谐波减速器行业壁垒主要体现在哪？

我认为谐波减速器行业壁垒主要体现于三个方面：

1.技术发展：谐波传动历经五十载，伴随下游需求提升而进步

谐波传动技术包括：总体结构、柔轮、刚轮、凸轮、柔性轴承、交叉滚子轴承、齿形、 波发生器、加工制造和试验方法等 10 个方向，涉及材料、设计、加工、组装等多个技术领 域，是一门多领域交叉的学科。从专利申请数量的角度来看，总体结构、波发生器、柔轮 和加工制造是谐波减速器技术的研发重点。

谐波传动技术伴随太空探索的需求而产生，借助机器人、工业自动化等下游行业的兴起 快速成长，发展过程离不开基础材料和加工工艺的进步，总体分为三个阶段。 萌芽期（1955-1976）：谐波传动技术起源于美国，伴随着航天领域的需求而产生，但当 时的基础材料和加工工艺远不成熟，应用场景少，市场空间不足，因而相关研究成果及专 利申请数量较少，且几乎全部集中在美国，当时的日本对谐波传动也有少量研究。 成长期（1977-2009）：随着数控机床、自动化、工业机器人等行业的快速发展，各国开 始布局谐波减速器的技术研发，以哈默纳科为代表的日本企业和相关研究机构成为研究主 力。得益于长期制造领域的积累，当时的美国和德国在谐波传动领域也进行了大量研究， 这个阶段的专利数量呈现逐年递增的态势。 高速发展期（2010-至今）：得益于数字化、信息化领域的技术进步，加上亚洲地区机器 换人、工业自动化的发展大趋势，谐波传动技术的研究突飞猛进，专利申请数量爆发式增 长。中国以绿的谐波、来福谐波、中技克美为代表的众多企业及其他研究院所纷纷加大了 对谐波减速器的研发投入，2015 年达到了申请高峰。

2.壁垒分析：研发&资本投入&品牌共筑行业壁垒

长期正向研发具有必要性，部分技术研发周期长、难度大

谐波减速器技术涉及多学科交叉，性能指标众多。RV减速器零部件众多，结构复杂，但 涉及技术领域较少，其难点在于加工设备控制和组装精度把握。谐波减速器仅含 4 个零部件， 但每个部件运动特性不同，涉及十余项技术领域，主要性能指标有传动精度、空程、间隙、 传动效率、扭转刚度、启动转矩等，具体细分可涵盖几十种。

要求长期正向研发，考验成套技术体系储备。对于成熟的谐波减速器厂商，若计划开发 一款针对下游某应用场景的产品，可通过谐波减速器各项性能指标的补偿来实现，技术路 线选择较为丰富。对于新进入的厂商，在开始抢占市场份额时往往会针对大品牌的某一种 或几种产品进行逆向研发及仿制，最后产品即便质量合格，但逆向研发限制了公司技术的 体系化，以及后续产品改良和创新。若不具备成体系的技术，随着下游应用场景对减速器 的性能要求发生变化，新进入厂商无法及时根据客户需求作出调整，将面临淘汰风险。 头部企业技术团队稳定，人才流失较少。谐波传动技术涉及多学科交叉，头部厂商拥有 多个研发小团队，每个小团队负责一个技术分支，团队培养是较为长期的过程。新厂商若 仅从头部厂商挖掘少量技术人员，也较难获取全套的技术体系，难以在短时间内提升技术 水平。

具体技术壁垒主要表现在以下四个方面：

（1）材料方面：大部分材料已实现国内供应，但柔轮材料仍需进口，存在一定的断供 风险。此前因为谐波减速器市场空间较小，国内钢厂未能满足原材料供应。但近年来，随 着谐波减速器下游市场空间逐渐打开，叠加国家政策持续支持，目前除柔轮材料外，绝大 多数谐波减速器的材料都能够自制。对于柔轮材料，因为柔轮在工作状态下受力复杂，容 易发生断裂和磨损等故障，对材料的要求更苛刻。目前，国内外谐波减速器柔轮材料基本 为 40Cr 合金钢，包括 40CrMoNiA，40CrA，30CrMoNiA，38Cr2Mo2VA 等，其中前两种较为常 用。同样的原材料，由于国内提纯技术不达标，因而含有的杂质比国外产品多，使得减速 器的寿命大幅度降低。

（2）齿形和结构设计方面：新进入厂商难以绕开专利，设计出性能接近或更好的齿形 和传动结构。齿形设计对于谐波减速器的传动性能至关重要，而相关设计是受专利保护的， 很难规避。例如哈默纳科，在产品齿形设计和传动结构方面申请了专利，获得了先发优势， 其他厂商不得使用类似的齿型设计和传动机理，只能自行研发齿形和传动结构，否则涉及 专利侵权。后进入厂商避开专利限制，并设计出同样优良性能的齿形难度较大。从专利的 角度看，全球龙头哈默纳科的优势明显。2020 年哈默纳科在专利申请累计总数和近 5 年的 专利申请量方面，都远远领先其余谐波减速器厂商。

（3）加工方面：高精度的加工设备需要进口，成本高且供应不稳定。减速器对加工工 艺要求极高，误差需要控制在 1 微米以内。对于国内厂商而言，初期投入的设备成本较大， 还可能面临其他国家的出口管控。并且，由于市场几乎被国外品牌垄断，国内减速器厂商 设备采购量较小，采购单价偏高，难以降低设备成本。除了设备投入以外，加工工艺也是 国内厂商及海外龙头之间的差距所在，龙头哈默纳科在谐波减速器领域已深耕多年，加工 经验非常丰富，熟练掌握控制机床的运行温度、湿度、加工流程等多种参数。

（4）装配方面：高精度的装配技术决定减速器性能。谐波减速器的装配过程，不是将 零件进行简单拼接组装，而需要根据总装的技术要求，不断调整、校正、平衡、试验，才 能最终组装出合格的产品。目前，减速器装配仍以手工流水线作业为主，装配效果依赖人 的经验。龙头哈默纳科拥有大批从业 10 年以上的拥有丰富经验的高级技工，能够将减速器 的装配环节做到极致。而新进入的谐波减速器厂商组装环节经验不足，很难短时间内拥有 如此多经验丰富的技工，组装出的谐波减速器质量很难与国外厂商匹敌。

固定资产投资壁垒：设备投资成本高，回报周期长

谐波减速器厂商固定资产投入高，生产设备交期较长。对于谐波减速器新厂商，需要有 较强的产品供应能力，而相关厂房扩建需要较高的初期资金投入。设备前期投入后若不能 提升产能利用率，产品会出现积压，相应设备闲置、固定资产折旧会带来更大的损失。谐 波减速器下游行业基本都是大客户，如果设备投入少，产能不足，可能会无法接到订单。 假设引入瑞士的一台中高端谐波减速器生产设备，精度能达到 1 微米以上，但是售价昂贵， 往往上千万级别，且进口设备交期较长，普遍在 10-15 个月。 哈默纳科近五年固定资产周转率逐年走低，最低跌至 0.91。2015 年来，哈默纳科有明 工厂和穗高工厂厂房扩建，相关设备陆续到位，2017-2020 年，其“物业、厂房及设备”资 产大幅度上升，固定资产周转率从 3.49 大幅度降低至 0.91。2021 年固定资产周转率增加， 系疫情恢复，全球经济复苏，哈默纳科营收大幅提升所致。 绿的谐波近五年固定资产周转率最低跌至 1.18。绿的谐波 2017-2020 年“固定资产+在 建工程”平稳增长，2017-2018 年，固定资产周转率仍有上升，系营收增加所致。2018- 2019 年固定资产周转率下降较低，系营收降低所致。2020 年 8 月公司上市，募投项目“年 产 50 万台精密谐波减速器”涉及厂房和设备扩建，“固定资产+在建工程”大幅度提升，但 公司固定资产周转率仍提升至 1.73，系 2021 年营收大幅度提升所致。

品牌壁垒：试机验证周期长，进入难度高

试机验证长，品牌壁垒高，下游较少更换新供应商。减速器的质量问题往往来源于长时 间使用的疲劳损坏，如果下游厂商引入质量不达标的新品牌减速器，产品在使用 1 年后出现 大规模质量问题，会带来较大规模的损失。因而，下游厂商大规模引入新品牌减速机前， 需要经过 1-2 年的质量验证，通过试机来验证品牌的可靠性，选定品牌后往往不会轻易更换。 新的谐波减速器厂商很难进入市场，唯有具备合格的质量、更低的价格以及更好的售后服 务。