前言：

隨著制造業(yè)自動化程度的持續(xù)提升，機器人領域得以不斷發(fā)展，從早期的單任務起重機式臂擴展到自動化的機器人，再發(fā)展為能與人類直接互動的協(xié)作機器人。

如今，機器人領域與人工智能相結合，實現(xiàn)了向人形機器人的跨越，這為該產業(yè)的新一輪升級換代與跨越發(fā)展打開了新的窗口。

作者?| 方文三

圖片來源?|??網 絡?

機器人領域走向精細化與高端化

機器人根據(jù)應用場景不同，會選擇不同電機。

①工業(yè)機器人對性能和精度要求較高，主要使用伺服電機。

②協(xié)作機器人追求輕量化、小型化等特性，通常采用整體式的無框電機，并采用關節(jié)一體化技術。

③人形機器人關節(jié)要求與協(xié)作機器人有相似之處，主要使用無框電機、空心杯電機。

其中，控制電機是機器人[動力核心]。

控制電機的產業(yè)鏈上游主要是磁性原材料、編碼器、芯片和軸承等，其中磁性材料和編碼器相對關鍵。

磁性材料對電機性能影響較大，磁性材料中釹鐵硼性能較好，滲透率有望提升。

編碼器是電機核心部分，國內企業(yè)持續(xù)突破，有望加速高端電機國產化。

根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，2019年我國電機市場規(guī)模達到了344億美元，預計2026年將增長至617億美元，年復合增長率8.83%。

過去五年復合增長率為3.66%，預計2027年將達到2072億美元，年復合增長率6.79%。

行業(yè)特征導致的競爭分散

從應用場景來看，電機行業(yè)具有下游需求長尾化、產品品類多、定制屬性強等特征。

這也導致電機行業(yè)不存在[贏家通吃]的情況，參與玩家眾多，競爭格局高度分散。

由于不同的應用場景的側重點不同，客戶對電機的性能要求和核心指標有差別。

汽車電機更側重功率密度；機器人電機更側重控制精度；重型機械電機更側重扭矩等。

因此，電機企業(yè)對應用領域進行橫向拓展，就需要重新研發(fā)和設計產品，有一定的難度。

人形機器人帶動新的增長和替代空間

在人形機器人產業(yè)鏈中，電機的價值量占比較高。據(jù)機構測算，電機占人形機器人零部件占比為25%。

正是因為如此，一旦人形機器人放量，相關電機企業(yè)將迎來較大的發(fā)展機遇。

隨著人形機器人逐步落地，有望貢獻新增量，若人形機器人數(shù)量超過100萬個，將帶來電機市場增量344億元。

國內電機企業(yè)處于[量增]走向[提質]階段，部分企業(yè)不斷加速中高端電機相關行業(yè)滲透。

若人形機器人加速落地，或將給國內企業(yè)帶來參與先進領域設計/制造的機會。

Skyquest預計2030年有望達到28億美元，復合增速達13.4%。

伺服電機：中高端第一槍替代指數(shù)最高

伺服系統(tǒng)是運動控制的核心，控制精度更高，廣泛用于半導體、新能源、機器人等高端領域。

在系統(tǒng)市場，中外資品牌廠商憑借品牌與技術優(yōu)勢占據(jù)了我國60%-70%的市場份額。

根據(jù)MIR數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年全球伺服電機市場規(guī)模367億元，預計2026年有望達到539億元。

我國伺服電機起步較晚，2020年我國伺服電機市場規(guī)模約149億元，預計2026年有望達到225億元。

我國伺服電機競爭格局中外資品牌占65%，國產品牌占35%。

2021年內資品牌的伺服系統(tǒng)市場份額達到35.79%，同比增長6.02pct。匯川技術、禾川科技、信捷電氣等廠商近年來市場份額提升明顯。

在伺服電機進軍中高端市場，國產替代進行時伺服電機系統(tǒng)是工業(yè)自動化控制設備主要的動力來源之一。

近年來通用伺服國產化率逐年攀升，2021年行業(yè)國產化率達到23.57%，2022年前三季度提升至30.51%。

空心杯電機：高精度市場的重點發(fā)力領域

由于空心杯電動機避開了有鐵芯電動機多種技術弊端，使其具備了廣闊的應用領域。

其在高精度、高速響應、緊湊高效場景得到廣泛應用。

①需要快速響應的系統(tǒng)：軍用領域導彈方向的快速調節(jié)、高靈敏度的記錄和檢測設備、工業(yè)機器人、仿生義肢。

②對重量和能耗要求的飛行器，包括無人機、航模等。

③其他家電、工業(yè)產品，可以替代傳統(tǒng)電機，提高產品性能。

目前空心杯電機龍頭為瑞士MAXON（醫(yī)療）、德國FAULHABER（電動工具）和瑞士PORTESCAP（醫(yī)療+電動工具），全球市占率70-80%。

國內鳴志電器最先突破設計、驅動壁壘，產品性能與海外競爭對手對標，可滿足人形機器人用要求，且價格至少低于海外1000元。

不過，國內已有廠商主要采用半自動/手工生產，返工率高，且不具備批量生產能力。

國內廠商鳴志電器和鼎智科技的空心杯產品已經可以應用在軍工、醫(yī)療、半導體等高端領域，并可以以[編碼器+控制器+空心杯電機+精密齒輪箱]方案形式提供產品。

工控領域頭部企業(yè)偉創(chuàng)電氣也切入機器人板塊，布局空心杯電機、無框電機等產品，其他微傳動頭部企業(yè)兆威機電也有相應積淀。

無框電機：發(fā)揮結構性及價格優(yōu)勢

在人形機器人領域，無框電機也有望發(fā)揮自身結構緊湊、性能較高的優(yōu)勢，在機器人四肢等領域應用。

以步科股份與科爾摩根60mm左右的轉子內徑產品對比，可以發(fā)現(xiàn)國內頭部企業(yè)產品過載能力、額定轉矩等部分性能已經逐步接近海外產品。

在此情況下，國產品牌有望憑借價格優(yōu)勢提升市占率。

電機產業(yè)鏈下游應用市場廣泛

①電機產業(yè)鏈上游為磁性材料、編碼器、芯片及軸承等結構件，成本占比分別約為25%、25-30%、45-50%。

②中游為電機本體。

③下游應用領域主要為各行業(yè)通用自動化設備。

電機的下游應用市場極為廣泛，空間千億美元。

從下游細分市場來看，汽車占比最高，占40.5%；

其次為工業(yè)機械、HVAC設備（供熱、通風與空氣調節(jié)）、空調、運輸、家電等。

新興領域拉動明顯的發(fā)展趨勢

①醫(yī)療器械、協(xié)作/人形/工業(yè)機器人、無人機、可穿戴設備、智能家居、新能源汽車等需求拉動，且這些市場往往更高端。

②功能密度高、力矩大、體積小、噪音小、溫升小、穩(wěn)定性可靠性好等，低劣低質產品逐步退出市場。

③通過完善的售前定制化方案，售后快速響應提升服務質量，而非簡單的價格戰(zhàn)獲得用戶信任。

④通過PLC等高性能控制器實現(xiàn)位置控制數(shù)字化，實現(xiàn)轉矩、轉速、位置等精準控制。

⑤電機同編碼器、絲杠、變速器、傳感器高度集成為一個模組，實現(xiàn)精密運動組件。

結尾：

在機器人領域，電機的重要性日益凸顯。伴隨著人形機器人技術的不斷突破，電機行業(yè)有望迎來新一輪的增長。

發(fā)揮好機器人的撬動作用，不僅能幫助制造業(yè)提質增效，還有望開辟發(fā)展新領域新賽道，塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢。

部分資料參考：華福證券：《人形機器人風再起時，電機零部件充分受益》，信達證券：《機器人[動力源]，看好國產電機持續(xù)突破》，申萬宏源研究：《機器人伺服電機行業(yè)研究：機器人關節(jié)動力源，看好國產廠商崛起》

       原文標題 : AI芯天下丨深度丨機器人的動力源，國內各類別正持續(xù)突圍