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机械设备行业深度报告：工控电机：国产替代加速，消费级机器人有望带来百亿级增量
- 2022-12-18 11:45:30上传人：好感**给你
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- 1、 电动机：分为工控级、消费级、车载电机，国内总规模 740 亿元
- 1.1 、 电机行业：进入壁垒较低，产品高端跃迁存在资金、技术、客户壁垒
- 1.2 、 工控电机产业链上游为芯片、编码器、磁性材料和轴承等结构件
- 1.3 、 工控级电机产业链中游为电机本体
- 1.3.1 、 伺服电机：精度较高的工业控制级电机，国内约 250 亿元市场
- 1.3.2 、 空心杯电机：高转速、无铁芯、小功率段体积最小的直流伺服电机
- 1.3.3 、 无框力矩电机：大扭矩的直流伺服电机
- 1.3.4 、 步进电机：精度、成本低于伺服电机的工控级电机，全球约 200 亿元市场
- 2、 自主可控提升国产渗透率，消费级机器人带来新增量
- 2.1 、 新增量市场：消费级机器人或将带来 893 亿元伺服系统增量
- 2.2 、 中高端通用交流伺服系 统国产化率或低于 10% ，国产替代空间广阔
- 3、 复盘海外优质电机企业，看国内电机企业发展潜力
- 3.1 、 海外卓越电机公司：无铁芯绕组全球首创，瑞士 Maxon 集团
- 3.1.1 、 Maxon 是全球创新最强国瑞士科技实力的缩影
- 3.1.2 、 剑指航天、医疗、机器人三大市场，创新企业的飞轮效应助力公司长青
- 3.2 、 并购是电机企业加速成长的有效路径 —— 以日本电产为例
- 3.3 、 国内优秀电机企业 :内生外延拓宽成长边界，率先布局国内蓝海市场
- 3.3.1 、 渂志电器：混合式步进全球三甲，切入伺服电机布局高附加值市场再添动能
- 3.3.2 、 汇川技术：通用伺服国内龙头地位稳固，新能源汽车业务棋至中盘
- 3.3.3 、 信捷电气： PLC 业务带来客户粘性，伺服系统创造第二增长级
- 3.3.4 、 禾川科技：拳头产品伺服系统铸就业绩基石， PLC 放量提升盈利能力
- 行业深度报告
- 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 4/66
- 3.3.5 、 兆威机电：拓展微型传动下游新兴市场，具备通用电机定制化开发实力
- 3.4 、 产业链支持，助力中高端市场工控电机国产化
- 3.4.1 、 峰岹科技：国内直流无刷电机驱动控制芯片专家
- 3.4.2 、 兆易创新：国内高性能通用 MCU 领跑者，布局电机驱动芯片
- 3.4.3 、 英洛华 : 国内领先的钕铁硼永磁材料制造商
- 3.4.4 、 力星股份：全球领先的轴承滚动体供应商
- 4、 风险提示
- 图 1： 电动机可分为工控级、消费级、车载电机
- 图 2： 按有无闭环控制回路，工控级电机可分为步进电机和伺服电机
- 图 3： 国内电机市场总规模约 740 亿元，其中工控级电机市场规模约 300 亿元
- 图 4： 国内工控级电机产业链上游原材料国产化率最高，中游伺服系统本体国产化率约 35%
- 图 5： 光编码器精度高于磁编码器
- 图 6： 主控 MCU 以及驱动芯片通过控制功率器件来驱动电机
- 图 7： 预计 2022 年全球直流无刷电机驱动控制芯片市场约 253 亿元
- 图 8： 反馈闭环是通过编码器检测电机转速和旋转角度并反馈给控制器的控制方法
- 图 9： 电枢反应导致电磁波形失真，从而导致无槽电机中的转矩脉动
- 图 10 ： 线圈绕组的关键技术是如何绕线，绕组杯的平整度、一致性是否良好
- 图 11： 空心杯电机没有传统电机中起线圈支撑作用的铁芯
- 图 12 ： 空心杯电机可应用于医疗器械、航天、机器人外骨骼、手术机器人等领域
- 图 13 ： 无框力矩电机输出力矩大、结构紧凑，散热性好
- 图 14 ： 协作机器人关节中采用了 Maxon 无框电机
- 图 15 ： 步科股份 146W 无框电机的额定转矩可达到 1350mNm
- 图 16 ： 2020 -2022H2 ，常州精纳净利润增速提升
- 图 17 ： 步进电机结构和通用伺服电机基本一致
- 图 18 ： 步进系统开环控制、没有反馈回路
- 图 19 ： 谐波减速器 +无框电机 +传感器构成旋转关节
- 图 20 ： 特斯拉人形机器人大量使用滚珠丝杠
- 图 21 ： 特斯拉机器人旋转关节类似科尔摩根为协作机器人提供的关节模组
- 图 22 ： 特斯拉机器人带来伺服电机增量，国产厂商有望受益
- 图 23 ： 通用交流伺服系统国产渗透率由 2019 年的 8% 提升至 2022 年 1-9月的 35%
- 图 24 ： 2011 -2021 年瑞士稳居全球最具创新力国家，中国 2021 年上升至 12 位
- 图 25 ： 瑞士的知识、技术、创意产出远超世界其他发达经济体，中国也是高效产出国之一
- 图 26 ： 瑞士国家研发总投入占 GDP 比例超经合组织
- 图 27 ： 瑞士每百万人专利申请数量居世界前列
- 图 28 ： 瑞士创造了对企业开办非常有利的环境
- 图 29 ： 瑞士科技 从业者占总劳动力比重为 59%
- 图 30 ： 1961 年发展至今， Maxon 以瑞士、德国为研发中心，生产基地遍布全球
- 图 31 ： 自研为主扩充产品线、开拓下游市场驱动产品创新
- 图 32 ： 1960 -1979 年瑞士专利占 GDP 位于全球首位
- 图 33 ： 1963 -1979 年瑞士研发支出占 GDP 比例全球第一
- 图 34 ： 1980 -2000 年，美国制造业出口占比超 50%
- 图 35 ： 1981 -1989 年，美国机械设备出口占比超 40%
- 图 36 ： 20 世纪 50 年代起，美国超越英国成为全球第一出口大国
- 图 37 ： 六登火星， Maxon 电机高端品质被世界认可
- 图 38 ： 飞轮效应助力企业长青
- 图 39 ： 除航天外， Maxon 电机广泛应用于半导体、核电站救援、高端医疗设备等领域
- 图 40 ： 日本电产营收、净利润稳步增长
- 图 41 ： 日本电产研发费用率维持在 4% 左右
- 图 42 ： 日本电产车载事业部毛利率呈下降趋势
- 图 43 ： 中国市场的新能源汽车渗透率呈上升趋势
- 图 44 ： 新能源车 +节能家电 +协作机器人 +工业无人机带来电机市场的需求
- 图 45 ： 精准收购 +市场拓展 +产能补充是渂志电器三大核心优势
- 图 46 ： 渂志电器具备强资源整合能力，三次收购后业绩增长明显
- 图 47 ： 被收购公司在医疗仪器、航空航天等领域有技术积累和成熟解决方案
- 图 48 ： 渂志电器境内外市场齐头发展
- 图 49 ： 渂志电器驱动业务毛利率处于行业领先水平
- 图 50 ： 渂志电器费用管控实力强，研发费用金额高但费用率低于行业
- 图 51 ： 汇川技术布局除减速器外的工业机器人核心部件以及工业机 器人本体
- 图 52 ： 运动控制类产品收入增速随通用自动化行业周期性波动，毛利率水平稳定
- 图 53 ： 2022Q3 ，汇川技术伺服系统市场份额同比 +7pcts
- 图 54 ： 2021H1 ，国内新能源车电机市场 CR10= 74.4% ，电控市场 CR10=87%
- 图 55 ： 造车新势力为汇川技术新能源车业务输血，传统车企占比稳步提升以减轻单一客户依赖
- 图 56 ： 2019 -2022H1 信捷电气毛利率水平基本持续跑赢行业
- 图 57 ： 2019 -2022H1 信捷电气净利率水平持续跑赢行业
- 图 58 ： PLC 相当于大脑，是运动控制系统中制造难度最高的零部件
- 图 59 ： 2022H1 ，驱动系统销售收入同比增长 16.71% ，智能装置（含伺服系统）同比增长 49.6%
- 图 60 ： 2022 年前三季度禾川科技营收同比 +28.9% ，归母净利润同比 +1.5%
- 图 61 ： 2018 -2022 年 1-9月，禾川科技净利率呈下降趋势
- 图 62 ： 兆威机电的微型传动系统主要构成为马达（电机）和齿轮箱（减速器）
- 图 63 ： 兆威机电微型传动系统主要应用于汽车电 子、通讯、智能家居、医疗器械、 VR 领域
- 图 64 ： 通讯业务受智能手机景气不振而下滑
- 图 65 ： 研发、销售费用大幅增长下净利率下滑
- 图 66 ： 峰岹科技拥有完全自主知识产权电机控制专用 IP 内核 ME 核
- 图 67 ： 电机主控芯片 MCU 为第一大业务
- 图 68 ： 立足家电电机驱动控制芯片，拓展汽车、机械臂等市场
- 图 69 ： 2022 年 1-9月，英洛华营收同比 +36.7% ，归母净利润同比 +46.8%
- 图 70 ： 2022 年 1-9月，钕铁硼收入占比 59% ，电机收入占比 23%
- 图 71 ： 2022 年 1-9月营收同比下降 5.9%
- 图 72 ： 研发费用加大、厂房搬迁等因素导致利润率下降
- 表 1： 钕铁硼稀土含量高，磁性强，我们认为未来电机原材料以钕铁硼为主
- 表 2： 混合式步进电机比永磁式步进电机用量大、价格高、技术壁垒高
- 表 3： 步进电机操作更简单、成本更低，更适 用于对精度要求不高的应用场景
- 表 4： 中性假设下， 2023 -2027 年特斯拉机器人带来伺服电机需求规模复合增速有望达到 315%
- 表 5： 伺服系统四大阵营竞争激烈
- 表 6： 十年间国家多次出台多项政策支持国产伺服系统发展
- 表 7： 精准并购加速日本电产成长
- 表 8： 医疗、工业自动化、太阳能、移动机器人是渂志电器的主要下游
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