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机器人的动力源,国内各类别正持续突围

前言: 随着制造业自动化程度的持续提升,机器人领域得以不断发展,从早期的单任务起重机式臂扩展到自动化的机器人,再发展为能…

前言:

随着制造业自动化程度的持续提升,机器人领域得以不断发展,从早期的单任务起重机式臂扩展到自动化的机器人,再发展为能与人类直接互动的协作机器人。

如今,机器人领域与人工智能相结合,实现了向人形机器人的跨越,这为该产业的新一轮升级换代与跨越发展打开了新的窗口。

作者?| 方文三

图片来源?|??网 络?

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机器人领域走向精细化与高端化

机器人根据应用场景不同,会选择不同电机。

①工业机器人对性能和精度要求较高,主要使用伺服电机。

②协作机器人追求轻量化、小型化等特性,通常采用整体式的无框电机,并采用关节一体化技术。

③人形机器人关节要求与协作机器人有相似之处,主要使用无框电机、空心杯电机。

其中,控制电机是机器人[动力核心]。

控制电机的产业链上游主要是磁性原材料、编码器、芯片和轴承等,其中磁性材料和编码器相对关键。

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磁性材料对电机性能影响较大,磁性材料中钕铁硼性能较好,渗透率有望提升。

编码器是电机核心部分,国内企业持续突破,有望加速高端电机国产化。

根据QYResearch数据,2019年我国电机市场规模达到了344亿美元,预计2026年将增长至617亿美元,年复合增长率8.83%。

过去五年复合增长率为3.66%,预计2027年将达到2072亿美元,年复合增长率6.79%。

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行业特征导致的竞争分散

从应用场景来看,电机行业具有下游需求长尾化、产品品类多、定制属性强等特征。

这也导致电机行业不存在[赢家通吃]的情况,参与玩家众多,竞争格局高度分散。

由于不同的应用场景的侧重点不同,客户对电机的性能要求和核心指标有差别。

汽车电机更侧重功率密度;机器人电机更侧重控制精度;重型机械电机更侧重扭矩等。

因此,电机企业对应用领域进行横向拓展,就需要重新研发和设计产品,有一定的难度。

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人形机器人带动新的增长和替代空间

在人形机器人产业链中,电机的价值量占比较高。据机构测算,电机占人形机器人零部件占比为25%。

正是因为如此,一旦人形机器人放量,相关电机企业将迎来较大的发展机遇。

随着人形机器人逐步落地,有望贡献新增量,若人形机器人数量超过100万个,将带来电机市场增量344亿元。

国内电机企业处于[量增]走向[提质]阶段,部分企业不断加速中高端电机相关行业渗透。

若人形机器人加速落地,或将给国内企业带来参与先进领域设计/制造的机会。

Skyquest预计2030年有望达到28亿美元,复合增速达13.4%。

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伺服电机:中高端第一枪替代指数最高

伺服系统是运动控制的核心,控制精度更高,广泛用于半导体、新能源、机器人等高端领域。

在系统市场,中外资品牌厂商凭借品牌与技术优势占据了我国60%-70%的市场份额。

根据MIR数据统计,2020年全球伺服电机市场规模367亿元,预计2026年有望达到539亿元。

我国伺服电机起步较晚,2020年我国伺服电机市场规模约149亿元,预计2026年有望达到225亿元。

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我国伺服电机竞争格局中外资品牌占65%,国产品牌占35%。

2021年内资品牌的伺服系统市场份额达到35.79%,同比增长6.02pct。汇川技术、禾川科技、信捷电气等厂商近年来市场份额提升明显。

在伺服电机进军中高端市场,国产替代进行时伺服电机系统是工业自动化控制设备主要的动力来源之一。

近年来通用伺服国产化率逐年攀升,2021年行业国产化率达到23.57%,2022年前三季度提升至30.51%。

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空心杯电机:高精度市场的重点发力领域

由于空心杯电动机避开了有铁芯电动机多种技术弊端,使其具备了广阔的应用领域。

其在高精度、高速响应、紧凑高效场景得到广泛应用。

①需要快速响应的系统:军用领域导弹方向的快速调节、高灵敏度的记录和检测设备、工业机器人、仿生义肢。

②对重量和能耗要求的飞行器,包括无人机、航模等。

③其他家电、工业产品,可以替代传统电机,提高产品性能。

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目前空心杯电机龙头为瑞士MAXON(医疗)、德国FAULHABER(电动工具)和瑞士PORTESCAP(医疗+电动工具),全球市占率70-80%。

国内鸣志电器最先突破设计、驱动壁垒,产品性能与海外竞争对手对标,可满足人形机器人用要求,且价格至少低于海外1000元。

不过,国内已有厂商主要采用半自动/手工生产,返工率高,且不具备批量生产能力。

国内厂商鸣志电器和鼎智科技的空心杯产品已经可以应用在军工、医疗、半导体等高端领域,并可以以[编码器+控制器+空心杯电机+精密齿轮箱]方案形式提供产品。

工控领域头部企业伟创电气也切入机器人板块,布局空心杯电机、无框电机等产品,其他微传动头部企业兆威机电也有相应积淀。

无框电机:发挥结构性及价格优势

在人形机器人领域,无框电机也有望发挥自身结构紧凑、性能较高的优势,在机器人四肢等领域应用。

以步科股份与科尔摩根60mm左右的转子内径产品对比,可以发现国内头部企业产品过载能力、额定转矩等部分性能已经逐步接近海外产品。

在此情况下,国产品牌有望凭借价格优势提升市占率。

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电机产业链下游应用市场广泛

①电机产业链上游为磁性材料、编码器、芯片及轴承等结构件,成本占比分别约为25%、25-30%、45-50%。

②中游为电机本体。

③下游应用领域主要为各行业通用自动化设备。

电机的下游应用市场极为广泛,空间千亿美元。

从下游细分市场来看,汽车占比最高,占40.5%;

其次为工业机械、HVAC设备(供热、通风与空气调节)、空调、运输、家电等。

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新兴领域拉动明显的发展趋势

①医疗器械、协作/人形/工业机器人、无人机、可穿戴设备、智能家居、新能源汽车等需求拉动,且这些市场往往更高端。

②功能密度高、力矩大、体积小、噪音小、温升小、稳定性可靠性好等,低劣低质产品逐步退出市场。

③通过完善的售前定制化方案,售后快速响应提升服务质量,而非简单的价格战获得用户信任。

④通过PLC等高性能控制器实现位置控制数字化,实现转矩、转速、位置等精准控制。

⑤电机同编码器、丝杠、变速器、传感器高度集成为一个模组,实现精密运动组件。

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结尾:

在机器人领域,电机的重要性日益凸显。伴随着人形机器人技术的不断突破,电机行业有望迎来新一轮的增长。

发挥好机器人的撬动作用,不仅能帮助制造业提质增效,还有望开辟发展新领域新赛道,塑造发展新动能新优势。

部分资料参考:华福证券:《人形机器人风再起时,电机零部件充分受益》,信达证券:《机器人[动力源],看好国产电机持续突破》,申万宏源研究:《机器人伺服电机行业研究:机器人关节动力源,看好国产厂商崛起》

       原文标题 : AI芯天下丨深度丨机器人的动力源,国内各类别正持续突围

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作者: admin123

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