2024年鸣志电器研究报告:控制电机“鸣”四海,新兴产业“志”凌云

1 全球布局的运动控制领域领先者

1.1 深耕电机业务,深度开拓海外

鸣志电器发展底蕴深厚,前瞻性布局全球电机产业网络。1994 年公司成立,1998年混合式步进电机投产,2007 年与 AMP 合资成立安浦鸣志,2014 年收购AMP获得先进步进电机驱动器技术并开拓美洲市场,安浦鸣志成为全资子公司,2015年收购美国 LIN 获取 0.9 度混合式步进电机尖端技术和优质美洲客户资源,2018年收购常州运控电子,整合双方供应链,形成更大规模协同效应,2019 年收购瑞士TechnosoftMotion,标志着鸣志在全球主要工业发达地区运营网络的建成,2022 年太仓生产基地建成,进一步释放产能。

业务遍布全球,对外投资深度开拓海内外市场。作为全球化公司,集团现有下属有实际控制权子公司 30 家(国内 17 家,海外 13 家),海外业务覆盖北美、欧洲、东亚及东南亚的。公司增强海内外子公司的一体化建设和赋能,整合子公司领先技术、客户资源,围绕产品主线展开合作,形成规模化协同效应,筑造竞争壁垒。

股权结构集中稳定。公司实控人常建鸣、付磊分别持有鸣志投资90%和10%股份,鸣志投资持有公司 56.06%股份,新永恒持有公司7.03%股份,副总裁刘晋平持有公司 2.62%股份。常建鸣先生现任公司董事长兼总裁,傅磊女士现任公司董事,公司高管团队稳定,股权结构稳定。

管理团队深耕电机制造领域,技术、管理经验丰富。公司董事长常建鸣毕业于上海交通大学,曾供职于上海一〇一厂、上海施乐复印机有限公司、上海福士达电子有限公司;副总裁刘晋平曾供职于常州电讯电机厂研究所、常州宝马集团、常州宝马集团精密电机厂;副总裁 Ted T.Lin 毕业于美国北伊利诺伊大学物理学专业,1991年创立美国 Lin 公司;2018 年加入公司,现任公司董事、先锋研发团队负责人/副总裁,负责步进电机新技术培训及新技术产品研发;财务总监程建国曾任飞利浦(中国)投资有限公司苏州分公司事业执行管理中心、全球开发中心(苏州)财务总监。

首期股票激励充分激发高管、技术骨干积极性。2021 年公司发布第一个股票激励方案,拟向激励对象授予权益总计 600 万份,激励对象110 人,主要涵盖公司高管及业务技术骨干,授予价格 8.77 元/股,有效激发员工创造力和积极性,促进“以奋斗者为本”的理念倡导和落地。2021 年和 2022 年公司实际净利润增长率为56%和43%,远高于设定的业绩考核目标 A;对应 2023 年50%的增长率目标,公司净利润需达 2.56 亿元(注:“净利润”以剔除公司实施股权激励计划所产生的股份支付费用影响的经审计的扣除非经常性损益后的净利润数值作为计算依据)。

1.2 产品产能完备,业绩增长稳定

鸣志电器是控制电机及其驱动系统的综合提供商。公司专注于控制电机及其驱动系统类、电源与照明系统控制类和设备状态管理系统类三大类产品关键部件制造,通过跨国并购和自主研发相结合,已形成步进电机、直流无刷电机、伺服电机、空心杯电机等多产品矩阵,同时代理松下继电器产品,成为全球领先的运动控制解决方案综合制造商。

产能将大幅释放,营收有望回归高增速。近年来公司2022 年公司营业收入为29.6亿元,同比增长 9.1%,5 年复合增速 13%;归母净利润2.5 亿元,同比下降11.6%,5 年复合增速 8%。2023 年上半年营业收入 13.1 亿元,同比增长3.0%,归母净利润0.5 亿元,同比下降 24.4%,主要系 6 月上海工厂动迁引起的生产停滞,供给不足导致相关业务产销量下降。随着即将结束的越南工厂试生产以及太仓产业基地正式启用,产能将得到释放,伴随新兴下游高附加值产品应用领域的开拓,公司收入和利润有望回归高增速。

控制电机及其驱动系统类业务是主要收入来源,产品盈利能力持续提升。从收入角度看,2022 年控制电机及其驱动系统类产品营收达23.2 亿元,占比78.4%,是公 司 主 要 收 入 来 源 。 从 毛 利 角 度 看 , 2018-2022 年公司整体毛利率分别为35.0%/37.9%/40.2%/37.7%/38.2%,控制电机及其驱动系统类业务毛利率分别为38.3%/40.1%/42.5%/39.5%/40.6%,2022 年毛利率上涨1.1pct,主要因为海内外子公司的一体化建设。公司主营产品通过技术优势互补,产品结构、下游应用领域不断优化,盈利能力将持续提升。

境外收入成为新增长点,海外产能将进一步释放。2022 年,公司境外实现销售收入 14.25 万元,同比增长 23.5%,占收入总额的48.1%,已成为收入提升重要增长点。主要是因为凭借对 Lin、AMP 和 Technosoft Motion 的收购,获得子公司运动控制领域尖端技术和优质客户资源,占领了欧美市场重要市场份额,海外客户主要集中在高附加值领域,对产品性能要求高,价格敏感性程度低,公司海外业务始终保持高毛利,2022 年毛利率达 43.0%。同时越南工厂已在2023 年7 月落成投入运营,预计将带来 400 万台混合式步进电机的产能拔高,进一步占领海外市场份额,更好适应外部波动的贸易环境,海外业务有望维持稳定增长。

2 传统电机需求边际改善,控制电机龙头蓄势待发

2.1 控制电机:工控广泛应用,规模持续增长

主流电机以旋转电机为主,根据电磁感应原理实现电能和机械能相互转换。伺服电机能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量,达到拖动控制元件的目的;步进电机能够将电脉冲转化为角位移;力矩电机是一种扁平型多级永磁直流电动机,能够降低转矩脉动和转速脉动。

电机产品广泛应用于国民经济的各个领域。电机广泛应用于电子信息、轨道交通、家电以及新能源汽车领域等行业。根据 QY Research 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%。2021 年全球电机市场规模为 1397.05 亿美元,预计2027 年将达到2071.80亿美元,年复合增长率 6.79%。

行业竞争将趋向于多平台技术的竞争。电机行业综合了电机理论、微电子、电力电子、计算机科学、控制工程理论、精密机械和新材料等多门学科,涉及电机、材料、计算、控制、微电子、电力电子、传感、网络等技术,是典型的机电一体化产品。国内企业竞争力取决于三套团队能力:电机电磁技术、驱动控制技术、精密机械加工(材料)。但国内目前真正完整具备的企业较少,与发那科、安川等国际知名企业仍有较大距离。从技术看,日、德、美等是研发主力,掌控着大部分高档、精密、新型技术。从份额看,中国是最大电机生产国,规模占比30%,美国和欧盟分别占比 27%和 20%。

新兴领域需求拉动明显,高质量、高性能、智能化发展趋势清晰。电机市场在医疗器械、协作/人形/工业机器人、无人机、可穿戴设备、智能家居、新能源汽车等新兴领域的需求愈发明显,且这些市场往往更高端,附加值更高。①高质量高性能升级需求: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。②提供优质服务: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。③智能化: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。④模组化趋势: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。

2.1.1 步进电机

步进电机每次转动的角度已知,在使用时没有额外的反馈。步进电机是控制电机的一种,是开环控制的元步进电机件,将电脉冲信号转变为角位移或线位移。其工作原理为:通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量,实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制,被广泛地运用在多种位置和速度控制的应用中。

步进电机市场空间广阔,预计未来市场规模将持续扩大。据GIR(Global InfoResearch)调研显示,2022 年全球步进电机收入大约21.39 亿美元,预计2029年达到 24.11 亿美元,2022-2029 年 CAGR 将达到 1.7%。预计2018-2023 年,我国步进电机市场规模年均复合增速将保持 5.2%,2023 年国内市场规模将达到180亿元,将持续维持增量市场状态。

2.1.2 伺服电机

伺服电机具有极高精度及响应速度,在工业自动化领域广泛应用。伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机。它的工作原理是将电机的转动角度与位置反馈装置的信号进行比较,并通过控制电路来调整电机的运动,拥有高速度响应和快速加/减速能力以及极高的精度、稳定性,使得伺服电机被广泛应用于需要高速定位和快速响应的领域,如工业自动化、机器人技术、自动设备等方向。

国内伺服电机发展较快,预计伺服市场发展空间将进一步打开。但对比国外发展相对滞后,日系品牌占比较大,其占有率接近 50%;其次为欧美品牌,其市场占比约为 25%。得益于产业升级带来的积极影响,国内伺服电机自主支撑能力已经形成,国内规模较大的伺服电机制造商主要有微光股份、江特电机、宁波韵升等企业,预计随着国产化进程不断加深,行业内企业不断加大研发投入,以技术优势及成本优势抢占市场,行业发展空间将进一步打开。

全球伺服市场规模持续扩大,亚太地区将成为市场高速增长区域。MarketsandMarkets 预测,全球伺服电机和驱动控制市场规模预计将由2022 年的120亿美元增长到 2027 年的 158 亿美元,期间 CAGR 将达到 5.7%。由于亚太国家自动化领域的高速发展,预计亚太市场将成为全球伺服电机和驱动控制产品的最大市场。伺服电机和驱动器市场的主要参与者是安川电机,三菱电机,西门子和罗克韦尔自动化。

2.2 下游需求:传统边际向好,新兴产业爆发

高附加值下游应用领域蓄势爆发。按照下游应用划分,公司核心行业主要集中在工控和医疗领域,以及移动机器人和智能泵阀控制。其中医疗领域附加值更高,提供无刷空心杯等产品,工控领域提供运动控制整体解决方案,伺服系统增速快且盈利能力同样较高。公司还在新兴高附加值应用领域业务保持增长,2023上半年在新兴高附加值领域营收合计增长 0.81 亿元(同比:工控+12%,光伏设备+80%,移动机器人+33%,智能汽驾+144%,智能泵阀控制+31%)。

制造业景气度底部确认。2021 年 Q3 以来,我国制造业进入下行收缩动荡时期,2022 年 PMI 大多位于荣枯线下方,2023 年 9 月制造业由收缩转变为扩张,且有逐渐回暖趋势,工业自动化行业开始复苏。2023 年 12 月制造业PMI 指数49.0%(较上月-0.4pct),部分行业进入传统淡季,制造业景气水平略有回落,生产指数50.2%(较上月-0.5pct),新订单指数 48.7%(较上月-0.7pct),生产保持扩张趋势,市场需求回落明显。本轮经济下行周期较长,考虑地缘政治、出口疲软等因素,企业在库存管理更科学,整体去化更快,保持较低库存水平来维持现金流。2023 年国内工业制造业处于景气度较低水平,向下空间和概率不大,2024 年可能进入主动加库周期。

制造业复苏从结构来看,上、中、下游制造业复苏逻辑和力度有较大差异,固定资产投资存在明显分化。2023 年全年制造业固定资产投资同比增长6%左右。上游制造业 2023 年固定资产投资增长 3%,由于环保限产等供给侧结构改革因素,大批中小型企业产能出清,固定资产投资总体并不突出。中游制造业2023 年固定资产投资增长 15%,受益于光伏、锂电等下游需求增长,计算机3C、电气设备等行业固定资产扩产明显加快。下游制造业 2023 年固定资产投资增4%,下游制造业需求不振,增长水平回落明显,预计 2024 年随整体经济复苏态势回升。

全球工业自动化发展迅速,公司自动化产品应用广泛。近年全球工业自动化行业发展迅速,根据 Market Research Report 数据,2021 年全球工业自动化市场的规模约为 1918.9 亿美元,预测到 2029 年有望提升至 3950.9 亿美元。公司的控制电机及其驱动控制系统在 3C 制造设备、PCB/PCBA 制造设备、特种机床、工业机器人、激光设备及数字化制造等工业自动化领域中运用广泛,2022 年公司工厂自动化应用业务营收同比增长约 32%。

驱动控制系统类产品在医疗器械领域应用不断推进。医疗器械被公认是当今世界发展最快的行业之一,预计 2025 年全球医疗器械市场规模将增长到6,999亿美元。公司通过对美国 AMP、LIN 和瑞士 Technosoft Motion 的收购,获得0.9度混合式步进电机、高精度空心杯电机等尖端技术,成功进入高端医疗器械市场。2022年公司医疗设备和生化实验室仪器应用领域营收同比增长超27%,其中驱动控制系统类业务在下游医疗器械领域应用实现 39%的增长。

服务移动机器人快速普及,机器人业务或将迎来高度增长。移动服务机器人广泛应用于外科手术、专业清扫、物流搬运,家庭服务等领域,2016 年至2022年,中国机器人市场规模 CAGR 达到 18.3%,2022 年营收超过1700 亿元,其中服务机器人产量突破 645.8 万套,根据 Interact Analysis 统计数据,2022 年全球移动机器人出货数量增长了 53%。

公司电机驱动控制系统在光伏组件生产自动化市场占据重要市场份额。全球碳中和背景下,全球光伏市场规模保持良好发展态势,2022年全球光伏新增装机230GW,同比增长 35.3%,累计装机容量约 1156GW,我国光伏新增装机87.41GW,同比增长59.3%,公司的电机驱动控制系统产品运用于太阳能光伏组件的自动化生产领域以及太阳能自动跟踪装置等应用领域,在国内外市场占有重要的市场份额。

2.3 竞争优势:全球产能布局,产品矩阵完善

2.3.1 产品矩阵丰富,满足多样下游

重视新产品研发,下游应用范围走向高附加值、高技术含量领域。2022年研发费用投入 2.18 亿,涨幅 17.27%,预计新产品软件及控制算法平台将得到更多的技术支持。同时,公司通过签订协议部分海外子公司将以研发中心形式加入公司,融合各子公司优势打造尖端技术,未来产品竞争力将得到进一步提升。高端技术引进和内研帮助公司产品从纺织机械、打印机、舞台设备等传统领域,逐渐拓展到医疗仪器、工厂自动化、光伏/半导体设备和移动服务机器人等高附加值运动控制领域。

日本步进电机在高端市场占据垄断地位,公司逐步突破。日本步进电机生产企业在全球高端电机市场中处于垄断地位,德国企业掌握部分核心技术,但与日本企业相比存在一定差距,美国、中国、韩国步进电机生产技术与日本相比差距较大。2022 年度,公司核心业务产品混合式步进电机产量约1,800 万台,销售数量和金额排名全球前三。

步进电机产品多样,公司是混合式步进电机产品的龙头企业。公司的混合式步进电机拥有 3 个步进角度 0.9°/1.2°/1.8°,公司原有 0.9°混合式步进电机应用于中低端应用场景,收购 LIN 后,掌握高精尖 0.9°步进电机技术,通过协同,公司已经开发出全新的高精度混合式步进电机,部分产品满足欧盟ROHS 和美国UL认证,下游应用领域迈入高端应用市场。

伺服系统产品在国内市场拥有较强竞争力。伺服电机的优势在于其高速度响应和快速加速/减速能力,能够根据反馈信号进行准确的位置控制,可以在短时间内快速准确地达到目标位置。公司代表性产品 MBDV 系列伺服系统机座包含40/60/80mm、功率范围覆盖 60-750W。驱动器采用先进的全数字电机控制算法,同时配备16-bit高分辨率磁性编码器,使得伺服系统运行更加平稳、精度更高,在国内同类产品市场上具有较强竞争力。

空心杯电机属于直流永磁伺服电机,具备高效节能、灵巧轻便、精密控制的特性。公司空心杯电机产品结构紧凑,功率密度大。尺寸上最小产品外径6mm,最大产品外径 30mm;结构上由永磁体和感应线圈构成,定子是杯状绕线线圈;转速一般在 30000-50000 r/min;应用领域集中在高精密医疗、机器人手指关节、航空航天、部分工控领域,应用场景已十分成熟;技术上公司已经取得了50 多项专利。

2.3.2 全球服务网络,产值大幅提升

收购海外公司形成业务合力,全球布局加强服务。2014 年3 月,公司以1658.2万美金的价格收购了美国 AMP(Applied Motion Products)99%股份,获得先进的步进伺服控制驱动技术,和工业自动化、医疗/生命科学等优势领域的北美市场;2015年 3 月,公司以 2923.7 万元收购了 Lin Engineering 公司100%股份,获得高端步进电机技术,并进一步打开北美市场;2018 年 2 月,公司以2.99 亿元收购常州运控电子99.53%股份,进一步提升公司步进电机的业务规模;2018 年12 月,公司以3197.7瑞士法郎收购了 Technosoft Motion 公司 100%股份,掌握了空心杯电机和无齿槽电机的驱动控制技术。 公司的竞争优势在于小型化的、微型化电机类型的设计能力,以及长期扎根驱动控制技术的经验累积,海外子公司在市场上拥有更多驱控技术和市场经验。合并后双方实现技术迭代和顾客资源共享的推进,技术研发方面拥有更多自主性。在核心业务周边形成互补性技术提升,模组化业务范畴得到完善。

收购美国 AMP,掌握高精度控制电机及驱动系统尖端技术。2007 年,公司与美国 AMP 公司合资成立安浦鸣志,各持有 50%股份,2014 年5 月末,公司完成对其的 99%股权的收购。AMP 掌握高端高精度控制电机和电机驱动控制系统领域尖端技术,下游应用于北美医疗器械和生化分析仪器、移动机器人、工业自动化等领域。收购后 AMP 以前沿技术研发为主,重点开发北美市场;安浦鸣志以集成产品开发、生产为主,重点开发国内市场。目前,公司已成长为国内市场驱动器研发、制造的主要生产商。

收购美国 LIN 进入 HB 步进电机高端市场,收获北美稳定客户。LINEngineering成立于 1987 年,拥有高端 0.9 度混合式步进电机制造技术,主要应用于生物医疗仪器设备、高端安防监控设备、航空航天电子设备、极高分辨率的专业扫描仪等高端领域,在北美拥有重要市场份额和客户资源。公司2015 年收购LIN,HB步进电机应用进入高端市场,获取北美稳定的客户资源,和AMP 在北美产品、市场产生协同效应,强化了公司在硅谷影响力。

收购国内第二 HB 步进电机厂商,巩固国内龙头地位。运控电子成立于1999年,主要产品包括混合式步进电机、直流无刷电机、伺服电机等,定位于混合式步进电机的大批量制造业务,在国内 HB 步进电机领域影响力仅次于本公司,主要面向日韩、东南亚、国内等地销售,下游主要客户有海康威视,大华股份、深圳迈瑞等企业。2018 年,公司收购运控电子 99.53%的股份,收购后并入客户和公司既有销售渠道形成互补,并且其小机座号系列的步进电机产品线和公司产品线有较强互补性。

收购瑞士 Technosoft Motion,掌握先进的无刷电机、空心杯电机技术。瑞士Technosoft Motion 专注于高端运动控制领域,掌握全球领先的无刷电机、空心杯电机的驱动及控制技术,下游应用领域有生命科学仪器、半导体设备、AGV和机器人等高端行业。2018 年公司收购瑞士 Technosoft Motion100%的股份,Technosoft Motion成为鸣志开拓欧洲工业自动化(FA)业务的重要支撑点,双方运动控制产品线形成有效组合,有效提升公司在运动控制行业的核心竞争力。

太仓智能制造产业基地搬迁工作在 23H1 完成,预计产值扩大2.5 倍。太仓工厂是公司目前规模最大,产品线最完整的生产基地。进度:2017 年签约入驻太仓智能产业基地,2019 年 5 月开始建设太仓智能制造产业基地项目,2022 年主体建成并交付使用,2022 年第三季度开始基地搬迁工作,截至2023 年上半年公司各主要业务组织的产能搬迁已经全部完成,上半年产能利用率 80%以上,实现了产能的平稳过渡。后续各项产能有序扩张,平稳释放,有望达 8 亿+季度平均产值目标(太仓规划产值为上海 2.5 倍)。

人口红利逐步丧失,产业集群转型助推海内外产能布局。近年来,随着生活水平的提升,我国已经开始出现欧美国家的老龄化问题,适龄劳动力人口持续下降,从 2011 年的 51.1%持续下降到 2022 年的 41.4%。而另一侧,我国制造业就业人员平均工资近十几年来一直呈上升趋势,从 2000 年的人均每年8,750 元不断上涨到2022年的 97,528 元。国内制造业尤其是一线城市的人力成本不断上涨,促使制造业集群转型升级,越来越多的加工制造业正在从中国这座“世界工厂”逐步撤离至东南亚国家,产能转移有助于公司控制成本,提质增效,保持可持续核心竞争力。

越南基地 23H1 投入批量试生产,提升全球竞争力。鸣志工业越南工厂位于越南的海防市,公司于 2019 年 6 月决定了本项投资,与子公司LIN共同出资在越南海防市设厂建设“年产 400 万台混合式步进电机项目”,其中公司持有90%的股权。2021年 4 月,越南政府核准了鸣志越南的公司注册设立申请并颁发了工厂建设的批准文件,但受全球新冠疫情的影响,项目建设被迫延迟。2023 年上半年鸣志越南的工厂已经装修完成并投入批量试生产。海外基地将帮助公司海外产能优化,制造成本进一步降低,更好适应外部波动的贸易环境,进一步提升全球竞争力。

3 劳动力缺口催生空间,空心杯电机创造长期价值

3.1 人形机器人:替代逻辑清晰,板块密集性催化

人形机器人应用场景持续拓宽。机器人的发展跟随制造业自动化程度不断提升,从最早的单任务起重机式臂到机器人,再到能够与人直接交互的协作机器人,再发展到与 AI 结合的人形机器人。相比工业机器人,人形机器人具备通用性,运动能力和智能化更强,在汽车制造、医疗康复、家庭服务、科研教育、迎宾接待、演艺展览等领域不断拓展应用。

具身智能催化新一代人形机器人浪潮。“通用人工智能(AGI)”指的是在任何人类的专业领域内具备相当于人类智慧程度的 AI,即能理解、推理、并与物理世界互动的智能系统,而人形机器人便是通用人工智能“具身化”的理想载体。在AI赋能下,大模型和云端训练大幅地提升了软件设计和模拟的生产力,将智能算法与机器人的感知、行动和环境交互能力结合,使机器人以更自然、更智能的方式与周边环境交互并完成各种任务,更加适应非标场景。

FSD 算法复用加速产业化。特斯拉打通了 FSD 和机器人的底层模块,实现了一定程度的算法复用。Optimus 采用了自动驾驶技术FSD v12 的端到端神经网络控制:视频输入,控制输出。其发布的工程进展视频显示,Optimus 能够基于纯视觉和关节位置编码器来精确定位四肢,仅依靠视觉来对物体进行分类,还能完成瑜伽动作、捏取鸡蛋、叠衣服等任务。从人工智能控制算法这一角度,以特斯拉为代表的软件能力强的企业具备较大优势,具备量产能力后有希望复刻电车电池行业快速的降本曲线,带动人形机器人产业发展。

入局玩家以强 AI 企业为主,国内厂商更具降本潜力。人形机器人的难点在于通用人工智能的能力,对人体仿生学和动力学要求高,擅长精加工和重负载的传统工业机器人厂商存在优势迁移难度。2000 年本田公司研发了第一代ASIMO,丰田、波士顿动力、特斯拉等国外厂商纷纷入局,国内的优必选、小米、傅利叶、智元也涌入赛道,但其研发周期较长,研发投入大,对标电动车发展初期,降本成行业的首要问题。2023 年 8 月 14 日,小米发布自研 CyberGear 微电机(高度集成了电机、驱动器、减速器、编码器),定价 499 元,国内厂商具备较强的零部件降本潜力。

全球劳动力持续衰竭,潜在替代行业空间大。特斯拉人形机器人的目标是帮助人们完成枯燥重复或危险的任务,集中在仓储运输、采矿伐木、家庭服务、服务业等领域。从潜在行业替代的角度看,根据美国劳工局统计的就业数据,在特斯拉主要面对的美国市场中,2030 年潜在行业的替代空间分别为273 万台(乐观估计)和125 万台(悲观估计),全球需求空间分别为 431 万台(乐观估计)和283万台(悲观估计),在硬件成本下降后有望加速替代。从补充劳动力缺口的角度看,假设按照 2030 年 426 万台空间的计算(替代全球 8520 万劳动力缺口的5%),以单价15万元/台计算,人形机器人市场总空间超 6000 亿。

3.2 空心杯电机:竞争格局集中,市场规模近百亿

电机零部件有望率先受益,空心杯电机用于手部驱动器。特斯拉最新一代人形机器人 Optimus 的灵巧手在设计中模仿了人手,拥有自适应抓取能力。手部结构为五指多关节,拇指采用双电机驱动弯曲和侧摆,其它四指各1 个电机。共计6个执行器、11 个自由度,负荷 20 磅,能够自适应抓取角度,具备工具使用能力、小物件精准抓握能力。

空心杯电机模组方案更加适配灵巧手。人形机器人属于移动类机器人,不同于固定式的工业机器人,对节能化、小型化存在特别的要求。空心杯电机具有结构小、机动化程度高、控制灵敏、运行稳定等特性,更加适配人形机器人灵巧手对伺服系统的要求。此外,空心杯电机已成熟运用在一些高附加值领域,例如工业自动化、医疗、航空航天、激光设备等精密应用场景。在产品精度、转速要求相对较低的人形手部驱动应用具备一定降维优势,预计后续硬件方案迭代空间不大。

无刷电机控制复杂,但寿命和性能表现更佳。空心杯电机分为无刷无齿槽电机和有刷空心杯电机两种。1)有刷空心杯电机采用无铁芯转子,该结构彻底消除铁芯造成涡流损耗,该型电机具有高效率,高加速度,低摩擦,低体积重量等特性,适用于便携或手持式的设备应用。2)无刷无齿槽电机定子部分使用空心杯绕组,采用无齿槽铁芯设计,此种结构兼具传统直流无刷电机高转速,长寿命,低噪音的特性,又具备有刷结构高功率密度,高效率的优势。

空心杯电机壁垒在于绕线设备和绕组工艺。线圈的生产需要经过漆包线生产绕线、加热整形、线圈安装、接公共线四道工艺,其中无铁芯自支撑绕组的制造是生产绕线的核心流程之一,自支撑绕组由漆包线制成,漆包线裸线经退火软化后,再经过多次涂漆,烘焙而成。在制造过程中,通过施加压力和温度将相邻铜线上的油漆熔化在一起,在高温状态下,溶剂气体逸出,热塑体变硬,绕组便有了一定稳定性和刚度。适当的粘合(胶带或玻璃纤维)可进一步提高绕组的强度和形状稳定性。

空心杯全球竞争格局集中,国产厂商有望开启加速替代。海外企业以瑞士Maxon和德国 Faulhaber 为代表,掌握了线圈绕组的核心技术,行业领先制造商Maxon、Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies 占据了市场份额的65%以上,竞争格局高度集中。国内厂商通过收购等一系列方式突破核心技术,鸣志电器在2015/2019年收购 LIN/Technosoft Motion 公司,研发出独特的无齿槽空心杯电机。

人形机器人催化近百亿空心杯市场。根据特斯拉Optimus 的已公布方案测算,单个人形机器人需要 12 个空心杯模组(包含电机、编码器和行星齿轮箱等),按照初期单价 1000 元,100w 台量产水平的单价 600 元计算,人形机器人量产带动的空心杯模组 2025 年市场空间预计为 12 亿元,2030 年预计为87 亿元。

3.3 竞争优势:“技术+量产+商务”助力业绩高弹性

技术自研积累及模组化配套生产优势:空心杯技术和算法门槛较高,鸣志电器收购 AMP、Technosoft Motion、Lin 等海外技术后开发自己的产品,公司自2015年起研发空心杯技术,子公司瑞士 Technosoft Motion 生产的驱动器,能与空心杯电机搭配形成微驱系统,核心的绕线机设备基本从日本进口,2018 年起建立相关产线,现已在医疗和工控领域有明确客户应用,技术产品相对成熟,2023 年7月,鸣志无齿槽空心杯产品线成功获得 ISO 13485 质量管理体系认证,在产品研发、制造工艺、生产质量和服务水平等方面,已达到了国际权威机构认可标准。低成本量产供应链优势:鸣志太仓工厂目前具备约10 万台空心杯模组产能,以及减速机、电机配套的全自动化生产线。未来投入量产的越南工厂以生产步进电机为主,主要覆盖北美等海外客户需求,公司在美国、瑞士同样具备工厂产能。如若进入海外机器人客户的供应链,空心杯电机的生产也有望放到越南生产。Maxon、Faulhaber 等海外龙头厂商扩产周期长,量产能力弱,更倾向于参与定制化强、附加值高的下游竞争,相较而言,国内厂商具备整合供应链、快速扩产、深度挖潜降本的能力,在特斯拉等大规模人形机器人量产市场中具备核心竞争优势。

美国团队近距离商务服务优势:公司的美国子公司AMP 专注高精度运动控制能力,有望负责人形机器人相关的空心杯电机控制算法和前端研发;美国子公司LIN整合销售网络,更加接近美国客户,可直接提供本土化服务,沟通效率较国内企业具备优势,参与海外客户供应链的确定性较高。 人形机器人带动的空心杯电机业务有望成为公司的第二增长曲线,也是公司估值溢价的主要支撑逻辑。因此对空心杯电机业务进行业绩弹性测算。以2022年29.6亿元收入和 2.5 亿元归母净利润为基数测算,当人形机器人需求量达100万台时,空心杯电机模组预期销售单价为 600 元/个,假设公司凭借技术、商务、量产优势,能够占据全球市场 20%的空心杯模组份额,该部分业务贡献收入和利润弹性分别为49%/116%。


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