探索：人形機器人行業(yè)專題報告之伺服電機再探討

（報告出品方/作者：國盛證券,，張一鳴、劉高暢,、歐陽蕤）

一,、電機技術(shù)日趨成熟，伺服電機和步進電機是行業(yè)主流
1.1 歷經(jīng) 200 年技術(shù)更迭與產(chǎn)業(yè)磨礪,，電機逐步走向成熟

“電機”廣義上來說包括電動機,、發(fā)動機和原動機等所有可實現(xiàn)電能、機械能相互轉(zhuǎn)化的裝臵,，但通常情況下所謂電機指的是電動機,。電動機也稱馬達，它的作用是將電能轉(zhuǎn) 化為機械能,，產(chǎn)生驅(qū)動力矩,，作為用電器和機械設(shè)備的動力源。電機發(fā)展至今已有 200 多年的歷史,，其發(fā)展歷程可分為以下四個重要階段,。

第一階段：基本理論建立，直流電機產(chǎn)生（1821-1870）,。1821 年法拉第制成了世界上 第一個實驗電機的模型,，并在 1831 年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。1832 年皮克西利用磁鐵和 線圈的相對運動,，制成了一臺原始型旋轉(zhuǎn)磁極式直流發(fā)動機，這就是現(xiàn)在直流發(fā)電機的 雛形,。1834-1870 年期間,，發(fā)電機領(lǐng)域產(chǎn)生了三項重大發(fā)明和改進，即永磁體轉(zhuǎn)變到電 流線圈,、西門子兄弟從蓄電池他勵發(fā)展到發(fā)電機自勵,、格拉姆提出環(huán)形繞組，此后發(fā)電 機與電動機的可逆原理被廣泛接受,，兩者同步發(fā)展,。

第二階段：直流電機趨于成熟,，交流電機開始受到關(guān)注（1870-1880）。1873 年,，海夫 納阿爾泰涅克發(fā)明了鼓形繞組,，提高了導(dǎo)線的利用率。1880 年愛迪生提出采用疊片鐵芯,， 進一步降低了鐵芯損耗與繞組溫升,。鼓形電樞繞組和有槽疊片鐵芯結(jié)構(gòu)一直沿用至今。 隨著直流電機的廣泛應(yīng)用,，其固有缺點也很快暴露出來,，主要問題在于遠距離輸電、電 機換向存在困難,，因此 19 世紀 80 年代后,，人們注意力逐漸向交流電機方向轉(zhuǎn)移。

第三階段：交流電機誕生并不斷向前發(fā)展（1885-1890）,。1885 年加利萊奧費拉里斯提 出了旋轉(zhuǎn)磁場原理,，并研制出廠二相異步電動機模型，1886 年移居尼古拉〃特斯拉也獨 立地研制出二相異步電動機,。1889 年多利沃多勃〃羅沃利斯基制成一臺三相交流單鼠籠 異步電動機,，與單相和兩相系統(tǒng)相比，三相系統(tǒng)效率高,、用銅少,，電機性價比、容量體 積比和材料利用率均有明顯改進,。交流電機的研制和發(fā)展,，特別是三相交流電機的研制 成功為遠距離輸電創(chuàng)造了條件，把電工技術(shù)提高到一個新的階段,。

第四階段：電機理論和設(shè)計,、制造技術(shù)逐步完善（20 世紀至 21 世紀）。進入 20 世紀,， 工業(yè)的高速發(fā)展不斷對電機提出新的要求,，而自動化方面的特殊需要則使控制電機和特 種電機迅速發(fā)展。同時,，這一時期電機理論不斷豐富,，材料和冷卻技術(shù)不斷改進，交,、 直流電機的單機容量,、功率密度與材料利用率都有顯著提高。

第五階段：永磁電機是 21 世紀電機發(fā)展方向（21 世紀至今）,。進入 21 世紀,，專用性,、 輕量化、高性能是電機行業(yè)發(fā)展方向,。在專門化的基礎(chǔ)上,，專用電機的節(jié)電潛能很大。 而永磁電機控制性能好,，節(jié)能且體積小,，可通過頻率的變化調(diào)速，又容易做成低速直接 驅(qū)動等優(yōu)點,，在醫(yī)療器械,、視聽產(chǎn)品、計算機,、數(shù)控機床,、電動車輛、航空航天產(chǎn)品等 領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,。同時輕量化需求下,，屬于永磁伺服電機中的小功率的空心杯電機等 微型電機開始得到各個行業(yè)的重視。

1.2 人形機器人新增電機需求,，伺服電機在眾多分類中脫穎而出

電機種類繁多,，按用途可分為動力電機和控制電機兩大類，動力電機功率較大,，側(cè)重于 電機的啟動,、運行和制動方面的性能指標，而控制電機輸出功率較小,，側(cè)重于電機控制 精度和響應(yīng)速度等指標,。 動力電機：按運動方式，可分為旋轉(zhuǎn)電機和直線電機,。旋轉(zhuǎn)電機按電壓性質(zhì)分為直流電 機與交流電機,，其中直流電機按內(nèi)部有無碳刷可分為有刷電機和無刷電機兩種；交流電 機按結(jié)構(gòu)可分為同步電機和異步電機,，按相數(shù)不同可分為三相交流電機和單相交流電機,。 交流電機按其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，還可分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子型,，其中籠型三相異步電動機為 應(yīng)用最廣的動力電機,。 控制電機：根據(jù)控制方法與用途的不同，可分為步進電機,、伺服電機、測速電機,、力矩 電機（也叫直驅(qū)電機）等,，其中步進電機是一種電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或者線位移的 電動機,，每一個脈沖信號，對應(yīng)的有一個角度,，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率有關(guān),。整體看，控制電 機相較于動力電機,，增加了控制電路,，但電機部分與動力電機并無本質(zhì)區(qū)別，仍可按動 力電機的分類方式進行劃分,。

伺服和步進電機是控制電機下的主要產(chǎn)品,，其中伺服電機優(yōu)勢更加明顯。步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動機,，每輸入一個脈沖信號,，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比,，轉(zhuǎn)速與脈沖 頻率成正比,。伺服電機則是一種補助馬達間接變速裝臵，其可以控制速度,，位臵精度非 常準確,，伺服電機分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是當(dāng)信號電壓為零時 無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降,。在數(shù)字控制的發(fā)展趨勢下，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機,。兩者在控制方式上相似（脈沖和方向信號）,，但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著差異。步進電機通常為開環(huán)控 制,，易出現(xiàn)失速或與控制器失去同步的情況,。伺服電機為閉環(huán)控制，通過實時的閉環(huán)信號反饋來調(diào)整,，實現(xiàn)更精密的控制,。綜合來講，伺服電機在控制精度,、低頻特性,、過載 能力、速度響應(yīng)等許多性能方面都優(yōu)于步進電機,，更適用于工業(yè)自動化,、機器人等領(lǐng)域， 但步進電機具備性價比優(yōu)勢,，在一些要求不高的場合仍可使用,。

人形機器人新增更多電機需求,，伺服電機和步進電機均具備適配性。特斯拉預(yù)計在 9 月 30 日的特斯拉第二個人工智能日（AI Day）發(fā)布人形機器人產(chǎn)品,，人形機器人有望催生 更大的電機用量需求,。從電機用量來看，單臺人型機器人電機用量超 40 個,，而對于所 使用的電機產(chǎn)品而言,，具備更高控制精度并廣泛使用于工業(yè)機器人、通用自動化領(lǐng)域的 伺服電機將是未來人形機器人的主要配臵,。此外,，對于步進電機而言，其在人形機器人的眼睛部位具備較好適配性,，目前現(xiàn)有學(xué)術(shù)研究和實驗設(shè)計中,，在機器人仿生眼中使用 步進電機是較為理想和可靠的選擇，因為仿生眼在需要具有人類一樣的視覺功能,，并且 體積較小,，要求驅(qū)動攝像頭的驅(qū)動機構(gòu)具備小體積并能提供各自的兩個自由度運動 （180°），而步進電機可以實現(xiàn)無位臵傳感器的位臵控制,，并保證平穩(wěn)運行,，因此在人 形機器人眼部安裝步進電機具備較好適配性。

二,、人形機器人大時代來臨,，伺服電機需求有望爆發(fā)
2.1 伺服電機種類眾多，高效+輕量化+微型化產(chǎn)品是未來發(fā)展方向

伺服電機產(chǎn)業(yè)鏈層次明晰,，稀土磁材是必備原材料,。伺服電機產(chǎn)業(yè)鏈涉及稀土磁材、電 子原器件,、伺服系統(tǒng)制造,、機器人等，上游來看,，伺服電機行業(yè)的上游主要是稀土磁材 和電子零部件等其他材料,，稀土磁材是伺服電機制造過程中必需的重要原材料。中游來看,，除伺服電機制造以外,，伺服系統(tǒng)還包括伺服驅(qū)動器制造以及數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)等環(huán)節(jié)。 下游來看,，伺服電機可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械,、機器人制造、汽車制造和工業(yè)裝備制造 等領(lǐng)域，具備廣闊的應(yīng)用前景,。

國內(nèi)伺服電機市場規(guī)模近 200 億元,，匯川技術(shù)引領(lǐng)國產(chǎn)替代浪潮。近看來,，我國伺服電 機市場規(guī)模穩(wěn)步增長，根據(jù)工控網(wǎng)數(shù)據(jù),，2021 年我國伺服電機市場約 169 億元,， 2017-2021 年 CAGR 約為 10%，受到下游工業(yè)機器人,、醫(yī)療器械,、電子制造設(shè)備等產(chǎn)業(yè) 擴張的影響，伺服電機在新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用規(guī)模也不斷增加,。從競爭格局上看,，匯川技術(shù)已 占領(lǐng)國內(nèi)龍頭地位，根據(jù) MIR DATABANK 的數(shù)據(jù)顯示,，2021 年上半年,，國產(chǎn)品牌中， 匯川技術(shù)在國內(nèi)市場份額首次排名第一,，市占率達 15.9%,，除匯川外，排名靠前的電機 廠商依然以日本和中國臺灣為主,，包括日本安川（11.9%）,、臺灣臺達（8.9%）、日本松下（8.8%） 和日本三菱（8.3%）,，行業(yè) CR5 為 53.8%,，集中度較高。但從國內(nèi)其他廠商競爭力角度 看,，在匯川引領(lǐng)下,，眾多國內(nèi)電機企業(yè)開始奮起直追，包括禾川科技,、江蘇雷利,、鳴志 電器在內(nèi)的眾多國內(nèi)品牌都推出自己成熟的伺服電機產(chǎn)品，并開始在市場上嶄露頭角,。

從分類上看,，普通伺服電機、舵機和空心杯電機是主要類型,。普通的伺服電機主要分為 直流伺服電機和交流伺服電機,，其中直流電機是將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能，其按勵磁方 式分為永磁、他勵和自勵 3 類,，此外,，對于直流電機而言，其還可以按照有無電刷（碳 刷）分為有刷直流伺服電機和無刷直流伺服電機,。

碳刷：碳刷是用于電機的換向器或滑環(huán)上,，作為導(dǎo)出導(dǎo)入電流的滑動接觸體。其導(dǎo) 電,，導(dǎo)熱以及潤滑性能良好,，并具有一定的機械強度和換向性火花的本能，幾乎所 有的有刷電機都使用碳刷,，它是有刷電機的重要組成部件,。根據(jù)有無碳刷，直流伺 服電機分為有刷電機和無刷電機,，有刷電機成本低,，結(jié)構(gòu)簡單，控制容易,，需要維 護,，但由于維護不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾,，為了提高直流電機的使用壽命,、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性以及降低直流電機的噪聲和電磁干擾，無刷直流電機有逐步取代有刷電 機的趨勢,。對于交流伺服電機來說,，一般不用恒磁場，所以用不著換向器,，也就無 須電刷,，故其也是無刷電機一種，分為同步和異步電機,。

空心杯電機是直流電機的特殊形式,。伺服電機中還存在一種直流永磁的伺服控制電 機，即空心杯電機,，其體積較小且效率較高,，屬于微特電機的一種?？招谋妱訖C 由機殼,、線圈、后蓋,、磁體和換向器組成,，線圈看起來像一個水杯,，故稱空心杯， 其在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式,，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子,，也叫空心杯型 轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,，同時其重量 和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低,，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能損耗。此外,，根據(jù)有無電刷,， 空心杯電機亦可分為有刷空心杯電機和無刷空心杯電機。

以空心杯電機為代表的新型電機具備高效,、輕量化、微型化等特點,，其亦是伺服電機的 未來發(fā)展方向,。在全世界節(jié)能環(huán)保理念廣泛普及的背景下，高效率環(huán)保節(jié)能電機變成全 世界電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的共識,，空心杯電機,、直流無刷電機、伺服電缸等電機均具備更 高功率密度,，符合綠色環(huán)保和低碳理念,，未來在耗電量大、使用頻率高的家電,、機器人 等領(lǐng)域還將逐步滲透,。此外，工業(yè)機器人,、家用電器等設(shè)備越來越趨于高效節(jié)能化,、小 型化及智能化，電機作為執(zhí)行元器件的重要組成部分,，對輕量化,、微型化和響應(yīng)速度的 要求也越來越高。以無槽無刷電機為例,，近來年無刷直流電機已越來越多地替代有刷直 流電機,，尤其在高速和長使用壽命的應(yīng)用場景中，而無刷直流電機的鐵芯為了安放電子 繞組,，一般采用開槽設(shè)計,，而鐵芯的齒槽在磁場中會產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩，造成電機轉(zhuǎn)矩波動,、振動和嗓音,，影響電機在速度控制系統(tǒng)中的低速性能和精度,。因此無槽設(shè)計的無刷直流 電機逐漸被開發(fā)出來，與傳統(tǒng)有槽無刷電機相比,，其具備體積更小,、成本低、功率密度 更高,、過載能力更強等多個優(yōu)點,。整體看，我們認為,，以空心杯電機,、伺服電缸、無槽 無刷電機等為代表的新型電機在技術(shù)路徑上正逐步向高效率,、輕量化,、低成本的方向持續(xù)突破，這種技術(shù)導(dǎo)向有望成為一種產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,，各類產(chǎn)品也將在在機器人,、家電、 汽車等領(lǐng)域進一步加速滲透,。

2.2 仿真人形結(jié)構(gòu)帶動伺服電機用量迎來指數(shù)級增長

特斯拉 Bot 即將推出,，人形機器人帶來更大想象空間。特斯拉預(yù)計在 9 月 30 日的特斯 拉第二個人工智能日（AI Day）發(fā)布人形機器人產(chǎn)品,。這款機器人運用了特斯拉最先進 的 AI 技術(shù),，基于特斯拉在自動駕駛領(lǐng)域的技術(shù)積累進行開發(fā)，被稱為是 2022 年最重要 的產(chǎn)品開發(fā)項目,，甚至可能比汽車業(yè)務(wù)更重要,。從已公布的參數(shù)看，特斯拉人形機器人 主要配臵包括：1）身高 5 尺 8 寸（約 1.73 米）,；2）頭部帶有顯示屏,，用以展示信息； 3）采用 Autopilot 的攝像頭作為視覺感知傳感器,，共八個攝像頭,；4）采用 FSD Computer 作為計算核心；5）脖子,、胳膊,、手、腿,、軀干累計搭載了 40 個機電傳動器,；6）搭載 多相機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)化,、自動標記,、算法訓(xùn)練等,；7）以輕量材料打造， 最高時速達 5 英里/小時,。

單臺人形機器人電機用量超 40 個,，較傳統(tǒng)工業(yè)機器人的電機用量大幅增長。從傳統(tǒng)工 業(yè)機器人看,，其可以分為多關(guān)節(jié),、SCARA、delta,、協(xié)作機器人幾大類,，我們按照其各自 的自由度（關(guān)節(jié)數(shù)量）進行細分，多關(guān)節(jié)機器人和協(xié)作機器人多以六軸為主,，單臺六軸 機器人的六個自由度對應(yīng) 6 臺電機需求,，SCARA 機器人擁有三個互相平行的旋轉(zhuǎn)軸和一 個線性軸，故 4 個自由度對應(yīng) 4 臺電機,，delta 機器人為并聯(lián)結(jié)構(gòu),，由三條從動臂組成， 對應(yīng) 3 臺電機,，同時在旋轉(zhuǎn)末端執(zhí)行器位臵配備第四臺電機，目前新一代的 Delta 機器 人一般是用直驅(qū)力矩電機取代伺服電機的設(shè)計,，但數(shù)量上看單臺機器人電機用量仍為 4 個,。而特斯拉 Optimus 將搭載約 40 個電機，實現(xiàn)對頸部,、手臂,、手指、軀干,、腿部等 部位的控制,，電機數(shù)量較傳統(tǒng)工業(yè)機械人和服務(wù)機器人有大幅提升。

工業(yè)機器人：伺服電機用量需求保持穩(wěn)定增長,。根據(jù) MIR 數(shù)據(jù),，2021 年我國工業(yè) 機器人銷量為 25.7 萬臺，其中多關(guān)節(jié)/SCARA/delta/協(xié)作機器人占比分別為 61.9%/29.1%/6.0%/3.0%,。假設(shè)各類機器人銷量占比保持基本穩(wěn)定,，預(yù)計 2025 年 我國工業(yè)機器人銷量有望突破 45 萬臺。同時,，我們做出如下假設(shè)：1）假設(shè)多關(guān)節(jié) 機器人和協(xié)作機器人均為六軸機器人,；2）delta 機器人均采用伺服電機而非新一代 的力矩電機；3）按照多關(guān)節(jié)/SCARA/delta/協(xié)作機器人的單臺伺服電機用量 6/4/4/6 臺進行計算,。在此假設(shè)下,，預(yù)計 2025 年我國工業(yè)機器人電機用量有望超過 240 萬 臺,，整體需求保持穩(wěn)定向上增長。

人形機器人：伺服電機需求量呈指數(shù)級增長,，產(chǎn)業(yè)鏈迎來黃金時代,。人形機器人關(guān) 節(jié)預(yù)計在 40 個以上，我們按照 40 個關(guān)節(jié)數(shù)量計算,，對應(yīng) 40 臺電機用量,，包括頸 部、手臂,、手指,、軀干、腿部等各個部位,，我們在人形機器人銷量達到 100 萬臺的 中性假設(shè)下,，預(yù)計對應(yīng)人形機器人電機用量達到 4000 萬臺，較傳統(tǒng)工業(yè)機器人電 機需求量大幅增長,?？紤]到不同部位配臵的電機功率、大小存在差異,，其價格也存 在差異,，我們假設(shè)單臺電機均價 1200 元，則單臺人形機器人電機價值量有望達到 4.8 萬元,，按 100 萬臺銷量計算,，人形機器人有望帶來 480 億的增量市場空間。

2.3 人形機器人手指關(guān)節(jié)自由度提升,，空心杯電機具備較強契合度

更加靈活的應(yīng)用場景驅(qū)動下人形機器人手指應(yīng)具備更高的自由度,。人形機器人的重點在 于替代人的部分工作場景，同時進行更好的交互以輔助人進行工作,，因此其會面臨更加 多樣化,、更加復(fù)雜的應(yīng)用場景，故賦予其手指關(guān)節(jié)更高自由度使得其具備抓取,、傳遞等基本功能是關(guān)鍵,。考慮到人形機器人的仿真性,，其手指關(guān)節(jié)處需要配備體積小且能輸出 較大力的電機,。我們認為，具備節(jié)能,、靈敏且體積較小的空心杯電機和將伺服電機與絲杠集成的模塊化產(chǎn)品電缸,，天然適配于人形機器人手指關(guān)節(jié)。

空心杯電機：優(yōu)點明顯,，與人形機器人完美適配,?？招谋妱訖C屬于微型直流永磁 伺服電動機，它可以利用永磁鐵產(chǎn)生磁場,，從而實現(xiàn)直流供電,。與傳統(tǒng)電機的不同 之處在于，空心杯電機結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)子無鐵芯,，轉(zhuǎn)子無鐵芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計一是可以降低電 機質(zhì)量,，二是可以降低電機的機械損耗，便于延長電機壽命,，從根本上杜絕了因鐵 芯而產(chǎn)生的鐵耗,，提升效率?？招谋姍C可以分為無刷空心杯電機和有刷空心杯電 機,，作為高效率的能量轉(zhuǎn)換裝臵，優(yōu)點明顯：1）節(jié)能性：能量轉(zhuǎn)換效率高,，其最大 效率一般在 70%以上,；2）控制特性：起動、制動迅速,，響應(yīng)極快,，在高速運轉(zhuǎn)狀 態(tài)下，可以方便地對轉(zhuǎn)速進行靈敏的調(diào)節(jié),；3）運行穩(wěn)定且十分可靠,，轉(zhuǎn)速波動很小， 能夠容易的控制在 2%以內(nèi),；4）重量輕,，體積?。嚎招谋妱訖C的能量密度大幅度 提高,，與同等功率的鐵芯電動機相比，其重量,、體積減輕超過三分之一,。由于空心杯電動機克服了有鐵芯電動機不可逾越的技術(shù)障礙，其在軍事,、各類工業(yè)產(chǎn)品,、高 科技、民用電器等各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,。而對工業(yè)機器人,、仿生義肢等，空心杯電機憑 借其快速響應(yīng)的隨動系統(tǒng)能夠很好發(fā)揮作用,。對于人形機器人而言,，空心杯電機除 快速響應(yīng)外,，體積小、重量輕,、節(jié)能等各種特點都符合人形機器人需要,，隨著人形 機器人大時代來臨，空心杯電機有望迎來需求爆發(fā),。

海外品牌占據(jù)高端市場,，國內(nèi)產(chǎn)品性價比優(yōu)勢明顯。由于空心杯電機屬于微特電機 的一種,，而微特電機屬于技術(shù)密集行業(yè),，其興起于瑞士，發(fā)展于日本,，而后隨技術(shù)擴散逐步向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移,，因此我國的空心杯電機產(chǎn)品較國外還存在一定差距。 從微特電機的下游看,，信息處理,、家用電器和武器、航空等領(lǐng)域占據(jù)主要份額,，而 目前在 IT 微特電機領(lǐng)域,，日本企業(yè)相對領(lǐng)先，其中硬盤主軸電機是技術(shù)含量較高 的微電機,，Nidec（電產(chǎn)）,、inebea（美蓓亞）都是代表廠商，手機用線性震動電機 僅 SEMCO（三星電機）等少數(shù)企業(yè)可以供貨,。在汽車微特電機領(lǐng)域,，同樣是日本 企業(yè)主導(dǎo)市場，Nidec（電產(chǎn)）,、ASMO（阿斯莫）,、Mitsuba （三葉）、Denso（電裝） 占據(jù)主要市場份額,，空心杯電機作為電機的新的發(fā)展方向,，國外廠商也紛紛加強產(chǎn) 品布局，如 Maxon（瑞士）,、Faulhaber（德國）等著名微電機廠商都已經(jīng)大量申請 空心杯電機相關(guān)的專利技術(shù),。目前，國內(nèi)廠商在微特電機,，尤其是空心杯電機領(lǐng)域 開始奮起直追,，不斷加速國產(chǎn)替代，從價格上看，國內(nèi)廠商微特電機產(chǎn)品價格在幾 百元不等,，且性能上開始逐步收斂國外同類型產(chǎn)品,，性價比優(yōu)勢凸顯。

人形機器人有望帶動空心杯電機用量大幅增長,?？紤]到空心杯電機體積較小，更易 于裝配在機器人小關(guān)節(jié)處,，保守假設(shè)下,，我們假設(shè)空心杯電機僅用在人形機器人手 指關(guān)節(jié)處，且僅考慮三根手指裝配空心杯電機（一只手臂）,，則單臺機器人所需空心 杯電機數(shù)量為 6 臺,，中性假設(shè)人形機器人銷量達到 100 萬臺，對應(yīng)空心杯電機需求 量為 600 萬臺,。

2.4 伺服電缸符合人形機器人降能耗目標,，產(chǎn)品需求有望持續(xù)推升

動力問題是機器人的核心問題，波士頓動力采用液壓執(zhí)行器進行輔助驅(qū)動,。波士頓動力 早期機器人主要是電機通過齒輪驅(qū)動連桿機構(gòu),，對于沒有載荷要求的機器人而言足夠， 但 BigDog 這類以內(nèi)燃機為動力且需搭載較大負荷的機器人產(chǎn)品系統(tǒng)能耗高,，能量的多 次轉(zhuǎn)換,、多環(huán)節(jié)傳遞造成了大能量損失，原有設(shè)計方案無法滿足,。為了提高機器人運行的效率,、減小功率消耗以及提高運動穩(wěn)健性，波士頓動力通過判斷關(guān)節(jié)承受的載荷類型 和大小,，以選擇適當(dāng)?shù)囊簤夯螂妱又苿悠?，使得機器人的功率消耗最低。但從其動力來源看,，最主要依靠的驅(qū)動方式仍為液壓驅(qū)動,，在腿部上肢和下肢的連接處采取的多以液 壓執(zhí)行器為主，相比于純電動執(zhí)行器,，在降功耗,、提效率上仍存在一定不足,。

伺服電缸：有望替代液壓執(zhí)行器,，完美符合人形機器人產(chǎn)品需求導(dǎo)向。伺服電缸是 將伺服電機與絲杠一體化設(shè)計的模塊化產(chǎn)品,，將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運 動,。伺服電缸通過結(jié)構(gòu)上的改造將伺服電機自身優(yōu)勢轉(zhuǎn)變成精確速度控制，精確位 臵控制和精確推力控制，從而實現(xiàn)高精度直線運動,。從優(yōu)點上看,，伺服電缸能夠快 速與 PLC 等控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)高精密運動控制,，同時具備噪音低,，節(jié)能，干凈,， 高剛性,，抗沖擊力，超長壽命,，操作維護簡單等優(yōu)勢,，并且可以適應(yīng)在惡劣環(huán)境下 的工作，廣泛適用于造紙行業(yè),，化工行業(yè),，汽車行業(yè)，電子行業(yè),，機械自動化行業(yè),， 焊接行業(yè)等各領(lǐng)域。對于人形機器人而言,，伺服電缸的節(jié)能,、輕量化特點相比于液 壓驅(qū)動具備較好的優(yōu)勢，符合特斯拉本身的電動化導(dǎo)向,，也符合人形機器人產(chǎn)品未 來的要求,。

伺服電缸契合人形機器人未來多方位的應(yīng)用場景，需求量有望隨之提升,。伺服電缸 高精密運動控制的特點符合人形機器人的要求,，同時低噪、節(jié)能,、高剛性以及能夠 適應(yīng)惡劣環(huán)境工作的特點符合當(dāng)前用戶端對人形機器人應(yīng)用場景的期望,。從產(chǎn)品適 配上看，伺服電缸主要針對人形機器人膝關(guān)節(jié),、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的連接處,，起到輔 助驅(qū)動的作用，使用伺服電缸相比于采用液壓執(zhí)行器,，在控制成本的同時,，也能夠 降低機器人的重量，降低耗電量,。我們按照保守情況做出預(yù)測,，假設(shè)伺服電缸僅用 在人形機器人膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)三處使用，則單臺機器人所需伺服電缸數(shù)量 為 6 臺,，中性假設(shè)人形機器人銷量達到 100 萬臺,，對應(yīng)空心杯電機需求量為 600 萬 臺。

三,、重點公司分析
3.1 江蘇雷利：中高端微特電機領(lǐng)軍企業(yè)

公司是全球家用微特電機領(lǐng)軍企業(yè),，通過外延并購切入醫(yī)療器械、新能源汽車零部件,、 工控等高景氣賽道,，打開新的成長空間。通過橫向拓展應(yīng)用領(lǐng)域,，公司 2021 年實現(xiàn)收 入 29.2 億元,，同比增長 20.5%，收入增速邊際改善,。公司經(jīng)過多年經(jīng)營,，已成為全球 知名的微特電機供應(yīng)商。公司借鑒海外龍頭經(jīng)驗,，通過并購等方式切入醫(yī)療器械,、新能 源、工控等高端應(yīng)用場景,。2021 年公司“多應(yīng)用領(lǐng)域”戰(zhàn)略成效顯著,，實現(xiàn)了工控市場 的重大突破，同時新能源,、醫(yī)療器械領(lǐng)域也取得快速增長,，實現(xiàn)營業(yè)收入 29.2 億元，同 比增長 20.5%,，收入增速邊際改善,。

家用電機為基本盤，工控,、醫(yī)療,、新能源等高毛利產(chǎn)品快速放量。公司基本盤為家用電 機及組件,，包括空調(diào),、冰箱、洗衣機等電機和組件,，2021 年家用電機及組件（空調(diào)+冰 箱+洗衣機）收入為 16.4 億元,，占總收入比重 64.0%。工控產(chǎn)品主要為絲桿電機,、無刷 電機及組件,，主要應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的閥門電機等，2021 年實現(xiàn)收入 2.95 億元,，同比增 長 60%,。汽車零部件主要為汽車水泵、汽車電機及沖壓件,，醫(yī)療及運動健康電機及組件 主要為絲桿電機,、跑步機電機及組件。從毛利率來看,，工控,、醫(yī)療等產(chǎn)品相較于傳統(tǒng)家 電產(chǎn)品毛利率更高，有利于公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化,。

3.2 鳴志電器：混合式步進電機龍頭,，加碼無刷電機打造解決方案供應(yīng)商

公司是全球領(lǐng)先的電機及驅(qū)動系統(tǒng)制造商，在步入電機,、伺服系統(tǒng),、無刷電機、空心杯 電機及驅(qū)動系統(tǒng)等方面實現(xiàn)了深入布局,。其中混合式步進電機產(chǎn)品在全球市場一直享有 較高的市場地位,，占據(jù)全球 10%以上市場份額，打破了日本企業(yè)對混合式步進電機的壟 斷,。從股權(quán)結(jié)構(gòu)看,，公司實控人為常建鳴先生，持有鳴志投資 90%股權(quán),，目前公司已形 成了以控制電機,、驅(qū)動控制系統(tǒng)為核心，貿(mào)易代理及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展的業(yè)務(wù) 架構(gòu),，其中鳴志國貿(mào)和鳴志美洲控股等核心子公司加速了公司全球范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)布局,。

業(yè)績穩(wěn)定增長，2021 年增長提速,。公司深耕運動控制領(lǐng)域二十余年,，業(yè)績增長穩(wěn)健， 2017-2020 年營業(yè)收入 CAGR 為 10.8%,，歸母凈利潤 CAGR 為 6.6%,。2021 年公司布局的工廠自動化、醫(yī)療器械,、生化分析,、移動服務(wù)機器人等新興、高附加值領(lǐng)域業(yè)務(wù)成效 顯著,，通用自動化,、驅(qū)動控制系統(tǒng)類業(yè)務(wù)也取得快速成長,，實現(xiàn)營業(yè)收入 27.1 億元，同 比增長 22.7%,；實現(xiàn)凈母凈利潤 2.8 億元,，同比增長 39.3%。2022年以來受疫情影響,， 業(yè)績增速有所下滑,。

加碼無刷電機，公司著力打造電機與絲杠一體化設(shè)計的模塊化產(chǎn)品,，優(yōu)勢明顯,。2020 年，公司通過變更募集資金投資約 0.62 億元設(shè)立“無刷電機的新增產(chǎn)能項目”,，項目達 產(chǎn)后將形成新增年產(chǎn) 227 萬臺高標準無刷電機的生產(chǎn)能力,，預(yù)計將為公司新增營業(yè)收入 約 2.5 億元/年。2021 年公司無刷電機業(yè)務(wù)實現(xiàn)營收 1.1 億元,，同比增長 81.5%,，主要 源于產(chǎn)能的穩(wěn)步提升以及得益于在移動服務(wù)機器人、高端醫(yī)療儀器等應(yīng)用領(lǐng)域的增長,。 此外,，公司自 2015 年開始組建精密直線傳動系統(tǒng)業(yè)務(wù)，專注于打造電機與絲杠一體化 設(shè)計的模塊化產(chǎn)品,，目前公司精密直線傳動系統(tǒng)業(yè)務(wù)聚焦重點行業(yè),，努力擴大存量市場 份額，通過持續(xù)完善平臺化產(chǎn)品在增量市場上獲得競爭優(yōu)勢,，2021 年公司精密直線傳動 系統(tǒng)業(yè)務(wù)實現(xiàn)營業(yè)收入 7310 萬元,，較上年同期增長 73.6%。整體看,，公司“運動控制 器+電機驅(qū)動器+控制電機+精密直線傳動系統(tǒng)”的組合形成了完整的運動控制業(yè)務(wù)系統(tǒng),， 標志著公司在自動化領(lǐng)域真正向解決方案級供應(yīng)商的目標邁進。

（本文僅供參考,，不代表我們的任何投資建議,。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文,。）

精選報告來源：【未來智庫】,。