精密减速器行业研究:自动化与机器人关键环节,国产替代提速
(报告出品方:浙商证券)
减速器行业简介
减速器:一种应用广泛的减速传动装置
减速器是一种应用广泛的减速传动装置,可将传动设备在高速运转时的动力,通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮, 以达到降低转速和增大转矩的目的。
减速器对比:谐波、行星等减速器已成熟并标准化
从减速器的发展水平来看,目前已有多种减速器产品,已经成熟并已标准化的产品有:圆柱齿轮减速器、蜗轮减速器、行星齿 轮减速器、摆线针轮减速器和谐波减速器等;已经提出并正在推广的产品有:三环减速器、活齿减速器等;近年来提出并申请 专利的有:滤波减速器、激波减速器、旋转作动器、纯滚动减速器和等效椭圆谐波减速器等。
现状:谐波、RV、行 星减速器市场规模、 竞争格局
减速器、伺服电机、控制器占比工业机器人成本约70%
根据OFweek 2020年数据,核心零部件占比工业机器人成本约 70%,其中减速器、伺服电机、控制器占比分别约为 35%、20%、 15%。
谐波减速器结构:由固定的内齿刚轮、柔轮、和波发生器组成
谐波减速器由固定的内齿刚轮、柔轮、和波发生器组成。谐波减速器利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波,引起刚轮与柔轮 的齿间相对错齿来传递动力和运动,从而达到减速的目的。当波发生器带动柔轮转动时,柔轮在长轴处与刚轮接触,在短轴位 置与刚轮分离,导致柔轮上的齿依次与刚轮上的齿进行啮合,达到传递扭矩的目的。 通常情况下,谐波减速器刚轮齿数比柔轮齿数多2齿。因此,当波发生器转动一周时,柔轮在相反方向上旋转了刚轮上2个齿所 对应的角度,从而实现减速传动。
RV减速器和谐波减速器是工业机器人中主要应用的减速器类型
减速器是连接动力源和执行机构的中间机构,具有匹配转速和传递转矩的作用。一般情况下,工业机器人的每个关节都会配备 一个减速器,以达到精准控制的目的。工业机器人中减速器主要是RV减速器和谐波减速器。RV减速器多用于工业机器人的基 座、大臂等部位;而谐波减速器多用于工业机器人的小臂、腕部或手部。
预计2021-2025工业机器人RV减速器需求量CAGR约24%
受下游机器人行业高景气度带动,国内RV减速器行业市场规模快速增长。根据高工机器人数据,工业机器人用RV减速器需求 量从2015年的12万台增长至2020年的23万台,CAGR约14%。根据高工机器人预测,2021年到2025年RV减速器需求量有望 从38万台提升至89万台,2021-2025年CAGR约24%。
预计2016-2025年国内谐波减速器市场规模CAGR约18%
我国机器人用谐波减速器市场规模2021-2025年复合增速约25%。根据科峰智能招股书,我国谐波减速器市场规模2016年约 9.5亿元,预计到2025年谐波减速器市场规模有望达41亿元,2016-2025年CAGR约18%,根据华经产业研究院数据,2025年 机器人用谐波减速器市场规模约30亿元,2021-2025年CAGR约25%。
未来:多元需求驱动, 减速器市场扩容
工业机器人:预计2020-2024年中国市场规模CAGR约15%
根据中国电子学会数据, 2020-2024年全球工业机器人市场规模CAGR约13%,同期中国工业机器人市场规模CAGR约15%。 目前我国是全球最大的工业机器人市场,工业机器人市场规模占比全球规模不断提升。2021年我国工业机器人市场规模约75 亿美元,占比全球43%,预计2024年我国工业机器人市场规模有望达115亿美元,在全球工业机器人销售额比重有望达50%。
工业机器人:2021年制造业机器人密度约322台/万人
根据 IFR 数据,2021 年我国制造业机器人密度约 322 台/万人,从 2020 年的全球 第九大自动化国家跃升至全球第五大自动化国家。按工信 部方案,到 2025制造业机器人密度为2020年的翻倍数值进行测算,预计2025 年我国制造业机器人密度约 492 台/万人,仍有巨大增长空间。
工业机器人:2015-2025年中国工业机器人销量CAGR约21%
产量:根据国家统计局数据,2023年6月份国内工业机器人产量39974套,同比下滑12%;1至6月工业机器人累计产量为222091套,同比增 长5.4%。销量:根据MIR数据,预计2025年中国工业机器人销量有望达42万台,2015-2025年中国工业机器人销量CAGR约21%。
移动机器人:预计2017-2026年中国市场规模CAGR约36%
精密行星减速器是移动机器人核心零部件,主要与伺服电机、控制器共同组成移动机器人的驱动单元。全球移动机器人市场规模有望从2017年的120亿元提升至2026年的1034亿元,2017-2026年CAGR约27% 中国移动机器人市场规模有望从2017年的23亿元提升至2026年的374亿元,2017-2026年CAGR约36%。
锂电设备:行业进入中速增长,积极进军海外市场
在锂电设备领域,精密行星减速器产品广泛应用于涂布机、卷绕机、分切机、辊压机等锂电池生产设备。全球锂电设备市场规模有望从2023年的2300亿元提升至2025年的3167亿元,2023-2025年CAGR约17% 中国锂电设备市场规模有望从2023年的1148亿元提升至2025年的1366亿元,2023-2025年CAGR约9%。
光伏设备:景气持续,全球、中国2023年新增装机预测上调
减速器在光伏设备领域主要用于回转驱动系统中。采用回转驱动为旋转部件的太阳能光伏组件,可根据一天中太阳不同的位置 来对主机的转角及仰角进行精确的调整。精密行星减速器能有效保证设备的跟踪精度,并且具有扭矩大、寿命长、防护等级高 等特点。
机床:中国是全球最大的机床生产国与消费国,市场规模超千亿
精密行星减速器广泛应用于金属切削机床、金属成形机床、木工机械等细分机床领域。供给端:根据德国机床制造商协会数据,2022年全球机床行业产值约803亿欧元,2002-2022年CAGR约4%。2022年我国机床产 值约284亿欧元,占比约35%,2000-2022年CAGR约13%。
需求端:根据德国机床制造商协会数据,2022年全球机床消费约808亿欧元,我国机床消费额约260亿欧元,占比约32%, 2000-2022年CAGR约10%。
投资分析
双环传动:齿轮龙头受益新能源汽车,RV减速器打开新增长点
RV减速器打开国内齿轮龙头第二增长曲线。2014年三月公司将“工业机器人用齿轮级关节减速器开发项目”列入2014年度工 作推进计划, 2015年5月公司定增12亿元,应用于工业机器人RV减速器产业化项目,新能源传动齿轮产业化等项目,2018年 公司减速器实现营收。2022年减速器业务营收3.82亿元,同比增长108%,2018-2022年复合增速高达57%。
公司机器人关节领域技术储备深厚,产品涉及RV减速器、谐波减速器和心型减速器等产品。2021年公司RV减速器市占率15%, 仅次于日本纳博(约52%),牢牢占据RV减速器国产龙头的位置。公司目前是特斯拉国产电动车齿轮独家供应商,客户粘性强,后续在RV领域进一步合作空间广阔。
绿的谐波:谐波减速器龙头:人工替代、国产替代双驱动
绿的谐波与国内外大客户形成了稳定的合作关系。2013年公司谐波减速器上市销售,与国内知名机器人厂商埃夫特达成批量 合作并延续至今。2016年公司与Universal Robots签订框架协议,未来有望充分享受行业利好。 谐波减速器国产化突破者,盈利能力行业领先。公司主营谐波减速器,国产厂商中率先实现为海内外龙头厂商批量供货。2017-2022年公司营收、归母净利润CAGR分别为20%、26%;毛利率稳定在47%以上,明显优于海内外同行;公司伴随下游 行业成长,业绩长期趋势稳定。
公司持续加码研发投入,2021年前三季度研发投入0.25亿元,已超过2020年全年研发总和。公司独创P型齿比肩哈默纳科对标 产品性能,Y、N 系列精度和寿命处于行业领先。 伴随公司募投项目逐渐扩产,公司全球市占率有望从逐年攀升。我们认为公司有望依托P、Y、N系列产品在机器人行业不断建 立产业地位。
中大力德
公司具备自主研发优势,产品种类齐全。公司研发持续投入,结合市场不断升级减速电机集成与检测技术、精密传动与控制技 术,逐步形成了减速器、电机、驱动器一体化系统。目前公司拥有减速器、电机、驱动器一体化的完整产品线,细分产品已达 上千种,广泛应用于工业机器人、太阳能光伏跟踪系统、电动叉车、AGV 无人搬运车、自动分拣系统、服务机器人等高端领 域。
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