亚商投顾曾宪瑞老师提醒大家：股市有风险，投资需要多加小心，避免不必要的风险。

“电机”是将电能转换成机械能的电气设备，按照用途可以分为控制电机和驱动电机（功电机），也可根据工作电源种类方式分为交流电机和直流电机。

控制电机：侧重电机输出量的幅频特性、相频特性及输出特性的精度、灵敏度（汇川技术、鸣志电器、江苏雷利等归于此类）。控制电机根据控制方法、结构、用途等不同又可以分为步进电机、伺服电机、直流无刷电机、力矩电机等。人形机器人要求电机体积小、扭矩密度高、精度高，故应用控制电机为主。

驱动电机：侧重启动和运行过程中的力能指标，功率较大（卧龙电驱、方正电机、英搏尔从事的电机业务等归于此类）。可分为交流的永磁同步电机、异步电机、磁阻电机，以及直流电机（通常是发电机）。

数据来源：知乎，东吴证券研究所

核心零部件：无框力矩电机输出大、结构紧凑，适用身体关节

无框电机与伺服电机一样属于永磁同步电机，但只有定子及转子部件，没有伺服电机外壳、轴、轴承等部件。无框电机结构紧凑、输出力矩高、堵转情况下仍能连续运转，故通常应用于机器人、医药、包装、印刷等领域。无框伺服电机类似普通伺服电机；但无框力矩电机在设计端采用更大的直径长度比、较高的极数、更低的转速，使得它相对伺服电机可提供更大的扭矩。

数据来源：研一机械，科尔摩根，知乎，东吴证券研究所

核心零部件：人形机器人应用大幅提升无框电机市场规模

无框电机市场规模、应用范围仍较小。无框电机市场应用以协作机器人为主，单协作机器人对无框电机的使用量在6-7台，单价在几百元到几千元不等（因功率而异），假设价格在1000元，则22年协作机器人领域无框电机市场规模为1.17-1.37亿元。其中，部分机器人厂家在自研电机，第三方供应商步科股份的无框电机收入为百万元量级。

人形机器人有望打开无框电机空间。按特斯拉机器人当前设计，全身关节需要28台无框电机，100万台量级假设下有望拉动2800万台无框电机需求，相对协作机器人需求可放大28倍。

数据来源：GGII，东吴证券研究所

核心零部件：无框电机壁垒相对不高，伺服厂家有望切入

无框力矩电机主要供应商为美国企业为主（科尔摩根为首），国内厂商较少，现有产品均以协作机器人、AGV应用为主。产品壁垒接近伺服电机，随市场容量扩大，伺服相关厂家也可以切入机器人无框电机市场（科尔摩根、步科等公司同样也有伺服电机产品线）。无框和伺服电机的加工工艺类似，主要差别在：1）设计（高直径长度比、高极对数）；2）表面需要做额外防水防尘处理（定转子直接裸露在外，通常做到IP65/IP67等级）；3）定制化程度比伺服这类标准品来得高。

核心零部件：空心杯电机体积小、转矩密度高，适用手指关节

空心杯电机是特殊结构的直流无刷电机，面向高端细分市场：空心杯电机是直流无刷电机的一类，电机转子结构采用无铁芯结构，适用于体积小、转矩密度高、能量转换效率高、响应速度快的应用场景（机器人灵巧手要求体积小和高转矩密度&响应速度，对精度要求只在±0.1mm量级）。根据NTCysd，2021年空心杯电机市场规模为6.8亿美元，22-28年CAGR=8.47%。

核心零部件：海外企业垄断空心杯市场，鸣志更具性价比

海外企业基本垄断空心杯电机市场，国内奋起直追。全球龙头主要是瑞士maxon、德国faulhaber两家，内资龙头为鸣志电器，第二梯队主要有鼎智科技、深圳拓邦、上海埃依琪（非上市）、北京奕山（非上市）等，产品主要面向国内中低端市场。

海外厂家空心杯电机品类齐全，内资在同类型产品上具备性价比优势。Faulhaber、maxon空心杯直径可小到3-5mm，内资少有12mm以下的空心杯电机。同功率段产品对比下，鸣志性能与外资接近、价格便宜30%+，特斯拉机器人量产之际，内资供应商是“不二之选”。

数据来源：Faulhaber，Maxon，鸣志电器，鼎智科技等公司官网，东吴证券研究所

核心零部件：海外龙头技术、产品种类、销售渠道优势显著

Faulhaber和Maxon空心杯电机合计占据全球市场近半份额。2021年Faulhaber和Maxon合计占全球空心杯电机份额超45%，top3厂商市场份额占55.43%，2022年top5厂商市场份额占67%。

龙头竞争优势主要在于技术专利积累、产品种类数量和销售渠道全球化。Maxon产品种类丰富，可提供100万种组合方式进行定制化搭配；Faulhaber在微小尺寸空心杯电机制造上具有显著技术优势。

数据来源：QYResearch，公司官网，东吴证券研究所

核心零部件：行星滚柱丝杠工艺难、市场小、成本居高不下

行星滚柱丝杠目前市场小、成本高：全球市场空间不足20亿，国内1亿元，产品主要应用于军工、航天领域，机床等其他领域更多使用滚珠丝杠作为替代。售价一套1万元，反转式行星滚柱丝杠价格2万元以上。

生产工艺要求极高，反转式难度加倍：工艺及设备共同形成滚柱丝杠壁垒。滚柱丝杆难点在于精度的控制，特别是周围的6-12根小滚柱的精度要达到c2级别，否则位置互换时造成噪音和卡顿。从工艺角度看，热处理（影响寿命）、精磨（影响精度）、装配（影响一致性）是核心；其次，对设备的精度要求极高，特别是精磨设备，高精度设备主要来自日本三井和德国霍夫曼，设备交货周期1-2年。反转式行星滚珠丝杠难度加倍，主要由于反式是内螺纹，内径小，使用磨床的砂轮片小且旋臂大，精度极难控制。

数据来源：《行星滚柱丝杠电动缸应用现状》，东吴证券研究所

核心零部件：滚珠丝杠与滚柱丝杠基本由海外企业垄断

滚珠丝杠市场竞争格局：市场空间全球500亿，国产化率约10%，国内厂商主要占据中低端市场。第一梯队为日本和欧洲厂商，如日本THK/NSK、德国舍弗勒（SKF）、博世力士乐；第二梯队中国台湾厂商，上银科技、银泰科技；第三梯队国产厂商：南京工艺、秦川机床、博特精工；新进入者：贝斯特、恒立液压、鼎智科技、长盛轴承、禾川科技。

滚柱丝杠市场竞争格局：市场空间全球20亿，竞争格局与滚珠丝杠高度重合，目前龙头仍为舍弗勒、SKF、博世力士乐等。

数据来源：各公司官网，东吴证券研究所

核心零部件：滚柱丝杠国产化开始起步，看好未来降本

机器人产业链有望加速滚柱丝杠国产化，目前虽精度低，但后续提升空间大：目前三花及拓普均有送样T执行器，滚柱丝杠均有寻求自产及国产供应商，其中三花已购入精磨设备研发，并与新剑传动合作；拓普也与新剑传动有过丝杠合作。其次，国内滚珠丝杠积累较深的厂商，如南京工艺、秦川机床、人本、新剑等也具备小批量滚柱丝杠量产能力。同时贝斯特、恒力液压等滚珠丝杠新进入者，基本设备与团队优势，后续也有望发力滚柱丝杠市场。目前国产精度预计C7级别，未来提升至C5甚至C3，以满足需求。

滚柱丝杠降本空间大：一是依靠规模化，若100万辆机器人对应丝杠空间400亿（单价降至5k元）；二是冷轧工艺放量（磨削工艺精度高，但极度依赖机床，降本难）；三是特斯拉算法足够强大，对零部件精度要求放低，成本将明显下降。

数据来源：各公司官网，东吴证券研究所

核心零部件：减速器产品种类多，机器人谐波为主，绿的领先

谐波具备体积小、精度低率先应用于旋转执行器，手指关节采用小型行星减速器：目前送样方案看，特斯拉机器人14个旋转关节均采用谐波减速器方案，12个手指关节采用行星减速器方案。

机器人下半身承重要求高，有望引入RV新方案：谐波承重和抗压力相对较弱，在机器人下半身，包括髋部、膝盖、脚踝有望引入RV减速器，增加抗压力，目前国内有龙头厂商通过将谐波与RV技术融合，既保留RV的承重力，又缩小体积，后续有望送样。

数据来源：艾瑞咨询，东吴证券研究所

核心零部件：谐波国产化加速，绿的具备先发优势，小厂涌现

谐波国产化加速，国内厂商占比显著提升。谐波减速器此前长期被日本哈默纳克垄断，随着绿地谐波采用三次谐波理论，创新研发P型齿，率先开始国产替代，同时哈默纳克专利到期，技术开始扩散，国内小厂逐步起量。2020年哈默纳克和新宝在国内谐波份额占比46%，21年下降至43%，22年略微提升至45%。海外市场看，由于哈默与四大工业机器人绑定更深，目前份额仍遥遥领先。

国内第二梯队份额逐步提升，但与绿的差距较大。21年国内谐波市场绿的、来福、福德、大族市占率为21%、6.1%、4.7%、4.1%，22年市占率分别为24%、8%、6%、4%、4%，其中绿的、来福、福德份额稳步提升。

数据来源：《谐波减速器特殊钢材质柔轮的组织和力学性能分析》，未来智库，东吴证券研究所

核心零部件：RV技术壁垒更高，龙头有望受益T潜在方案

RV工艺更复杂、壁垒更高，国产化率仍偏低：RV减速器结构负责、加工精度要求更高；工艺难度更好，包括热处理、精加工、装配等，可直接影响寿命和性能。因此即便未有专利限制，目前全球市场仍被纳博特斯克垄断，21年其占据全球60%份额。

特斯拉若部分采用RV方案，则国内龙头有望受益：RV格局更集中，中国21年机器人领域，日本纳博特斯克和住友份额分别为55%、6.6%，国内双环、中大力德、南通振康、珠海飞马、秦川分别占比15%、4%、4%、4%、3%，22年份额基本维持稳定，其中秦川略微下降1pct。

核心零部件：国产减速器厂商产能逐步释放

核心零部件：传感器支持机器人运控更柔顺

所用力传感器维度越高，对机器人完成复杂、精细任务，实现柔顺化、智能化帮助越大：将力的量值（张力、拉力、压力、重量、扭矩等）转换为相关电信号的器件，其中测量扭矩/力的传感器叫作力/力矩传感器。

结构上由力敏元件（利用弹性材料的形变和位移来感受力）、转换元件（常见为电阻应变片，将机械构件上应变的变化转换为电阻变化）、电路部分。一维和三维可满足普通需求，高精度和全面感知需六维。

执行器上均需配套一个传感器：特斯拉14个旋转执行器分别配套1个旋转传感器，14个线性执行器分别配套1个力传感器。目前特斯拉机器人传感器均为海外厂商供应，但未来趋势为国产化。

核心零部件：六维传感器技术壁垒极高，国产技术未完全突破

六维力传感器也是维度最高的力觉传感器。六维传感器可同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩，给出最为全面的力觉信息，其技术难度和使用难度都比较大。如果力的作用点离传感器标定参考点的距离较远，且随机变化，测量精度要求较高，一定需要采用六维力传感器，不仅可获得力的信息，同时可获得内部受力姿态，多应用于机器人手腕，便于抓取。

六维传感器国产技术尚未完全突破，价格高昂。六维传感器软硬件均存在难点，仅个别厂商可以国产化但精度仍与进口存在差异：1）难以解决对所测力分量敏感的单调性和一致性问题；2）无法解决因结构加工和工艺误差引起的维间干扰问题、动静态标定问题；3）矢量运算中的解耦算法建模困难；4）电路实现困难。目前六维传感器价格2-5万/个，后续国产化+规模化后降价空间大。

数据来源：AMTI、ATI、JR3、FUTEK、HBM、Bota官网，东吴证券研究所

核心零部件：六维传感器技术壁垒极高，海外厂商主供

海外供应商：国外成熟的多维力传感器厂商主要有美国的AMTI、ATI、JR3、FUTEK，瑞士的BOTA，德国的HBM等公司，已开发出多种商用六维力/扭矩传感器。

数据来源：AMTI、ATI、JR3、FUTEK、HBM、Bota官网，东吴证券研究所

核心零部件：六维传感器国产化已启动，实现尚需时间

国内供应商：一维度力传感器技术门槛不高，国内生产商众多；三/六维度力传感器受到技术限制，目前国内主要玩家：宇立仪器：未上市，创始人是美国FTSS原总工黄约博世，是安川电机、KUKA、ABB的力传感器合作商，产品线覆盖各类力矩传感器、数据采集、力控打磨等；坤维科技：未上市，供货给节卡、遨博、越疆、思灵、大族等国内协作机器人厂商，其中瀚川智能子公司参股坤维科技）；昊志机电：仅公布“攻克六维力传感器技术”。

数据来源：宇立仪器、坤维科技官网，东吴证券研究所免责声明：观点仅供参考学习，不构成投资建议，操作风险自担。(亚商投顾曾宪瑞团队编辑，资质编号A0240622030007)