机械设备行业深度报告：空心杯电机-人形机器人的“掌”上明珠

收盘点位52周最高52周最低1397.571606.01343.43 机械设备沪深3002022-122023-032023-05202研究所研究所分析师:刘卓SAC登记编号:S1340522110001Email:liuzhuo@研究助理:傅昌鑫SAC登记编号:S1340123050006Email:fuchangxin@《北交所专题：待到山花烂漫时—机械设备公司全梳理》-2023.12.10电机的定转子结构形式，采用了无铁芯定/转子，从本质上解决了铁空心杯电机的核心技术壁垒在于定子/转子的自支撑绕组技术型线圈，自动化设备一次性绕制成型，合格率极高，绕组杯平整度、空心杯电机产品因其优异性能，下游应用场景场景广泛，海外厂商Maxon、Faulhaber、Portesc全球人形机器人产业规模化发展有望带动空心杯电机应用的广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产品大概率也能够符合人形机器人的应用需求。人形机器人规模化不及预期风险；空心杯电机降本不达预期风请务必阅读正文之后的免责条款部分21人形机器人的“掌”上明珠——空心杯电机 41.1什么是空心杯电机？ 41.2空心杯电机分类：有刷与无刷 51.3空心杯电机价格较贵，核心壁垒在于自支撑绕组技术 71.4市场份额被海外厂商占据，供应商格局固定 1.5下游应用场景广泛，人形机器人灵巧手打开增量空间 2人形机器人空心杯电机市场空间测算 3空心杯电机相关标的梳理 3.1鸣志电器：空心杯电机核心标的，已形成收入 3.2鼎智科技：从医疗领域向人形机器人领域延申 3.3兆威机电：从微型驱动向人形机器人领域拓展 3.4雷赛智能：拟推出空心杯电机产品 4风险提示 请务必阅读正文之后的免责条款部分3 4 5 5 6 6 6 7 7 8 9 9 请务必阅读正文之后的免责条款部分4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在很多领域代表了电动机的发展方向。图表1：空心杯电机产品结构图资料来源：kegumotor，中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分5图表2：高速铁芯电机不同转速下的损耗情况资料来源：《高速永磁电机的损耗计算与温度场分析》（孔晓光、王凤翔等中邮证券研究所图表3：空心杯电机特性资料来源：鸣志电器官网，中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分6其为“有刷空心杯电机”其为“无刷空心杯电机”圈导线直接连接到控制器，通过处理连接板上的霍尔反馈的位置信号完成换向；成转子。无刷空心杯电机的线圈是固定的，永磁铁作为转子在中间旋转。图表4：有刷空心杯电机爆炸图图表5：无刷空心杯电机爆炸图资料来源：鸣志电器官网，中邮证券研究所资料来源：鸣志电器官网，中邮证券研究所但其长寿命、高转速、忽略电磁干扰的多项优势也令其图表6：有刷与无刷空心杯电机性能特点对比有刷空心杯电机无刷空心杯（无齿槽）电机电机寿命受限（2000h）转速受限有火花无铁损控制简单长寿命（20000h）高转速电磁干扰可忽略有铁损需要辅以驱动控制资料来源：鸣志电器官网，中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分7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。和运行性能，决定空心杯电机的质量。图表7：直绕型绕线杯平面连接图图表8：直绕型线圈绕制形式资料来源：《空心绕线杯无刷电机绕组设计技术》（杨素香、石峰等中邮证券研究所资料来源：《马鞍形空心杯电机线圈绕制设备研究》（谢春辉中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分8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。这种绕图表9：斜绕型线圈绕制形式资料来源：《马鞍形空心杯电机线圈绕制设备研究》（谢春辉中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分9图表10：菱形绕组绕线杯平面图图表11：菱形绕组线圈绕制形式资料来源：《空心绕线杯无刷电机绕组设计技术》（杨素香、石峰等中邮证券研究所资料来源：《马鞍形空心杯电机线圈绕制设备研究》（谢春辉中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分10图表12：绕卷生产与一次成型的对比资料来源：《马鞍形空心杯电机线圈绕制设备研究》（谢春辉中邮证券研究所图表13：瑞士MeteorM21型绕线机（左）和日特机械BAS-01-30（右）设备图资料来源：《马鞍形空心杯电机线圈绕制设备研究》（谢春辉中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分11动化绕线设备发展缓慢，同海外有较大差距。国内由于劳动力密图表14：中特科技全自动双轴空心杯绕线机图表15：勤联科技双轴全自动螺旋绕线机资料来源：中特科技官网，中邮证券研究所资料来源：勤联科技官网，中邮证券研究所1.4市场份额被海外厂商占据，供应商格局固定请务必阅读正文之后的免责条款部分12推出了革命性的空心杯转子直流电机escapTM，闯入微型电机行业，2023年被1.5下游应用场景广泛，人形机器人灵巧手打开增量空间图表16：空心杯电机下游应用场景资料来源：Maxon官网，Faulhaber官网，中邮证券研究所人形机器人手部方案对于空心杯电机的应用，打开了产品未来的发展空间。请务必阅读正文之后的免责条款部分13心杯电机小尺寸、高功率密度、高响应速度、高精度控制的诸多优点得以凸显。在此之前，医疗行业的外科手术机器人上就已应用了空心杯电机，而在特斯拉产品规模化，空心杯电机也将迎来广泛的应用前景和市场需求。2人形机器人空心杯电机市场空间测算参数上均有一定差距，国内产品整体的成熟度仍存图表17：MaxonDCX系列和鸣志电器DCU系列（有刷空心杯电机）、MaxonECX系列和鸣志电器ECU系列（无刷空心杯电机）部分技术参数对比DCX8MDCU08017P06-S002&PG08C-0016DCX10LDCX10SDCU10017P06-S102&PG10C-0016DCX12SDCX14LDCU13020P06-S001机座尺寸（mm）88额定电压（V）66666666空载转速（rpm）845（空心杯转速16000）863（空心杯转速13000）91107730最大连续转矩（mNm）0.6376.50.9927.96.19速度/转矩斜率（rpm/mNm）633546482471产品种类电机+减速器电机+减速器价格零售1028/批发765零售1172/批发872零售1139/批发847零售1212/批发901零售1386/批发1032583ECXSPEED8M大功率ECXSPEED8M标准型ECXSPEED13L大功率ECXSPEED13LECXSPEED13M大功率ECXSPEED13MECU13038H18-S001ECU13026H18-S001机座尺寸（mm）88额定电压（V）66空载转速（rpm）3550035400673004190066800457002340025050最大连续转矩（mNm）1.230.9178.285.165.87产品种类带霍尔传感器带霍尔传感器带霍尔传感器带霍尔传感器带霍尔传感器带霍尔传感器价格零售3169/批发2016零售2653/批发1688零售2898/批发1844零售2630/批发1673零售2727/批发1736零售2494/批料来源：Maxon官网，鸣志电器官网，中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分14图表18：2020-2028E全球空心杯电机市场规模（亿元）02020202120222023E2024E2025E2026E资料来源：观研报告网，中邮证券研究所在如下假设：3）假设用到的空心杯电机产品尺寸大约在10mm上下请务必阅读正文之后的免责条款部分15图表19：人形机器人规模化带动空心杯电机市场空间预测单台机器人空心杯电机用量（只）22全球人形机器人出货量（万台）1005001000空心杯电机平均单价（元）1200840588470.4降本幅度30%30%20%市场空间预测（亿元）14.4100.8352.81034.88对比2022年行业规模弹性（%）28%198%692%2029%资料来源：中邮证券研究所3.1鸣志电器：空心杯电机核心标的，已形成收入调整自身技术研发及产品优化路径，加之前期共同研图表20：2020Q4-2023Q3营收、归母净利润及同比图表21：2020Q4-2023Q3毛利率及净利率资料来源：Wind，中邮证券研究所资料来源：Wind，中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分163.2鼎智科技：从医疗领域向人形机器人领域延申术螺丝刀、关节镜刨刀、整形外科骨钻/骨锯以及各类牙医设备中均需要应用无图表22：空心杯电机在医疗器械领域地运用示例资料来源：Portescap官网，中邮证券研究所短期内产品若能够在性能要求以及作业环境相似的医疗器械领域得到良好那么厂商未来在人形机器人领域的应用也能够获得一定程度地背书。请务必阅读正文之后的免责条款部分17另外，公司掌握与空心杯电机配套的行星减速箱核心技术，自研空心杯电机+减3.3兆威机电：从微型驱动向人形机器人领域拓展图表23：兆威机电PD006006空心杯减速电机资料来源：兆威机电官网，中邮证券研究所图表24：雷赛智能空心杯微型伺服系统亮相德国SPS大展资料来源：雷赛智能官微，中邮证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分18验证，同时即将于近期推出空心杯电机、微型伺服驱动器等系列产品。InstituteofTechnology）中分拆建立的。4风险提示人形机器人规模化不及预期风险；请务必阅读正文之后的免责条款部分19投资评级标准评级说明报告中投资建议的评级标准：报告发布日后的6个月内的相对市场表现，即报告发布日后的6个月内的公司股价（或行业指数、可转债价格）的涨跌幅相对同期相关证券市场基准指数的涨跌幅。市场基准指数的选取：A股市场以沪深300指数为基准；新三板市场以三板成指为基准；可转债市场以中信标普可转债指数为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普500或纳斯达克综合指数为基股票评级买入预期个股相对同期基准指数涨幅在20%以上增持预期个股相对同期基准指数涨幅在10%与20%之间预期个股相对同期基准指数涨幅在-10%与10%之间预期个股相对同期基准指数涨幅在-10%以下行业评级强于大市预期行业相对同期基准指数涨幅在10%以上预期行业相对同期基准指数涨幅在-10%与10%之间弱于大市预期行业相对同期基准指数涨幅在-10%以下可转债评级推荐预期可转债相对同期基准指数涨幅在10%以上谨慎推荐预期可转债相对同期基准指数涨幅在5%与10%之间预期可转债相对同期基准指数涨幅在-5%与5%之间预期可转债相对同期基准指数涨幅在-5%以下撰写此报告的分析师（一人或多人）承诺本机构、本人以及财产利害关系人与所评价或推荐的证券无利害关系。本报告所采用的数据均来自我们认为可靠的目前已公开的信息，并通过独立判断并得出结论，力求独立、客观、公平，报告结论不受本公司其他部门和人员以及证券发行人、上市公司、基金公司、证券资产管理公司、特定客户等利益相关方的干涉和影响，特此声明。中邮证券有限责任公司（以下简称“中邮证券”）具备经中国证监会批准的开展证券投资咨询业务的资格。本报告信息均来源于公开资料或者我们认为可靠的资料，我们力求但不保证这些信息的准确性和完整性。报告内容仅供参考，报告中的信息或所表达观点不构成所涉证券买卖的出价或询价，中邮证券不对因使用本报告的内容而导致的损失承担任何责任。客户不应以本报告取代其独立判断或仅根据本报告做出决策。中邮证券可发出其它与本报告所载信息不一致或有不同结论的报告。报告所载资料、意见及推测仅反映研究人员于发出本报告当日的判断，可随时更改且不予通告。中邮证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券头寸并进行交易，也可能为这些公司提供或者计划提供投资银行、财务顾问或者其他金融产品等相关服务。《证券期货投资者适当性管理办法》于2017年7月1日起正式实施，本报告仅供中邮证券客户中的专业投资者使用，若您非中邮证券客户中的专业投资者，为控制投资风险，请取消接收、订阅或使用本报告中的任何信息。本公司不会因接收人收到、阅读或关注本报告中的内容而视其为专业投资者。本报告版权归中邮证券所有，未经书面许可，任何机构或个人不得存在对本报告以任何形式进行翻版、修