资源描述
1/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 行业研究报告 慧博智能投研 空心杯电 机采用 无铁芯 转子，具有节 能、易 控制、运行 稳定等优 势，生 产的核 心壁 垒为线圈 设计、线圈绕制、自 动化设 备。我 国空 心杯电机 在可靠 性和精 度等 方面和国 外中高 端品牌 存在 差距，近 年来绕 线机的自动化 程度和 绕线速 度持 续突破，我国空 心杯电 机厂 商呈现加 速追赶 态势，机器 人降本需 求下将 有望逐步替代 外资企 业份额。围绕空心 杯电机，下面 我们 从其基本 概念入 手，了 解其 分类、优 势及核 心零件、应 用领域、核心壁 垒，当前该行 业发展 情况及 竞争 格局并进 行市场 空间测 算，并对其发 展前景 进行展 望，方便读者 深入了 解这一行业。目录 一、概述.1 二、应用 领域.5 三、核心 壁垒.7 四、行业 格局.10 五、空间 测算.18 六、相关 公司.20 七、发展 前景.31 八、参考 研报.33 1.空心杯电 机是微 特电机 的一 种，属于 直流永 磁的伺 服控 制电机，其在结 构上突 破传 统电机的 定转子 结构形式，采 用了无 铁芯定/转 子，这种 新颖的 定转子 结构 彻底消除 了因铁 芯形成 涡流 而造成的 电能损 耗。同时空心 杯电机 重量和 转动 惯量大幅 降低，从而减 少定/转子自身 的机械 能损耗。由于定转 子结构 变化而使电机 的运转 特性得 到极 大改善，不但具 有突出 的节 能特点，更为重 要的是 具备 了铁芯电 机所无 法达到的控制 和拖动 特性。空心 杯电机具 有突出 的节能 特性、灵敏方 便的控 制特性 和稳 定的运行 特性，技术优势明显。作为 高效率 的能 量转换装 置，在 很多领 域代 表了电动 机的发 展方向。2/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 2.空心杯电 机相较 传统伺 服电 机取消了 铁芯的 结构，从本 质上解决 了铁芯 结构固 有的 种种问题。参考 高速永磁电 机的损 耗计算 与温 度场分析（孔 晓光、王凤 翔等），文中对 于铁 芯 电机 的损耗进 行了分 析，并按照引 起的原 因将损 耗分 为四类，分别是：定子 绕组 铜耗、定 子铁耗、转子 空气 摩擦损耗 和转子 的涡流损耗。定子铁 耗（包 含磁 滞损耗、经典涡 流损耗 和异 常涡流损 耗）和 转子涡 流损 耗可以通 过取消 定子或转子的 铁芯结 构来达 到规 避的效果。定子 绕组铜 耗的 大小受到 电机工 作频率、绕 组导体尺 寸和在 槽中排列位置 等多因 素影响，所 以也被铁 芯结构 的取消 所影 响。转子 空气摩 擦损耗 同电 机转速的 三次方 成比例，故而在高速电机中转子的风磨耗占据较大比例，若转子替换为无铁芯的结构，即杯状的自支撑线圈，体积小重 量轻，在高转 速情 况下也能 达到 更 小的风 磨耗。铁芯电 机由结 构带来 的损 耗较大，尤其是 在高转速的工 况下表 现显著，空 心杯电机 的设计 结构决 定了 其特性可 以规避 铁芯电 机的 各类问题。3/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 对比空心 杯电机 和传统 铁芯 电机，可 以发现，利用 其新 颖的结构 特性，空心杯 电机 优势众多：不存 在磁滞，电磁 额外干 扰小，能够 达到极高 的电机 转速。由于 转子结构 中不存 在铁芯，没 有齿槽效 应，使 得相应的铁损 较小。能量转 换效 率极高，能量利 用率在 75%以上，部 分优质 电机可 达 90%以上。小惯量 电机转子可以达到较快的加速度，有着优异的动态响应性能，具有较好的启动和制动性能，较快的响应速度，机械时间 常数较 小，部 分产 品可以达 到 10ms 以内。在 高速运转 状态下，转速 调节 灵敏，有 着较为 可靠的的运行 稳定性。空心 杯电 机的能量 密度比 其他电 机大 得多，与 同等功 率的铁 芯电 机相比，重量可 减轻一半。3.1 空心杯电 机可按 照换向 方式 分为有刷 空心杯 电机和 无刷 空心杯电 机，有 刷、无 刷空 心杯电机 结构的 区别为定转子 工作方 式以及 是否 有换向器。有刷空心 杯、无 刷电机 的结 构有所区 别：有刷空 心杯电 机：主 要零 件包括带 有换向 器的空 心杯 线圈、永 磁体、换向刷 和换 向刷支架，其中 换向器使用机 械电刷，永磁 体为 定子，空 心杯线 圈为转 子；4/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 无刷空 心杯电 机：主 要零 件包括空 心杯线 圈、永 磁体 转子和霍 尔传感 器 PCB。其 中，换向 器采用 霍尔传感器探 测转子 磁场信 号，将机械换 向变成 电子信 号换 向，进一 步简化 空心杯 电机 物理结构。无刷 空心杯电机的 转子为 永磁体，定 子为空心 杯线圈。5/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 2 相比于有 刷空心 杯电机，无 刷空心杯 电机性 能更好，具 备转速上 限更高、重量 更小、功率体 积 比更 大的优点，但 是价格 偏高。以鸣 志电器尺 寸为 16mm 左 右的 产品为例，无刷 空心杯 电机 相比有刷 空心杯 电机具备以下 特点：转速 上限 更高：无 刷空心 杯电机 空载 转速上限 约为 15000rpm 左 右，大于 有刷空 心杯电机转速 的 11000rpm 左右；重量 较小、转子惯 量更 小：无刷 空心杯 电机重 量较 小，因此 转子惯 量仅为 0.30 2，小于有 刷空 心杯电机 转速的 1.14 2；体积 小、功 率体积 比更 大：在相 近功率 的条件下，无 刷空心 杯电机 体积 明显小于 有刷空 心杯电 机，因此前者 功率体 积比更 大；价格偏 高：无 刷空心杯电机 需要 使 用更复 杂的 电子元器 件和高 品质的 磁性 材料，制 造工艺 更为精 细，因此无刷 空心杯 电机价格一般 高于同 规格的 有刷 空心杯电 机。以 鸣志电 器 ECU16024 系列 为例，无刷 空心杯电 机价格 约为921 元，较相 近规格的 DCU17035 系列有 刷空心 杯电机 的价格高 约 36%。4.空心杯电 机的主 要零件 包括 空心杯线 圈、外 壳、轴 承、下壳、上 壳、永 磁体等。其 中，空心 杯电机 的关键零件为 空心杯 线圈，该零 部件没有 其他支 撑结构，完 全由导线 绕制而 成。根 据 空心绕线 杯无刷 电机绕组设计 技术，空心 杯线 圈形状设 计、排 布整齐 性、绕制槽满 率 等因 素 为决 定空 心杯电机 性能的 关键要素。1.空心杯电 机可在 以下场 景中 使用：需 要 快速 响 应的 随 动系 统，如导弹的飞 行方向 快速调 节，高倍 率光驱 的随动 控制，快速自 动调焦，高灵敏的记 录和检 测设备，工 业机器人，仿生 义肢等，空 心杯电动 机能很 好地满 足其 技术要求。对 驱 动元 件 要求 平 稳持 久拖 动 的 产品，如各类便携式 的仪器仪 表，个 人随身 装备，野外作 业的仪 器设备等，同 样一组 电源，使用 空心杯电 机较传 统直流 电机 供电时间 可以延 长一倍 以上。各 种 飞行 器，包括航空、航天、航 模等，利用空 心杯 电动机重 量轻，体积小，能 耗低的优 点，可 以很大程度地 减轻飞 行器的 重量。6/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 光 学 仪 器、医 疗 设 备 等，细分应用有牙科设备、微型 泵、红外镜头、移液模块、电动夹爪、机器人手、点胶阀、手术工 具等。2.目前空心 杯电机 主要应 用于 航空航天、医疗、工业 自动 化等高精 尖行业，并逐 步发 展到电动 工具等 民用领域。根 据 MAXON、FAULHABER 官 网，空 心杯电 机具备高 灵敏度、运行 稳定、控制性 强等特 点，契合高精 尖领域 对电驱 的严 苛要求，因此主 要应用 于航 空 航天、医疗设 备、工 业自 动化和机 器人等 高精尖领域。同时，空心杯 电机 也逐步应 用在民 用领域 上，例如办公 自动化、电动 工具 等。7/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 空心杯电 机的整 体装配 过程 同普通电 机类似，其核 心技 术壁垒在 于定子/转子的 自 支撑绕组 技术上。德国 Fritz FaulhaberSr.博士 发明并于 1958 年注册了 System FAULHABER 自承式 空心杯斜 绕组转 子的专利，作为 直流电 机的核 心部 件，这项 革命性 的技术 改变 了电机产 业并开 启了全 新的 应用思路，以最 小的体积和重 量获得 最大的 功率 并有最优 的动态 特性。自此 之后，西 方发达 国家德 国、瑞士、日 本等均 开始在空心杯 电机领 域投入 研发，绕组工 艺得以 不断发 展。1.空心杯电 机的自 支撑绕 组由 漆包线制 成，漆 包线由 铜导 体和绝缘 漆层两 部分组 成，裸线经退 火软化 后，再经过多 次涂漆，烘焙 而成。在制造 过程中，通过 施加 压力和温 度将相 邻铜线 上的 油漆熔化 在一起。油漆是一种 热塑性 塑料，含有 一种使其 易于成 型的溶 剂。在高温制 造过程 中的，溶剂 气体逸出，热塑 体变硬，绕组 便有了 一定稳 定性 和刚度。适当的 粘合（胶带 或玻璃纤 维）可 进一步 提高 缠绕的强 度和形 状稳定性。这 一点在 大电流 高负 载的 情况 下尤为 重要，因为 在大电流 高负载 情况下，绕 组发热量 增大，油漆变的更软。绕组 的工艺 设计 是其中的 核心，导线粗 细、绕组匝数 等都将 影响绕 组电 阻值、启 动电流、速度常数等 电机参 数，从 而直 接影响电 机的可 靠性和 运行 性能，决 定空心 杯电机 的质 量。空心杯电 机的绕 组 类型 众多，有盘式 绕组、直绕组、斜 绕组、同 心式绕 组、叠 绕组 等，下面 对其中 比较常见的几 种绕组 类型进 行说 明：1 直绕型的 元件有 效导体 部分 与电枢轴 线平行，属于 集中 绕组。绕 制时先 按照匝 数要 求在绕线 模上绕 制普通环形的漆包线元件（如图中红线所示），在排线芯轴上连成绕组，两端涂抹适当的粘结剂并固化成型。这种绕制 方式槽 满率较 高，绕线杯中 部壁薄，且由 于漆 包线排布 不整齐、有堆 叠，导致整个 空心杯 线圈排布较乱，端部 留有走 线余 量所以端 部尺寸 较高。8/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 直线型绕 制工艺 相对复 杂，需要多次 绕制形 成，多 用于 较少匝数、较长 绕组结 构，故而在流 程化绕 线设备上采用 的情况 相对较 少。2 斜绕型也 被称为 蜂房式 绕组，为了能 够连续 绕制，需要 使元件有 效边和 电枢轴 线成 一定倾斜 角度。绕线时需制作 带有两 排销钉 的专 用绕线芯 轴，绕 线过程 中芯 轴跟随绕 线机做 回转运 动，使得漆包 线缠绕 在芯轴上。此种绕制方法使得端部尺寸较小，由于斜绕型需要一定的排线角，漆包线相互交叠，槽满率较低。欧洲著名 空心杯 电机品 牌 Faulhaber 采用 的就是 斜绕型 线圈，采 用先进 的绕线 工艺 技术，自 动化设 备一次性绕制 成型，合格率 极高，绕组杯 平整度、一致 性也 很好。3 9/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 同心式绕 组也被 称为菱 形绕 组或马鞍 形绕组，是采 用先 绕制成多 个单一 菱形线 圈再 排线的方 法，线 圈一般采用自 粘性方 导线，便于 绕制和固 定，之 后依据 产品 设计尺寸 要求，进行单 个线 圈的整形 处理，再将成型后的 线圈采 用专用 工装 定位进行 环形固 定，最 终形 成杯状。此方法 便于控 制整 形后的空 心杯尺 寸，提高槽满 率，同 时生产 效率 高，适合 批量生 产。同 心式 绕组空心 杯电机 的功率 密度 较大，瑞 士 Maxon电机就采 用了马 鞍形绕 制方 法，其电 机产品 性能优 异。2.为实现空 心杯线 圈的绕 制方 法，大致 经历了 传统的 完全 手工绕制，半自 动绕制，以 及现阶段 的自动 绕制方式。手 工绕制 和半自 动绕 制自动化 程度低，耗费 大量 的劳力。另外，其绕制 线圈 排线精度 差导致 各匝铜线排列 不规整，线圈 质量 较差。因 此，为 实现线 圈高 精度、高 效率的 生产，必须 采用自动 化的绕 制方式和绕线 设备。目前，空心 杯电机线 圈的生 产技术 主要 分为绕卷 生产和 一次成 型生 产，其中 绕卷生 产方式工艺复 杂，需 要先将 铜线 缠绕成一 定几何 形状的 空心 线圈，之 后将其 挤扁成 扁平 的铜线板，最后 再将线板绕成 圆柱状 的线圈。绕 卷生产的 绕制效 率较低，目 前一次成 型生产 的方式 较为 主流，前 述直绕 型、斜绕型、同心式 绕组均 是应 用于一次 成型的 自动化 设备 中。绕线设备 行业的 头部厂 商主 要集中在 欧美、日本等 地，诸如瑞士 Meteor、日本田 中精机、日本日 特机械等。这些海外厂商的设备在自动化、智能化等方面均处于领先地位，设备产品先进可靠，生产效率高。瑞士 Meteor 公 司是 世 界 上 市 占率 较 高 的 绕线 机 供 应商，具备 行 业 内 较为 先 进 的技 术 和强 大 的 研 发实 力，其代表性 的 M21 型绕 制设 备能够应 用于广 泛的绕 制范 围，特别 适用于 较大功 率线 圈的制造，同时 其整个系统采 用 CNC 数控 技术 精准控制，确保 了绕线 机在 高速运转 下的绕 制精度。同 样还有日 特机械 工程株式会社 研发的 BAS 系列 设备，能 够绕制 各类空 心线 圈且一次 成型。10/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 1.1 外资空心 杯电机 厂商占 据绝 大部分市 场份额。根据 QYResearch，2021 年全球 空 心杯电机 CR3 为55.43%，市 场集中 度较高，主要被瑞 士 Maxon，德国 Faulhaber、美国 Portescap 等外资厂 商占据。外资厂商成 立时间 较早，经过 多年发展 后掌握 较多的 空心 杯电机专 利技术，产品 尺寸 范围较大，应用 场景较为广泛，占据 主要市 场份 额。2 鸣志电器、鼎智 科技等 内资 厂商积极 布局空 心杯电 机领 域，国内 空心杯 电机行 业快 速崛起。鸣志电 器、鼎智科技 等运动 控制 领 域以 及拓邦股 份等智 能控制 领域 的优质内 资厂商 开始布 局空 心杯电机 业务，并且 11/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 逐步实现 自主设 计并生 产空 心杯电机。目前 内资厂 商技 术发展较 快，能 提供较 大尺 寸范围的 空心杯 电机产品，逐 渐积累 技术经 验和 拓宽应用 场景，部分厂 商能 参与国际 空心杯 电机领 域的 竞争之中。2.海外空心 杯电机 龙头在 技术 积累、应 用领域、定制 化服 务及全球 化产销 网络等 方面 值得借鉴。1 1 外资厂商 较早涉 足空心 杯电 机业务，拥有数 十年技 术经 验。FAULHABER 发展历 史最早可 追溯至 1958年，Faulhaber 博士在 德国 研发并注 册 微 电机 专 利，目前公司 在全球 范围内 共拥 有超过 50 项专利。12/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 MAXON 早在 20 世纪 60 年代开始 自行设 计 DC 迷 你 型电机，1970 年 DC 电 机成 为 MAXON 商 标下的注册商品。Portescap 在 1959 年推 出空心 杯转子 直流 电机，闯 入微型 电机行 业。外资龙头 均在 20 世纪60 年代左 右布 局空心 杯电 机，经过 近 80 多 年发展 已 经拥有丰 富的技 术经验，形 成较为核 心的技 术体系。空心杯电 机龙头 高精 度 产品 处于领先。外资 龙头的 空心 杯电机产 品在精 度方面 处于 领先，最 小尺寸 可至3mm，最 小扭 矩达到 0.0018mN m。相 比于外 资厂商，内资厂 商生产 的产品 尺寸 较少达到 8mm 以 下，产品的最 小扭矩 达到 0.3mN m，与 外资厂 商产品 性能 存在一定 差距。2 龙头厂商 围绕空 心杯电 机，实现产品 矩阵多 元化。根据 公司官网，外资 龙头构 建直 流电机、步进电 机、齿轮箱、编码器、驱动 器等 多元化的 产 品矩 阵，围 绕空 心杯电机 个性化 提供整 套驱 动设备，为定制 化提供更多 选 项。3 外资厂商 线圈绕 制自动 化程 度较高。根据 马鞍形 空心 杯电机线 圈绕制 设备研 究，全球空 心杯电 机厂商使用的 绕线设 备能实 现自 动化、智 能化、网络化，并 且能绕制 精密线 圈和特 殊用 途线圈，外资厂 商生产的空心 杯线圈 质量可 靠、效率高。大部分 内资空 心杯 电机厂商 选择外 购获得 绕线 设备，少 数厂商 选择联合开发、自主 开发绕 线设 备。13/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 2 1 外资龙头 的空心 杯电机 广泛 应用于医 疗技术、航空 航天、工业自 动化、机器人、实 验室自动 化、计 量与测试以及 民用等 领域，尤其 在航 空航 天领域 具有先 入优 势。外资 龙头 MAXON、FAULHABER 的产 品已经较多 地应用 于太空 探索 等具有极 端环境 的应用 场景，产品也 能在该 环境中 实现 正常运作。相比 于外资龙头，内资厂 商的空 心杯 电机产品 主要应 用于智 能运 输、汽车 部件、医疗、家居 生活等领 域，较 少涉及航天航 空领域。2 以瑞士 MAXON 为例，MAXON 电机 在医疗、航空 航 天、自动 化等领 域均掌 握丰 富的客户 资源。在航空航天领域，MAXON 与欧洲 航天局、美国航 天局积 极合 作，参与 到火星 探测器、国 际空间站 等航天 项目中。除此 之外，公司广 泛和 医疗行业 内 LPG、Ottobock 等 公司达 成战略 合作，同 时也参与 到粒子 加速器、太空望远镜等科研项目。产品获得多领域客户的广泛认可，为公司品牌力的建立提供了强有力支持。14/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 3 外资龙头 定制化 经验丰 富，凭借数十 年经验 积累实 现丰 富的驱动 配置方 案。MAXON 除了开 发和生 产DC 和 BLDC 电机、齿轮 箱、传感 器和控 制器之 外，还能将这 些高品 质驱动 元件 整合到机 电一体 化系统，为客户定 制化配 置的元 件，保证能够 让驱动 系统发 挥最 大性能。FAULHABER 的 标准产品 能够通 过2500 多万种 组合方 式 为特 殊应用提 供最优 的驱动 系统，同时能 够通过 配置专 门版 本的产品 来满足 客户的具体需 求。Portescap 可 满足精确 的性能 要求，可支 持集成解 决方案，公司 的设 计方案灵 活，支 持定制输出轴 和接口 等功能 的模 块化设计，可以 定制电 磁线 圈等零部 件来满 足设备 要求。4 1 在海外空 心杯电 机公司 发展 过程中，收购兼 并是公 司扩 大业务面 的重要 手段。以 Faulhaber 为例，根据其官网信 息，Faulhaber 自 1999 年以 来陆续 收购 FeintechnikBertschGmbH&Co.KG、PrecistepSA、RollaMicrogearAG、MinimotorSA 等公司，不 断丰富 应用领域，提升 核心技 术、完善产品 线、扩 大市场覆盖范 围。15/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 2 新设子公 司是扩 大业务 面的 重要手段。以 Faulhaber 为 例，根据 其官网 信息，Faulhaber 新 设匈牙 利、罗马里亚、新加 坡等全 球范 围内的子 公司，以拓宽 应用 领域与区 域市场。收购 兼并 和新设子 公司是 空心杯公司拓 展区域 市场的 重要 手段，同 时推行 全球化 产销 模式有效 控制区 域综合 运营 成本，使 海外空 心 杯电机龙头 公司不 断筑高 进入 壁垒，实 现市占 率提升。3.1 国内空心 杯电机 市场于 21 世纪初期 开始发 展，内 资厂 商持续加 大研发 投入，实现 产品 设备 零部件国产替 代三步 走。产 品 国产 替 代：鸣志电器 2018 年投 放空心 杯电机，逐步实 现空心 杯电机 在医 疗仪器等 领域的 应用，2021 年空心 杯产品 已具备 与全球一 流同行 竞争的 能力。鼎智科 技在 2020 年开 展 空心杯电 机相关 研究项目，项目 投入近 700 万，2022 年空 心杯电 机产线 正在 筹建。拓 邦股份 2007 年在 精密空心 杯电机 等产品上取得 了一定 的成果；2017 年开展两 对极空 心杯电 机 项目，开 发支出 约 580 万元。设 备 国产 替 代：鸣志电器 2022 年扩充 空心杯 电机 和无刷电 机的自 动化生 产设 备和改善 工程工 艺。鼎智科技在 2022 年空心 杯电 机关键绕 线工艺 设备实 现自 制，能实 现多工 位自动 化绕 线成型。零 部 件国 产 替代：鼎智科技实现微 特电机 产品的 核心 零部件自 主可控，成为 在全 球线性执 行器产 品领域内，较 少数具 备丝杆 部件 和螺母部 件独立 生产能 力的 企业。鸣 志电器 通过收 购兼 并逐渐拥 有 高端 电机定制化设 计以及 核心零 部件 自产能力。16/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 2“”内资厂商 以医疗 等领域 作为 切入点，快速进 入产业 链，由点到 面 开启 国产替 代。鸣志电 器自 2020 年与 多 家医疗仪 器设备 制造商 合作，同时专 为呼吸 机打造 ECU16024 系 列空心 杯电机，并于 2020 年 6 月实 现 大批量生 产。鼎智科 技聚焦 医疗、工控 领域，旗 下产品 与美国 Adaptas、意大 利 SERVO、万 孚生物、三诺生 物等医疗领域 企业保 持合作。拓邦股 份 2008 年为多 家 医疗客户 提供其 研发的 空心 杯电机样 品 也通 过了测 试，开始小批 量生产，2010 年 空心杯 电机率 先应 用于医疗 产品并 得到市 场认 可，2014 年成 为德语 区空 心杯电机 核心供 应商。由于医疗 仪器设 备为空 心杯 电机重要 的应用 领域，内资 厂商选择 医疗行 业作为 布局 空心杯电 机的重 要抓手，快速 进入医 疗用空 心杯 电机产业 链，在 行业内 逐渐 积累客户 资源，拓展市 场份 额。17/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 3&内资厂商 收购&设立境 外子 公司提升 区域覆 盖，由浅 入深 向 全球市 场发展。鼎 智科技设 立海外 全资子公司 美国 鼎智、韩国鼎 智，业务 覆盖包 括欧洲、北 美、东亚 及东南 亚等 50 个 国家或地 区的 2000 多家客户，公司在 美国加 州设 立第二生 产基地，在美 国和 德国设有 技术研 究服务 中心。鸣志电 器 2019 年收购 TechnosoftMotionAG 公司，该 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，收购后帮助鸣志电器快速推进空心杯和无齿槽电机的批量化。拓邦股份在美国、英国、德国、瑞典、日 本、新 加坡、泰国、以色列、南非 等地区 设立 子公司，形成全 球化产 销体 系。内资 厂商积 极并购&设立 境外子 公司完 善产 品布局，持续打 造全球 化服 务网络，深入全 球空心 杯电 机产业链。4 内资厂商 空心杯 电机性 价比 优势明显，进入 产业链 后凭 借价格优 势加速 国产替 代。以直径 16mm、性 能相似的空 心杯电 机为例，外 资厂商空 心杯电 机价格 约为 12001500 元人 民币，内资 厂商产品 价格约 为1000 元，相比于 国外产 品 低 15%35%。内资厂 商主 流尺寸的 空心杯 电机在 技术 指标上已 经可与 国外产品媲美，内资厂 商产品 具有 明显价格 优势，叠加未 来空 心杯电机 行业竞 争提升 以及 技术不断 提升，国内厂商性价 比优势 进一步 凸显，未来空 心杯电 机产业 链有 望加速国 产替代。18/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 1.亚太地区 为全球 空心杯 电机 的最大市 场。根 据 QYResearch，2022 年 中国空 心杯电 机产量占 比为 56%，成为全球 最大的 空心杯 电机 产地，欧 洲和北 美地区 产量 占比分别 为 15%和 11%。亚 太地区为 全球范 围内空心杯电 机的最 大市场，2021 年中国、欧洲 和其他 地 区市场规 模分别 占比 34.80%、25.85%和 39.35%，2022 年 亚太、欧洲、北美 地区市场 规模占 比分别 为 49%、25%和 20%。无刷空心 杯电机 市场规 模占 比逐渐提 升。根 据 QYResearch，2021 年有刷 空心杯 电 机市场规 模达到 4.56亿美元，占比 67.33%；无 刷空心杯 电机市 场规模 为 2.21 亿美 元，占 比 32.67%。无刷空心 杯电机 市场规模占比逐 渐提升，2028 年 预计达到 42.19%。2.人形机器 人手部 对于空 心杯 电机尺寸、扭矩 等性能 参数 的需求尚 不明确，而国 产厂 商产品向 海外龙 头追赶步伐较 快，故 后期国 产厂 商有望在 人形机 器人带 动的 空心杯电 机市场 中占据 一席 之地。以 海外瑞 士Maxon 和 国内鸣 志电器 的 具体产品 性能和 价格为 依据，选取 8mm、10mm 和 13mm 的 有刷 和无刷 空心杯电机产 品作代 表举例，对 较为关键 的技术 参数做 对比。对比两者 产品可 以得知，国 内空心杯 电机厂 商的有 刷空 心杯产品 仅从使 用时的 转速、转矩技 术参数 上，基本已经 能够达 到海外 厂商 绝大部分 的应用 效果，但针 对于在机 器人灵 巧手上 应用 更广的无 刷空心 杯电机，尺寸、转速、转矩 等关 键参数上 均有一 定差距，国 内产品整 体的成 熟度仍 存在 追赶空间。19/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 对于人形 机器人 行业的 发展 后所带动 的空心 杯电机 市场 规模，进 行了大 致的测 算，从中可以 大致看 到空心杯电机 在人形 机器人 领域 应用的广 阔前景。存在 如下 假设：1）全球人 形机器 人行业 规 模化发展 迅速，达到表 中 10 万台、100 万 台、500 万 台、1000 万台的 预测规模量级，产业链 发展完 备；20/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 2）在 人形机 器人产 业链不 断发展的 过程中，手部 方案 的主流配 置与目 前特斯 拉 Optimus 的用 量一致，为单台机 器人 12 只（左右 手各 6 只），后 续随着 产品 成熟度提 高，未 来方案 中为 了实现更 加灵巧 的双手，达到 单台机 器人 22 只（左右手 各 11 只）的用量；3）假设用 到的空 心杯电 机 产品尺寸 大约在 10mm 上下，考虑有 刷及无 刷电机 的市 场价，单 价大致 估算为 1200 元/只，同时假 设后 续量产达 成，降 本速度 能够 实现表 中 数据。通过假设 测算，当人形 机器 人的出货 量达到 10 万台 时，单机空 心杯电 机的价 值量 大约 14400 元，带来的增量市 场空间 已经有 14.4 亿，增 加了原 本空心 杯电 机市场的 28%左右；而当 人 形机器人 产品出 货量级达到百 万、五 百万、千万 级时，单 台空心 杯电机 的价 值量分别 为 10080 元、7056 元、10349 元，带来的增量 市场空 间分别 为 101 亿、353 亿、1035 亿，相较于 2022 年 整体的 行业 规模，单 是人形 机器人领域的应 用就能 令空心 杯电 机市场扩 大约 2 倍、7 倍及 20 倍。1.鸣志电器 成立于 1994 年 2 月，先后 推出小 神探 R 巡点 检产品、混合式 步进电 机产 品、LED 驱动电 源产品、永磁 式步进 电机产 品、设备状态 管理系 统产品 等，并且通过 持续的 海外子 公司 设立实现 海外市 场开拓，以及 收并购 实现产 品体 系扩张。目前公 司已经 成长 为国内最 大的运 动控制 产品 综合制造 商之一，其产品包括 控制电 机及驱 动系 统产品、LED 控 制与驱 动产 品、设备 状态管 理系统 产品、贸易代 理业务 等。21/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 从产品结 构方面 来看，公司 近几年一 直以控 制电机 及其 驱动系统 为主业，2018-2022 年收入 占比保 持70%及以上，其中 步进电 机 是公司核 心优势 产品；其次 贸易代理 业务收 入占 比 维持 在 10%以上，电源与照明系统 控制、设备状 态管 理系统产 品占比 2022 年低 于 10%。同时，控制 电机及 其驱动系 统是近 几年公司收入 增长的 主要动 力和 来源：2018-2022 年公 司控 制电机及 其驱动 系统收 入年 化复合增 速约 15%，超过公司 整体收 入的年 化复 合增速水 平。22/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 从经营情 况看，公司近 几年 收入、归 属母公 司股东 净利 润整体保 持持续 增长态 势，公司收入 从 2018 年的 18.9 亿元 增长至 2022 年的 29.6 亿 元，对 应年化 复 合增速约 12%，并 且每年 均 实现增长；归属 母公司股东净 利润从 2018 年的 1.7 亿元增 长至 2022 年的 2.5 亿元，对应年 化复合 增速 约 10%。其中，公司销售毛利 率从 2018 年的 35%提升至 2022 年的 38.2%，销售净 利率保 持在 8%-10%。我们认 为公司 过往财务指 标验证 了公司 经营 稳健增长 的能力 和支撑 力。展望未来，公司 当前主 业凭 借突出的 竞争优 势和市 场地 位，以及 持续的 横纵双 向拓 展，能够 实现持 续增长；同时，人形 机器人 赛道 未来的成 长将为 公司相 关运 动控制产 品带来 可观的 增量 贡献。在人形机 器人之 前，公 司空 心杯电机 已拓展 了丰富 的下 游行业与 应用场 景。其 中重 点下游医 疗、半 导体设备、移 动机器 人等均 实现 较好增长，欧洲 市场得 到进 一步拓展。总体 上，空 心杯 电机高端 应用前 景丰富，人形 机器人 助力市 场空 间进一步 打开，公司在 技术 与客户端 具备较 好卡位 优势，有望率 先受益。23/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 2.公司是以 微特电 机为主 要构 成的定制 化精密 运动控 制解 决方案提 供商。公司成 立于 2008 年，专注 于微特电机为 主要构 成的定 制化 精密运动 控制解 决方案 的设 计、研发、生产 和销售，主 要产品包 括线性 执行器、混合 式步进 电机、直流 电机（包 括直流 有槽 电 机和 直流无槽 电机）、音圈 电机 及其组件 等。通 过多年生产制 造与服 务经验 的积 累，公司 现已具 备集产 品研 发设计、样品打 样制造、核 心部件自 制、柔 性精密生产、产品检 验测试 一体 化的服务 能力，产品在 医疗 器械及工 业自动 化领域 得到 广泛应用。24/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 专精特新 小巨 人，深 耕行 业十五载。公司 由丁泉 军先 生于 2008 年创办，其前 身 为 常州 市鼎智 机电有限公司。公司于 2016 年和 2020 年 先后设 立韩国 办 事处和美 国子公 司，逐 步开 拓海外市 场。2019 年 8月，江苏 雷利通 过受让 股权 取得鼎智 机电 70%的 股权，成为鼎智 机电的 控股股 东，实际控制 人变更 为 苏建国先生、苏达 先生。公司 于 2022 年 7 月被 国家工 业 和信息化 部认定 为 2022 年 度国家级 专精特 新 小巨人 企 业；于 2023 年在 北 交所上市，业务 发展开 启新 篇章。股权结构 清晰，控股股 东为 江苏雷利。自 2019 年 股权 受让完成 后，公 司控股 股东 为江苏雷 利，实 际控制人为苏 建国先 生、苏 达先 生。截至 2023 年三 季报，江苏雷利 持股比 例为 34.53%，丁泉军 先生持 股比例为 17.92%。公司产品 涵盖多 种精密 运动 控制系列，产品 矩阵清 晰。公司精密 运动控 制解决 方案 以微特电 机为主 要构成，包括 线性执 行器、混合 式步进电 机、直 流电机 和 音 圈电机四 大类产 品及精 密运 动控制系 列产品 零配件，形成 立体化 精密运 动控 制解决方 案矩阵，满足 客户 不同应用 需求。在运动 方式 方面，公 司可直 接提供步进电 机和直 流电机 满足 用户旋转 运动需 要，亦 可通 过步进电 机和直 流电机 组合 丝杆螺母 以及音 圈电机提供高 效的直 线运动 方案；在产品 尺寸方 面，公 司可 提供 14-86mm 尺寸 的线性 执行器及 单体电 机产 25/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 品，实现 从狭窄 空间到 高力 矩应用场 合全面 覆盖。公司 线性执行 器可提 供最小 0.0006mm 的分 辨率，最高可提 供 2,000N 的推力。公司拥有 丰富的 海内外 优质 客户资源，产品 销售渠 道相 对稳定。公司深 耕 微特 电机 市场多年，与众 多海内外优质 客户建 立了稳 定的 客户关系。公司 生产的 线性 执行器业 内领先，在迈 瑞医 疗、深圳 新产业、美国 IDEXX、美国 Adaptas、韩国三 星等国 内外知 名企 业产品中 得到应 用；呼 吸机 配套音圈 电机打 破国外垄断，已 在迈瑞 医疗呼 吸机 中批量应 用；混 合式步 进电 机、直流 电机产 品受到 了万 孚生物、三诺生 物、美国 Adaptas、意 大利 SERVO 等 客户认 可。根 据江苏 雷利投资 者交流 记录，在医 疗行业，公司与 英国GEEPLUS 各占约 50%的迈 瑞医疗供 应比例。26/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 3.公司于 2001 年 正式成 立，创立初期 为日本 松 下、尼康 等公司提 供精密 齿轮和 马达 零部件，连续多 年被多个客户 评为 A 级 供应商。而后公司 技术不 断迭代 升级，凭借自 身实力 于 2008 年 成为德国 博世 ADS安全部件 亚太地 区认证 供应 商，正式 进军汽 车领域。2009 年起 公司快 速发展，2012 年 成为华为 4G、5G 基站 传动机 构供 应商，2013 年制定 汽车电 子、智 慧 医疗、智 能家居、消费 电子、工业装 备五大 行业战略布局，开始 全面高 速发 展，并于 2015 年 成功研 发 出 3.4mm 直 径微型 减速齿 轮箱，确 立了行 业标杆地位。2018 年，公司组 建 电子控制 团队，从单一 核心 零部件升 维全方 案解决 商，进入持续 拓 展期；2020 年公 司成功 在深交 所 上市；2021 年，公 司开始 向下游延 伸产业 链，不 断拓 展 XR 等新兴 赛道，布局新兴产 业，拓 展全球 市场。27/33 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研 究报 告 公司综合 覆盖零 组件、模组 与系统组 装，主 要产品 为微 型传动系 统、精 密零件 和精 密模具。下游需求 承压影 响业绩 表现，新赛道 助力公 司营收 回暖。得益于 公司多 年技术 积累，2018 年 成功开 发出用于手 机摄像 头升降
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