《電力設備及新能源行業深度研究報告：人形機器人系列之三妙用于靈巧手空心杯電機迎廣闊空間-230921（29頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《電力設備及新能源行業深度研究報告：人形機器人系列之三妙用于靈巧手空心杯電機迎廣闊空間-230921（29頁）.pdf（29頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 證 券 研 究 報證 券 研 究 報 告告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 行業研究行業研究 電力設備及新能源電力設備及新能源 2023 年年 09 月月 21 日日 電力設備及新能源行業深度研究報告 推薦推薦（維持）（維持）人形機器人人形機器人系列之三系列之三：妙用于靈巧手，空心妙用于靈巧手，空心杯電機迎廣闊空間杯電機迎廣闊空間 空心杯電機本體“小巧”性能“精悍”，人形機器人產業鏈中的不可或缺?？招谋姍C本體“小巧”性能“精悍”，人形機器人產業鏈中的不可或缺。靈巧手是人形機器人執行動作的最終零件，空間極小而驅動自由度極多，需要配備功率密度高，體積

2、小且控制精度高的電機來充當動力源，通過驅動手指中采用拉線方案的傳動機構，完成手部的執行動作?？招谋姍C具有功率密度高、能量轉化效率高、響應快，運行平穩等特點，與靈巧手的需求高度適配?？招谋姍C是電機領域“皇冠上的明珠”?？招谋姍C是電機領域“皇冠上的明珠”?？招谋姍C區分于傳統電機的核心差異是其采用了無鐵芯轉子結構，使其機體輕巧，電機性能全方位提升功率密度高、能量轉化效率高、響應快，運行平穩?？招谋姍C下游應用廣闊，包括工業自動化、醫療、航空航天等領域，據 QY research 在Global Coreless DC Motors Market Research Report 2022中的測

3、算，除人形機器人靈巧手方面的應用，2022 年全球空心杯電機市場規模為 50 億元左右，未來人形機器人若順利放量，空心杯電機市場有較大增長潛力。線圈是空心杯電機核心，三大主流設計各有千秋。線圈是空心杯電機核心，三大主流設計各有千秋?？招谋姍C線圈常用到三種設計直繞組、斜繞組、菱形繞組。菱形繞組設計最為省材，功耗也最??；繞制工藝方面，斜繞組更適合手動繞制而成，直繞組難度次之，菱形繞組手動繞制較難，一般需要借助特定的繞線機工藝設備完成。繞線工藝與設備構成核心壁壘，“繞卷式”雖易，“一次成型”更佳。繞線工藝與設備構成核心壁壘，“繞卷式”雖易，“一次成型”更佳。繞卷式生產工藝其主要由送線、坯線圈繞制、

4、板坯成型、卷制成型四大步驟組成，屬于手工/半自動生產，雖然生產設備要求較低，但成品一致性差、生產效率低且無法繞制大功率電機線圈，因此不適合大批量生產。一次繞制成型工藝，主要分為加工準備、繞線、抽頭三步，由繞線機的六大模塊相互配合完成，繞線機將銅線按照既定的規則纏繞在主軸上，一次成型，屬于全自動化生產，生產效率更高、產品質量更高，是未來空心杯線圈繞制技術的發展方向。海外巨頭占據主導，國產化替代正當時。海外巨頭占據主導，國產化替代正當時?？招谋姍C主要市場份額集中于海外三大龍頭企業 Maxon Motor、Faulhaber 和 Portescap。國內企業經過近幾年的追趕，產品性能差距已經大大縮

5、小，如我們比較鳴志電器和海外龍頭 Faulhaber的 8mm 產品，二者連續轉矩、轉速和響應速度均在同一水準，技術差距已十分接近。同時，國內企業仍在持續研發，提升產能水平，空心杯電機的國產化率有望持續提升。相關標的：相關標的：空心杯電機國產替代趨勢明確，建議關注【鳴志電器】、【鼎智科技】、【偉創電氣】、【拓邦股份】、【兆威機電】。風險提示：風險提示：人工智能監管風險、人形機器人發展不及預期、人形機器人靈巧手技術路線變化風險、技術更新迭代風險、國產替代進程不及預期。證券分析師：黃麟證券分析師：黃麟 郵箱： 執業編號：S0360522080001 證券分析師：何家金證券分析師：何家金 郵箱： 執

6、業編號：S0360523010001 行業基本數據行業基本數據 占比%股票家數(只)296 0.04 總市值(億元)50,867.45 5.65 流通市值(億元)41,957.71 6.05 相對指數表現相對指數表現%1M 6M 12M 絕對表現-8.4%-15.9%-23.5%相對表現-6.3%-9.9%-17.8%相關研究報相關研究報告告 人形機器人：技術奇點時刻，新一次工業革命的開始 2023-07-17 人形機器人系列之二：奇點時刻，絲杠崛起 2023-09-21 -24%-13%-3%7%22/0922/1223/0223/0423/0723/092022-09-202023-09-

7、20電力設備及新能源滬深300華創證券研究華創證券研究所所 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 投資投資主題主題 報告亮點報告亮點 相較于市場上的其他報告，我們在參考了眾多學術論文的基礎上，更加細致更加細致地拆分了空心杯電機的兩大生產工藝流程地拆分了空心杯電機的兩大生產工藝流程。并通過解說加工準備、繞線、抽頭三步與繞線機的六大模塊之間的緊密配合，展現了一次繞線成型工藝繞線機的復雜與精巧。同時，受益于生產受益于生產工藝工藝的細致拆分，我們更加清晰地分析的細致拆分，我們更加清晰地分析了了兩大兩

8、大生產工藝的特點生產工藝的特點與技術壁壘與技術壁壘。我們從工藝細節的角度對比了兩種工藝路線，細致地論述繞卷式生產技術相對一次成型生產技術雖然生產設備要求較低，但有操作步驟較多、中間損耗多、加工周期長等固有缺陷，規?；a能力較弱。投資邏輯投資邏輯 從需求端看，從需求端看，空心杯電機本體“小巧”性能“精悍”，空心杯電機本體“小巧”性能“精悍”，下游應用下游應用場景場景廣闊，廣闊，且且有望隨人形機器人放量迎廣闊藍海有望隨人形機器人放量迎廣闊藍海?？招谋姍C因其獨特的無鐵芯設計而具有功率密度高、能量轉化效率高、響應快，運行平穩等特點，下游應用場景廣闊，包括工業自動化、醫療、航空航天等領域。預計 20

9、22 年全球空心杯電機市場規模為 50 億元左右，同時，較高的功率密度與人形機器人靈巧手的需求高度適配，有望隨著人形機器人的放量迎來廣闊藍海。從供給端看，從供給端看，市場份額集中于海外巨頭，國內企業正加速追趕，有望以高性市場份額集中于海外巨頭，國內企業正加速追趕，有望以高性價比優勢推動空心杯電機國產替代價比優勢推動空心杯電機國產替代?？招谋姍C行業的市場集中度較高，50%以上的市場份額集中于海外三大龍頭企業 Maxon Motor、Faulhaber 和Portescap。國內企業經過近幾年的追趕，產品性能差距已經大大縮小，將國內龍頭鳴志電器和海外龍頭 Faulhaber 的基座尺寸 8mm

10、的產品進行對比，二者僅在最大連續轉矩方面有微小差距，轉速和響應速度均在同一水準，但在產品價格方面，國內產品有明顯優勢，在人形機器人迫切的降本需求下，有望復刻特斯拉汽車零部件國產化降本的路線，國內空心杯相關企業可快速切入，推動人形機器人產業化落地。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 3 目目 錄錄 一、一、空心杯電機：本體空心杯電機：本體“小巧小巧”，性能，性能“精悍精悍”，是電機領域，是電機領域“皇冠上的明珠皇冠上的明珠”.6（一）空心杯電機：人形機器人靈巧手的核心零部件.6（二）結構與性

11、能：無鐵芯轉子結構打破常規，電機性能全方位提升。.6（三）分類：無刷空心杯電機是未來發展的方向.11 二、二、行業分析：行業分析：人形機器人帶來全新機遇，降本需求助推國內企業打破原有格局人形機器人帶來全新機遇，降本需求助推國內企業打破原有格局.12（一）下游應用：優異的性能帶來廣闊的下游應用領域.12（二）競爭格局：海外頭部企業主導，國內企業正加速追趕.14（三）國產替代：人形機器人降本需求迫切，國產替代迎來新機遇.15 三、三、空心杯線圈設計與生產空心杯線圈設計與生產.16（一）線圈設計：三大主流設計各有千秋.16（二）線圈繞制工藝：“繞卷式”雖易，“一次成型”更佳.17 1、繞卷式生產工藝

12、.17 2、一次成型生產工藝.19（三）技術壁壘：繞線工藝與設備.22（四）總結.23 四、四、相關標的相關標的.24（一）鳴志電器（603728.SH）.24（二）鼎智科技（873593.BJ）.24（三）偉創電氣（688698.SH）.25（四）拓邦股份（002139.SZ）.26（五）兆威機電（003021.SZ）.27 五、五、風險提示風險提示.27 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 4 圖表目錄圖表目錄 圖表 1 特斯拉 Optimus 靈巧手實現澆花動作.6 圖表 2 特斯拉

13、 Optimus 靈巧手空心杯電機位置.6 圖表 3 電機分類圖.7 圖表 4 空心杯電機實物圖.7 圖表 5 直流無刷空心杯電機結構圖.7 圖表 6 傳統直流電機轉子有鐵芯結構.8 圖表 7 空心杯電機轉子無鐵芯結構.8 圖表 8 空心杯電機四大優勢.8 圖表 9 渦流損耗示意圖.9 圖表 10 磁滯損耗示意圖.9 圖表 11 空心杯電機與有鐵芯電機能量轉化效率對比圖.9 圖表 12 空心杯電機與有鐵芯電機功率密度對比圖（單位：mW/cm3）.10 圖表 13 無刷有齒槽電機結構圖.10 圖表 14 齒槽轉矩產生原理.10 圖表 15 直流有刷空心杯電機與直流無刷空心杯電機結構圖.11 圖表

14、 16 無刷空心杯電機與有刷空心杯電機性能比較.11 圖表 17 空心杯電機下游應用.12 圖表 18 空心杯電機應用于呼吸機案例.13 圖表 19 空心杯電機應用于牙科手機案例.13 圖表 20 空心杯電機應用于電動夾爪案例.13 圖表 21 空心杯電機應用于工業點膠機螺桿閥案例.13 圖表 22 空心杯電機應用于無人機案例.14 圖表 23 空心杯電機應用于飛機駕駛艙控制元件案例.14 圖表 24 2021 年全球空心杯電機行業市場集中度.15 圖表 25 國內外空心杯廠商產品性能對比.15 圖表 26 不同廠商無刷空心杯電機價格對比.16 圖表 27 空心杯線圈三種常用線圈設計.16 圖

15、表 28 三種不同設計的空心杯線圈在相同條件下的銅損比較.16 圖表 29 空心杯線圈繞卷式生產工藝流程.17 圖表 30 送線時使用的自動繞線張力控制裝置.18 圖表 31 坯線圈繞制.18 圖表 32 板坯壓制.18 圖表 33 卷制成型.19 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 5 圖表 34 一次成型工藝步驟與繞線機的機械結構.19 圖表 35 加熱模塊示意圖.20 圖表 36 主運動模塊結構示意圖.20 圖表 37 排線裝置結構圖與實物圖.20 圖表 38 擺線模塊結構圖.21

16、圖表 39 擺線模塊實物圖.21 圖表 40 抽頭模塊結構圖.21 圖表 41 抽頭模塊實物圖.21 圖表 42 剪斷模塊結構圖.22 圖表 43 空心杯線圈繞線機中六大模塊相對位置.22 圖表 44 手工繞制空心杯線圈實拍圖.23 圖表 45 海內外空心杯線圈繞線機產品.23 圖表 46 2018-2022 年鳴志電器收入結構.24 圖表 47 鳴志電器空心杯電機產品.24 圖表 48 2018-2022 年鼎智科技收入結構.25 圖表 49 鼎智科技空心杯電機產品.25 圖表 50 2018-2022 年偉創電氣收入結構.26 圖表 51 偉創電氣機器人相關產品.26 圖表 52 2018

17、-2022 年拓邦股份收入結構.26 圖表 53 拓邦股份可應用于人形機器人的空心杯電機.26 圖表 54 2018-2022 年兆威機電收入結構.27 圖表 55 兆威機電 6mm 空心杯減速電機.27 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 6 一、一、空心杯電機空心杯電機：本體“小巧”，性能“精悍”，是電機領域“皇冠上的明珠”本體“小巧”，性能“精悍”，是電機領域“皇冠上的明珠”（一）（一）空心杯電機：人形機器人空心杯電機：人形機器人靈巧手靈巧手的的核心零部件核心零部件 靈巧手靈巧手是人

18、形機器人執行動作的最終零件是人形機器人執行動作的最終零件，十分十分重要且復雜，重要且復雜，對電機性能要求較高。對電機性能要求較高。靈靈巧手巧手作為機器人實現操作的終端工具，十分重要，其設計高度仿人手，結構比較復雜，面臨的最大難題是空間極小而驅動自由度極多，需要配備功率密度高，體積小且控制精度高的電機?？招谋姍C空心杯電機與與靈巧手靈巧手關節適配性高關節適配性高，特斯拉，特斯拉 Optimus 選用其作為選用其作為動力源動力源?？招谋姍C具有功率密度高、能量轉化效率高、響應快，運行平穩等特點，與靈巧手的需求高度適配。特斯拉機器人“靈巧手”使用較為經典的六電機驅動方式，和人手一樣同樣使用 5 個手

19、指，擁有 11 個自由度，拇指采用雙電機驅動彎曲和側擺，其它四指各用一個電機帶動。電機采用蝸桿傳動機構的目的與腿部直線伺服如出一轍，采用機構自鎖降低能耗。為追求形態美觀及自適應性，手指采用拉線的傳動機構，擁有負重 20 磅（9KG）和自適應抓?。軌蜃ト〔煌螤?、尺寸的物體）的能力，可完成搬運、澆花等動作。圖表圖表 1 特斯拉特斯拉 Optimus 靈巧手靈巧手實現澆花動作實現澆花動作 圖表圖表 2 特斯拉特斯拉 Optimus 靈巧手靈巧手空心杯電機位置空心杯電機位置 資料來源：特斯拉AI Day 2022 資料來源：任賾宇Tesla人形機器人Optimus各伺服關節技術拆解（二）（二）結構

20、與性能：結構與性能：無鐵芯轉子結構打破常規，電機性能全方位提升。無鐵芯轉子結構打破常規，電機性能全方位提升。電機種類繁多，電機種類繁多，空心杯電機空心杯電機憑借憑借性能優勢性能優勢而而備受關注。備受關注。電機自從被發明出以來逐漸進入我們生活的方方面面，是日常生活中應用最廣泛的用電設備之一。電機按工作電源種類可分為采用直流電源的直流電機和采用交流電源的交流電機，按用途分類可分為驅動電機和控制電機，其中控制電機又可以分為開環控制的步進電機和可以實現精確閉環控制的伺服電機?？招谋姍C是一種采用永磁鐵提供磁場，直流電源供電的微型伺服電機空心杯電機是一種采用永磁鐵提供磁場，直流電源供電的微型伺服電機，隨

21、著工業技術的不斷進步，機電設備對于能更好適應各種需求對伺服電機的技術要求越來越高，而空心杯電機也因其節能效果好、伺服特性好等性能優勢而備受關注。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 7 圖表圖表 3 電機分類圖電機分類圖 資料來源：嵌入式藝術，芯旺微電子，華創證券整理 空心杯電機空心杯電機本體本體“小小巧”，性能“巧”，性能“精悍精悍”，是是電機領域“皇冠上的明珠”。電機領域“皇冠上的明珠”。從結構上看從結構上看，以有刷空心杯電機為例，其主要由空心杯繞組、永磁體、電刷、換向器等部件組成，采用

22、了無鐵芯轉子結構，各部件組合緊密，通常尺寸比較小，直徑不超過 40mm。從從性能性能上看上看，無鐵芯轉子結構使電機的性能得到了極大的改善，使其具有卓越的節能，高效，高靈敏度，運行穩定等特點。圖表圖表 4 空心杯電機實物圖空心杯電機實物圖 圖表圖表 5 直流直流無無刷刷空心杯電機空心杯電機結構結構圖圖 資料來源：華創證券 資料來源：鳴志電器官網 空心杯電機空心杯電機 VS 傳統直流電機：傳統直流電機：無鐵芯轉子結構無鐵芯轉子結構打破常規，打破常規，電機電機性能全方位提升。性能全方位提升?？招谋姍C空心杯電機采用無鐵芯空心杯繞組，采用無鐵芯空心杯繞組，是與傳統直流電機是與傳統直流電機區分區分的核心

23、差異的核心差異。繞組是電機的主要部件，繞組中的感應電動勢以及通過繞組的電流產生的電磁轉矩實現了機電能量的轉化以及電磁功率的傳遞。傳統直流電機的轉子是由鐵芯及繞組構成，而空心杯電機的繞組是由纏繞成杯子狀的導線構成，結構的差異使二者性能大有不同。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 8 圖表圖表 6 傳統直流電機傳統直流電機轉子有鐵芯轉子有鐵芯結構結構 圖表圖表 7 空心杯電機轉子無鐵芯空心杯電機轉子無鐵芯結構結構 資料來源：陳安空心杯電機定制化管理的應用研究，寧波龍辰電器有限公司，華創證券整理

24、 資料來源：黃海濤基于MCD的空心杯線圈成型裝置設計研究，陳安空心杯電機定制化管理的應用研究，華創證券整理 獨特的獨特的空心杯空心杯形形線圈線圈結構使電機性能得到極大改善。結構使電機性能得到極大改善。這種新式結構由于沒有沖片齒槽結構和鐵芯，減少了電機運行時的磁阻力矩，從而降低輸出轉矩波動?？招谋姍C從根本上消除了鐵芯渦流效應帶來的損耗，進而減少了電機運行時的能量損耗，同時減輕了電機的重量，性能得到了極大的改善?？招谋姍C相對傳統直流電機具有功率密度功率密度高高、能量轉化效率高、響應快，運行平穩能量轉化效率高、響應快，運行平穩等特點。圖表圖表 8 空心杯電機四大空心杯電機四大優勢優勢 資料來源：

25、陳安空心杯電機定制化管理的應用研究，王鵬飛空心杯線圈繞線機機構設計及控制，華創證券（1）無鐵損與無鐵損與輕質量輕質量使使空心杯電機空心杯電機能量轉化效率能量轉化效率較較高高，節能效果節能效果良好良好。無鐵損：無鐵損：鐵損指的是永磁直流電機中的鐵芯，因磁體受變動磁場影響，微電機鐵芯中損耗的部分能量，損耗能量會以熱能的方式散失或以噪音的方式散失，主要包括內部磁場變化感應出循環電流所導致的渦流損耗、磁疇膨脹收縮導致的磁滯損耗和異常損耗（渦流損耗和磁滯損耗之外的損耗）三種類型?？招谋姍C采用無鐵芯結構，幾乎完全消除了渦流效應和磁滯效應帶來的能量損耗。同 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源

26、行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 9 時，由于因此，空心杯電機相比傳統直流電機擁有更高的能量轉化效率。輕質量：輕質量：空心杯電機的轉動慣量和重量都明顯低于普通電機，因此在電機運行過程中轉子自身的機械能損耗也會有所降低。圖表圖表 9 渦流渦流損耗損耗示意圖示意圖 圖表圖表 10 磁滯損耗示意圖磁滯損耗示意圖 資料來源：果歐電子科技公司官網 資料來源：羅羅日記公眾號 由新和電機統計，空心杯電能量轉化機效率一般在 70%以上，部分產品可達到 90%以上，而普通鐵芯電機能量轉化效率只能達到 15%-50%。圖表圖表 11 空心杯電機空心杯電機

27、與有鐵芯電機能量轉化效率對比圖與有鐵芯電機能量轉化效率對比圖 資料來源：新和電機，華創證券（2）高效率與輕質量使空心杯電機具有高效率與輕質量使空心杯電機具有較高的功率密度。較高的功率密度。輕質量：輕質量：功率密度是輸出功率與重量或體積的比率。從內部結構來看，空心杯電機省去了鐵芯，使得自身重量與體積變小，與同等功率的一般鐵芯電機相比，空心杯電機重量減輕 1/3-1/2，體積減小 1/3-1/2。高高能量轉化能量轉化效率：效率：與傳統的感應線圈相比，銅板線圈的重量更輕。由于繞制線圈時既不需要卷線，也不用添加有槽硅鋼片，因此空心杯電機在運行過程中不會產生這方面的渦流損耗和磁滯損耗。雖然銅板線圈也會帶

28、來一定的渦流，但是這種損耗很小且易控制，確保了較高的輸出功率和輸出轉矩?？傮w看來，空心杯電機的輸出功率和輸出轉矩比同規格普通電機高，加上重量或體積小，故功率密度高，一般達 30mW/cm3。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 10 圖表圖表 12 空心杯電機與有鐵芯電機功率密度對比圖（單位：空心杯電機與有鐵芯電機功率密度對比圖（單位：mW/cm3）資料來源：張忠強永磁無刷空心杯電機及其控制器研究，華創證券（3）更小的轉子慣量使空心杯電機更小的轉子慣量使空心杯電機具有更快的響應速度。具有更快

29、的響應速度。機械時間常數機械時間常數：指的是電機空載加階躍額定電壓時，當轉速達到空載轉速的 63.2%時所需的時間，是反應其動態性能好壞的主要技術指標之一。與相同尺寸的普通有刷直流電機相比，空心杯電機的轉子慣量更小，因而擁有更高的響應速度，其機械時間常數通常在 28ms 以內，部分產品機械時間常數甚至小于 10ms，而有鐵芯電機的機械時間常數一般在 100ms 以上。（4）無齒槽效應使空心杯電機運行更加無齒槽效應使空心杯電機運行更加平穩平穩。齒槽效應：齒槽效應：齒槽效應是由于電磁場的分布不均勻，導致磁力線的密度在不同位置上發生變化，當磁力線密度發生變化時，會產生短時間內的電流脈沖，雖然不會減少

30、或增加電動機的平均轉矩，但是會引起噪音、電機振動、速度波動等，對電機定位的伺服性能和精度造成了比較大的影響，特別是在低速時產生的影響更大?？招谋姍C去除了鐵芯，采用無齒槽結構，減少了電機運行時的磁阻力矩，從而降低了輸出轉矩波動，使電機運行更加平穩。圖表圖表 13 無刷無刷有齒槽電機有齒槽電機結構圖結構圖 圖表圖表 14 齒槽轉矩產生原理齒槽轉矩產生原理 資料來源：控制工程網 資料來源：賀建忠永磁同步電機齒槽轉矩分析及削弱措施 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 11 （三）（三）分類：分類

31、：無刷無刷空心杯空心杯電機是未來發展的方向電機是未來發展的方向 空心杯電機按照其換空心杯電機按照其換向方式可以分為向方式可以分為有刷空心杯電機和無刷空心杯電機有刷空心杯電機和無刷空心杯電機兩種兩種。有刷有刷空心杯電機空心杯電機：采用機械電刷換向機械電刷換向，一般由機殼、軟磁材料內定子、永磁體外定子、空心杯型轉子電樞組成；另外一種是無刷空心杯電機，采用電子換向的方式，由機殼，軟磁材料、絕緣材料和空心杯電樞構成的定子及永磁鋼轉子等組成。當空心杯有刷電機通電時，繞組有電流通過，產生轉矩，轉子開始旋轉，若轉子轉到特定角度，電刷利用機械換向器的方式改變電流方向，使輸出轉矩方向不變，轉子繼續旋轉。由于空心

32、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，這就會產生噪聲電火花，降低了電機使用壽命。無刷無刷空心杯電機空心杯電機：通過控制電子元件的通斷使不同繞組接入電路，達到換向的效果，這種電子電子換向換向方式使空心杯無刷電機具有效率高、轉矩波動小、使用壽命高、結構精巧、維護方便、易保養等特點。圖表圖表 15 直流有刷空心杯電機與直流無刷空心杯電機結構圖直流有刷空心杯電機與直流無刷空心杯電機結構圖 資料來源：天孚電機官網 無刷空心杯電機性能更好，壽命更長，是未來無刷空心杯電機性能更好，壽命更長，是未來的發展的發展方向。方向。壽命方面，無刷空心杯電機壽命受限于軸承，有刷空心杯電機壽命受限于電

33、刷，電刷壽命比軸承短得多，空心杯電機通常隨電刷的報廢而報廢。有刷空心杯電機換向時會有電火花，電火花會有電磁干擾，無刷空心杯電機通過霍爾元件換向，幾乎沒有電磁干擾的影響。此外，無刷空心杯電機還有轉速快，效率高等優點。雖然有刷空心杯電機價格更低，控制方式更加簡單，但隨著人形機器人靈巧手對于空心杯電機性能和壽命的更高追求，預計無刷空心杯電機會有更大的發展空間。圖表圖表 16 無刷空心杯電機與有刷空心杯電機無刷空心杯電機與有刷空心杯電機性能比較性能比較 無刷空心杯電機無刷空心杯電機 有刷空心杯電機有刷空心杯電機 壽命壽命 長壽命（10000h+）電機壽命受限（1000-3000h）轉速轉速 高轉速 電

34、機轉速受限 控制控制 需要驅動控制 控制簡單 效率效率 較高 一般 電磁干擾電磁干擾 電磁干擾可忽略 電火花會帶來電磁干擾 資料來源：鳴志電器官網，華創證券 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 12 二、二、行業分析：行業分析：人形機器人人形機器人帶來全新機遇帶來全新機遇，降本需求助推國內企業打破原有，降本需求助推國內企業打破原有格局格局（一）（一）下游應用下游應用：優異的性能帶來優異的性能帶來廣闊的下游應用領域廣闊的下游應用領域 空心杯電機性能優勢突出，使其具備廣闊的下游應用領域?？招谋?/p>

35、電機性能優勢突出，使其具備廣闊的下游應用領域?？招谋妱訖C避開了有鐵芯電動機多種技術弊端，而且其突出的特點集中在電動機的主要性能方面，使其具備了廣闊的應用領域。尤其是隨著工業技術的飛速發展，對電動機的伺服特性不斷提出更高的期望和要求，使空心杯電動機在很多應用場合擁有不可替代的地位。根據 QY research 在Global Coreless DC Motors Market Research Report 2022中的測算，除人形機器人靈巧手方面的應用，預計 2022 年全球空心杯電機市場規模約為 50 億元?？招谋妱訖C的應用，從軍事、高科技領域進入大工業和民用領域后，十多年來得到迅空心杯

36、電動機的應用，從軍事、高科技領域進入大工業和民用領域后，十多年來得到迅速的發展速的發展，尤其是在工業發達國家，已經涉及到大部分行業和許多產品：需要快速響應的隨動系統。需要快速響應的隨動系統。如導彈的飛行方向快速調節，高倍率光驅的隨動控制，快速自動調焦，高靈敏的記錄和檢測設備，工業機器人，仿生義肢等，空心杯電動機能很好地滿足其技術要求。對驅動元件要求平穩持久拖動的產品。對驅動元件要求平穩持久拖動的產品。如各類便攜式的儀器儀表，個人隨身裝備，野外作業的儀器設備，電動車、玩具車、電動牙刷等，同樣一組電源，供電時間可以延長一倍以上。各種飛行器，包括航空、航天、航模等。各種飛行器，包括航空、航天、航模等

37、。利用空心杯電動機重量輕，體積小，能耗低的優點，可以很大程度地減輕飛行器的重量。各種各樣的民用電器、工業產品。各種各樣的民用電器、工業產品。采用空心杯電動機作為執行元件。圖表圖表 17 空心杯空心杯電機下游應用電機下游應用 資料來源：鳴志電器官網 醫療設備：醫療設備：在轉運患者時，需要用到功能強大、高效的便攜式呼吸機便攜式呼吸機。無刷空心杯直流電機在保證提供更高壓力和流量的條件下減小了電機-鼓風機組件的尺寸，能夠作出更快的響應，且更為安靜、可靠、高效，能夠在夜間、轉院途中、急救車或洲際飛行期間通過電池供電，高效地驅動呼吸機鼓風機。牙科醫生需要使用重量輕、功率大且高效的手持式牙科手機牙科手機成功

38、完成牙科手術。無刷空心杯直流電機是牙科治療的理想選擇?？招谋姍C具有緊湊的設計，可在較小的封裝中 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 13 提供最大化的扭矩和功率，在治療過程中實現精確而集中的工作，同時可消除對牙醫和患者造成的任何不愉快的噪音。圖表圖表 18 空心杯電機應用于空心杯電機應用于呼吸機案例呼吸機案例 圖表圖表 19 空心杯電機應用于牙科手機案例空心杯電機應用于牙科手機案例 資料來源：鳴志電器官網 資料來源：劉青星基于小樣本學習的空心杯線圈質量控制研究 工業自動化：工業自動化：電

39、動夾爪電動夾爪是自動化工業中一種重要的裝置，在自動化高速發展的今天，電動夾爪能幫助人們完成復雜系數較高的事情。需要電機具有可靠性高、精準度高、反應速度快等優點?？招谋姍C很好地適配電動夾爪的需求，兆威機電基于驅動齒輪箱設計、仿真分析、噪音分析等多項技術手段，提出了電動夾爪驅動系統的解決方案，通過優化驅動控制方式、增大抓持力的輸出功率，有效的解決了電動夾爪使用時的復雜程度、噪音大等問題，使其得到廣泛應用。精密點膠機精密點膠機作為一種專門用于汽車電子、智能家居、工業自動化、醫療器械等行業的高精度設備，其作用是為產品進行極致的精細化點膠。目前市面上某些點膠機進行精細化點膠的過程中，由于驅動系統的精度

40、及力矩欠佳，在長時間使用過程中，點膠機容易出現吐膠量不穩定的情況，造成點膠錯誤。通過使用無刷高性能電機配合精密齒輪箱，以電機帶動螺桿在定子型腔內旋轉實現定量輸送功能，可形成穩定吐膠效果，進而提高點膠機性能。具有結構簡單、操作方便、使用壽命長等特點。圖表圖表 20 空心杯電機應用于空心杯電機應用于電動夾爪電動夾爪案例案例 圖表圖表 21 空心杯電機應用于空心杯電機應用于工業點膠機螺桿閥工業點膠機螺桿閥案例案例 資料來源：兆威機電官網 資料來源：兆威機電官網 航空航天：航空航天：無人機無人機也稱為 UAV（無人駕駛飛行器），其用途廣泛，可用于國防和監控、農業和物流等各種應用。無人機需具備極度靈活的

41、導航功能，并且必須極其耐用，因為它們經常需要在惡劣的環境中作業。這些 UAV 應用需要有效的推進力來提高可操作性 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 14 （即延長電池使用時間）、降低噪音和熱特性，以確保不被發現，并精確控制相機云臺和其他輔助應用。無刷空心杯電機可滿足無人機對響應性、可靠性和運動精度的要求，在緊湊、輕量化的外殼中提供最佳的扭矩和效率，并且完全能夠在惡劣的環境條件下運行。駕駛艙飛行控制元件駕駛艙飛行控制元件也稱為艙內控制元件，能夠幫助飛行員控制飛機飛行的方向。這些裝置將飛行員

42、的指令傳輸到固定翼飛機或旋翼飛機的操縱面，同時，向飛行員提供主動力反饋；由此，飛行員能夠看到并感覺到飛行控制元件的運動，類似于轉彎時車輛方向盤上的阻力。主動力反饋設備包括側置操縱桿裝置(SSU)、方向舵踏板/方向舵制動踏板裝置(RBPU)、油門控制組件(TCA)/油門控制拉索(TCQ)以及自動駕駛/自動油門和智能執行器。駕駛艙飛行控制元件的關鍵特性要求小型電機必須可靠、精確，空間和重量限制需要緊湊、輕量化和高功率密度(SWaP)的解決方案?？招谋瓱o刷電機不僅具有出色的性能，同時具有較小的尺寸和重量，高度適配駕駛艙飛行控制元件對電機的要求。圖表圖表 22 空心杯電機應用于空心杯電機應用于無人機無

43、人機案例案例 圖表圖表 23 空心杯電機應用于空心杯電機應用于飛機駕駛艙控制元件飛機駕駛艙控制元件案例案例 資料來源：Portescap官網 資料來源：航空知識公眾號（二）（二）競爭格局：海外頭部企業主導，國內企業正加速追趕競爭格局：海外頭部企業主導，國內企業正加速追趕 海外頭部企業主導，市場集中度較高。海外頭部企業主導，市場集中度較高?？招谋姍C技術是從德國 Dr.F.Faulhaber 在 1958年研制出斜繞組線圈繞制技術開始，起步較早，隨著生產技術不斷發展，國外的空心杯線圈生產技術已經十分成熟。國外大部分采用一次成型技術，其生產過程自動化程度高、人為干擾少，這樣在提高生產效率的同時也提

44、高了產品質量，降低了生產成本，競爭優勢明顯，因此占據了較大的市場份額。據 QY research 在 Global Coreless DC Motors Market Research Report 2022中統計，2021 年全球空心杯電機三大龍頭企業占據了 55.43%的市場份額，競爭格局高度集中。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 15 圖表圖表 24 2021 年全球空心杯電機行業市場集中度年全球空心杯電機行業市場集中度 資料來源：QY researchGlobal Coreles

45、s DC Motors Market Research Report 2022，華創證券 國內企業國內企業經過近幾年的追趕，產品性能差距經過近幾年的追趕，產品性能差距不斷縮小不斷縮小。以前國內沒有充分意識到空心杯電機的發展前景。近幾年，我國空心杯發展速度較快，已經有越來越多的生產商開始從事空心杯電機的設計和制造，國內龍頭鳴志電器現在已經可以生產基座尺寸 8mm，額定電壓 6V，空載轉速 13500rpm，機械常數 6.6ms，最大連續轉矩 0.60mNm 的有刷空心杯電機。對比全球空心杯龍頭之一 Faulhaber 的同等基座尺寸和額定電壓的有刷空心杯電機產品，性能參數僅有微小差異，海內外龍頭

46、技術差距不斷縮小。圖表圖表 25 國內外空心杯廠商產品性能對比國內外空心杯廠商產品性能對比 鳴志電器鳴志電器 DCU08017P06-S002&PG08C-0016 Faulhaber 0816K006SR 基座尺寸（基座尺寸（mm）8 8 額定電壓（額定電壓（V）6 6 空載轉速（空載轉速（rpm）13500 13500 機械時間常數（機械時間常數（ms）6.6 6.5 最大連續轉矩（最大連續轉矩（mNm）0.60 0.69 資料來源：鳴志電器官網，Faulhaber官網，華創證券（三）（三）國產替代：人形機器人降本需求迫切，國產替代迎來新機遇國產替代：人形機器人降本需求迫切，國產替代迎來新

47、機遇 人形機器人普及的關鍵在于降本。人形機器人普及的關鍵在于降本。馬斯克在 2022 AI Day 上預計 Optimus 最終量產時，價格要在 2 萬美元以下。從投資回報的角度看，人形機器人只有實現在家政、康復、工業場景的普遍應用，且成本更低時，才會對客戶有更強的吸引力，因此人形機器人降本需求迫切。國內空心杯電機性價比較高，降本需求帶來國產替代新機遇。國內空心杯電機性價比較高，降本需求帶來國產替代新機遇。將海外廠商 Maxon、與國內廠商鳴志電器的性能接近、大小相似的空心杯電機價格進行比對，Maxon 產品雖然在功率密度和最大連續轉矩上有微小優勢，但其價格大約是鳴志電器產品的 2 倍，鳴志電

48、器產品性價比較高。在降本需求的推動下，將會有越來越多的國內廠商進入空心杯行業，有望復刻已經驗證過的汽車零部件降本的路線，加快推動人形機器人產業化落地。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 16 圖表圖表 26 不同廠商無刷空心杯電機價格對比不同廠商無刷空心杯電機價格對比 Maxon 鳴志電器鳴志電器 型號型號 ECX SPEED 16 L ECH16056H36-S001 電壓（電壓（V）36 36 直徑（直徑（mm）16 16 功率（功率（W）80 75 最大連續轉矩（最大連續轉矩（mNm

49、）15.4 14.3 價格（元）價格（元）2510 1358 資料來源：Maxon官網，鳴志電器官網，華創證券 三、三、空心杯線圈設計與生產空心杯線圈設計與生產（一）（一）線圈設計：線圈設計：三大主流設計各有千秋三大主流設計各有千秋 空心杯電機線圈常用到三種空心杯電機線圈常用到三種設計設計直繞組、斜繞組、菱形繞組。直繞組、斜繞組、菱形繞組。圖表圖表 27 空心杯線圈三種常用空心杯線圈三種常用線圈設計線圈設計 資料來源：謝春輝馬鞍形空心杯電機線圈繞制設備研究 菱形繞組設計最為省材，功耗也最小。菱形繞組設計最為省材，功耗也最小。劉明豪在永磁直流有刷空心杯電機設計中對比分析了不同線圈設計的空心杯電機

50、在 Maxwell 3D 中的銅損。當銅損達到穩定后，菱形繞組的銅耗最小，斜繞組次之，直繞組銅耗最大。從根源上分析，繞組銅線的銅耗來源于導線中的電阻。在材料相同的情況下，繞組跨距都為 180，由于直繞組的軸向邊距離較長，所需的銅線尺寸最長，因此銅耗最大。而斜繞組在拐角處距離略長于菱形繞組，長度接近但銅耗略大于菱形繞組，因此菱形繞組最為省材料，功耗也最小。圖表圖表 28 三種三種不同設計的空心杯線圈在相同條件下的銅損比較不同設計的空心杯線圈在相同條件下的銅損比較 資料來源：劉明豪永磁直流有刷空心杯電機設計 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨

51、詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 17 繞制工藝方面，斜繞組更適合手動繞制而成，繞制工藝方面，斜繞組更適合手動繞制而成，直繞直繞組難度次之，菱形繞組手動繞制較難，組難度次之，菱形繞組手動繞制較難，一般需要借助特定的繞線機工藝設備完成。一般需要借助特定的繞線機工藝設備完成。手動繞制過程中人為誤差較大，且進行多邊形繞制與固定時更易精度不夠、產生形變，會降低繞組的空間密度、形狀規范，從而會影響到繞組發揮電磁轉換的作用。世界知名企業的空心杯電機多采用機械進行菱形繞制方式。前人設計中，直繞組內的氣隙區域較大，空心杯軸向較長或者且額定功率較大的電機中多采用此設計。（二）（二）線圈線圈繞制

52、工藝繞制工藝：“繞卷式”“繞卷式”雖易，“一次雖易，“一次成型成型”更佳”更佳 生產空心杯電機的關鍵在于空心杯線圈的繞制方式，目前主要有繞卷式生產和一次性繞生產空心杯電機的關鍵在于空心杯線圈的繞制方式，目前主要有繞卷式生產和一次性繞制成型兩種生產方式。制成型兩種生產方式。1、繞卷式生產工藝繞卷式生產工藝 繞卷式生產繞卷式生產主要由送線、主要由送線、坯線圈繞制、板坯成型、卷制成型四大步驟組成坯線圈繞制、板坯成型、卷制成型四大步驟組成，下面以劉青星在基于小樣本學習的空心杯線圈質量控制研究中的貴州某企業的高精度空心杯線圈智能制造生產線為例，介紹繞卷式生產的工藝流程。圖表圖表 29 空心杯線圈繞卷式生

53、產工藝流程空心杯線圈繞卷式生產工藝流程 資料來源：劉青星基于小樣本學習的空心杯線圈質量控制研究，王鵬飛空心杯線圈繞線機機構設計及控制，華創證券整理 送線：送線：坯線圈繞制過程中，漆包線所受的張力將影響坯線成型松散程度，對后續的板坯壓制、卷制成型過程均有不同程度的影響。因此，采用伺服磁阻尼張力器進行漆包線張力控制，磁阻尼張力器以永磁體產生的磁場為媒介，傳遞恒定扭矩進行張力控制。坯線圈繞制：坯線圈繞制：經過張力控制器的張力調節，空心杯線圈繞線機將漆包線繞制成一定匝數和引線腳數的坯線圈。棱形卷制柱將漆包線繞制到恒定匝數時，便停止旋轉，左右兩邊的壓平板對棱形卷制柱上的線圈進行搓平，同時鉤針上升鉤下漆包

54、線并進行旋轉，形成一根引線。重復上述過程，當坯線圈的匝數與引線數達到設置值時，坯線圈成型。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 18 圖表圖表 30 送線時使用的送線時使用的自動繞線張力控制裝置自動繞線張力控制裝置 圖表圖表 31 坯線圈繞制坯線圈繞制 資料來源：劉青星基于小樣本學習的空心杯線圈質量控制研究 資料來源：劉青星基于小樣本學習的空心杯線圈質量控制研究 板坯成型：板坯成型：坯線圈形成后，空心杯線圈壓扁裝置從棱形卷制柱上夾取坯線圈，通過夾具上的涂膠加熱以及夾具的壓力定型，將坯線圈壓制

55、為板坯并將坯線板放置在線圈成型裝置上，進行卷制成型。圖表圖表 32 板坯壓制板坯壓制 資料來源：劉青星基于小樣本學習的空心杯線圈質量控制研究 卷制成形：卷制成形：工裝夾具沿導軌運動，將壓制好的板坯送至線圈卷圓裝置中，由四個模具及中間的卷制圓柱對板坯進行加熱、加壓定型，進而將板坯卷制成線圈。通過設定四個模具定型時的壓力、定型溫度、定型時間等關鍵工藝參數，保證線圈的成型質量。線圈卷制完成后，取料夾具將空心杯線圈從卷制圓柱上取下，并放置在圖片采集平臺上，以便對其進行外觀缺陷檢測。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（20

56、09）1210 號 19 圖表圖表 33 卷制成型卷制成型 資料來源：劉青星基于小樣本學習的空心杯線圈質量控制研究 2、一次成型生產工藝一次成型生產工藝 一次成型技術為全自動化生產，繞線機為核心設備。一次成型技術為全自動化生產，繞線機為核心設備。一次成型生產技術利用空心杯線圈繞制設備一次繞制成型，繞線機降銅線按照既定的規則纏繞在主軸上，一次成型，全程依靠繞線機工作，屬于全自動化生產。一次成型技術主要分為一次成型技術主要分為加工準備、繞線、抽頭三步，由加工準備、繞線、抽頭三步，由繞線機的六大模塊相互配合完成。繞線機的六大模塊相互配合完成。通過分析線圈的結構可以將繞線機的機械結構分為六個模塊：主運

57、動模塊、排線模塊、擺線模塊、加熱模塊、抽頭模塊、剪斷模塊。其中加工準備主要由加熱模塊完成，繞線主要由主運動模塊、排線模塊和擺線模塊相互協調完成，抽頭主要由抽頭模塊和剪斷模塊完成。圖表圖表 34 一次成型工藝步驟與一次成型工藝步驟與繞線機的機械結構繞線機的機械結構 資料來源：裴新平空心杯線圈繞線機設計，華創證券 加熱模塊加熱模塊負責加熱自粘線導線以負責加熱自粘線導線以實現導線間的實現導線間的粘結粘結?？招谋€圈繞線機采用自粘線導線 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 20 作為生產原材料。采

58、用自粘線導線生產線圈時需要設計加熱裝置，裴新平在空心杯線圈繞線機設計中采用熱風加熱。將加熱模塊設計成伸縮結構。需要加熱時將熱風口伸出至指定位置，實現加熱。圖表圖表 35 加熱模塊示意圖加熱模塊示意圖 資料來源：裴新平空心杯線圈繞線機設計 主運動模塊主運動模塊負責實現負責實現芯軸芯軸的旋轉的旋轉。以一個芯軸按照一定規律的旋轉運動作為空心杯線圈繞線機的主運動；芯軸充當纏繞線圈時的載體，芯軸的外徑決定了空心杯線圈的內徑。排線模塊負責控制導線按一定的規律排列。排線模塊負責控制導線按一定的規律排列?？招谋€圈是由緊密排列的導線構成的。所以空心杯線圈成型過程中需要導線按照一定的規律排列。而單獨靠做旋轉運動

59、的芯軸并不能完成排線功能，因此繞線機需要設計單獨的排線單元。通過仔細觀察線圈可知空心杯線圈是由重復的導線回路構成的，各個回路的形狀理論上是一致的，也就意味著排線過程中主軸旋轉一周排線機構與主軸在主軸圓柱表面的交點沿圓柱周向移動一個固定值（該值由所要加工的線圈匝數和線圈內徑決定），即排線機構與主運動機構存在固定的相位差，該相位差根據所加工的線圈匝數、內徑的不同而不同；繞線機的主運動為回轉運動，所以排線機構也設計為回轉運動。圖表圖表 36 主運動模塊結構示意圖主運動模塊結構示意圖 圖表圖表 37 排線裝置排線裝置結構圖與實物圖結構圖與實物圖 資料來源：王鵬飛空心杯線圈繞線機機構設計及控制 資料來源

60、：裴新平空心杯線圈繞線機設計，王鵬飛空心杯線圈繞線機機構設計及控制 擺線模塊擺線模塊負責負責控制線嘴的運動，與主運動模塊控制線嘴的運動，與主運動模塊一起決定了導線的纏繞方式一起決定了導線的纏繞方式?？招谋€圈的導線軸線可以簡化為兩個空間正交的直線和圓柱體在圓柱體表面的交點的軌跡，主運 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 21 動的芯軸即為該圓柱體，擺線結構的線嘴的軸線即為該直線。擺線機構帶動線嘴機構往復擺動，線圈的長度即為線嘴部分的擺動范圍。擺線機構與主軸的運動規律共同決定了空心杯線圈導線

61、的纏繞方式。圖表圖表 38 擺線模塊結構圖擺線模塊結構圖 圖表圖表 39 擺線模塊實物圖擺線模塊實物圖 資料來源：裴新平空心杯線圈繞線機設計 資料來源：裴新平空心杯線圈繞線機設計 抽頭模塊負責抽頭模塊負責在指定位置留出抽頭。在指定位置留出抽頭。抽頭模塊主要由伸縮機構、勾頭、抽頭電機組成，空心杯線圈需要在指定位置留出抽頭。在加工過程中，可以通過在指定位置暫停主運動和擺線運動，將導線拉出一定長度的方式實現在指定位置留有抽頭的目的。為此設計抽頭模塊，為避免運動干涉同樣將抽頭模塊設計成伸縮形式。圖表圖表 40 抽頭模塊結構圖抽頭模塊結構圖 圖表圖表 41 抽頭模塊實物圖抽頭模塊實物圖 資料來源：裴新平

62、空心杯線圈繞線機設計 資料來源：裴新平空心杯線圈繞線機設計 剪斷模塊負責在抽頭和加工完成后剪斷導線。剪斷模塊負責在抽頭和加工完成后剪斷導線?？招谋€圈繞線機所采用的原材料導線為成捆的整根導線。因此在抽頭和加工完成后均需要剪斷導線，方便撥叉將線圈推出，為提高生產效率和自動化程度，將剪斷模塊也設計成自動化模塊。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 22 圖表圖表 42 剪斷模塊結構圖剪斷模塊結構圖 資料來源：裴新平空心杯線圈繞線機設計，王鵬飛空心杯線圈繞線機機構設計及控制，華創證券整理 空心杯線

63、圈繞線機中六大空心杯線圈繞線機中六大模塊相對位置如下圖所示模塊相對位置如下圖所示：圖表圖表 43 空心杯線圈繞線機中六大模塊相對位置空心杯線圈繞線機中六大模塊相對位置 資料來源：裴新平空心杯線圈繞線機設計，華創證券（三）（三）技術壁壘：繞線技術壁壘：繞線工藝與工藝與設備設備 繞卷式生產工藝繞卷式生產工藝大多為手工或半自動化模式大多為手工或半自動化模式，生產設備要求較低但批量生產生產設備要求較低但批量生產能力較差能力較差 成品一致性差成品一致性差：傳統的線圈繞線工藝采用手工布線，線圈在布線模中的定位是通過肉眼來判斷是否均勻，線圈的均勻定位誤差較大；而且由于手工繞制線圈，各個線圈之間存在誤差。這種

64、誤差的存在，使得線圈重量、寬度均不一致，由此造成繞組成型后分布不均勻，成品一致性差。生產效率低生產效率低：采用該方法加工的空心杯電樞繞組貼成圓形后，后期還需要用刮板手工整形、對線圈進行手工整理，繞組兩端手工整形，整理、固定浮線，操作工藝復雜，生產效率低。無法繞制大功率電機線圈：無法繞制大功率電機線圈：繞卷式工藝只能生產線徑為 0.2 以下的線圈，而較大功率電機線徑較粗，該工藝無法生產。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 23 圖表圖表 44 手工繞制空心杯線圈實拍圖手工繞制空心杯線圈實拍圖

65、 資料來源：黃海濤基于MCD的空心杯線圈成型裝置設計研究 一次繞制成型一次繞制成型工藝工藝生產效率高、產品質量高生產效率高、產品質量高，但對生產設備要求較高但對生產設備要求較高。日本、瑞士、德國等國研制空心杯電機的時間較早，現在都已具有高效而優良的生產設備，有能力進行自動化程度更高、人為干擾因素更少的一次繞制成型生產，提高生產效率的同時提高了線圈的生產質量。圖表圖表 45 海內外空心杯線圈繞線機產品海內外空心杯線圈繞線機產品 資料來源：溫純空心杯線圈繞線機控制系統設計，謝春輝馬鞍形空心杯電機線圈繞制設備研究，王鵬飛空心杯線圈繞線機機構設計及控制，華創證券整理（四）（四）總結總結 線圈設計：線圈

66、設計：空心杯電機線圈常用到三種設計直繞組、斜繞組、菱形繞組。菱形繞組設 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 24 計最為省材，功耗也最小。繞制工藝方面，斜繞組更適合手動繞制而成，直繞組難度次之，菱形繞組手動繞制較難，一般需要借助特定的繞線機工藝設備完成。生產工藝：生產工藝：生產空心杯電機的關鍵在于空心杯線圈的繞制方式，目前主要有繞卷式生產和一次性繞制成型兩種生產方式。繞卷式生產主要由送線、坯線圈繞制、板坯成型、卷制成型四大步驟組成。一次成型技術為全自動化生產，繞線機為核心設備。一次成型技術

67、主要分為加工準備、繞線、抽頭三步，由繞線機的六大模塊相互配合完成。壁壘在于繞線設備：壁壘在于繞線設備：繞卷式生產工藝雖然對生產設備要求較低，但其生產效率低、一致性較差且不能繞制大功率線圈，不適合大批量自動生產。一次繞制成型工藝生產效率高、產品質量高，根本原因在于其擁有先進的線圈生產設備。四、四、相關標的相關標的（一）（一）鳴志電器（鳴志電器（603728.SH）鳴志電器是全球運動控制產品龍頭企業，長期秉持對專業應用技術和國際化科學管理手段的追求。公司運動控制領域的主營產品包括步進電機、空心杯電機、伺服電機等控制電機以及相應驅動器。公司專注于智能電機技術研究以及生產制造的自動化提升，以成為信息化

68、和自動化領域的綜合性提供商為目標，打造精密控制電機加直線傳動、加減速機和運動控制系統的模組化產品。近五年收入結構以控制電機及其驅動系統產品、貿易代理業務以及LED控制與驅動產品為主。2022年公司總營收29.6億元，同比增長9.05%，實現歸母凈利潤 2.47 億元，同比下降 11.58%，實現扣非歸母凈利潤 2.34 億元，同比下降 9.36%。根據 Wind 一致性預期(截至 2023 年 9 月 16 日)，預計公司 23/24/25 年營收同比增長13.36%/26.96%/28.07%至33.55/42.60/54.56億 元，歸 母 凈 利 潤 同 比 增 長7.50%/55.12

69、%/44.93%至 2.66/4.12/5.98 億元，對應當前 PE 為 101.48/65.42/45.14 倍。圖表圖表 46 2018-2022 年鳴志電器年鳴志電器收入結構收入結構 圖表圖表 47 鳴志電器鳴志電器空心杯電機空心杯電機產品產品 資料來源：Wind，華創證券 資料來源：鳴志電器官網，華創證券（二）（二）鼎智科技鼎智科技（873593.BJ）自 2008 年成立以來，鼎智形成了以步進電機為基礎的精密運動控制系列產品。產品廣泛使用于醫療診斷設備、生命科學儀器、實驗室自動化、機器人、流體控制、半導體及精密 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監

70、會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 25 電子生產設備，各類工業自動化設備。公司研發的線性傳動組件、空心杯電機、精密齒公司研發的線性傳動組件、空心杯電機、精密齒輪箱等產品處于國內領先地位輪箱等產品處于國內領先地位，可應用于人形機器人。2022 年公司總營收 3.18 億元，同比增長 63.99%，實現歸母凈利潤 1.01 億元，同比增長 103.39%，實現扣非歸母凈利潤 1.01億元，同比增長 79.76%。根據 Wind 一致性預期(截至 2023 年 9 月 16 日)，預計公司 23/24/25 年營收同比增長28.86%/34.31%/30.44%

71、至 4.10/5.51/7.19 億元，歸母凈利潤同比增長 23.22%/35.90%/29.11%至 1.24/1.69/2.18 億元，對應當前 PE 為 31.11/22.89/17.73 倍。圖表圖表 48 2018-2022 年鼎智科技年鼎智科技收入結構收入結構 圖表圖表 49 鼎智科技鼎智科技空心杯電機產品空心杯電機產品 資料來源：Wind，華創證券 資料來源：鼎智科技官網（三）（三）偉創電氣（偉創電氣（688698.SH）偉創電氣自成立以來始終專注于電氣傳動和工業控制領域，是一家從事工業自動化產品研發、生產、銷售于一體的高新技術企業。公司的產品種類豐富，包括 0.4kW 至 5,

72、600kW的變頻器、50W 至 200kW 的伺服系統、運動控制器、PLC 和 HMI 等。產品廣泛應用于起重、礦用設備、軌道交通、機床、壓縮機、塑膠、光伏揚水、建材、機器人/機械手、印刷包裝、紡織化纖、冶金、市政、石油、化工等多種行業。公公司自主研發設計空心杯電司自主研發設計空心杯電動機，產品目前在內部測試階段動機，產品目前在內部測試階段，主要面向機器人、醫療等行業，該產品具有高轉速、高扭矩、低噪音振動的特點。2022 年公司總營收 9.06 億元，同比增長 10.64%，實現歸母凈利潤 1.40 億元，同比增長 10.37%，實現扣非歸母凈利潤 1.14 億元，同比增長 0.28%。根據

73、Wind 一致性預期(截至 2023 年 9 月 16 日)，預計公司 23/24/25 年營收同比增長42.53%/35.93%/32.49%至12.91/17.55/23.26億 元，歸 母 凈 利 潤 同 比 增 長48.32%/39.25%/31.72%至 2.08/2.89/3.81 億元，對應當前 PE 為 29.92/21.49/16.31 倍。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 26 圖表圖表 50 2018-2022 年偉創電氣年偉創電氣收入結構收入結構 圖表圖表 51

74、偉創電氣偉創電氣機器人機器人相關產品相關產品 資料來源：Wind，華創證券 資料來源：偉創電氣官網，華創證券（四）（四）拓邦股份拓邦股份（002139.SZ）拓邦股份 1996 年成立于有中國科技“硅谷”之稱的深圳高新技術產業園內。2007 年在深圳證券交易所成功上市（股票代碼 002139），成為國內智能控制領域首家上市公司。經過二十余年的高速發展,公司主營業務為智能控制系統解決方案的研發、生產和銷售，即以電控、電機、電池、電源、物聯網平臺的“四電一網”技術為核心，面向家電、工具、新能源、工業和智能解決方案等行業提供各種定制化解決方案。公司空心杯電機已經在智能制造的電動夾爪、醫療健康的骨科動

75、力工具、智能跟隨的高爾夫球包車等領域實現批量應用。2022 年公司總營收 88.75 億元，同比增長 14.27%，實現歸母凈利潤 5.83 億元，同比增長3.13%，實現扣非歸母凈利潤 4.84 億元，同比增長 11.96%。根據 Wind 一致性預期(截至 2023 年 9 月 16 日)，預計公司 23/24/25 年營收同比增長15.40%/23.12%/23.26%至102.42/126.10/155.44億 元，歸 母 凈 利 潤 同 比 增 長25.69%/32.59%/26.32%至 7.32/9.71/12.27 億元，對應當前 PE 為 18.36/13.85/10.96

76、倍。圖表圖表 52 2018-2022 年年拓邦股份拓邦股份收入結構收入結構 圖表圖表 53 拓邦股份拓邦股份可應用于人形機器人的可應用于人形機器人的空心杯電機空心杯電機 資料來源：Wind，華創證券 資料來源：拓邦股份官網，華創證券 電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 27 （五）（五）兆威機電兆威機電（003021.SZ）深圳市兆威機電股份有限公司成立于 2001 年，是一家集設計、研發、制造于一體的微型驅動系統方案解決商。兆威產品體系包括定制化微型驅動系統，以及全系列微型行星齒輪箱、

77、正傳動齒輪箱系列、直角電機齒輪箱，以及滾筒電機系列等產品。公司生產的微型傳動、驅動系統可廣泛用于汽車電子、智能家居、移動通信、醫療器械、消費電子、工業裝備等領域。2022 年公司總營收 11.52 億元，同比增長 1.09%，實現歸母凈利潤 1.50億元，同比增長 2.00%，實現扣非歸母凈利潤 1.28 億元，同比增長 3.42%。根據 Wind 一致性預期(截至 2023 年 9 月 16 日)，預計公司 23/24/25 年營收同比增長23.26%/32.35%/76.57%至14.20/18.80/33.19億 元，歸 母 凈 利 潤 同 比 增 長33.66%/42.41%/94.2

78、8%至 2.01/2.86/5.57 億元，對應當前 PE 為 59.82/42.00/21.62 倍。圖表圖表 54 2018-2022 年年兆威機電兆威機電收入結構收入結構 圖表圖表 55 兆威機電兆威機電 6mm 空心杯減速電機空心杯減速電機 資料來源：Wind，華創證券 資料來源：兆威機電官網 五、五、風險提示風險提示 人工智能監管風險、人形機器人發展不及預期、人形機器人靈巧手技術路線變化風險、技術更新迭代風險、國產替代進程不及預期。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 28 電力設

79、備新能源小組團隊介紹電力設備新能源小組團隊介紹 中游制造組組長，電力設備新能源首席研究員：黃麟中游制造組組長，電力設備新能源首席研究員：黃麟 吉林大學材料化學博士，深圳大學材料學博士后，曾任職于新時代證券/方正證券/德邦證券研究所。2022 年加入華創證券研究所。高級分析師：盛煒高級分析師：盛煒 墨爾本大學金融專業碩士，入行 5 年，其中買方經驗 2 年。2022 年加入華創證券研究所。高級研究員：蘇千葉高級研究員：蘇千葉 中南大學碩士，研究方向鋰電池，曾任上汽新能源動力電池工程師、德邦電新研究員，2022 年加入華創證券研究所。高級研究員：何家金高級研究員：何家金 上海大學碩士。2 年電新研

80、究經驗，曾任職于方正證券研究所、德邦證券研究所，2022 年加入華創證券研究所。高級研究員：吳含高級研究員：吳含 中山大學金融學學士，倫敦大學國王學院金融碩士。1 年產業，2 年電新研究經驗，曾任職于西部證券研究所、明陽智能投關部、德邦證券研究所。2022 年加入華創證券研究所。研究員：梁旭研究員：梁旭 武漢大學物理學本科，港中文金融碩士，曾任職于德邦證券研究所。2022 年加入華創證券研究所。助理研究員：代昌祺助理研究員：代昌祺 西北農林科技大學金融學碩士，曾任職于德邦證券研究所。2022 年加入華創證券研究所。助理研究員：蔣雨凱助理研究員：蔣雨凱 中國科學技術大學金融碩士。2023 年加入

81、華創證券研究所。助理研究員：楊天翼助理研究員：楊天翼 中山大學金融碩士。2023 年加入華創證券研究所。電力設備及新能源行業深度研究報告電力設備及新能源行業深度研究報告 證監會審核華創證券投資咨詢業務資格批文號：證監許可（2009）1210 號 30 華創行業公司投資評級體系華創行業公司投資評級體系 基準指數說明：基準指數說明：A 股市場基準為滬深 300 指數，香港市場基準為恒生指數，美國市場基準為標普 500/納斯達克指數。公司投資評級說明：公司投資評級說明：強推：預期未來 6 個月內超越基準指數 20%以上；推薦：預期未來 6 個月內超越基準指數 10%20%；中性：預期未來 6 個月內

82、相對基準指數變動幅度在-10%10%之間；回避：預期未來 6 個月內相對基準指數跌幅在 10%20%之間。行業投資評級說明：行業投資評級說明：推薦：預期未來 3-6 個月內該行業指數漲幅超過基準指數 5%以上；中性：預期未來 3-6 個月內該行業指數變動幅度相對基準指數-5%5%；回避：預期未來 3-6 個月內該行業指數跌幅超過基準指數 5%以上。分析師聲分析師聲明明 每位負責撰寫本研究報告全部或部分內容的分析師在此作以下聲明：分析師在本報告中對所提及的證券或發行人發表的任何建議和觀點均準確地反映了其個人對該證券或發行人的看法和判斷；分析師對任何其他券商發布的所有可能存在雷同的研究報告不負有任

83、何直接或者間接的可能責任。免責聲明免責聲明 本報告僅供華創證券有限責任公司（以下簡稱“本公司”）的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。本報告所載資料的來源被認為是可靠的，但本公司不保證其準確性或完整性。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。本公司在知曉范圍內履行披露義務。報告中的內容和意見僅供參考，并不構成本公司對具體證券買賣的出價或詢價。本報告所載信息不構成對所涉及證券的個人投資建議，也未考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需求?？蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況

84、，自主作出投資決策并自行承擔投資風險，任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本報告中提及的投資價格和價值以及這些投資帶來的預期收入可能會波動。本報告版權僅為本公司所有，本公司對本報告保留一切權利。未經本公司事先書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表、轉發或引用本報告的任何部分。如征得本公司許可進行引用、刊發的，需在允許的范圍內使用，并注明出處為“華創證券研究”，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。證券市場是一個風險無時不在的市場，請您務必對盈虧風險有清醒的認識，認真考慮是否進行證券交易。市場有風險，投資需謹慎。華創證券研究所華創證券研究所 北京總部北京總部 廣深分部廣深分部 上海分部上海分部 地址：北京市西城區錦什坊街 26 號 恒奧中心 C 座 3A 地址：深圳市福田區香梅路 1061 號 中投國際商務中心 A 座 19 樓 地址：上海市浦東新區花園石橋路 33 號 花旗大廈 12 層 郵編：100033 郵編：518034 郵編：200120 傳真：010-66500801 傳真：0755-82027731 傳真：021-20572500 會議室：010-66500900 會議室：0755-82828562 會議室：021-20572522