氣賽道，電控產(chǎn)品放量在即。公司已進(jìn)入理想、小鵬、威馬等造車新勢力及長城、廣汽等傳統(tǒng)車企供應(yīng)鏈，2022H1 產(chǎn) 品迭代至第四代高壓電驅(qū)總成、異步電機(jī)總成，新能源車業(yè)務(wù)可期。
4.2 埃斯頓：國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人龍頭，全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展快速崛起
埃斯頓是國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人龍頭企業(yè)，立足自主研發(fā)，技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動進(jìn)步。公司成立于 1993 年，2002 年研發(fā)金屬成形機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，2006 年拓展金屬成形機(jī)床電液伺服系統(tǒng)等 核心部件業(yè)務(wù)，2008 年推出交流伺服系統(tǒng)，2012 年布局工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品線，2019 年收購 德國 CLOOS，取得焊接機(jī)器人全球前沿技術(shù)，2021 年全面進(jìn)軍工業(yè)智能化和數(shù)字化制造 領(lǐng)域。公司形成工業(yè)自動化系列產(chǎn)品、工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品、工業(yè)數(shù)字化系列產(chǎn)品三大核 心業(yè)務(wù)；其中工業(yè)自動化系列產(chǎn)品線包括全系列交流伺服系統(tǒng)，變頻器，PLC，觸摸屏，視 覺產(chǎn)品和運(yùn)動控制系統(tǒng)等。
市場份額持續(xù)擴(kuò)張，盈利略有承壓。2021 年公司實現(xiàn)營業(yè)收入 30.20 億元，同比增長 20%；歸母凈利潤 1.22 億元，同比下降 5%；2022H1 公司實現(xiàn)營業(yè)收入和歸母凈利潤分 別為 16.55 億元、0.76 億元，同比增長 6%、21.3%。公司重視自主研發(fā)，2017-2021 年 研發(fā)支出由 1.06 億元上升至 2.82 億元，研發(fā)費(fèi)用率長期維持 10%的較高水平。2020 年 6 月福布斯發(fā)布 2020 中國最具創(chuàng)新能力榜單，埃斯頓榮登“2020 年中國最具創(chuàng)新力企業(yè) 榜”，成為工業(yè)機(jī)器人企業(yè)唯一登榜者。
機(jī)器替人疊加國產(chǎn)替代，公司發(fā)展前景廣闊。1）機(jī)器人銷量快速增長，空間廣闊。2021 年公司工業(yè)機(jī)器人出貨量約 1.1 萬臺/套，國內(nèi)市占率為 4.4%，在人力成本上升+勞動力短 缺+產(chǎn)業(yè)自動化升級+國產(chǎn)替代等多重驅(qū)動下，工業(yè)機(jī)器人有望持續(xù)滲透，公司作為龍頭將 首先受益。2）股權(quán)激勵彰顯信心。2022 年 8 月公司發(fā)布長期激勵計劃和員工持股計劃， 員工持股計劃考核目標(biāo)是 2022/2023 年公司收入分別不低于 38 億元、52 億元，同比分別 +25.83%、36.84%，彰顯公司對于未來發(fā)展的信心。
4.3 鳴志電器：運(yùn)動控制平臺企業(yè)，空心杯電機(jī)國內(nèi)龍頭新銳
鳴志電器聚焦運(yùn)動控制及智能電源領(lǐng)域關(guān)鍵部件制造，產(chǎn)品品類齊全。公司成立于 1994 年，1998 年鳴志電機(jī)工廠建成，HB 步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品投產(chǎn)，2007 年與美國 AMP 公司 合資安浦鳴志，開展控制電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)業(yè)務(wù)，2008 年永磁式步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品投產(chǎn)，2012 年 交流伺服電機(jī)產(chǎn)品、直流無刷電機(jī)產(chǎn)品投產(chǎn)，2014 年收購美國 AMP，2015 年收購美國 LIN ENGINEERING，與 PBC Linear 合資成立鳴志派博思，2018 年收購瑞士 Technosoft Motion AG，通過內(nèi)生+外延雙輪驅(qū)動實現(xiàn)快速發(fā)展。目前產(chǎn)品已覆蓋混合步進(jìn)電機(jī)、永 磁步進(jìn)電機(jī)、線性電機(jī)、伺服電機(jī)、直流無刷電機(jī)、無刷無槽電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動與集成、電 動滑臺、智能 LED 調(diào)光、LED 智能控制與驅(qū)動、大型設(shè)備管理與故障診斷等多個領(lǐng)域。
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業(yè)績持續(xù)高增，毛利率穩(wěn)定在較高水平。2021 年公司實現(xiàn)營業(yè)收入 27.14 億元，同比 增長 22.66%，2017-2022 復(fù)合增長率 13.6%；歸母凈利潤 2.80 億元，同比增長 39.27%；其中控制電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品收入 20.98 億元，占比 77%。2021 年毛利率、凈利率分 別為 37.66%、10.37%。2022H1 實現(xiàn)營業(yè)收入和歸母凈利潤分別 12.7 億元、0.7 億元， 分別同比-1.9%、-45,4%，主要因為公司及工廠位處上海，3 月以來受疫情影響較大，工 廠停工、物流受限、倉庫封閉、原材料供應(yīng)不穩(wěn)定等情況對境內(nèi)外業(yè)務(wù)造成多重不利影響， 6 月以來復(fù)工復(fù)產(chǎn)后公司經(jīng)營情況已得到迅速恢復(fù)，預(yù)計下半年有望恢復(fù)高增態(tài)勢。
產(chǎn)品品類齊全形成平臺化運(yùn)營，新興高附加值占比持續(xù)提升，產(chǎn)能有序釋放支撐公司 高增長。1）產(chǎn)品線不斷完善，高附加值應(yīng)用領(lǐng)域快速成長。公司產(chǎn)品線涵蓋 25 個系列， 覆蓋運(yùn)動控制、智能電源、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等五大領(lǐng)域，形成平臺化運(yùn)營模式。2014 -2018 年 陸續(xù)收購美國 AMP、美國 LIN ENGINEERING、瑞士 Technosoft Motion AG 等外資高 端品牌，公司不斷吸納核心研發(fā)技術(shù)與客戶群體，強(qiáng)化研發(fā)實力。2022H1，工業(yè)自動化、 生化醫(yī)療、服務(wù)機(jī)器人、半導(dǎo)體工廠等新興高附加值領(lǐng)域收入增長 20%、21%、50%和 85%， 上述領(lǐng)域收入同比增加 1.04 億元。2）深入布局空心杯電機(jī)，把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)向。在無刷 空心杯領(lǐng)域， 鳴志 EC 系列直流無刷無槽電機(jī)提供 ?13mm~?30mm 多種規(guī)格，空載轉(zhuǎn) 速達(dá) 15000rpm~50000rpm；在有刷空心杯領(lǐng)域，鳴志 DCU 系列直流有刷電機(jī)提供 ?8mm~?24mm 多種規(guī)格，空載轉(zhuǎn)速達(dá) 10000rpm~16000rpm，采用空心轉(zhuǎn)子設(shè)計方 案，具有高加速度、低轉(zhuǎn)動慣量、無齒槽效應(yīng)、無鐵損小巧輕便等特點(diǎn)。公司具備 AMP、 T Motion 兩家公司在空心杯電機(jī)領(lǐng)域多年的核心技術(shù)優(yōu)勢，并廣泛吸收了其客戶資源，有 望在空心杯電機(jī)市場搶占先機(jī)。3）全球產(chǎn)能布局有序推進(jìn)。公司上海工廠產(chǎn)能預(yù)計于 22Q4 遷移至太倉工廠，越南年產(chǎn) 400 萬臺 HB 步進(jìn)電機(jī)項目預(yù)計 23Q1 開始試運(yùn)行，公司生產(chǎn) 效率與產(chǎn)能規(guī)模將得到有效提升。
4.4 兆威機(jī)電：精密傳動行業(yè)翹楚，布局藍(lán)海前景廣闊
兆威機(jī)電專注于微型驅(qū)動領(lǐng)域，產(chǎn)品包括微型傳動系統(tǒng)、精密注塑件和精密模具三大 類。公司成立于 2001 年，制定了“精密微小超薄”的發(fā)展路線，2002-2004 年先后成為 三協(xié)、松下、三洋等企業(yè)供應(yīng)商，2008 年成為德國博世 BOSCH 汽車的認(rèn)證供應(yīng)商，2014 年成功開發(fā) 3.4mm 直徑微型減速齒輪箱，2021 年完成 C 款標(biāo)準(zhǔn)品齒輪箱的全系列升級， 啟動正齒輪箱產(chǎn)品系列化的研發(fā)。目前，公司產(chǎn)品覆蓋汽車電子、通訊、醫(yī)療器械、智能 家居、AI 機(jī)器人等領(lǐng)域，重點(diǎn)聚焦 5G 商用、智慧醫(yī)療、人工智能、IOT 等領(lǐng)域的開拓， 為客戶的智能化驅(qū)動提供定制化服務(wù)。
疫情下消費(fèi)市場承壓，導(dǎo)致短期業(yè)績擾動。2021 年公司實現(xiàn)營業(yè)收入 11.40 億元，同 比下降 5%；歸母凈利潤 1.48 億元，同比下降 40%，其中微型傳動系統(tǒng)、精密注塑件和精 密模具分別占比 65%、30%和 5%。2021 年毛利率、凈利率分別為 29.73%、12.94%。2022H1 公司實現(xiàn)收入和歸母凈利潤 4.69 億元、0.55 億元，分別同比-12.44%、-37.86%， 主要受到智能家居、服務(wù)機(jī)器人、通訊業(yè)務(wù)板塊的負(fù)面影響；汽車電子和醫(yī)療領(lǐng)域分別實 現(xiàn) 26.77%和 16.46%的正增長，為公司積極拓展的重點(diǎn)領(lǐng)域。
重視基礎(chǔ)性研究+加碼高景氣賽道，看好公司長期成長價值。1）重視微型驅(qū)動領(lǐng)域的 理論和技術(shù)研究，高研發(fā)鍛造產(chǎn)品競爭力。2021 年公司研發(fā)投入 1.3 億元，同比+77.98%， 研發(fā)費(fèi)用率 11.65%，近五年研發(fā)投入持續(xù)提升；研發(fā)人員占比 23.14%，比重不斷增加。2021 年研發(fā)成果豐厚：平臺化領(lǐng)域，C 款標(biāo)準(zhǔn)品齒輪箱全系列升級；工業(yè)裝備領(lǐng)域，開發(fā) 線性升降機(jī)構(gòu)等 6 款產(chǎn)品，實現(xiàn)齒輪箱與驅(qū)動控制的一體化集成設(shè)計；服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域全 面升級，積極提升批量化生產(chǎn)能力；通訊領(lǐng)域，開發(fā)大容量基站天線齒輪箱、RCU（遠(yuǎn)程 控制單元）模組，該模組可實現(xiàn)信號的最強(qiáng)發(fā)射；基礎(chǔ)技術(shù)研究領(lǐng)域，完成高性能 PEEK 塑料齒輪的精密制造技術(shù)研究；粉末冶金部門在小模數(shù)粉末冶金齒輪高精度大批量制造技 術(shù)上，最優(yōu)精度和技術(shù)水平達(dá)到國際前列。2）重點(diǎn)發(fā)力汽車電子領(lǐng)域等高景氣領(lǐng)域，客戶 拓展順利。公司拓展比亞迪、長城、蔚小理等國內(nèi)新能源汽車客戶，參與智能屏、電動尾 翼、隱藏式門把手、PLG 等項目研發(fā)。此外積極拓展醫(yī)療、智能家居、AI 機(jī)器人、AR/VR、 5G 商用等戰(zhàn)略新型產(chǎn)業(yè)，未來潛在增長空間大。
4.5 江蘇雷利：微電機(jī)領(lǐng)先方案商，縱橫拓展高景氣賽道
江蘇雷利深耕微電機(jī)行業(yè) 30 載，由家電延伸至多個細(xì)分領(lǐng)域。1993 年品牌初創(chuàng)，開 始生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)，2006 年雷利電機(jī)科技成立，2017 年于科創(chuàng)板上市，2019 年收購鼎智機(jī) 電切入高端醫(yī)療器械領(lǐng)域，2021 年收購太倉凱斯汀，成立安徽凱斯汀、江蘇雷利艾德思， 布局汽車零部件業(yè)務(wù)。目前，公司已形成步進(jìn)電機(jī)、同步電機(jī)、直流有刷電機(jī)、直流無刷 電機(jī)、水泵等多種電機(jī)產(chǎn)品為主導(dǎo)，配套相關(guān)精密結(jié)構(gòu)、驅(qū)動控制設(shè)計和制造解決方案的 業(yè)務(wù)布局。
業(yè)績穩(wěn)步增長，新業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)增速。2021 年公司實現(xiàn)營業(yè)收入 29.19 億元，同比增長 21%；歸母凈利潤 2.44 億元，同比下降 11%。2021 年公司毛利率、歸母凈利率分別為 25.57%、9.01%。按產(chǎn)品類別分，2021 年步進(jìn)電機(jī)、泵、MA 電機(jī)及組件、直流電機(jī)、 PP-沖壓件、排水電機(jī)分別占比 41%、16%、16%、8%、6%、6%；按下游分，空調(diào)、洗 衣機(jī)、工控、醫(yī)療、冰箱、汽車分別占比 28%、20%、10%、9%、9%、8%。2022 年實 現(xiàn)營業(yè)收入 14.65 億元，同比增長 0.75%；歸母凈利潤 1.55 億元，同比下降 4.34%；其 中，汽車零部件、工控、小家電分別同比+65%、+27%、+23%，新興領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速增長。
醫(yī)療+新能源車+儲能+工控四大賽道并進(jìn)，擁抱藍(lán)海市場，國產(chǎn)化替代空間巨大。1） 醫(yī)療：子公司鼎智科技主要產(chǎn)品直流無刷電機(jī)、音圈電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等已廣泛應(yīng)用于體外 診斷 IVD 行業(yè)、核酸檢測儀、呼吸機(jī)、牙科影像儀等高端醫(yī)療設(shè)備，與邁瑞、萬孚、天隆、 凱格、優(yōu)利特、帝邁、IDEXX 等國內(nèi)外知名企業(yè)合作；2）新能源車：公司相關(guān)產(chǎn)品包括汽 車電子水泵、沖壓件、鋁壓鑄、電子油泵、激光雷達(dá)電機(jī)等，21 年 10 月發(fā)布公告稱擬在 六安投資 5.5 億元建設(shè)“新能源汽車核心零部件生產(chǎn)基地項目”，將生產(chǎn)驅(qū)動電機(jī)、電動 斡旋壓縮機(jī)、精密鋁壓鑄和沖壓零部件等產(chǎn)品，25-26 年規(guī)劃產(chǎn)能為 7 億產(chǎn)值；3）儲能：公司的電子水泵用于儲能液冷系統(tǒng)及電化學(xué)儲能電池，直接或間接進(jìn)入比亞迪、國軒高科、 英維克等頭部廠商供應(yīng)鏈，未來還將延伸至儲能電機(jī)、沖壓件、控制器等配套產(chǎn)品；4）工 控：公司 2020 年參股洛源智能加大對伺服系統(tǒng)和電機(jī)領(lǐng)域的布局，現(xiàn)有產(chǎn)品絲桿電機(jī)、伺 服電機(jī)、無刷空心杯電機(jī)等產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于機(jī)床、3C、印刷包裝、機(jī)器人等多個行業(yè)， 該領(lǐng)域尚處于起步階段，未來增長空間廣闊。
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