什么是空心杯電機(jī)？空心杯電機(jī)的工藝 空心杯電機(jī)的應(yīng)用

1.空心杯電機(jī)：高端的直流、永磁、伺服微特電機(jī)

1.1.主要特征：無鐵芯轉(zhuǎn)子

空心杯電機(jī)是一種特殊的直流電機(jī)。傳統(tǒng)直流電機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、交通 運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，由定子和轉(zhuǎn)子兩大核心部分組成，直流電機(jī)運(yùn)行時靜止不動的部分稱為定子， 定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。常 用的定子磁鐵材料包括釹鐵硼、釤鈷、鋁鎳鈷和鐵氧體。運(yùn)行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主 要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電 樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵芯、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

空心杯電機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，其電樞繞組為 空心杯線圈，形狀類似水杯，因此被稱為“空心杯電機(jī)”?？招谋姍C(jī)屬于直流、永磁、伺服 微特電機(jī)。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使空心杯電機(jī)具備以下優(yōu)良特性： ①節(jié)能特性：無鐵芯設(shè)計徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，能量轉(zhuǎn)換效率很 高，其最大效率一般在 70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到 90%以上（鐵芯電動機(jī)一般在 70%）； ②控制特性：起動、制動迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時間常數(shù)小于 28 毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到 10 毫秒以內(nèi)（鐵芯電動機(jī)一般在 100 毫秒以上）；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方 便地對轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)； ③拖動特性：運(yùn)行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動很小，作為微型電動機(jī)其轉(zhuǎn)速波動能夠容易 的控制在 2%以內(nèi)； ④輕量化特性：與同等功率的鐵芯電動機(jī)相比，其重量、體積減輕 1/3-1/2，能量密度大幅 度提高。 空心杯電機(jī)的核心指標(biāo)為功率密度，即輸出功率與重量或體積的比值。無鐵芯轉(zhuǎn)子在分子端 消除了渦流和磁滯損耗，提高了能量轉(zhuǎn)化效率；在分母端減輕了重量和體積。

電刷是有刷電機(jī)的一個重要組成元件，負(fù)責(zé)在旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間傳導(dǎo)電流。因較多用 石墨制成，故也稱碳刷。在普通直流電機(jī)中，為使轉(zhuǎn)子保持旋轉(zhuǎn)，需實(shí)時改變轉(zhuǎn)子電流方向， 因此需要使用換向器和碳刷。無刷電機(jī)取消了機(jī)械電刷換向方式，因此需要檢測轉(zhuǎn)子位置以 完成電子換向。常用的獲取轉(zhuǎn)子位置信息的方式主要有兩種：①無傳感器控制方式，在電機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)時，通過電機(jī)反饋出的可測量變量來確定轉(zhuǎn)子位置；②位置傳感器控制方式，電機(jī)轉(zhuǎn)子 位置是通過電機(jī)內(nèi)部的位置傳感器直接檢測得到的。常用的位置傳感器有霍爾傳感器、光電 編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等。霍爾傳感器檢測精度不高，但價格較低；而光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓 器位置檢測準(zhǔn)確，誤差小，一般用于高性能要求控制系統(tǒng)，如磁場定向控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。

空心杯電機(jī)按其結(jié)構(gòu)可分為有刷和無刷兩種。 ①有刷空心杯電機(jī)（也被稱為直流有刷無鐵芯電機(jī)，轉(zhuǎn)子無鐵芯）：采用機(jī)械電刷換向，一般 由機(jī)殼、軟磁材料內(nèi)定子、永磁體外定子、空心杯型轉(zhuǎn)子電樞組成。當(dāng)空心杯有刷電機(jī)通電 時，繞組有電流通過，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到特定角度，電刷利用機(jī)械換向 器的方式改變電流方向，使輸出轉(zhuǎn)矩方向不變，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由于空心杯有刷電機(jī)采用電 刷換向，電機(jī)運(yùn)行過程中存在著一定的相對摩擦，這就會產(chǎn)生噪聲、電火花，降低了電機(jī)的 使用壽命。一般國內(nèi)的“空心杯電機(jī)”泛指有刷電機(jī)； ②無刷空心杯電機(jī)（也被稱為直流無刷無齒槽電機(jī)，定子無鐵芯）：采用電子換向的方式，一 般由機(jī)殼，軟磁材料、絕緣材料和空心杯電樞構(gòu)成的定子及永磁鋼轉(zhuǎn)子等組成?？招谋瓱o刷 電機(jī)通過控制電子元件的通斷使不同繞組接入電路，達(dá)到換向的效果。這種換向方式使空心 杯無刷電機(jī)具有效率高、轉(zhuǎn)矩波動小、使用壽命高、結(jié)構(gòu)精巧，維護(hù)方便，易保養(yǎng)等特點(diǎn)。

1.2.核心壁壘：繞線工藝

空心杯電機(jī)工藝流程復(fù)雜，加工難度遠(yuǎn)超普通直流有槽電機(jī)。以鼎智科技的直流無槽電機(jī)（即 其空心杯電機(jī)產(chǎn)品）為例，從前段線圈繞制、中段軸承、芯軸、支撐環(huán)等核心零部件安裝， 到后段后蓋安裝和線路板焊線等，涉及近 30 道工序，復(fù)雜程度遠(yuǎn)超普通直流有槽電機(jī)。線圈 的生產(chǎn)需要經(jīng)歷漆包線——繞線——加熱整形——出線脫漆、接公共線——線圈安裝等環(huán)節(jié)。

其中，線圈制造是空心杯電機(jī)的核心流程之一。無鐵芯的自支撐繞組由所謂的漆包線制成， 這是一根絕緣銅線，外面有一層漆。在制造過程中，通過施加壓力和溫度將相鄰電線的漆熔 化在一起。適當(dāng)?shù)恼澈希z帶或玻璃纖維）可進(jìn)一步提高纏繞的強(qiáng)度和形狀穩(wěn)定性，這一點(diǎn) 在高電流負(fù)載下尤為重要。

空心杯電機(jī)線圈的生產(chǎn)技術(shù)按照線圈的成型方式主要分為三類： 1）人工繞線。通過一系列復(fù)雜的工藝，包括插針、手動卷線、手動排線等步驟進(jìn)行生產(chǎn)。 2）繞卷式生產(chǎn)技術(shù)。繞卷式生產(chǎn)技術(shù)是半自動化生產(chǎn)，首先將漆包線順序繞到橫截面為菱形 的主軸上，達(dá)到需要的長度后將其取下，然后壓扁成線板，最后將線板卷繞成杯狀的線圈。 以一種繞卷式空心杯為例，其制造流程大致分為以下幾步：①六邊形線坯線圈繞制：在斜繞 組繞線機(jī)上進(jìn)行；②線坯線圈粘貼二條定型壓敏膠帶，脫模待展平；③展平：將定型板插入 線坯線圈，并將線圈相錯拉平，再送入展平機(jī)展平，成為扁平線坯。用竹質(zhì)刮板整形。剪掉 多余的膠帶，僅留一只搭頭，搭頭應(yīng)留在扁平線坯稍微隆起的一面，以利卷筒成行；④卷筒： 把扁平線坯送入空心杯卷筒機(jī)卷筒，使線坯首尾銜接，膠帶搭頭粘貼于線坯首部外表，成為 空心杯線圈；⑤涂環(huán)氧定型：涂環(huán)氧膠粘劑后，放入烘箱固化定型。 3）一次成型生產(chǎn)技術(shù)。繞線機(jī)通過自動化設(shè)備將一根漆包線按規(guī)律繞到一主軸上，線圈卷繞 成杯狀后取下，一次成型，不需要卷圓壓扁等多道工序，自動化程度高。

海外繞線工藝發(fā)展早，自動化程度高于國內(nèi)。國內(nèi)主要采用繞卷式生產(chǎn)，工藝比較繁瑣，工 人勞動強(qiáng)度大，無法完成線徑較粗的線圈，廢品率高。國外主要采用一次性繞制成型的生產(chǎn)技術(shù)，自動化程度較高，生產(chǎn)效率高，線圈線徑范圍大、線圈質(zhì)量好、排列緊密，電機(jī)種類 多、性能好。 空心杯電機(jī)按繞線方式可分為直繞形、馬鞍形和斜繞形。1958 年，德國的 Dr.F.Faulhaber （馮哈伯）研制出斜繞組線圈繞組技術(shù)，在 1965 年獲得空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈斜繞組專利技 術(shù)。德國、瑞士、日本等對空心杯電機(jī)的研制較早，在繞線工藝方面積累了豐富經(jīng)驗。全球 空心杯電機(jī)三大龍頭中，瑞士 Maxon 多采用直繞形和馬鞍形，德國 Faulhaber 和瑞士 Portescap 多采用斜繞形。直繞形繞制方法工藝較為復(fù)雜，多用于較長繞組結(jié)構(gòu)，常為多次 繞制而成；馬鞍形可減小線圈厚度，在高功率密度電機(jī)上有效減小磁路氣隙，增加切割磁場 的長度，更好地利用定子磁性；斜繞形發(fā)展較早，相對來說繞制簡單、排線緊密、適用于大 批量生產(chǎn)。

繞線是空心杯電機(jī)核心技術(shù)壁壘所在。①設(shè)計環(huán)節(jié)：海外三大家技術(shù)起源于 1960 年代，國 內(nèi)空心杯電機(jī)起步較晚，研究較少，缺少結(jié)合材料細(xì)分牌號、轉(zhuǎn)子杯類型對電機(jī)的優(yōu)化，欠 缺體系化的正向設(shè)計，缺乏定制化要求的系統(tǒng)驅(qū)動方案配置與產(chǎn)品設(shè)計能力；②加工環(huán)節(jié)： 與傳統(tǒng)的無刷電機(jī)、有刷電機(jī)、伺服電機(jī)相比，空心杯電機(jī)的結(jié)構(gòu)屬于無齒槽結(jié)構(gòu)，沒有定 子槽，所有漆包線都是懸空繞線，內(nèi)部沒有任何支撐，在工藝上難度很高，早期成品率低。 在繞線精度方面，空心杯電機(jī)精度要求比傳統(tǒng)電機(jī)更高?？招谋姍C(jī)本身體積較小，對誤差 的容忍度和普通永磁電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)相比更低，加工精度直接影響磁場的穩(wěn)定性。導(dǎo)線粗細(xì)、 繞組匝數(shù)的不同，使得繞組電阻值、啟動電流以及速度常數(shù)等電機(jī)參數(shù)存在較大的差異。因 此，國內(nèi)廠商需要在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)提高精度、良品率、自動化程度。 與海外相比，我國在繞線設(shè)備方面也相對薄弱。繞線設(shè)備可分為全自動和需要人工的非自動 設(shè)備。與海外相比，我國繞線設(shè)備自動化程度相對較低。全球領(lǐng)先的繞線設(shè)備制造商包括瑞 士 Meteor、日本田中精機(jī)株式會社和日特機(jī)械工程株式會社。國內(nèi)企業(yè)在設(shè)備方面仍然處于 相對空缺的狀態(tài)，多外購日本繞線設(shè)備，價格從幾十萬到百萬不等。國內(nèi)相對具有代表性的 公司包括中特科技、東莞市臺立電子機(jī)械有限公司、勤聯(lián)科技、昆山庫克等。

1.3.下游應(yīng)用：空心杯電機(jī)特性決定下游應(yīng)用場景

空心杯電機(jī)屬于微特電機(jī)，上游原材料與微特電機(jī)原材料類似，包括銅、鋼材、磁鋼、軸承、 塑料等?？招谋姍C(jī)最初被應(yīng)用于航空、航天、軍事等尖端行業(yè)，近年來其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò) 展至民用行業(yè)，如醫(yī)療裝置、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動工具、工業(yè)自動化等場景。

空心杯電機(jī)的不同性能對應(yīng)其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用： 1）體積小、重量輕、功率體積比大的特征使其適用于對重量要求較高的領(lǐng)域，如各類飛行器 等，可以最大限度減輕飛行器的重量；也被廣泛用于各類消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如電動牙刷、便 攜電風(fēng)扇等。 2）起動制動迅速、響應(yīng)極快的特點(diǎn)使其適用于需要實(shí)現(xiàn)快速自動控制的領(lǐng)域，如對控制性能 要求較高的導(dǎo)彈方向調(diào)節(jié)、高倍率光驅(qū)隨動、高靈敏設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人等。 3）能量轉(zhuǎn)化效率高、運(yùn)行時間長的特點(diǎn)使其適用于各類對節(jié)能和續(xù)航有要求的領(lǐng)域，如便 攜式儀表及野外工作的儀器設(shè)備。

人形機(jī)器人打開了空心杯電機(jī)應(yīng)用新藍(lán)海。據(jù)特斯拉 5 月 AI Day 發(fā)布的人形機(jī)器人 Optimus 最新進(jìn)展，每只手包括 6 個驅(qū)動器和 11 個自由度，大拇指包含兩個驅(qū)動器，其他四指各包 含一個驅(qū)動器，手部可負(fù)重 20 磅。手部關(guān)節(jié)模組主要由空心杯電機(jī)、精密行星減速器、滾珠 絲杠和傳感器構(gòu)成?？招谋姍C(jī)使手指擁有活動能力，精密行星齒輪箱使得機(jī)械手定位更精 準(zhǔn)、運(yùn)用更靈活，編碼器提供了手部高精度位置反饋和速度反饋，傳感器使機(jī)器人擁有類似 人類的知覺功能和反應(yīng)能力。 據(jù)馬斯克預(yù)計，未來人形機(jī)器人數(shù)量或?qū)⒊^人類數(shù)量，長期有望達(dá)到百億臺級別?？招谋?電機(jī)是機(jī)器人手部主流技術(shù)方案，確定性較高。人形機(jī)器人每只手用到 6 個空心杯電機(jī)，考 慮終局情形，人形機(jī)器人有望達(dá)到百億臺級別，若人形機(jī)器人量產(chǎn)落地，將拉動空心杯電機(jī) 相關(guān)企業(yè)營收大幅增長。

2.行業(yè)分析：人形機(jī)器人潛在市場廣闊，國產(chǎn)廠商迎彎道超車機(jī)遇

2.1.下游需求：醫(yī)療、航空航天基本盤穩(wěn)固，人形機(jī)器人開辟新藍(lán)海

空心杯電機(jī)屬于微特電機(jī)的一個細(xì)分領(lǐng)域。微特電機(jī)一般指功率在 750 瓦以下，機(jī)座外徑不 大于 160mm 或中心高不大于 90mm 的電機(jī)，簡稱微電機(jī)，全稱微型特種電機(jī)。微特電機(jī)主要應(yīng) 用領(lǐng)域包括電動玩具、模型制作、家用電器、汽車行業(yè)、醫(yī)療器械、機(jī)器人制造、電動工具、 安防設(shè)備等。據(jù) SKYQUEST 數(shù)據(jù),2022 年全球微特電機(jī)市場規(guī)模為 406.5 億美元，2030 年預(yù) 計達(dá)到 560.7 億美元，2022-2030 年 CAGR 為 4.1%。 據(jù) QY Research 數(shù)據(jù)，2022 年全球空心杯電機(jī)市場規(guī)模 7.48 億美元，同比增長 10.55%，增 速高于微特電機(jī) 2022 年的同比增速。①分地區(qū)看，2021 年空心杯電機(jī)全球市場規(guī)模 6.77 億 美元，中國、歐洲和其他地區(qū)分別占比 34.80%、25.85%和 39.35%。2022 年亞太、歐洲、北 美地區(qū)分別占比 49%、25%和 20%。②分產(chǎn)品類別看，2022 年有刷空心杯電機(jī)市場規(guī)模 4.92 億美元，占比 65.8%；無刷空心杯電機(jī)市場規(guī)模 2.56 億美元，占比 34.2%。隨著空心杯電機(jī) 技術(shù)的持續(xù)成熟，無刷空心杯電機(jī)占比預(yù)計持續(xù)提升，2028 年預(yù)計達(dá)到 42.2%。

空心杯電機(jī)目前市場規(guī)模較小，我們以微特電機(jī)為例對其下游市場應(yīng)用比例進(jìn)行大致把握。 微特電機(jī)主要應(yīng)用領(lǐng)域為 C 端民用產(chǎn)品，消費(fèi)電子占 29%，家用電器占 26%。武器、航空、農(nóng) 業(yè)、紡織、醫(yī)療、包裝合計占比 20%，其余汽車電子、影像處理、工業(yè)控制及其他分別占比 13%、7%和 5%。

空心杯電機(jī)作為微特電機(jī)中的高端產(chǎn)品，主要應(yīng)用領(lǐng)域與微特電機(jī)存在一定差異。我們將重 點(diǎn)介紹空心杯電機(jī)在醫(yī)療器械、航空航天以及機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.1.1.醫(yī)療器械：長期受人口老齡化趨勢推動，短期國產(chǎn)替代邏輯清晰

空心杯電機(jī)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用主要分為以下幾類： 1）有源植入物，如心臟支持系統(tǒng)、主動閥、定位系統(tǒng)、泵系統(tǒng)等。傳感器或有源元件可以幫 助有源植入物監(jiān)控或支持人體功能。植入物旨在確?？梢蚤L期、可靠的應(yīng)用，電機(jī)也必須同 樣安全地運(yùn)行。 2）外科系統(tǒng)，如手術(shù)機(jī)器人、電動工具、牙醫(yī)設(shè)備等。空心杯電機(jī)作為精密外科手術(shù)機(jī)器人 的動力元件，可以保證復(fù)雜的手術(shù)安全、快速的完成，同時利用高靈敏的空心杯電機(jī)可以有 效的減少組織創(chuàng)傷，縮短傷口愈合、康復(fù)時間。 3）泵機(jī)和藥劑配量系統(tǒng)，如胰島素泵/止痛泵等。糖尿病患者日?？赡茈S身攜帶胰島素泵， 在必要時自動注射必要的胰島素劑量，使患者血糖水平維持正常。空心杯電機(jī)更加小巧、安 全，與齒輪箱配合可精確輸送胰島素。 4）復(fù)健和假肢，如仿生手、仿生腳、外骨骼、治療系統(tǒng)等。假肢的設(shè)計要求緊湊、具備高轉(zhuǎn) 矩和高速度，空心杯電機(jī)的特性可以滿足設(shè)計要求。

空心杯電機(jī)有望從以下兩方面受益于我國醫(yī)療器械行業(yè)的發(fā)展： 1）人口老齡化促進(jìn)醫(yī)療水平提升需求，藥械比向全球水平對齊。我國 65 歲以上人口占比逐 年提升，由 2013 年 9.68%上升至 2021 年的 14.22%。人口老齡化趨勢將增加對醫(yī)療服務(wù)的需 求，遠(yuǎn)期來看醫(yī)療器械行業(yè)將受益，市場規(guī)模有望持續(xù)擴(kuò)大。據(jù)羅蘭貝格數(shù)據(jù)，2022 年我國 醫(yī)療器械市場規(guī)模預(yù)計達(dá) 9,582 億元人民幣，近 7 年復(fù)合增速約 17.5%，而其余國家整體增 速僅為 1.2%，遠(yuǎn)超平均水平，已躍升成為除美國外的全球第二大市場。但從藥械比角度看， 我國目前的藥械比水平為 2.9，與全球平均藥械比 1.4 的水平仍有一定差距。 2）醫(yī)療器械的國產(chǎn)替代趨勢。我國醫(yī)療儀器和器械進(jìn)口金額同比整體呈下降趨勢，疫情期間 因國內(nèi)醫(yī)療資源有限，進(jìn)口同比增速有所增加，2021 年進(jìn)口金額同比增加 23.51%。隨著新冠 影響消退，進(jìn)口金額同比增速回落，2023 年上半年同比下降 4.49%。我國醫(yī)療器械主要進(jìn)口 于美國等發(fā)達(dá)國家，據(jù)國家藥監(jiān)局醫(yī)療器械注冊報告，2022 年進(jìn)口自美國、德國、日本、韓 國、法國的注冊數(shù)量分別為 226、117、69、42、26，合計占全年總進(jìn)口注冊數(shù)目的 76.4%。 醫(yī)療器械需求有望穩(wěn)步增加，產(chǎn)業(yè)鏈自主可控提升我國對高端醫(yī)療設(shè)備自研自產(chǎn)的需要，廣 泛應(yīng)用于醫(yī)療器械的空心杯電機(jī)有望隨著醫(yī)療器械行業(yè)的發(fā)展同步發(fā)展，國內(nèi)廠商有望率先 受益。

2.1.2.航空航天：大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈自主可控進(jìn)程加速，無人機(jī)市場規(guī)模高增

空心杯電機(jī)在發(fā)展初期因其優(yōu)良的控制性能被率先應(yīng)用于航空、航天、軍事等尖端行業(yè)，目 前仍是空心杯電機(jī)重要的應(yīng)用領(lǐng)域： 1）航空領(lǐng)域，如飛機(jī)控制系統(tǒng)（包括小型舵面、各種類型的空氣和液體閥門、電傳飛行控制 系統(tǒng)、閥門、空調(diào)系統(tǒng)等的執(zhí)行器）、機(jī)上通訊和機(jī)艙設(shè)施（各種用于天線裝置、窗戶遮光板 控制、電動座椅調(diào)節(jié)、衛(wèi)生間、行李架關(guān)閉輔助裝置的執(zhí)行器）。在客機(jī)上，電動執(zhí)行器逐步 取代液壓和氣動系統(tǒng)，空心杯電機(jī)被廣泛應(yīng)用于電動執(zhí)行器，也可在自動駕駛系統(tǒng)中用于調(diào) 整控制飛行姿態(tài)和自動推力； 2）航天領(lǐng)域，如火箭發(fā)動機(jī)閥門、光伏陣列驅(qū)動裝置以及伸展機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置、科研航天器 和機(jī)器人探測器的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？招谋姍C(jī)已被用于許多火星、月球或太空深處等的研究 任務(wù)； 3）無人飛行器，如用于對接、維護(hù)、發(fā)射、降落系統(tǒng)的執(zhí)行器、有效載荷機(jī)構(gòu)、由電機(jī)、控 制器和螺旋槳組成的優(yōu)化驅(qū)動系統(tǒng)。空心杯電機(jī)輕量、可靠，可以用于長時間運(yùn)行的節(jié)能驅(qū) 動系統(tǒng)。

空心杯電機(jī)有望受益于航空航天和無人飛行器的發(fā)展： 1）航空航天：我國航空航天行業(yè)市場規(guī)模穩(wěn)步增長，由 2018 年約 6,800 億元增至 2021 年 8,933 億元，2018-2021 年 CAGR 為 9.52%。①航空是指載人或不載人的飛行器在地球大氣層 中的航行活動。據(jù)中國商飛公開資料披露，截至 2022 年底，國產(chǎn)大飛機(jī) C919 已累計獲得 32 家客戶 1,035 架訂單。中國商飛發(fā)布的《2021—2040 年商用航空發(fā)動機(jī)市場預(yù)測》數(shù)據(jù)顯示， 預(yù)計未來 20 年，中國航空市場將接收 50 座級以上客機(jī) 9,084 架，市場規(guī)模約 1.4 萬億美元。 高端裝備自主可控將推動我國航空領(lǐng)域的國產(chǎn)替代進(jìn)程。②航天是指載人或不載人的航天器 在地球大氣層之外的航行活動，又稱空間飛行或宇宙航行。零部件的精密化和小型化是航天 行業(yè)未來重要的發(fā)展趨勢之一，空心杯電機(jī)的特性可以更好滿足此方面要求。 2）無人飛行器：無人機(jī)可按用途分為軍用無人機(jī)和民用無人機(jī)。①軍用無人機(jī)：全球軍用無 人機(jī)行業(yè)市場規(guī)模 2019 年為 92.53 億美元，預(yù)計 2028 年達(dá)到 147.98 億美元，2019-2028 年 CAGR 為 5.36%；②民用無人機(jī)：可進(jìn)一步分為消費(fèi)無人機(jī)和工業(yè)無人機(jī)，消費(fèi)無人機(jī)集中于 航拍、攝像等娛樂功能；工業(yè)無人機(jī)被廣泛用于應(yīng)急產(chǎn)業(yè)、測繪與地理信息、農(nóng)林植保、安 防監(jiān)控等領(lǐng)域。我國民用無人機(jī)發(fā)展迅速，2015 年-2019 年，市場規(guī)模從 155.51 億元增長到435.12 億元，根據(jù) Frost & Sullivan 預(yù)測，2024 年中國民用無人機(jī)市場規(guī)模將達(dá)到 2,075.59 億元，2015-2024 年 CAGR 高達(dá) 33.37%。

2.1.3.人形機(jī)器人：持續(xù)催化的產(chǎn)業(yè)機(jī)會，打開空心杯電機(jī)新增長曲線

2023 年以來，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展提速，主要受到兩方面的催化：

1）以 ChatGPT 為代表的大模型使得通用人工智能得到質(zhì)的飛躍，有望從語言能力、視覺能 力、運(yùn)動控制和降低成本等幾個方面推動人形機(jī)器人的落地。語言能力方面，快速迭代的 ChatGPT 具有不亞于人的語言生成能力，為機(jī)器人的語音交互難題提供了解決方案。視覺能 力方面，在 SAM 模型的加持下，機(jī)器視覺的準(zhǔn)確性、識別速度和零樣本遷移能力得到革命性 提升。運(yùn)動控制方面，以 AI 模型為基礎(chǔ)的運(yùn)動控制系統(tǒng)目前仍在不斷迭代中。降本方面，AI 虛擬仿真測試大幅降低了測試成本，提升數(shù)據(jù)收集效率，加速產(chǎn)品迭代周期。 2）特斯拉作為行業(yè)標(biāo)桿，5 月在 Tesla AI Day 發(fā)布的 Optimus 最新進(jìn)展超預(yù)期，量產(chǎn)預(yù)期 提前。馬斯克對人形機(jī)器人的未來進(jìn)行了非常積極的展望，認(rèn)為未來人形機(jī)器人數(shù)量會超過 人類，需求預(yù)計達(dá)到 100 億臺。同月，英偉達(dá)創(chuàng)始人 CEO 黃仁勛在 2023 年 ITF 世界大會發(fā) 表視頻演講，表示具身 AI 將成為下一波人工智能浪潮。海內(nèi)外眾多公司開始進(jìn)一步推進(jìn)人 形機(jī)器人的布局，比如波士頓動力將其機(jī)器狗 Spot 接入 ChatGPT，OpenAI 領(lǐng)投挪威人形機(jī) 器人公司 1X Technologies,傅利葉智能發(fā)布其通用人形機(jī)器人 GR-1 等。

Optimus 每只靈巧手包含 6 個手部執(zhí)行器，11 個自由度，主要由空心杯電機(jī)+精密行星減速 器+滾珠絲杠+傳感器+編碼器構(gòu)成。空心杯電機(jī)使手指擁有活動能力；精密行星齒輪箱可實(shí) 現(xiàn)降速增矩的作用，使得機(jī)械手定位更精準(zhǔn)、運(yùn)用更靈活，增大手指抓握力；編碼器提供了 手部高精度位置反饋和速度反饋；傳感器使機(jī)器人擁有類似人類的知覺功能和反應(yīng)能力。 多指靈巧手是人形機(jī)器人大概率發(fā)展方向。人手共有 27 個自由度，完全復(fù)制難度大，對控 制、傳動要求很高，也難以實(shí)現(xiàn)輕量化。在降低自由度的同時保證場景適應(yīng)性是人形機(jī)器人 手部技術(shù)路線發(fā)展的核心邏輯，也是其實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的關(guān)鍵。工業(yè)用二指夾爪與物體接觸面積有 限，在抓握復(fù)雜形狀物體、對物體實(shí)現(xiàn)多個方向掌控等方面具備先天劣勢。我們認(rèn)為人形機(jī) 器人靈巧手必須至少具備三根手指，主要由其下游應(yīng)用決定。服務(wù)類場景，如家庭、養(yǎng)老院、 醫(yī)院等，是人形機(jī)器人有望率先落地的場景，此類應(yīng)用場景中接觸的物品對手部精度有一定 要求，如家庭場景中廚具、遙控器、水杯等，醫(yī)院場景中接觸的藥瓶、注射器等，至少需要 三指去操作。騰訊 Robotics X 自研的機(jī)械臂 TRX-Arm 有三根手指，采用多傳感器融合技術(shù)， 可流暢完成諸如調(diào)酒、穿刺、拋接等動作。主流代表性機(jī)器人產(chǎn)品特斯拉 Optimus、優(yōu)必選 Walker、達(dá)闥 Cloud Ginger、傅利葉智能 Fourier GR-1 采用五指方案。考慮到人形機(jī)器人 “仿人”的出發(fā)點(diǎn)以及下游應(yīng)用，我們認(rèn)為五指方案是未來靈巧手主流路線。

空心杯電機(jī)是機(jī)器人靈巧手關(guān)鍵零部件。據(jù)我們測算，以 Optimus 為例，在大規(guī)模量產(chǎn)價格 600 的假設(shè)下，空心杯電機(jī)單臺機(jī)器人價值量為 7,200 元，占總成本 4.43%，屬于占比較高的 零部件環(huán)節(jié)。手部關(guān)節(jié)除空心杯電機(jī)外，還需要搭配行星齒輪箱、滾珠絲杠、傳感器和編碼 器，組成模組使用，空心杯電機(jī)占手部執(zhí)行器成本的 54.5%。

我們根據(jù)如下假設(shè)對空心杯電機(jī)在人形機(jī)器人不同銷量下的潛在市場空間進(jìn)行了測算： 1）單臺人形機(jī)器人用空心杯電機(jī) 12 個； 2）空心杯電機(jī)價格隨量產(chǎn)進(jìn)程逐年下降，銷量 10 萬臺時，單價假設(shè)為 1,000 元；銷量 50 萬 臺時，單價假設(shè)為 800 元；銷量達(dá)到 100 萬臺時，量產(chǎn)單價假設(shè)為 600 元。 根據(jù)以上假設(shè)，在人形機(jī)器人銷量分別為 10/50/100 萬臺時，空心杯電機(jī)市場規(guī)模分別為 12/48/72 億元，相對于 2022 年市場規(guī)模的彈性分別為 23.2%/93.0%/139.5%。早期量產(chǎn)節(jié)奏 存在不確定性，目前尚處于探索期。我們預(yù)計一旦量產(chǎn)，人形機(jī)器人發(fā)展將進(jìn)入快車道，滲 透率迅速提升，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)黃金時期，帶來空心杯電機(jī)廣闊增量空間。

2.2.競爭格局：外資仍占據(jù)主要份額，國產(chǎn)廠商持續(xù)追趕超越

空心杯電機(jī)海外頭部企業(yè)包括瑞士 Maxon、德國 Faulhaber 和瑞士 Portescap，國內(nèi)頭部企 業(yè)為鳴志電器。海外企業(yè) Orbray、Nidec、CITIZEN MICRO、Allied Motion 等也在全球享有 較高聲譽(yù)。國內(nèi)拓邦股份、鼎智科技空心杯電機(jī)進(jìn)展較快，另有萬至達(dá)電機(jī)、昊升電機(jī)、鑫 寶達(dá)電機(jī)等未上市公司布局。

空心杯電機(jī)市場集中度高，以海外三大家為主的企業(yè)占據(jù)主要市場份額。據(jù) QY Research 數(shù) 據(jù)，2022 年全球空心杯電機(jī) CR5 為 67%，前五名企業(yè)包括 Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies、Maxon Motor 及 Nidec Copal Corporation。 海外頭部企業(yè)歷史積淀悠久，技術(shù)積累深厚，營收規(guī)模處于前列。我國空心杯電機(jī)發(fā)展較晚， 在規(guī)模、技術(shù)積累方面與海外相比有一定差距。

1）規(guī)模差距:國內(nèi)企業(yè)空心杯電機(jī)營收靜待起量

2022 年，Maxon 營收 7.08 億瑞士法郎（約合 52.83 億人民幣），同期鳴志電器/鼎智科技/拓 邦股份營收分別為 29.60/3.18/88.75 億人民幣，但國內(nèi)企業(yè)空心杯電機(jī)占營收比例很小，非 主營業(yè)務(wù)，規(guī)模與海外企業(yè)相比差距較大，尚待起量。

2）技術(shù)差距:在產(chǎn)品尺寸、部分性能等方面存在一定差距

海外空心杯電機(jī)企業(yè)起步很早，三大家成立時間已有 60 年以上，而國內(nèi)空心杯電機(jī)起步較 晚，技術(shù)積累與海外有一定差距。代表企業(yè)鳴志電器、鼎智科技、拓邦股份分別成立于 1994 年、2008 年和 1996 年。鳴志電器 2015 年取得空心杯電機(jī)相關(guān)專利，2019 年收購瑞士 Technosoft Motion AG，該公司公司在空心杯和無齒槽電機(jī)的驅(qū)動控制領(lǐng)域始終保持著全球 領(lǐng)先的技術(shù)水平，并擁有專門為無齒槽和空心杯電機(jī)開發(fā)的驅(qū)動控制器產(chǎn)品系列，此次收購 進(jìn)一步加強(qiáng)鳴志電器在空心杯電機(jī)領(lǐng)域的能力。 作為微特電機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的高技術(shù)附加值產(chǎn)品，能否將空心杯電機(jī)產(chǎn)品做到足夠微型化，可以在 一定程度上體現(xiàn)公司的技術(shù)水平，國內(nèi)公司在該方面和國際巨頭仍有差距。我們對 Maxon、 Faulhaber、Portescap、鳴志電器、鼎智科技和拓邦股份的空心杯電機(jī)直徑范圍做了梳理。 Maxon 和 Faulhaber 在技術(shù)上處于領(lǐng)先，有刷空心杯電機(jī)最小尺寸可做到 6 mm，無刷空心杯 電機(jī)直徑 Maxon 和 Faulhaber 分別可做到 4 mm 和 3 mm。Portescap 和鳴志電器較為接近， 有刷空心杯最小直徑為 8 mm，無刷空心杯可分別做到 12 mm、13 mm。

與海外三大家產(chǎn)品相比，我國企業(yè)在功率、效率等方面存在差距。為對比技術(shù)先進(jìn)性，我們 選取了較小尺寸的電機(jī)，對比了 Maxon、Faulhaber、Portescap 和鳴志電器的直徑為 8 mm、 額定電壓均為 6V 的有刷空心杯電機(jī)產(chǎn)品參數(shù)。與海外產(chǎn)品相比，我國企業(yè)在功率、效率等方 面存在一定差距。

我國空心杯電機(jī)仍較為嚴(yán)重地依賴海外產(chǎn)能，國產(chǎn)化率偏低。展望未來格局，我國企業(yè)和外 資的差距有望逐步縮小，我們看好我國企業(yè)在空心杯電機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展： 1）人形機(jī)器人降本需求將為國內(nèi)廠商彎道超車提供發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)特斯拉人形機(jī)器人 Optimus 的方案，每臺機(jī)器人需要用到 12 個空心杯電機(jī)，潛在需求巨大。而目前人形機(jī)器人 落地的難點(diǎn)之一在于其高昂的成本，降本需求迫切。與海外企業(yè)相比，我國企業(yè)具備價格低 廉、交付周期短、響應(yīng)迅速等優(yōu)勢。鳴志電器產(chǎn)品大部分性能已對標(biāo)國際產(chǎn)品，可滿足人形 機(jī)器人對空心杯電機(jī)的要求。未來我國企業(yè)有望發(fā)揮其優(yōu)勢，乘人形機(jī)器人降本的東風(fēng)得到 長足發(fā)展。 2）國產(chǎn)替代的持續(xù)推動?！痘A(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2021—2023 年）》中提出重 點(diǎn)產(chǎn)品高端行動，包括“小型化、集成化、高精密、高效節(jié)能微特電機(jī)”。海外三大家占據(jù)空 心杯電機(jī)絕大部分市場份額，隨著國產(chǎn)廠商陸續(xù)切入空心杯電機(jī)領(lǐng)域，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)追趕超 越，國產(chǎn)替代邏輯持續(xù)演繹，我國企業(yè)份額預(yù)計會穩(wěn)步提升。

3.對標(biāo)分析：十年磨一劍，產(chǎn)品、渠道、品牌優(yōu)勢顯著

3.1.瑞士 MAXON：空心杯電機(jī)全球龍頭，質(zhì)量為本，渠道、品牌優(yōu)勢強(qiáng)

空心杯電機(jī)龍頭 Maxon 的發(fā)展歷史距今已有 62 年之久，早于 1970 年便成功開發(fā)研制 DC 迷 你型電機(jī)，產(chǎn)品得到美國航天航空局背書，全球化布局持續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)。Maxon 的前身為 Interelectric AG 公司，起源于 1961 年，其代表性產(chǎn)品 DC 迷你型電機(jī)于 1968-1970 年間開 發(fā)問世。1980-2010 年為公司快速成長期，期間進(jìn)軍美國市場；Maxon 電機(jī)分別于 1997 年和 2004 年登上火星，產(chǎn)品在市場的地位得到確認(rèn)；并于 2007 年在瑞士成立醫(yī)療部門。2010 年 后，公司開始加快全球化布局，Maxon 韓國工廠于 2013 年投入使用，并在 2017、2018 年分 別收購瑞士 Zub Machine Control 和英國 Parvalux Electric Motors，打開市場的同時與現(xiàn) 有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)協(xié)同，為客戶提供更多元的解決方案。

下游需求帶動 Maxon 營收同比增速加快。Maxon 營收由 2019 年 5.68 億瑞士法郎增至 2022 年 7.08 億瑞士法郎（按 2022 年 12 月 30 日收盤匯率 7.4612，約合 52.83 億人民幣），2019- 2022 年 CAGR 為 7.62%。受益于工業(yè)自動化和醫(yī)療需求增長，2021 年及 2022 年同比增速分別 為 13.19%和 12.96%。據(jù) Maxon 官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2022 年總產(chǎn)量約 500 萬臺。

Maxon 產(chǎn)品種類多樣，涵蓋精密運(yùn)控多個領(lǐng)域，擁有超 5,000 種產(chǎn)品，100 萬種組合方式， 可提供模組解決方案。用戶可根據(jù)需求選擇搭配電機(jī)、齒輪箱、傳感器、控制器和其他配件， 用于特定場景。客戶采購?fù)患夜竟た禺a(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)更好的兼容性，使模組發(fā)揮最大性能， 同時批量采購可享受較為低廉的價格。定制化、模組化代表著精密運(yùn)控的發(fā)展趨勢，有助于 公司產(chǎn)品之間的技術(shù)、加工協(xié)同以及對下游應(yīng)用領(lǐng)域的積累和把控，形成“零部件——模組 ——下游應(yīng)用——零部件改進(jìn)”的正向循環(huán)。

Maxon 全球領(lǐng)先的地位主要來自于技術(shù)、渠道、品牌方面的優(yōu)勢： 1）技術(shù)領(lǐng)先，持續(xù)投入研發(fā)。Maxon 成立于 1961 年，至今在驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域已有超 60 年的歷 史，早于 1970 即注冊了 DC 迷你型電機(jī)，獲得了鉆石型繞組無鐵轉(zhuǎn)子的制造工藝專利。截至 2022 年底，Maxon 在全球 10 個開發(fā)中心擁有約 340 名研發(fā)人員，研發(fā)開支占營業(yè)額比例達(dá) 8%左右的水平。 Maxon 的核心技術(shù)包括：①精密 DC 電機(jī)的五種繞組技術(shù)；②標(biāo)準(zhǔn)和特殊齒輪箱；③編碼器技 術(shù)；④電氣和系統(tǒng)技術(shù)；⑤用于塑料、陶瓷和金屬粉末的注塑成型工藝（CIM/MIM）；⑥裝配 和自動化技術(shù)。 領(lǐng)先的技術(shù)是優(yōu)良質(zhì)量的保證。Maxon 的電機(jī)已被成功應(yīng)用于太空、極端惡劣的地表和地下 環(huán)境，產(chǎn)品參數(shù)在效率、穩(wěn)定性等方面處于領(lǐng)先。長期機(jī)械測試可發(fā)現(xiàn)負(fù)載情況下的弱點(diǎn)， 因此能夠及早進(jìn)行修正。公司已通過 ISO 9001、ISO 14001、ISO 13485、EN 9100、IATF 16949 等多項國際認(rèn)證。 2）渠道布局廣，銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球。Maxon 國際化布局已基本完善，分布于全球 40 個國家， 在瑞士、德國、匈牙利、韓國、美國、法國、荷蘭、中國、英國（Parvalux）設(shè)有生產(chǎn)基地。 全球約有 3,300 名員工，其中超過 1,300 名在瑞士薩克瑟恩。公司的全球化進(jìn)程始于 1980 年 代，1981 年收購位于美國舊金山南部的分銷商，開始進(jìn)軍美國市場；1989 年在德國 Sexau 成 立生產(chǎn)基地。 3）品牌力得到認(rèn)可，獲美國航天航空局背書。Maxon 電機(jī) 1997 年隨美國航天航空局的“探 路者”號探測器成功登陸火星，2004 年分別隨“勇氣號”和“機(jī)遇號”火星探測器再次登陸 火星。此外，Maxon 電機(jī)亦隨 Philae 登陸器于 2014 年登陸彗星，并在真空環(huán)境下工作 10 年 之久。成功登陸火星和彗星證明了 Maxon 電機(jī)在極端苛刻條件下的良好使用性能，美國航天 航空局為公司產(chǎn)品提供了背書，為 Maxon 電機(jī)品牌力的建立提供了強(qiáng)有力支持。

3.2.德國 FAULHABER：技術(shù)鼻祖，成功收并購、擴(kuò)展能力圈

Faulhaber 的歷史最早可回溯至 1947 年，是空心杯電機(jī)的技術(shù)鼻祖。1958 年，Dr.F.Faulhaber （馮哈伯）研制出斜繞組線圈繞組技術(shù)，F(xiàn)aulhaber 一度成為空心杯電機(jī)的代名詞。公司 1961 年即在美國俄亥俄州克里夫蘭成立公司，但全球布局的加速始于 2000 年左右。自 1999 年收 購 Feintechnik Bertsch GmbH & Co. KG（德國）后，公司相繼在匈牙利、羅馬尼亞、新加 坡、法國、中國、荷蘭、波蘭、奧地利、馬來西亞、意大利等多地設(shè)立公司，并持續(xù)通過收 購擴(kuò)展公司能力圈。

盈利能力改善，資本結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2021 年，公司實(shí)現(xiàn)營收 2.53 億歐元，凈利潤 0.18 億歐元， 凈利率為 7.07%，較 2020 年提升了 5.12pcts，盈利能力改善。公司規(guī)模近十年穩(wěn)步增長、結(jié) 構(gòu)優(yōu)化，總資產(chǎn)由 2012 年的 1.80 億歐元增至 2021 年 2.87 億歐元，同時資產(chǎn)負(fù)債率由 75.94% 下降至 61.73%。

與 Maxon 類似，F(xiàn)aulhaber 亦有豐富的產(chǎn)品布局，總產(chǎn)品種類達(dá) 274 種，涵蓋電機(jī)、減速箱、 線性致動器、編碼器、電子控件和其他配件,標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品組合方式超 2,500 萬種。FAULHABER GROUP 由 FAULHABER Drive Systems（總部位于德國）和 Micro Precision Systems（簡稱： MPS，成立于 1936 年，總部位于瑞士）兩個分部組成。Faulhaber 主要提供高精度微型和微 驅(qū)動系統(tǒng)；MPS 在微型軸承和滾珠絲杠技術(shù)、高科技機(jī)械制造和組裝領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗。

復(fù)盤 Faulhaber 的發(fā)展歷史，其突出優(yōu)勢主要來自于以下兩個方面： 1）領(lǐng)先的技術(shù)?？招谋姍C(jī)最早的源起和 Faulhaber 密不可分。Fritz Faulhaber 博士 1958 年即設(shè)計了斜交纏繞設(shè)計，是空心杯電機(jī)的發(fā)明者，技術(shù)開發(fā)領(lǐng)先 Maxon 超十年。目前，集 團(tuán)的四個業(yè)務(wù)部門在全球范圍內(nèi)共擁有超過 50 項專利。 2）戰(zhàn)略布局拓展公司能力圈。在過去十幾年間，F(xiàn)AULHABER GROUP 成功并購了高精密小型和 微型技術(shù)重要領(lǐng)域內(nèi)的多家企業(yè)，提供更為豐富的產(chǎn)品種類，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)領(lǐng)域的拓寬。目前， 公司全球有超 2,300 名員工，下設(shè)驅(qū)動系統(tǒng)事業(yè)部、微型精密系統(tǒng)事業(yè)部、精密零件事業(yè)部 和北美能力中心四個業(yè)務(wù)部門，銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋歐洲、北美和亞洲。

3.3.對標(biāo)結(jié)論：技術(shù)與應(yīng)用并重，形成產(chǎn)品迭代的良性循環(huán)

通過對 Maxon、Faulhaber 的對標(biāo)分析，國內(nèi)廠商在空心杯電機(jī)領(lǐng)域需從以下幾方面發(fā)力來 實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代以及在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)機(jī)遇中彎道超車： 1）持續(xù)重視研發(fā)投入，早日打破技術(shù)壁壘，提升工藝水平。海外巨頭起步早，技術(shù)積累深厚， 同時在下游應(yīng)用反饋過程中沉淀行業(yè) Know How。我國企業(yè)起步晚，在加工精度、產(chǎn)品效率等 方面存在一定差距。重視研發(fā)投入、提升產(chǎn)品技術(shù)水平是打破壁壘的前提。此外，空心杯電 機(jī)的加工工藝復(fù)雜，繞線技術(shù)更是核心難點(diǎn)所在。產(chǎn)品質(zhì)量自然而然隨著技術(shù)水平的提升和 工藝水平的進(jìn)步而提高，優(yōu)良的口碑帶來客戶的認(rèn)可，提升產(chǎn)品影響力，形成正向循環(huán)。如 Maxon 電機(jī)技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，在火星上可工作十年之久，穩(wěn)定性得到驗證，并因此 獲得美國航天航空局背書，奠定其市場地位，為進(jìn)一步開拓客戶創(chuàng)造條件。Maxon 研發(fā)投入 逐年增長，2022 年投入 5,150 萬瑞士法郎，在全球 10 個開發(fā)中心擁有約 340 名研發(fā)人員。

2）優(yōu)化產(chǎn)品矩陣，加深對下游應(yīng)用的把控，提升公司提供整體解決方案的能力。Maxon 和 Faulhaber 產(chǎn)品雖然種類繁多，但基本圍繞“精密運(yùn)控”展開，以空心杯電機(jī)為核心，提供 微型齒輪箱、編碼器、其他配件，可交付整體解決方案。如 Maxon 和 Faulhaber 的齒輪箱主 要為毫米級，以配套其毫米級電機(jī)，F(xiàn)aulhaber 的成功收并購也為其產(chǎn)品矩陣的優(yōu)化而服務(wù)。 海外企業(yè)致力于在一個特定方向做到“?！焙汀熬?，面對客戶的特定場景需求，可從其產(chǎn)品 矩陣中選擇合適的組合，交付模組化解決方案，同時也加深了公司對下游應(yīng)用領(lǐng)域的積累。 模組化和定制化代表著工控領(lǐng)域未來發(fā)展方向，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)優(yōu)化產(chǎn)品矩陣，提升提供整體解 決方案的能力。

4.重點(diǎn)公司分析

4.1.鳴志電器：HB 步進(jìn)電機(jī)龍頭，空心杯電機(jī)國內(nèi)領(lǐng)先

鳴志電器為國內(nèi)步進(jìn)電機(jī)龍頭，初創(chuàng)于 1994 年，1998 年工廠建成，HB 電機(jī)產(chǎn)品初步投產(chǎn)。 2000 年布局電源業(yè)務(wù)，電源工廠建成投產(chǎn)；同年在美國芝加哥成立鳴志工業(yè)（美洲），進(jìn)軍 美國市場。2005 年布局 LED 驅(qū)動器業(yè)務(wù)。2007 年，鳴志與 Applied Motion Products 合資， 安浦鳴志成立。2009-2013 年，分別在意大利、新加坡和日本成立公司，加快全球化布局。 2014 年收購 Applied Motion Products。2015 年鳴志電器與 PBC Linear 合資，鳴志派博思 成立，同年收購 LIN ENGINEERING。2017 年，鳴志電器成功掛牌上交所主板。 此后，鳴志電器相繼成立太倉智能產(chǎn)業(yè)基地、收購常州市運(yùn)控電子股份、收購瑞士 Technosoft Motion AG、成立印度公司等，持續(xù)擴(kuò)展全球化布局。截至 2022 年底，鳴志電器全資控股、 直接控股及間接控股子公司共計 30 家，總部位于中國上海，在北京、廣州、深圳等十大城市 設(shè)有辦事處，分公司遍及北美、歐洲、日本和東南亞，已形成全球銷售網(wǎng)絡(luò)，并通過跨國并 購在海外擁有了多處研發(fā)中心和制造基地，全球員工總數(shù)已達(dá) 3,000 多人。

業(yè)績穩(wěn)扎穩(wěn)打，基本盤穩(wěn)定。鳴志電器 2022 年實(shí)現(xiàn)營收 29.60 億元，2012-2022 年 CAGR 為 12.66%；歸母凈利潤從 2012 年 0.58 億元增至 2022 年 2.47 億元，期間 CAGR 為 15.59%。主 營業(yè)務(wù)為控制電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)，占總營收比例穩(wěn)步上升，從 2012 年的 46.81%上升至 2022 年 78.43%，代表性產(chǎn)品 HB 步進(jìn)電機(jī)打破日本壟斷，份額已進(jìn)入全球前五。公司盈利能力穩(wěn) 定，毛利率和凈利率跨周期波動較小，近五年平均毛利率、凈利率水平為 37.78%和 9.04%。

在空心杯電機(jī)領(lǐng)域，鳴志電器屬于國內(nèi)稀缺標(biāo)的，起步較早，持續(xù)投入研發(fā)，有刷空心杯電 機(jī)外徑可做到 8 mm，產(chǎn)品技術(shù)亦處于國內(nèi)領(lǐng)先。鳴志電器在空心杯電機(jī)領(lǐng)域相關(guān)專利可追溯 至 2015 年，2019 年收購瑞士 Technosoft Motion AG，進(jìn)一步加強(qiáng)其在空心杯電機(jī)領(lǐng)域的優(yōu) 勢。公司持續(xù)重視研發(fā)投入，研發(fā)費(fèi)用穩(wěn)步增長，2022 年研發(fā)支出 2.18 億元，占總營收比 例呈上升趨勢，2022 年研發(fā)費(fèi)用率為 7.38%。截至 2022 年底，公司共取得專利 546 項，數(shù)量 較 2018 年增長一倍以上，其中發(fā)明專利 55 項。具體到空心杯電機(jī)，根據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局查 詢結(jié)果，檢索關(guān)鍵詞“空心杯”，鳴志電器共檢索到 12 項有效專利，包括 3 項發(fā)明專利和 9 項實(shí)用新型專利，在 2015 年已具備自主知識產(chǎn)權(quán)。

我們預(yù)計空心杯電機(jī)將為鳴志電器帶來新的增長契機(jī)，鳴志電器有望借助以下優(yōu)勢受益： 1）已有產(chǎn)品助力渠道客戶拓展。鳴志電器率先打破日本在步進(jìn)電機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的壟斷地位，主要 產(chǎn)品 HB 步進(jìn)電機(jī)連續(xù) 5 年全球占比 8%以上，銷量位列全球第四。借助步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)固的基本 盤和成熟的全球銷售網(wǎng)絡(luò)，公司空心杯電機(jī)有望得到更快推廣，以更低的成本獲取用戶； 2）性價比助力人形機(jī)器人降本。降本是人形機(jī)器人落地的重要訴求之一，我國零部件廠商具 備價格低廉、交付周期短等優(yōu)勢，人形機(jī)器人價格降至消費(fèi)級離不開我國供應(yīng)鏈的賦能。鳴 志電器在空心杯電機(jī)領(lǐng)域具備先發(fā)優(yōu)勢和卡位優(yōu)勢。雖然公司產(chǎn)品與海外仍有差距，但大部 分性能已能對標(biāo)國際產(chǎn)品，可滿足人形機(jī)器人手部電機(jī)要求，在技術(shù)積累、產(chǎn)品布局方面處 于國內(nèi)領(lǐng)先，具備相對優(yōu)勢。空心杯電機(jī)技術(shù)壁壘在于繞線，新進(jìn)入者需要在設(shè)計和制造工 藝兩方面攻關(guān)，鳴志電器先發(fā)優(yōu)勢顯著?？招谋姍C(jī)有望乘著人形機(jī)器人東風(fēng)，為公司開辟 新的增長曲線。

鳴志電器整體性價比優(yōu)勢明顯。我們對比了鳴志電器和 Maxon 的不同外徑空心杯電機(jī)產(chǎn)品價 格，16 mm 以下產(chǎn)品額定電壓選擇 6V，16 mm 以上產(chǎn)品額定電壓選擇 12V；對于選定尺寸和 電壓下有多款規(guī)格的產(chǎn)品，價格取平均值。Maxon 為電機(jī)價格，鳴志電器為電機(jī)+減速機(jī)配套 價格。鳴志電器和 Maxon 定價呈現(xiàn)出不同的走勢，16 mm 左右產(chǎn)品價格最低。我們分析原因 為：小尺寸產(chǎn)品國內(nèi)尚未突破技術(shù)壁壘，鳴志電器在國內(nèi)具有稀缺性，因此定價較高；16 mm 以上產(chǎn)品隨原材料用量增加價格也增高。考慮到去除減速機(jī)價格，以及未來空心杯電機(jī)入局 者增加，技術(shù)壁壘突破，國內(nèi)廠商仍有很大降價空間，尤其在于小尺寸電機(jī)，隨著人形機(jī)器 人產(chǎn)業(yè)進(jìn)度加快，我國企業(yè)性價比優(yōu)勢將得到充分發(fā)揮。

4.2.鼎智科技：微特電機(jī)隱形冠軍，多產(chǎn)品有望受益于人形機(jī)器人發(fā)展

鼎智科技為北交所上市公司，江蘇雷利（300660）為其控股股東。鼎智科技成立于 2008 年， 前身為“常州市鼎智機(jī)電有限公司”。2019 年 8 月，江蘇雷利通過受讓股權(quán)取得了鼎智機(jī)電 的 70%股權(quán)，成為鼎智機(jī)電的控股股東。2021 年 6 月，公司登陸全國中小企業(yè)股份轉(zhuǎn)讓系統(tǒng)。 2022 年 8 月，公司入選江蘇省第四批專精特新“小巨人”企業(yè)公示名單。2023 年 4 月，公司 登陸北交所。 鼎智科技全球化布局處于加速階段。公司總部位于江蘇省常州市，在中國和美國設(shè)有生產(chǎn)基 地；在中國深圳、美國加州和韓國設(shè)有銷售分部。2023 年以來，公司密集公布多項業(yè)務(wù)和布 局進(jìn)展，包括與邁瑞醫(yī)療深化在音圈電機(jī)的戰(zhàn)略合作、在韓國設(shè)立全資子公司 DINGS' KOREA Co.,Ltd、在常州設(shè)立控股子公司“一和起”等，進(jìn)一步完善公司業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

鼎智科技是我國微特電機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的隱形冠軍，線性執(zhí)行器已處于領(lǐng)先地位，音圈電機(jī)借疫情 契機(jī)供應(yīng)邁瑞醫(yī)療。產(chǎn)品矩陣圍繞精密運(yùn)控及其解決方案展開，主要包括線性執(zhí)行器、混合 式步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)和音圈電機(jī)。公司線性執(zhí)行器主要競爭對手為美國海頓科克，鼎智科 技市占率全球第二，國內(nèi)第一，是該領(lǐng)域隱形冠軍。音圈電機(jī)發(fā)展于疫情期間，鼎智原先是 邁瑞線性執(zhí)行器的第二供應(yīng)商，隨著第一波疫情來臨，音圈電機(jī)成為有創(chuàng)呼吸機(jī)量產(chǎn)的卡脖 子零件，公司借此契機(jī)開始給邁瑞供應(yīng)音圈電機(jī)。近期公司與邁瑞醫(yī)療簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議， 雙方投入資源持續(xù)對音圈電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。未來公司音圈電機(jī)自制率預(yù)計進(jìn)一步提升，受益于 人口老齡化帶來的醫(yī)療器械穩(wěn)步發(fā)展前景以及核心零部件國產(chǎn)替代邏輯。

鼎智科技盈利增速、利潤水平領(lǐng)先。公司營收從 2018 年 0.72 億元增至 2022 年 3.18 億元， 2018-2022 年 CAGR 高達(dá) 44.83%；凈利潤由 2018 年 0.16 億元增至 2022 年 1.01 億元，期間 CAGR 為 59.51%，增速高于營收。除 2019 年工資薪酬增加導(dǎo)致管理費(fèi)用提高、凈利率降低外， 公司整體毛利率、凈利率水平處于行業(yè)領(lǐng)先。招股書顯示，2022 年公司毛利率、凈利率分別 為 55.39%和 31.67%，而同期可比公司平均毛利率、凈利率水平僅為 33.32%和 11.09%。公司 高利潤水平來自于：①產(chǎn)品定位高端，競爭對手較少；②線性執(zhí)行器零部件絲桿、螺母自制 率高。

鼎智科技空心杯電機(jī)進(jìn)展較快。公司空心杯電機(jī)屬于無刷電機(jī)，根據(jù)產(chǎn)品構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計， 確定繞線原理，攻克了繞線工藝、繞線成型、線包固化等多項技術(shù)難點(diǎn)，相關(guān)專利正處于申 請過程中。目前公司已實(shí)現(xiàn)空心杯電機(jī)全自動量產(chǎn)，并能針對客戶的不同需求提供定制化產(chǎn) 品和組件。當(dāng)前多款樣品處在測試階段。 我們看好公司空心杯電機(jī)在人形機(jī)器人發(fā)展中的成長機(jī)會： 1）與雷利的協(xié)同效應(yīng)。江蘇雷利主營微特電機(jī)，可在家電、汽車、工業(yè)、運(yùn)動等多種場景提 供解決方案，2022 年營收規(guī)模 29.0 億元，截至本報告日（2023.08.07）總市值為 97.64 億。 鼎智科技和母公司江蘇雷利同樣專注于微特電機(jī)領(lǐng)域，可形成協(xié)同效應(yīng)，在渠道擴(kuò)展、客戶 開發(fā)、提供一體化解決方案等方面具備優(yōu)勢； 2）人形機(jī)器人多產(chǎn)品供應(yīng)，有利于客戶開發(fā)。公司專注于微特電機(jī)及精密運(yùn)控領(lǐng)域，主要產(chǎn) 品線性執(zhí)行器可用于人形機(jī)器人線性關(guān)節(jié)，同時，絲桿作為將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動的關(guān) 鍵零部件，也是靈巧手執(zhí)行器的重要組成部分。公司線性執(zhí)行器+空心杯電機(jī)的產(chǎn)品布局，使 其在人形機(jī)器人線性關(guān)節(jié)和手部關(guān)節(jié)均具備機(jī)會，提升模組化解決方案的能力。線性執(zhí)行器 的市場地位有望提升公司整體產(chǎn)品口碑，增大客戶采購空心杯電機(jī)的概率。

4.3.拓邦股份：智能控制器龍頭，持續(xù)開辟新增長曲線

深圳拓邦股份為國內(nèi)智能控制器龍頭，成立于 1996 年，前身為深圳市拓邦電子設(shè)備有限公 司。1996-2007 年為公司業(yè)務(wù)積淀期，1999 年成立了家電控制智能研究中心，2000 年被深圳 市科技局認(rèn)定為深圳市高新技術(shù)企業(yè)，2002 年被評為深圳市科技企業(yè) 50 強(qiáng)，2007 年在深交 所上市，成為國內(nèi)智能控制領(lǐng)域首家上市公司。2009-2015 年公司加快在國內(nèi)的業(yè)務(wù)擴(kuò)張， 陸續(xù)成立杭州分公司、惠州拓邦，并收購了深圳眾志盈科及深圳研控自動化科技。2015 年后 公司逐步走向全球，在印度、越南、歐洲、墨西哥等地成立公司。

拓邦股份銳意進(jìn)取，成立以來持續(xù)成功開辟新增長曲線，營收一路高歌猛進(jìn)。公司營收自 2004 年 3.34 億元增至 2022 年 88.75 億元，期間 CAGR 為 19.99%。公司 2015 年及之前的行業(yè)應(yīng)用 以家電為主，占收入比重 70%以上。隨著下游行業(yè)應(yīng)用拓展，工具板塊快速成長，成為公司 第二增長曲線。目前家電、工具行業(yè)作為公司的成熟業(yè)務(wù)，持續(xù)穩(wěn)健增長，合計占比約七成。 新能源業(yè)務(wù)作為成長業(yè)務(wù)，構(gòu)建公司第三成長曲線，目前收入占比為 22.9%。

電機(jī)業(yè)務(wù)有望成為公司第四增長曲線。公司電機(jī)業(yè)務(wù)從 2007 年開始布局，并在 2016 年收購 了主營為驅(qū)動及運(yùn)動控制的研控子公司，快速進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。公司電機(jī)產(chǎn)品包括空心杯 電機(jī)、直流無刷電機(jī)及伺服、步進(jìn)系統(tǒng)?？招谋姍C(jī)業(yè)務(wù)起步很早，于 2009 年即取得相關(guān)發(fā) 明專利，目前公司有刷空心杯電機(jī)產(chǎn)品尺寸為 16-40 mm，無刷空心杯電機(jī)尺寸為 12-40 mm。 2020 年公司募投項目“拓邦惠州第二工業(yè)園項目”達(dá)產(chǎn)后將形成年產(chǎn) 1.3GWh 的鋰電池產(chǎn)品 以及年產(chǎn) 860 萬件高效電機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，高效電機(jī)以直流無刷電機(jī)為主，也包括一部分 空心杯電機(jī)產(chǎn)品。截至目前，公司空心杯電機(jī)已經(jīng)在智能制造的電動夾爪、醫(yī)療健康的骨科 動力工具、智能跟隨的高爾夫球包車等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量應(yīng)用。

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審核編輯：劉清