空心杯电机行业专题报告机器人手部核心零部件-国内厂商迎替代机遇

空心杯电机行业专题报告机器人手部核心零部件_国内厂商迎替代机遇1.空心杯电机：高端的直流、永磁、控制器微特电机1.1.主要特征：并并无铁芯转子空心杯电机就是一种特定的直流电机。传统直流电机被广为应用于工业生产、家用电器、交通运输等领域，由定子和转子两大核心部分共同共同组成，直流电机运转时静止不动的部分称为定子，定子的主要促进作用就是产生磁场，由机座、主磁极、高速运行极、斜槽、轴承和电刷装置等共同共同组成。常用的定子磁铁材料涵盖钕铁硼、钐钴、铝镍钴和铁氧体。运转时转动的部分称为转子，其主必须促进作用就是产生电磁转矩和感应器电动势，就是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称作电枢，由转轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器和风扇等共同共同组成。空心杯电机在结构上突破了传统直流电机的结构形式，采用的就是并并无铁芯转子，其电枢绕组为空心杯线圈，形状相近水杯，因此被称作“空心杯电机”。空心杯电机属于直流、永磁、控制器微特电机。这种多样的转子结构并使空心杯电机具备以下优良特性：节能环保特性：并并无铁芯设计彻底消除了由于铁芯形成涡流而引致的电能损耗，能量转换效率很高，其最轻效率通常在70%以上，部分产品可以达致90%以上（铁芯电动机通常在70%）；掌控特性：再生制动、刹车快速，积极响应极快，机械时间常数大于28毫秒，部分产品可以达致10毫秒以内（铁芯电动机通常在100毫秒以上）；在所所推荐运转区域内的高速运转状态下，可以方便地对输出功率进行灵敏的调节；拖拽特性：运转稳定性十分可靠，输出功率的波动并不大，作为微型电动机其输出功率波动能够容易的掌控在2%以内；轻量化特性：与同等功率的铁芯电动机较之，其重量、体积降低1/3-1/2，能量密度大幅度提高。空心杯电机的核心指标为功率密度，即为为输出功率与重量或体积的比值。并并无铁芯转子在分子端的消除了涡流和电导损耗，提高了能量转型效率；在分母端的降低了重量和体积。电刷就是存擦电机的一个关键共同共同组成元件，负责管理在旋转部件与恒定部件之间传导电流。因较多用石墨制成，故也则表示碳刷。在普通直流电机中，为并并使转子保持旋转，仍须实时出现发生改变转子电流方向，因此仍须使用换向器和碳刷。无刷电机终止了机械电刷高速运行方式，因此仍须检测转子边线以顺利完成电子高速运行。常用的以以获取转子边线信息的方式主要存两种：并并无传感器掌控方式，在电机运转时，通过电机意见反馈出的可以测量变量回去证实转子边线；边线传感器掌控方式，电机转子边线就是通过电机内部的边线传感器轻而易举检测赢得的。常用的边线传感器存霍尔传感器、光电编码器、旋转变压器等。霍尔传感器检测精度不高，但价格较低；而光电编码器、旋转变压器边线检测准确，误差小，通常用做高性能建议控制系统，比如磁场定向掌控、轻而易举转矩掌控。空心杯电机按其结构可以分为有刷和螺距两种。有刷空心杯电机（也被称作直流存刮并无铁芯电机，转子并并无铁芯）：采用机械电刷高速运行，通常由机壳、软磁材料内定子、永磁体外定子、空心杯型转子电枢共同共同组成。当空心杯存擦电机通电时，绕组存电流通过，产生转矩，转子已经已经开始旋转，若转子转至至特定角度，电刷利用机械高速运行器的方式出现发生改变电流方向，并使输出转矩方向保持维持不变，转子稳步旋转。由于空心杯存擦电机采用电刷高速运行，电机运转过程中存着一定的相对摩擦，这就可以产生噪声、电火花，增加了电机的使用寿命。通常国内的“空心杯电机”泛指有刷电机；螺距空心杯电机（也被称作直流螺距并并无齿槽电机，定子并并无铁芯）：采用电子高速运行的方式，一般由机壳，软磁材料、绝缘材料和空心杯电枢构成的定子及永磁钢转子等共同共同组成。空心杯无刷电机通过掌控电子元件的通断并使相同绕组互连电路，达致高速运行的效果。这种高速运行方式并使空心杯无刷电机具有效率高、转矩波动小、使用寿命高、结构精巧，维护便捷，极容易维修保养等特点。1.2.核心壁垒：绕线工艺空心杯电机工艺流程繁琐，加工难度距强于普通直流存槽电机。以鼎智科技的直流并并无槽电机（即为为其空心杯电机产品）为基准，从前段线圈绕制、中段轴承、芯轴、提振环路等核心零部件安装，至后段后盖安装和线路板焊线等，牵涉到将近30道工序，复杂程度距强于普通直流存槽电机。线圈的生产仍须经历漆包线——绕线——加热整形——出线脱漆、开回公共线——线圈安装等环节。其中，线圈生产就是空心杯电机的核心流程之一。并并无铁芯的自提振绕组由所谓的漆包线制成，这就是一根绝缘铜线，外面存一层油漆。在生产过程中，通过施加压力和温度将相连电线的漆熔化后在一起。适当的粘合（胶带或玻璃纤维）可以进一步提高编织的强度和形状稳定性，这一点在高电流功率下尤为重要。空心杯电机线圈的生产技术按照线圈的成型方式主要分为三类：1）人工绕线。通过一系列繁琐的工艺，涵盖插针、手动卷线、手动排线等步骤进行生产。2）甩卷式生产技术。甩卷式生产技术就是半自动化生产，首先将漆包线顺序拖至横截面为菱形的主轴上，达致仍须的长度后将其取下，然后压扁成线板，最后将线板一维成杯状的线圈。以一种甩卷式空心杯为基准，其生产流程大致分为以下几步：六边形线坯线圈绕制：在斜绕组绕线机上进行；线坯线圈粘贴二条定型压敏胶提着，脱模等候展平；展平：将定型板插入线坯线圈，并将线圈相错拉平，再送进展平机展平，变成扁平线坯。用竹质刮板整形。剪去多余的胶带，仅领有一只搭头，搭头应返回扁平线坯稍微凸起的一面，以利卷筒成事；卷筒：把扁平线坯送入空心杯卷筒机卷筒，并使线坯首尾贯通，胶带搭头粘贴于线坯首部外表，变成空心杯线圈；涂抹环氧定型：涂抹环氧胶粘剂后，放入烘箱研磨定型。3）一次成型生产技术。绕线机通过自动化设备将一根漆包线按规律佯攻一主轴上，线圈一维成杯状后取下，一次成型，不仍须卷圆压扁等多道工序，自动化程度高。海外绕线工艺发展晚，自动化程度高于国内。国内主要采用甩卷式生产，工艺比较繁琐，工人劳动强度大，无法顺利完成线径较粗的线圈，废品率高。国外主要采用一次性甩搞成型的生产技术，自动化程度较高，生产效率高，线圈线径范围大、线圈质量不好、排序紧密，电机种类多、性能不好。空心杯电机按绕线方式可以分为直绕形、马鞍形和斜绕形。1958年，德国的Dr.F.Faulhaber（冯哈伯）研制出斜绕组线圈绕组技术，在1965年获得空心杯电机转子线圈斜绕组专利技之术。德国、瑞士、日本等对空心杯电机的研制较晚，在绕线工艺方面积累了多样经验。全球空心杯电机三小龙头中，瑞士Maxon多采用直绕形和马鞍形，德国Faulhaber和瑞士Portescap多采用斜绕形。直绕形绕新制方法工艺较为繁琐，多用做较长绕组结构，常为多次绕制而变为；马鞍形可以减小线圈厚度，在高功率密度电机上有效率减小磁路气隙，增加研磨磁场的长度，更好地利用定子磁性；斜绕形发展较晚，相对来说绕制直观、排线紧密、适用于于于大批量生产。绕线是空心杯电机核心技术壁垒所在。设计环节：海外三大家技术起源于1960年代，国内空心杯电机起步较晚，研究较少，缺少结合材料细分牌号、转子杯类型对电机的优化，欠缺体系化的正向设计，缺乏定制化要求的系统驱动方案配置与产品设计能力；加工环节：与传统的无刷电机、有刷电机、伺服电机相比，空心杯电机的结构属于无齿槽结构，没有定子槽，所有漆包线都是悬空绕线，内部没有任何支撑，在工艺上难度很高，早期成品率低。在绕线精度方面，空心杯电机精度要求比传统电机更高。空心杯电机本身体积较小，对误差的容忍度和普通永磁电机、步进电机相比更低，加工精度直接影响磁场的稳定性。导线粗细、绕组匝数的不同，使得绕组电阻值、启动电流以及速度常数等电机参数存在较大的差异。因此，国内厂商需要在生产加工环节提高精度、良品率、自动化程度。与海外相比，我国在绕线设备方面也相对薄弱。绕线设备可分为全自动和需要人工的非自动设备。与海外相比，我国绕线设备自动化程度相对较低。全球领先的绕线设备制造商包括瑞士Meteor、日本田中精机株式会社和日特机械工程株式会社。国内企业在设备方面仍然处于相对空缺的状态，多外购日本绕线设备，价格从几十万到百万不等。国内相对具有代表性的公司包括中特科技、东莞市台立电子机械有限公司、勤联科技、昆山库克等。1.3.下游应用领域：空心杯电机特性同意下游应用领域场景空心杯电机属于微特电机，上游原材料与微特电机原材料相近，涵盖铜、钢材、磁钢、轴承、塑料等。空心杯电机最初被应用于航空、航天、军事等尖端行业，近年来其应用领域逐步大增身部民用行业，比如医疗装置、消费类电子产品、电动工具、工业自动化等场景。空心杯电机的不同性能对应其在不同领域的应用：1）体积小、重量轻、功率体积比大的特征使其适用于对重量要求较高的领域，如各类飞行器等，可以最大限度减轻飞行器的重量；也被广泛用于各类消费类电子产品，如电动牙刷、便携电风扇等。2）起动制动迅速、响应极快的特点使其适用于需要实现快速自动控制的领域，如对控制性能要求较高的导弹方向调节、高倍率光驱随动、高灵敏设备、工业机器人等。3）能量转化效率高、运行时间长的特点使其适用于各类对节能和续航有要求的领域，如便携式仪表及野外工作的仪器设备。人形机器人打开了空心杯电机应用新蓝海。据特斯拉5月AIDay发布的人形机器人Optimus最新进展，每只手包括6个驱动器和11个自由度，大拇指包含两个驱动器，其他四指各包含一个驱动器，手部可负重20磅。手部关节模组主要由空心杯电机、精密行星减速器、滚珠丝杠和传感器构成。空心杯电机使手指拥有活动能力，精密行星齿轮箱使得机械手定位更精准、运用更灵活，编码器提供了手部高精度位置反馈和速度反馈，传感器使机器人拥有类似人类的知觉功能和反应能力。据马斯克预计，未来人形机器人数量或将超过人类数量，长期有望达到百亿台级别。空心杯电机是机器人手部主流技术方案，确定性较高。人形机器人每只手用到6个空心杯电机，考虑终局情形，人形机器人有望达到百亿台级别，若人形机器人量产落地，将拉动空心杯电机相关企业营收大幅增长。2.行业分析：人形机器人潜在市场宽阔，国产厂商迎弯道超车机遇2.1.下游市场需求：医疗、航空航天基本盘稳固，人形机器人拓展新蓝海空心杯电机属于微特电机的一个细分领域。微特电机通常指功率在750瓦以下，机座外径不大于160mm或中心高不大于90mm的电机，简写微电机，全称微型特种电机。微特电机主要应用领域涵盖电动玩具、模型制作、家用电器、汽车行业、医疗器械、机器人生产、电动工具、智能家居设备等。据SKYQUEST数据,2022年全球微特电机市场规模为406.5亿美元，2030年进度表计达至560.7亿美元，2022-2030年CAGR为4.1%。据QYResearch数据，2022年全球空心杯电机市场规模7.48亿美元，同比快速增长10.55%，减至速高于微特电机2022年的同比增长速度。分后地区看一看，2021年空心杯电机全球市场规模6.77亿美元，中国、欧洲和其他地区分别占比34.80%、25.85%和39.35%。2022年亚太、欧洲、北美地区分别占比49%、25%和20%。分后产品类别看一看，2022年存擦空心杯电机市场规模4.92亿美元，占比65.8%；螺距空心杯电机市场规模2.56亿美元，占比34.2%。随着空心杯电机技术的持续明朗，螺距空心杯电机占比预计持续提升，2028年预计达致42.2%。空心杯电机目前市场规模较小，我们以微特电机为例对其下游市场应用领域比例进行大致把握住。微特电机主要应用领域为C端的民用产品，消费电子占到至29%，家用电器占到至26%。武器、航空、农业、纺织、医疗、外包装合计占比20%，其余汽车电子、影像处理、工业掌控及其他分别占比13%、7%和5%。空心杯电机作为微特电机中的高端产品，主要应用领域与微特电机存一定差异。我们将重点介绍空心杯电机在医疗器械、航空航天以及机器人领域的应用领域。2.1.1.医疗器械：长期受人口老龄化趋势推动，短期逻辑精确空心杯电机在医疗领域中的应用领域主要分为以下几类：1）有源植入物，比如心脏支持系统、主动阀、定位系统、泵系统等。传感器或有源元件可以帮助有源植入物监控或大力支持人体功能。植入物旨在确保可以长期、可靠的应用领域，电机也必须同样安全地运转。2）外科系统，比如手术机器人、电动工具、牙医设备等。空心杯电机作为高精度外科手术机器人的动力元件，可以保证繁琐的手术安全、快速的顺利完成，同时利用高灵敏的空心杯电机可以存效的减少非政府脑损伤，缩短伤口复发、康复时间。3）泵机和药剂配量系统，比如胰岛素泵/消炎泵等。糖尿病患者日常可能将将随身携带胰岛素泵，在必要时自动口服必要的胰岛素剂量，并使患者血糖水平维持正常。空心杯电机更加小巧、恩全系列，与齿轮箱协同可以精确载运胰岛素。4）康复和假肢，比如仿生手、人造脚、外骨骼、化疗系统等。假肢的设计建议紧凑型、具备高转至矩和高速度，空心杯电机的特性可以满足用户设计建议。空心杯电机料从以下两方面受益于我国医疗器械行业的发展：1）人口老龄化促进医疗水平提升市场需求，药械比向全球水平对齐。我国65岁以上人口比重逐年提升，由2013年9.68%上升至2021年的14.22%。人口老龄化趋势将增加对医疗服务的需求，远期来看医疗器械行业将受益，市场规模料持续不断扩大。据罗兰贝格数据，2022年我国医疗器械市场规模预计少于9,582亿元人民币，将近7年无机增长速度约17.5%，而其余国家整体减至速仅为1.2%，距强于平均水平，已位居变成除美国外的全球第二大市场。但从药械比角度，我国目前的药械比水平为2.9，与全球平均值药械比1.4的水平仍存一定差距。2）医疗器械的趋势。我国医疗仪器和器械进口金额同比整体呈圆形下降趋势，疫情期间因国内医疗资源非常非常有限，进口同比增长速度有所增加，2021年进口金额同比增加23.51%。随着新冠影响消退，进口金额同比增长速度回落，2023年上半年同比下降4.49%。我国医疗器械主要进口于美国等发达国家，据国家药监局医疗器械登记注册报告，2022年进口自美国、德国、日本、韩国、法国的登记注册数量分别为226、117、69、42、26，合计占到至全年总进口登记注册数目的76.4%。医疗器械市场需求料稳步增加，产业链独立自主THF1提升我国对高端医疗设备自研自产的仍须，极广泛应用于医疗器械的空心杯电机料随着医疗器械行业的发展同步发展，国内厂商料率先受益。2.1.2.航空航天：小飞机产业链独立自主THF1进程快速，无人机市场规模高减至空心杯电机在发展初期因其优良的掌控性能被率先应用于航空、航天、军事等尖端行业，目前仍就是空心杯电机关键的应用领域：1）航空领域，比如飞机控制系统（涵盖小型舵面、各种类型的空气和液体阀门、电传飞行器掌控系统、阀门、空调系统等的执行器）、机上通讯和机舱设施（各种用做天线装置、窗户遮光板掌控、电动座椅调节、卫生间、行李架停止使用辅助装置的执行器）。在客机上，电动执行器逐步替代液压和气动系统，空心杯电机被广为应用于电动执行器，也可以在自动驾驶系统中用做阳入T5800掌控飞行器姿态和自动升力；2）航天领域，比如火箭发动机阀门、光伏阵列驱动装置以及伸展机构的驱动装置、科研航天器和机器人探测器的任务执行机构。空心杯电机已被用做许多火星、月球或太空深处等的研究任务；3）无人飞行器，比如用做交会、维护、升空、降落系统的执行器、有效载荷机构、由电机、往上制器和螺旋桨共同共同组成的优化驱动系统。空心杯电机轻量、可靠，可以用做长时间运转的节能环保驱型动系统。空心杯电机料受益于航空航天和无人飞行器的发展：1）航空航天：我国航空航天行业市场规模稳步增长，由2018年约6,800亿元增至2021年8,933亿元，2018-2021年CAGR为9.52%。航空就是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动。据中国商飞官方资料发布，截至2022年底，国产小飞机C919已总计获得32家客户1,035架订单。中国商飞发布的《2021—2040年商用航空发动机市场预测》数据说明，预计未来20年，中国航空市场将传送50座级以上客机9,084架，市场规模约1.4万亿美元。高端装备独立自主THF1将推动我国航空领域的进程。航天就是指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行器或宇宙航行。零部件的精密化和小型化就是航天行业未来关键的发展趋势之一，空心杯电机的特性可以更好满足用户此方面建议。2）无人飞行器：无人机可以按用途分为军用无人机和民用无人机。军用无人机：全球军用并并无人机行业市场规模2019年为92.53亿美元，预计2028年超过至147.98亿美元，2019-2028年CAGR为5.36%；民用无人机：可以进一步分为消费无人机和工业无人机，消费无人机集中于航拍、摄像机等娱乐功能；工业无人机被广为用做应急产业、测绘与地理信息、农林植保、恩防范监控等领域。我国民用无人机发展快速，2015年-2019年，市场规模从155.51亿元快速增长至435.12亿元，根据Frost&Sullivan预测，2024年中国民用无人机市场规模将超过至2,075.59亿元，2015-2024年CAGR高少于33.37%。2.1.3.人形机器人：持续催化剂的产业机会，关上空心杯电机崭新快速增长曲线2023年以来，人形机器人产业进展快速，主要受到两方面的催化剂：1）以ChatGPT为代表的大模型并使通用型人工智能赢得质的脱胎换骨，料从语言能力、视觉能力、运动控制和降低成本等几个方面推动人形机器人的落地。语言能力方面，快速运算的ChatGPT具有不逊于人的语言分解成能力，为机器人的语音可视化难题提供更多更多了解决方案。视觉能力方面，在SAM模型的朝拜下，机器视觉的准确性、识别速度和零样本迁址能力赢得革命性提升。运动控制方面，以AI模型为基础的运动控制系统目前仍在不断运算中。降本方面，AI交互式仿真测试大幅增加了测试成本，提升数据收集效率，快速产品运算周期。2）特斯拉作为行业标杆，5月在TeslaAIDay发布的Optimus最新进展强于预期，量产预期提前。马斯克对人形机器人的未来进行了非常积极主动的展望未来，表示未来人形机器人数量可以多于人类，市场需求预计达致100亿台。同月，英伟达创始人CEO黄仁勋在2023年ITF世界大会刊发表视频演讲，则则表示具身AI将变成下一波人工智能浪潮。海内外众多公司已经已经开始进一步大力大力推进人形机器人的布局，比如说波士顿动力将其机器狗Spot互连ChatGPT，OpenAI领投挪威人形机器人公司1XTechnologies,傅利叶智能发布其通用型人形机器人GR-1等。Optimus每只小巧手囊括6个手部执行器，11个自由度，主要由空心杯电机+高精度行星减速器+滚珠丝杠+传感器+编码器构成。空心杯电机并使手指具备活动能力；高精度行星齿轮箱可实现降速增矩的促进作用，并使机械手定位更精准、运用更有效率，增大手指脚掌力；编码器提供更多更多了手部高精度边线意见反馈和速度意见反馈；传感器并使机器人具备相近人类的无意识功能和反应能力。多指小巧手就是人形机器人大概率发展方向。人手总计27个自由度，完全转化成难度大，对往上制、传动建议很高，也难以实现轻量化。在增加自由度的同时保证场景适应性就是人形机器人手部技术路线发展的核心逻辑，也就是其同时同时实现量产的关键。工业用二所指绑爪与物体触碰面积存增加一倍，在脚掌繁琐形状物体、对物体同时同时实现多个方向掌控等方面具备先天劣势。我们表示人形机器人小巧手必须至少具备三根手指，主要由其下游应用领域同意。服务类场景，比如家庭、养老院、医院等，就是人形机器人料率先落地的场景，此类应用领域场景中触碰的物品劲敌部精度存一定建议，比如家庭场景中厨具、遥控器、水杯等，医院场景中触碰的药瓶、注射器等，至少仍须三Gesse操作方式方式。腾讯RoboticsX自研的机械臂TRX-Arm存三根手指，采用多传感器融合技术，可以简约顺利完成诸如调酒、外科手术、佛掌等动作。主流代表性机器人产品特斯拉Optimus、优克雷姆斯兰县Walker、少于闼CloudGinger、傅利叶智能FourierGR-1采用五指方案。考虑到人形机器人“仿人”的出发点以及下游应用领域，我们表示五指方案就是未来小巧手主流路线。空心杯电机就是机器人小巧手关键零部件。据我们测算，以Optimus为基准，在大规模量产价格600的假设下，空心杯电机单台机器人价值量为7,200元，占到至总成本4.43%，属于占比较高的零部件环节。手部关节除空心杯电机外，还仍须搭配行星齿轮箱、滚珠丝杠、传感器和编码器，共同共同组成模组使用，空心杯电机占到至手部执行器成本的54.5%。我们根据如下假设对空心杯电机在人形机器人相同销量下的潜在市场空间进行了测算：1）单台人形机器人用空心杯电机12个；2）空心杯电机价格随其量产进程逐年下降，销量10万台时，单价假设为1,000元；销量50万台时，单价假设为800元；销量达致100万台时，量产单价假设为600元。根据以上假设，在人形机器人销量分别为10/50/100万台时，空心杯电机市场规模分别为12/48/72亿元，相对于2022年市场规模的弹性分别为23.2%/93.0%/139.5%。早期量产节奏存不确定性，目前尚处于探索期。我们预计一旦量产，人形机器人发展将步入快车道，滤渣透率快速提升，步入产业黄金时期，平添空心杯电机宽阔增量空间。2.2.竞争格局：外资仍占据主要份额，国产厂商持续冲上超越空心杯电机海外头部企业包括瑞士Maxon、德国Faulhaber和瑞士Portescap，国内头部企业为鸣志电器。海外企业Orbray、Nidec、CITIZENMICRO、AlliedMotion等也在全球享有较高声誉。国内拓邦股份、鼎智科技空心杯电机进展较快，另有万至达电机、昊升电机、鑫宝达电机等未上市公司布局。空心杯电机市场集中度高，以海外三大家居多的企业占据主要市场份额。据QYResearch数据，2022年全球空心杯电机CR5为67%，前五名企业涵盖Faulhaber、Portescap、AlliedMotionTechnologies、MaxonMotor及NidecCopalCorporation。海外头部企业历史底蕴古老，技术积累浓郁，营收规模处于前茅。我国空心杯电机发展较晚，在规模、技术积累方面与海外较之存一定差距。1）规模差距:国内企业空心杯电机营收静待起量2022年，Maxon营收7.08亿瑞士法郎（约合52.83亿人民币），同期鸣志电器/鼎智科技/拓邦股份营收分别为29.60/3.18/88.75亿人民币，但国内企业空心杯电机占营收比例很小，非主营业务，规模与海外企业相比差距较大，尚待起量。2）技术差距:在产品尺寸、部分性能等方面存一定差距海外空心杯电机企业起步很早，三大家成立时间已有60年以上，而国内空心杯电机起步较晚，技术积累与海外有一定差距。代表企业鸣志电器、鼎智科技、拓邦股份分别成立于1994年、2008年和1996年。鸣志电器2015年取得空心杯电机相关专利，2019年收购瑞士TechnosoftMotionAG，该公司公司在空心杯和无齿槽电机的驱动控制领域始终保持着全球领先的技术水平，并拥有专门为无齿槽和空心杯电机开发的驱动控制器产品系列，此次收购进一步加强鸣志电器在空心杯电机领域的能力。作为微特电机领域内的高技术附加值产品，能否将空心杯电机产品做到足够微型化，可以在一定程度上体现公司的技术水平，国内公司在该方面和国际巨头仍有差距。我们对Maxon、Faulhaber、Portescap、鸣志电器、鼎智科技和拓邦股份的空心杯电机直径范围做了梳理。Maxon和Faulhaber在技术上处于领先，有刷空心杯电机最小尺寸可做到6mm，无刷空心杯电机直径Maxon和Faulhaber分别可做到4mm和3mm。Portescap和鸣志电器较为接近，有刷空心杯最小直径为8mm，无刷空心杯可分别做到12mm、13mm。与海外三大家产品较之，我国企业在功率、效率等方面存差距。为对照技术先进性，我们挑选出了较小尺寸的电机，对照了Maxon、Faulhaber、Portescap和鸣志电器的直径为8mm、额定电压均为6V的有刷空心杯电机产品参数。与海外产品较之，我国企业在功率、效率等方面存一定差距。我国空心杯电机仍较为轻微地依赖海外追加新增产能，国产化率相对较低。展望未来格局，我国企业和外资的差距料逐步减小，我们看空我国企业在空心杯电机领域的发展：1）人形机器人降本市场需求将为国内厂商弯道超车提供更多更多发展机遇。根据特斯拉人形机器人Optimus的方案，每台机器人仍须采用12个空心杯电机，潜在市场需求非常小。而目前人形机器人落地的难点之一就是其高昂的成本，降本市场需求紧迫。与海外企业较之，我国企业具备价格低廉、交货周期短、积极响应快速等优势。鸣志电器产品大部分性能已对标国际产品，可以满足用户人形机器人对空心杯电机的建议。未来我国企业料充分发挥其优势，搭乘人形机器人降本的东风赢得长足发展。2）的持续推动。《基础电子元器件产业发展行动计划（2021—2023年）》中明确提出重点产品高端行动，涵盖“小型化、集成化、高精密、高效率节能环保微特电机”。海外三大家占据空心杯电机绝大部分市场份额，随着国产厂商陆续对准空心杯电机领域，在技术上同时同时实现冲上强于越，逻辑持续演绎，我国企业份额预计可以稳步提升。3.对标分析：十年磨一剑，产品、渠道、品牌优势显著3.1.瑞士MAXON：空心杯电机全球龙头，质量为本，渠道、品牌优势强空心杯电机龙头Maxon的发展历史距今已有62年之久，晚于1970年便成功研发研制DC爱好者你型电机，产品赢得美国航天航空局背书，全球化布局持续稳步大力大力推进。Maxon的前身为InterelectricAG公司，来源于1961年，其代表性产品DC迷你型电机于1968-1970年间上加刊发问世。1980-2010年为公司快速成长期，期间进军美国市场；Maxon电机分别于1997年和2004年荣登火星，产品在市场的地位赢得证实；并于2007年在瑞士成立医疗部门。2010年后，公司已经已经开始大力大力推进全球化布局，Maxon韩国工厂于2013年投入使用，并在2017、2018年分后别全面全面收购瑞士ZubMachineControl和英国ParvaluxElectricMotors，关上市场的同时与现存产品同时同时实现协同，为客户提供更多更多更多元的解决方案。下游市场需求助推Maxon营收同比增长速度大力大力推进。Maxon营收由2019年5.68亿瑞士法郎增至2022年7.08亿瑞士法郎（按2022年12月30日收盘汇率7.4612，约合52.83亿人民币），2019-2022年CAGR为7.62%。受益于工业自动化和医疗市场需求快速增长，2021年及2022年同比增长速度分别为13.19%和12.96%。据Maxon官网数据，2022年总产量约500万台。Maxon产品种类多样，涵盖高精度运控多个领域，具备强于5,000种产品，100万种女团方式，可以提供更多更多模组解决方案。用户可以根据市场需求挑选出搭配电机、齿轮箱、传感器、控制器和其他配件，用做特定场景。客户订货同一家公司工控产品，可实现更好的兼容性，并使模组充分发挥最轻性能，同时批量订货可以享受较为高昂的价格。订做化、模组化代表着高精度运控的发展趋势，有助于公司产品之间的技术、加工协同以及对下游应用领域的积累和把往上，形成“零部件——模组——下游应用领域——零部件改进”的正向循环。Maxon全球领先的地位主要源于于技术、渠道、品牌方面的优势：1）技术领先，持续资金投入研发。Maxon成立于1961年，至今在驱动技术领域未有强于60年的历史，晚于1970即为为登记注册了DC迷你型电机，获得了钻石型绕组无铁转子的生产工艺专利。截至2022年底，Maxon在全球10个开发中心具备约340名研发人员，研发开支占到至营业额比例少于8%左右的水平。Maxon的核心技术涵盖：高精度DC电机的五种绕组技术；标准和特定齿轮箱；编码器技之术；电气和系统技术；用做塑料、陶瓷和金属粉末的电镀成型工艺（CIM/MIM）；安装和自动化技术。领先的技术就是优良质量的保证。Maxon的电机已被成功应用于太空、极端严苛的地表和地下环境，产品参数在效率、稳定性等方面处于领先。长期机械测试可以推断出功率情况下的弱点，因此能够及早进行修正。公司已通过ISO9001、ISO14001、ISO13485、EN9100、IATF16949等多项国际证书。2）渠道布局极广，销售网络覆盖全球。Maxon国际化布局已基本完善，原产于全球40个国家，在瑞士、德国、匈牙利、韩国、美国、法国、荷兰、中国、英国（Parvalux）设有生产基地。全球约存3,300名员工，其中多于1,300名在瑞士萨克瑟恩。公司的全球化进程始于1980年代，1981年全面全面收购座落在美国旧金山南部的分销商，已经已经开始进军美国市场；1989年在德国Sexau成公生产基地。3）品牌力赢得广泛普遍认可，荣获美国航天航空局背书。Maxon电机1997年随美国航天航空局的“寻路者”号探测器成功攻占火星，2004年分别随其“勇气号”和“机遇号”火星探测器再次攻占火星。此外，Maxon电机亦随其Philae登陆器于2014年攻占彗星，并在真空环境下工作10年之短。成功攻占火星和彗星证明了Maxon电机在极端苛刻条件下的较好使用性能，美国航天航空局为公司产品提供更多更多了背书，为Maxon电机品牌力的建立提供更多更多了强有力大力支持。3.2.德国FAULHABER：技术鼻祖，成功缴重组、开拓能力圈Faulhaber的历史最早可以上溯至1947年，就是空心杯电机的技术鼻祖。1958年，Dr.F.Faulhaber（冯哈伯）研制出斜绕组线圈绕组技术，Faulhaber一度变成空心杯电机的代名词。公司1961年即为在美国俄亥俄州克里夫兰成立公司，但全球布局的快速始于2000年左右。自1999年收购FeintechnikBertschGmbH&Co.KG（德国）后，公司相继在匈牙利、罗马尼亚、新加坡、法国、中国、荷兰、波兰、奥地利、马来西亚、意大利等多地设立公司，并持续通过缴购开拓公司能力圈。盈利能力提高，资本结构优化。2021年，公司同时同时实现营收2.53亿欧元，净利润0.18亿欧元，天量利率为7.07%，较2020年提升了5.12pcts，盈利能力提高。公司规模近十年稳步增长、结二重优化，总资产由2012年的1.80亿欧元增至2021年2.87亿欧元，同时资产负债率由75.94%下降至61.73%。与Maxon相近，Faulhaber亦存多样的产品布局，总产品种类少于274种，涵盖电机、减速箱、线性致动器、编码器、电子控件和其他配件,标准产品组合方式强于2,500万种。FAULHABERGROUP由FAULHABERDriveSystems（总部座落在德国）和MicroPrecisionSystems（简写：MPS，成立于1936年，总部座落在瑞士）两个分部共同共同组成。Faulhaber主要提供更多更多高精度微型和微驱动系统；MPS在微型轴承和滚珠丝杠技术、高科技机械制造和加装领域积累了多样的经验。评析Faulhaber的发展历史，其著重优势主要源于于以下两个方面：1）领先的技术。空心杯电机最早的紫菊和Faulhaber密不可分。FritzFaulhaber博士1958年即为设计北莫伯交织成设计，就是空心杯电机的发明者，技术开发领先Maxon强于十年。目前，集团的四个业务部门在全球范围内共具备多于50项专利。2）战略布局拓展公司能力圈。在过去十几年间，FAULHABERGROUP成功重组了高精密小型和微型技术关键领域内的多家企业，提供更多更多更为多样的产品种类，同时同时实现了业务领域的拓宽。目前，公司全球存强于2,300名员工，内设驱动系统事业部、微型高精度系统事业部、高精度零件事业部和北美能力中心四个业务部门，销售网络覆盖欧洲、北美和亚洲。3.3.对标结论：技术与应用领域结合，形成产品运算的良性循环通过对Maxon、Faulhaber的对标分析，国内厂商在空心杯电机领域Bagalkot以下几方面发力来同时同时实现以及在人形机器人产业机遇中弯道超车：1）持续著重研发资金投入，早日打破技术壁垒，提升工艺水平。海外巨头起步晚，技术积累浓郁，同时在下游应用领域意见反馈过程中结晶行业KnowHow。我国企业起步晚，在加工精度、产品效率等方面存一定差距。著重研发资金投入、提升产品技术水平就是打破壁垒的前提。此外，空心杯电机的加工工艺繁琐，绕线技术更是核心难点所在。产品质量自然而然随着技术水平的提升和工艺水平的进步而提高，优良的口碑平添客户的广泛普遍认可，提升产品影响力，形成正向循环。比如Maxon电机技术领先、产品质量优良，在火星上可以工作十年之短，稳定性赢得检验，并因此获得美国航天航空局背书，奠定其市场地位，为进一步开拓客户创造条件。Maxon研发资金投入逐年快速增长，2022年资金投入5,150万瑞士法郎，在全球10个开发中心具备约340名研发人员。2）优化产品矩阵，加深对下游应用领域的把往上，提升公司提供更多更多整体解决方案的能力。Maxon和Faulhaber产品虽然种类多样，但基本紧紧围绕“高精度运控”展开，以空心杯电机为核心，提供更多更多微型齿轮箱、编码器、其他配件，可以交货整体解决方案。比如Maxon和Faulhaber的齿轮箱主必须为毫米级，以服务设施其毫米级电机，Faulhaber的成功缴重组也为其产品矩阵的优化而服务。海外企业致力于在一个特定方向重实效“专”和“精”，正视客户的特定场景市场需求，可以从其产品矩阵中挑选出合适的女团，交货模组化解决方案，同时也加深了公司对下游应用领域的积累。模组化和订做化代表着工控领域未来发展方向，国内企业应优化产品矩阵，提升提供更多更多整体解然方案的能力。4.重点公司分析4.1.鸣志电器：HBSTM电机龙头，空心杯电机国内领先鸣志电器为国内STM电机龙头，初创于1994年，1998年工厂投入使用，HB电机产品初步投产。2000年布局电源业务，电源工厂建成投产；同年在美国芝加哥成立鸣志工业（美洲），进军美国市场。2005年布局LED驱动器业务。2007年，鸣志与AppliedMotionProducts合资，安浦鸣志成立。2009-2013年，分别在意大利、新加坡和日本成立公司，大力大力推进全球化布局。2014年全面全面收购AppliedMotionProducts。2015年鸣志电器与PBCLinear合资，鸣志派出博思成立，同年全面全面收购LINENGINEERING。2017年，鸣志电器成功受让上交所主板。此后，鸣志电器相继成立太仓智能产业基地、全面全面收购常州市运控电子股份、全面全面收购瑞士TechnosoftMotionAG、成立印度公司等，持续开拓全球化布局。截至2022年底，鸣志电器全资控股有限公司有限公司、轻而易举控股有限公司有限公司及间接控股有限公司有限公司子公司总计30家，总部座落在中国上海，在北京、广州、深圳等十大城市设有办事处，分公司遍及北美、欧洲、日本和东南亚，已形成全球销售网络，并通过跨国并购在海外具备了多处研发中心和生产基地，全球员工总数已少于3,000多人。业绩稳扎稳打，基本盘均衡。鸣志电器2022年同时同时实现营收29.60亿元，2012-2022年CAGR为12.66%；归母净利润从2012年0.58亿元增至2022年2.47亿元，期间CAGR为15.59%。主营业务为掌控电机及其驱动系统，占总营收比例稳步上升，从2012年的46.81%上升至2022年78.43%，代表性产品HBSTM电机打破日本寡头寡头垄断，份额已步入全球前五。公司盈利能力稳中求进的定，毛利率和净利率横贯周期波动较小，将近五年平均值毛利率、天量利率水平为37.78%和9.04%。在空心杯电机领域，鸣志电器属于国内贫乏标的，起步较晚，持续资金投入研发，有刷空心杯电机外径可以重实效8mm，产品技术亦处于国内领先。鸣志电器在空心杯电机领域有关专利可追溯至2015年，2019年全面全面收购瑞士TechnosoftMotionAG，进一步加强其在空心杯电机领域的优势。公司持续著重研发资金投入，研发费用稳步增长，2022年研发支出2.18亿元，占总营收比基准持续上升趋势，2022年研发费用率为7.38%。截至2022年底，公司共赢得专利546项，数量较2018年快速增长一倍以上，其中发明专利55项。具体内容至空心杯电机，根据国家知识产权局墨咨结果，检索关键词“空心杯”，鸣志电器共检索至12项有效率专利，涵盖3项发明专利和9项实用新型专利，在2015年已具备独立自主知识产权。我们预计空心杯电机将为鸣志电器平添代莱快速增长契机，鸣志电器料利用以下优势受益：1）未有产品助力渠道客户拓展。鸣志电器率先打破日本在STM电机领域内的寡头寡头垄断地位，主要产品HBSTM电机已已连续5年全球占比8%以上，销量名列全球第四。利用STM电机稳固的基本盘和明朗的全球销售网络，公司空心杯电机料赢得更慢推广，以更高的成本以以获取用户；2）性价比助力人形机器人降本。降本就是人形机器人落地的关键主张之一，我国零部件厂商具备备价格低廉、交货周期短等优势，人形机器人价格降至消费级离不开我国供应链的生态圈。鹤志电器在空心杯电机领域具备先发优势和卡位优势。虽然公司产品与海外仍存差距，但大部分后性能已能对标国际产品，可以满足用户人形机器人手部电机建议，在技术积累、产品布局方面处于国内领先，具备相对优势。空心杯电机技术壁垒就是绕线，崭新步入者仍须在设计和生产工艺两方面科技攻关，鸣志电器先发优势显著。空心杯电机料乘着人形机器人东风，为公司拓展代莱快速增长曲线。鸣志电器整体性价比优势明显。我们对照了鸣志电器和Maxon的相同外径空心杯电机产品价格，16mm以下产品额定电压挑选出6V，16mm以上产品额定电压挑选出12V；对于挑选出尺寸和电压下存多款规格的产品，价格放平均值。Maxon为电机价格，鸣志电器为电机+减速机服务设施价格。鸣志电器和Maxon定价呈现出相同的走势，16mm左右产品价格最低。我们分析原因为：小尺寸产品国内尚未突破技术壁垒，鸣志电器在国内具有稀缺性，因此定价较低；16mm以上产品随其原材料用量增加价格也增高。考虑到除去减速机价格，以及未来空心杯电机入局者增加，技术壁垒突破，国内厂商仍存非常小降价空间，尤其就是小尺寸电机，随着人形机器人产业进度大力大力推进，我国企业性价比优势将赢得充分发挥。4.2.鼎智科技：微特电机隐形冠军，多产品料受益于人形机器人发展鼎智科技为北交所上市公司，江苏雷利（300660）为其控股股东。鼎智科技成立于2008年，前身为“常州市鼎智机电有限公司”。2019年8月，江苏雷利通过受让股权取得了鼎智机电的70%股权，成为鼎智机电的控股股东。2021年6月，公司登陆全国中小企业股份转让系统。2022年8月，公司入选江苏省第四批专精特新“小巨人”企业公示名单。2023年4月，公司登陆北交所。鼎智科技全球化布局处于加速阶段。公司总部位于江苏省常州市，在中国和美国设有生产基地；在中国深圳、美国加州和韩国设有销售分部。2023年以来，公司密集公布多项业务和布局进展，包括与迈瑞医疗深化在音圈电机的战略合作、在韩国设立全资子公司DINGS'KOREACo.,Ltd、在常州设立控股子公司“一和起”等，进一步完善公司业务网络。鼎智科技是我国微特电机领域内的隐形冠军，线性执行器已处于领先地位，音圈电机借疫情契机供应迈瑞医疗。产品矩阵围绕精密运控及其解决方案展开，主要包括线性执行器、混合式步进电机、直流电机和音圈电机。公司线性执行器主要竞争对手为美国海顿科克，鼎智科技市占率全球第二，国内第一，是该领域隐形冠军。音圈电机发展于疫情期间，鼎智原