通用减速机行业发展概况

通用减速机行业发展概况减速机市场容量有望反弹减速机是工业自动化核心零部件，市场容量达千亿元量级。自动化需求、新应用场景带来行业持续扩容，国内龙头企业技术不断突破，、行业整合速度加快，也在不断向新应用场景、机电一体化等方向布局。长期看，我国减速机企业受益于人口老龄化带来的自动化需求、趋势以及新应用场景带来的增量市场。短期看，宏观经济有望复苏，行业需求有望反弹，核心零部件相较终端装备的消费属性更强，赛道属性更优。机器人行业对减速机的需求前景机器人行业是当下受瞩目的行业，发展空间不用多说。精密减速器是工业机器人中关键的功能部件，是机器人产业链至关重要的应用环节。据国家部门预测，2015年至2018年，我国工业机器人对减速器的新增需求量依次将达到23．6万套、29．6万套、36．9万套和46．2万套。此外，对于国内市场保有的工业机器人按一般使用寿命8～10年计算，未来国内对于精密减速器的市场需求将超过100万台，年市场销售额将突破100亿元以上。全球减速机行业概况减速机属于通用设备，是各类工业传动系统的重要基础部件之一。减速机广泛应用于国民经济各领域，下游行业多元化特征较为明显，主要包括冶金、化工、环保、能源、制药、起重、输送、建材、粮油、矿山、物流、纺织、航空航天、海洋装备、工程机械等行业领域。因此，减速机行业的市场需求受单个下游行业的影响相对较小。伴随世界各国的社会发展与经济增长，全球资本形成近年来整体保持了较高水平。资本形成是反映净投资规模的重要指标，它等于一定时期内资本资产总投资扣除折旧和其他有形损耗后的新增资本。其中，固定资本形成对减速机行业市场需求存在重要影响。根据世界银行统计数据，2011-2020年全球固定资本形成总额由17．45万亿美元增长至22．00万亿美元，年复合增长率为2．61%。目前，全球市场上规模较大、知名度较高的减速机厂商如SEW、FLENDER等，多数来自德国、意大利、日本、美国等发达国家，其在减速机产品的设计研发、生产工艺等领域长期保持行业领先。该等厂商的减速机产品凭借精度、可靠性、使用寿命等方面的性能优势，占据了较大的全球市场份额，在高端市场具备明显的市场竞争优势。全球减速机行业具有市场规模大、配套厂商多等特征，行业内众多厂商之间的竞争较为激烈，行业集中度较低。精密减速机：加速推进，应用场景逐步拓宽创新性的柔性传动技术是谐波减速器的技术特点。谐波减速器由波发生器、刚轮、柔轮组成，其工作原理通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。当中间的波发生器连续转动时，柔轮不断形变并进行反向错齿运动，从而实现波发生器与柔轮的运动传递。谐波减速器的核心技术主要包括谐波传动技术及生产加工技术两方面。谐波传动技术包括谐波传动理论、啮合数学建模、齿轮齿形设计工等，与传统减速器制造技术差别较大。生产加工技术主要包括材料分析处理、精加工和装配及综合性能测试等。谐波减速器柔轮的疲劳断裂是引起谐波减速器失效的主要原因之一，柔轮的质量直接决定了谐波减速器的使用寿命，因此柔轮的材料和表面处理工艺也是十分重要的。RV减速机负载大，刚性强，整体结构较为复杂。RV减速机采用了基于刚性啮合传动的二级减速方案，结合了行星齿轮减速器和摆线针轮减速器的两端。与采用柔性传动的谐波减速机相比，RV减速机具备减速比大、扭矩刚性强、负载强度高、稳定性高、使用寿命长等优点。RV减速机对传动精度、传动效率、刚度、回差等性能指标的要求非常高，导致RV减速机的材料选取、精密加工、齿面热处理、磨齿等生产环节均具有较高技术壁垒。其包含30多个零件，构型复杂，装配精度要求为微米级，因此，如何通过设计减小啮合间隙，实现各项工艺的密切配合，降低产品的磨损，提升寿命，同时实现高精度、大规模的生产装配是RV减速机行业的核心壁垒。工业机器人是精密减速机下游最主要的应用场景。机器人每个关节运动均需靠伺服电机驱动，而伺服电机输出转速大、输出扭矩小的特点与机器人关节结构实际的输出转速小、转动扭矩大的需求正好相反，因此现有伺服电机的输出难以满足终端机械本体的运动需求，所以就需要减速器这一传动零部件进行减速增距。除了工业机器人，半导体设备、机床、汽车生产设备、显示平板生产设备均为精密减速器主要的下游应用场景。以国际精密减速机巨头哈默纳科的下游收入占比情况估计，约有50%~60%左右的精密减速器被用在工业机器人领域中。由于两种精密减速机的性能特点不同，谐波减速器和RV减速器也分别适用于不同的应用场景中。谐波减速器具有体积小、传动比高、精密度高的特点，由于啮合部位滑动小，减少了摩擦和附带的动力损失，因此谐波减速器还具有效率高、寿命长等特性。此外，由于零部件较少，谐波减速器的结构也较为简单，易于维修，因此谐波减速机通常会被用在工业机器人的小臂、腕部或手部等空间较小且传动精度要求较高的位置上。而体积更大，结构较为复杂但因而具有扭矩刚性强、负载强度高、稳定性高等优点的RV减速器则可以兼顾负载能力和传动精度，更加符合基座、大臂等重负载机器人关节的性能要求。减速机属于通用设备，是各类工业传动系统的重要基础部件之一。减速机广泛应用于国民经济各领域，下游行业多元化特征较为明显，主要包括冶金、化工、环保、能源、制药、起重、输送、建材、粮油、矿山、物流、纺织、航空航天、海洋装备、工程机械等行业领域。减速机行业发展挑战在全球减速机领域，以SEW、FLENDER等为代表的国际厂商起步较早、技术水平先进、市场知名度高，在高端减速机产品市场一直保有较高的市场占有率。随着我国制造业的持续发展，下游客户对减速机技术水平的要求也在不断提高。国际厂商除在国内市场建立销售渠道外，同时还在国内投资设立生产基地，这将给我国本土减速机制造企业带来一定的竞争压力。虽然我国减速机生产企业保持了较高的性价比及较快的技术追赶速度，已在一定程度上具备与国际厂商竞争的实力，但在高端减速机领域达到国际先进水平客观上仍需要时间。目前，我国减速机行业受高端设计分析技术及软件方面科研力度不足等因素限制，专用高精尖减速机产品自主开发能力尚比较薄弱，例如大功率高速行星传动、高端机器人减速器及精密伺服传动等。随着市场对减速机的需求逐渐向高端化方向发展，减速机行业转型升级进程加快。同时，我国减速机行业的行业标准也在不断完善，行业监管力度不断加大，整个行业规范性也将日趋加强。全球减速机行业发展现状分析（一）市场规模据统计，2020年全球减速机市场规模约4．6亿美元，2021年增长至5亿美元，预计在2023年全球减速机市场规模将达到5．8亿美元。（二）技术来源国目前，全球减速机第一大技术来源国是中国，中国减速机专利申请量约占全球减速机申请量的90%；其次是日本、韩国、美国，减速机专利申请量占比分别为4．4%、1．3%、1．2%。（三）专利申请趋势从趋势上看，中美日韩四国的减速机专利申请数量差距逐渐拉大，2021年中国减速机专利申请量约8300项，远超日本、韩国和美国；日本、韩国、美国的减速机专利申请量约为85项、17项和33项。（四）专利申请人集中度2010-2021年间，全球减速机专利申请人CR10呈波动下降趋势，由2010年的8．8%下降到2021年的2．3%。整体上看，全球减速机专利申请人集中度不高，集中度呈现下降趋势。（五）竞争格局从全球通用减速机市场竞争格局看，SEW和弗兰德全球市场占有率分别为6．3%和4．1%。福克市场份额约2．3%。其他企业市场份额均在2%以下。行业竞争格局较为分散，整体集中度较低，究其原因，主要是不同领域对减速机的技术需求有所差异，一家企业难以研发和生产覆盖全行业的减速机产品；同时很难从销售层面覆盖所有行业的客户。减速机：工业自动化核心零部件，长坡厚雪千亿赛道（一）机械传动基础件，分为通、专用两类减速机又名减速器，是机械设备中起到传动功能的基础部件。机械设备一般由动力、传动与执行三大系统构成。通常执行系统是决定机械设备功能及使用方式的关键，所以每种机械设备对应的执行系统形式多样。而传动系统起到在动力源和执行系统之间传递和调节动力的功能，相比执行系统而言，传动部件具有更强的通用性，因此减速机下游的应用场景极其广泛，涵盖绝大部分的机械设备领域。减速机通常在原动机和工作机之间起着匹配转速和增大扭矩的作用。基本的减速机通常由多个齿轮组成，利用齿轮的啮合改变原动机的转速、扭矩及承载能力，使其符合执行系统的要求。同时，部分减速机也可以用于实现精密运动控制。由于大多机械设备的工作机负载大、转速低，或者对精密度有一定要求，多数不宜用原动机直接驱动，因此，减速机通常在原动机和工作机之间起着匹配转速和增大扭矩的作用。减速机通常具有高、精、广三特性，高，即高单位体积承载能力、高可靠性、高耐用度；精，即零部件精度高，从而降低运行噪音和振动，对切削、磨削加工工艺技术要求高；广，即产品广泛适用于众多行业。减速机依照传动原理可分齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机与行星齿轮减速机。齿轮减速机箱体内结构相对紧凑，设计难度较低，是应用最为广泛的减速机形制；蜗轮蜗杆减速机采用两轴交错结构，在减速比较高的情况下具有反向自锁功能；而行星齿轮减速机在刚性、精度、扭矩等性能方面都具有优势，但整体结构却较为复杂。这三大类减速机的技术侧重点与零部件加工要求存在差异，因此不同品类减速机之间存在技术迁移的壁垒。减速机按不同的下游应用场景主要分为通用和专用减速机两大类。通用减速机以模块化、系列化产品为主，通常一类型号的产品可以兼容下游多种应用场景。而专用减速机则更多针对某一特定应用领域，其中有工程机械齿轮箱、重载齿轮箱等较为传统的产品线，也包含了精密减速机、微型传动系统、新能源车用减速齿轮等新兴品类。（二）减速机行业：国内千亿以上规模，下游应用广泛，市场竞争激烈减速机生产主要原材料为铁、铜等金属材料，核心零部件包括电机、铸件、锻件、轴承等。主要生产设备为金属切削机床，因此行业上游主要为电气机械和器材制造业、金属冶炼和压延加工业与通用设备制造业。我国相关行业发展成熟，减速机原材料产品市场供应较为充足，但铁、铜等原材料的市场价格波动对减速机行业的采购成本存在一定影响。减速机下游应用广泛。减速机的下游应用行业主要包括起重运输、水泥建材、重型矿山、冶金、电力、机器人等领域，此外还有化工、环保、能源、制药、粮油、物流、纺织、航空航天、海洋装备国民经济及国防工业的各个领域。2019年，起重运输行业使用减速机产品的数量占比约为25．0%，水泥建材行业使用减速机产品的数量占比约为14．9%，重型矿山行业占比约为9．8%。全球减速机市场规模达上千亿美元。据ReportLinker，2020年全球减速机市场规模约为1331亿美元。随着全球范围内劳动力成本的提高，各国工业自动化渗透率不断提升，制造业机械设备密度不断加大，对传动基础部件减速机的需求水涨船高，因此ReportLinker预计2026年全球减速机市场规模可达1766亿美元，对应2020-2026年的年复合增速为4．9%。国内减速机行业市场规模上千亿元，2021-2026年复合增速有望达到5%。得益于我国经济总量增长与国家相关政策营造的有利环境，我国减速机行业近年来整体呈现出持续健康发展态势。据前瞻产业研究院，2021年我国减速机市场整体规模为1258亿元，到2026年，我国减