1.空心杯電機：高端的直流、永磁、伺服微特電機

1.1.主要特征：無鐵芯轉(zhuǎn)子

空心杯電機是一種特殊的直流電機。傳統(tǒng)直流電機被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、交通 運輸?shù)阮I(lǐng)域，由定子和轉(zhuǎn)子兩大核心部分組成，直流電機運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，是直流電機進行能量轉(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。

空心杯電機在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)直流電機的結(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”。空心杯電機屬于直流、永磁、伺服 微特電機。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使空心杯電機具備以下優(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（鐵芯電動機一般在 70%）； ②控制特性：起動、制動迅速，響應(yīng)極快，機械時間常數(shù)小于 28 毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到 10 毫秒以內(nèi)（鐵芯電動機一般在 100 毫秒以上）；在推薦運行區(qū)域內(nèi)的高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方 便地對轉(zhuǎn)速進行靈敏的調(diào)節(jié)； ③拖動特性：運行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動很小，作為微型電動機其轉(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。在普通直流電機中，為使轉(zhuǎn)子保持旋轉(zhuǎn)，需實時改變轉(zhuǎn)子電流方向， 因此需要使用換向器和碳刷。無刷電機取消了機械電刷換向方式，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 運轉(zhuǎn)時，通過電機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，電機轉(zhuǎn)子 位置是通過電機內(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。

空心杯電機按其結(jié)構(gòu)可分為有刷和無刷兩種。 ①有刷空心杯電機（也被稱為直流有刷無鐵芯電機，轉(zhuǎn)子無鐵芯）：采用機械電刷換向，一般 由機殼、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采用電 刷換向，電機運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，降低了電機的 使用壽命。一般國內(nèi)的“空心杯電機”泛指有刷電機； ②無刷空心杯電機（也被稱為直流無刷無齒槽電機，定子無鐵芯）：采用電子換向的方式，一 般由機殼，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。空心杯無刷 電機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 杯無刷電機具有效率高、轉(zhuǎn)矩波動小、使用壽命高、結(jié)構(gòu)精巧，維護方便，易保養(yǎng)等特點。

1.2.核心壁壘：繞線工藝

空心杯電機工藝流程復(fù)雜，加工難度遠(yuǎn)超普通直流有槽電機。以鼎智科技的直流無槽電機（即 其空心杯電機產(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。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）可進一步提高纏繞的強度和形狀穩(wěn)定性，這一點 在高電流負(fù)載下尤為重要。

空心杯電機線圈的生產(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 組繞線機上進行；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，電機種類 多、性能好。 空心杯電機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、有刷電機、伺服電機相比，空心杯電機的結(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，空心杯電機精度要求比傳統(tǒng)電機更高?？招谋姍C本身體積較小，對誤差 的容忍度和普通永磁電機、步進電機相比更低，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、日本田中精機株式會社和日特機械工程株式會社。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：空心杯電機特性決定下游應(yīng)用場景

空心杯電機屬于微特電機，上游原材料與微特電機原材料類似，包括銅、鋼材、磁鋼、軸承、 塑料等?？招谋姍C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 展至民用行業(yè)，如醫(yī)療裝置、消費類電子產(chǎn)品、電動工具、工業(yè)自動化等場景。

空心杯電機的不同性能對應(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)極快的特點使其適用于需要實現(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)機器人等。 3）能量轉(zhuǎn)化效率高、運行時間長的特點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。

人形機器人打開了空心杯電機應(yīng)用新藍(lán)海。據(jù)特斯拉 5 月 AI Day 發(fā)布的人形機器人 Optimus 最新進展，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、精密行星減速器、滾珠 絲杠和傳感器構(gòu)成?？招谋姍C使手指擁有活動能力，精密行星齒輪箱使得機械手定位更精 準(zhǔn)、運用更靈活，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?電機是機器人手部主流技術(shù)方案，確定性較高。人形機器人每只手用到 6 個空心杯電機，考 慮終局情形，人形機器人有望達(dá)到百億臺級別，若人形機器人量產(chǎn)落地，將拉動空心杯電機 相關(guān)企業(yè)營收大幅增長。

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

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

空心杯電機屬于微特電機的一個細(xì)分領(lǐng)域。微特電機一般指功率在 750 瓦以下，機座外徑不 大于 160mm 或中心高不大于 90mm 的電機，簡稱微電機，全稱微型特種電機。微特電機主要應(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 年全球空心杯電機市場規(guī)模 7.48 億美元，同比增長 10.55%，增 速高于微特電機 2022 年的同比增速。①分地區(qū)看，2021 年空心杯電機全球市場規(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 年有刷空心杯電機市場規(guī)模 4.92 億美元，占比 65.8%；無刷空心杯電機市場規(guī)模 2.56 億美元，占比 34.2%。隨著空心杯電機 技術(shù)的持續(xù)成熟，無刷空心杯電機占比預(yù)計持續(xù)提升，2028 年預(yù)計達(dá)到 42.2%。

空心杯電機目前市場規(guī)模較小，我們以微特電機為例對其下游市場應(yīng)用比例進行大致把握。 微特電機主要應(yīng)用領(lǐng)域為 C 端民用產(chǎn)品，消費電子占 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%。

空心杯電機作為微特電機中的高端產(chǎn)品，主要應(yīng)用領(lǐng)域與微特電機存在一定差異。我們將重 點介紹空心杯電機在醫(yī)療器械、航空航天以及機器人領(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。植入物旨在確保可以長期、可靠的應(yīng)用，電機也必須同 樣安全地運行。 2）外科系統(tǒng)，如手術(shù)機器人、電動工具、牙醫(yī)設(shè)備等。空心杯電機作為精密外科手術(shù)機器人 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?？招谋姍C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，空心杯電機的特性可以滿足設(shè)計要求。

空心杯電機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，進口同比增速有所增加，2021 年進口金額同比增加 23.51%。隨著新冠 影響消退，進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：大飛機產(chǎn)業(yè)鏈自主可控進程加速，無人機市場規(guī)模高增

空心杯電機在發(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 前仍是空心杯電機重要的應(yīng)用領(lǐng)域： 1）航空領(lǐng)域，如飛機控制系統(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）、機上通訊和機艙設(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）。在客機上，電動執(zhí)行器逐步 取代液壓和氣動系統(tǒng)，空心杯電機被廣泛應(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)動機閥門、光伏陣列驅(qū)動裝置以及伸展機構(gòu)的驅(qū)動裝置、科研航天器 和機器人探測器的任務(wù)執(zhí)行機構(gòu)?？招谋姍C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、發(fā)射、降落系統(tǒng)的執(zhí)行器、有效載荷機構(gòu)、由電機、控 制器和螺旋槳組成的優(yōu)化驅(qū)動系統(tǒng)?？招谋姍C輕量、可靠，可以用于長時間運行的節(jié)能驅(qū) 動系統(tǒng)。

空心杯電機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 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 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，空心杯電機的特性可以更好滿足此方面要求。 2）無人飛行器：無人機可按用途分為軍用無人機和民用無人機。①軍用無人機：全球軍用無 人機行業(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：可進一步分為消費無人機和工業(yè)無人機，消費無人機集中于 航拍、攝像等娛樂功能；工業(yè)無人機被廣泛用于應(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.人形機器人：持續(xù)催化的產(chǎn)業(yè)機會，打開空心杯電機新增長曲線

2023 年以來，人形機器人產(chǎn)業(yè)進展提速，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、運動控制和降低成本等幾個方面推動人形機器人的落地。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。運動控制方面，以 AI 模型為基礎(chǔ)的運動控制系統(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 最新進展超預(yù)期，量產(chǎn)預(yù)期 提前。馬斯克對人形機器人的未來進行了非常積極的展望，認(rèn)為未來人形機器人數(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)外眾多公司開始進一步推進人 形機器人的布局，比如波士頓動力將其機器狗 Spot 接入 ChatGPT，OpenAI 領(lǐng)投挪威人形機 器人公司 1X Technologies,傅利葉智能發(fā)布其通用人形機器人 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+精密行星減速 器+滾珠絲杠+傳感器+編碼器構(gòu)成?？招谋姍C使手指擁有活動能力；精密行星齒輪箱可實 現(xiàn)降速增矩的作用，使得機械手定位更精準(zhǔn)、運用更靈活，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)性是人形機器人 手部技術(shù)路線發(fā)展的核心邏輯，也是其實現(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 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?？紤]到人形機器人 “仿人”的出發(fā)點以及下游應(yīng)用，我們認(rèn)為五指方案是未來靈巧手主流路線。

空心杯電機是機器人靈巧手關(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，空心杯電機單臺機器人價值量為 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)對空心杯電機在人形機器人不同銷量下的潛在市場空間進行了測算： 1）單臺人形機器人用空心杯電機 12 個； 2）空心杯電機價格隨量產(chǎn)進程逐年下降，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)，在人形機器人銷量分別為 10/50/100 萬臺時，空心杯電機市場規(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)，人形機器人發(fā)展將進入快車道，滲 透率迅速提升，進入產(chǎn)業(yè)黃金時期，帶來空心杯電機廣闊增量空間。

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。國內(nèi)拓邦股份、鼎智科技空心杯電機進展較快，另有萬至達(dá)電機、昊升電機、鑫 寶達(dá)電機等未上市公司布局。

空心杯電機市場集中度高，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 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開發(fā)的驅(qū)動控制器產(chǎn)品系列，此次收購 進一步加強鳴志電器在空心杯電機領(lǐng)域的能力。 作為微特電機領(lǐng)域內(nèi)的高技術(shù)附加值產(chǎn)品，能否將空心杯電機產(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，有刷空心杯電機最小尺寸可做到 6 mm，無刷空心杯 電機直徑 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)先進性，我們 選取了較小尺寸的電機，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)在空心杯電機領(lǐng)域的發(fā)展： 1）人形機器人降本需求將為國內(nèi)廠商彎道超車提供發(fā)展機遇。根據(jù)特斯拉人形機器人 Optimus 的方案，每臺機器人需要用到 12 個空心杯電機，潛在需求巨大。而目前人形機器人 落地的難點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 機器人對空心杯電機的要求。未來我國企業(yè)有望發(fā)揮其優(yōu)勢，乘人形機器人降本的東風(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”。海外三大家占據(jù)空 心杯電機絕大部分市場份額，隨著國產(chǎn)廠商陸續(xù)切入空心杯電機領(lǐng)域，在技術(shù)上實現(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：空心杯電機全球龍頭，質(zhì)量為本，渠道、品牌優(yōu)勢強

空心杯電機龍頭 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，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。Maxon 的前身為 Interelectric AG 公司，起源于 1961 年，其代表性產(chǎn)品 DC 迷你型電機于 1968-1970 年間開 發(fā)問世。1980-2010 年為公司快速成長期，期間進軍美國市場；Maxon 電機分別于 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、齒輪箱、傳感器、控制器和其他配件， 用于特定場景?？蛻舨少?fù)患夜竟た禺a(chǎn)品，可實現(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”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，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。長期機械測試可發(fā)現(xiàn)負(fù)載情況下的弱點， 因此能夠及早進行修正。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 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“機遇號”火星探測器再次登陸 火星。此外，Maxon 電機亦隨 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 電機品牌力的建立提供了強有力支持。

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

Faulhaber 的歷史最早可回溯至 1947 年，是空心杯電機的技術(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、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，是空心杯電機的發(fā)明者，技術(shù)開發(fā)領(lǐng)先 Maxon 超十年。目前，集 團的四個業(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)廠商在空心杯電機領(lǐng)域需從以下幾方面發(fā)力來 實現(xiàn)國產(chǎn)替代以及在人形機器人產(chǎn)業(yè)機遇中彎道超車： 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 機的加工工藝復(fù)雜，繞線技術(shù)更是核心難點所在。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“精密運控”展開，以空心杯電機為核心，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，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“專”和“精”，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.重點公司分析

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

鳴志電器為國內(nèi)步進電機龍頭，初創(chuàng)于 1994 年，1998 年工廠建成，HB 電機產(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、收購常州市運控電子股份、收購瑞士 Technosoft Motion AG、成立印度公司等，持續(xù)擴展全球化布局。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 步進電機打破日本壟斷，份額已進入全球前五。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領(lǐng)域相關(guān)專利可追溯 至 2015 年，2019 年收購瑞士 Technosoft Motion AG，進一步加強其在空心杯電機領(lǐng)域的優(yōu) 勢。公司持續(xù)重視研發(fā)投入，研發(fā)費用穩(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，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)計空心杯電機將為鳴志電器帶來新的增長契機，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電機領(lǐng)域內(nèi)的壟斷地位，主要 產(chǎn)品 HB 步進電機連續(xù) 5 年全球占比 8%以上，銷量位列全球第四。借助步進電機穩(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）性價比助力人形機器人降本。降本是人形機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，人形機器人價格降至消費級離不開我國供應(yīng)鏈的賦能。鳴 志電器在空心杯電機領(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，可滿足人形機器人手部電機要求，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?？招谋姍C技術(shù)壁壘在于繞線，新進入者需要在設(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有望乘著人形機器人東風(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 為電機價格，鳴志電器為電機+減速機配套 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?？紤]到去除減速機價格，以及未來空心杯電機入局 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，隨著人形機器 人產(chǎn)業(yè)進度加快，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：微特電機隱形冠軍，多產(chǎn)品有望受益于人形機器人發(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)取得了鼎智機電 的 70%股權(quán)，成為鼎智機電的控股股東。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 局進展，包括與邁瑞醫(yī)療深化在音圈電機的戰(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，音圈電機借疫情 契機供應(yīng)邁瑞醫(yī)療。產(chǎn)品矩陣圍繞精密運控及其解決方案展開，主要包括線性執(zhí)行器、混合 式步進電機、直流電機和音圈電機。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，音圈電機成為有創(chuàng)呼吸機量產(chǎn)的卡脖 子零件，公司借此契機開始給邁瑞供應(yīng)音圈電機。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)對音圈電機進行優(yōu)化。未來公司音圈電機自制率預(yù)計進一步提升，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進展較快。公司空心杯電機屬于無刷電機，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，相關(guān)專利正處于申 請過程中。目前公司已實現(xiàn)空心杯電機全自動量產(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在人形機器人發(fā)展中的成長機會： 1）與雷利的協(xié)同效應(yīng)。江蘇雷利主營微特電機，可在家電、汽車、工業(yè)、運動等多種場景提 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領(lǐng)域，可形成協(xié)同效應(yīng)，在渠道擴展、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及精密運控領(lǐng)域，主要產(chǎn) 品線性執(zhí)行器可用于人形機器人線性關(guān)節(jié)，同時，絲桿作為將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的關(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+空心杯電機的產(chǎn)品布局，使 其在人形機器人線性關(guān)節(jié)和手部關(guān)節(jié)均具備機會，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，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。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%。

電機業(yè)務(wù)有望成為公司第四增長曲線。公司電機業(yè)務(wù)從 2007 年開始布局，并在 2016 年收購 了主營為驅(qū)動及運動控制的研控子公司，快速進入工業(yè)控制領(lǐng)域。公司電機產(chǎn)品包括空心杯 電機、直流無刷電機及伺服、步進系統(tǒng)。空心杯電機業(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產(chǎn)品尺寸為 16-40 mm，無刷空心杯電機尺寸為 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 萬件高效電機產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，高效電機以直流無刷電機為主，也包括一部分 空心杯電機產(chǎn)品。截至目前，公司空心杯電機已經(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