行星滚柱丝杠结构、分类、优点、 市场格局及规模分析

与滚珠丝杠比，行星滚柱丝杠有承载能力强等优点。

行星滚柱丝杠是一种可将伺服电机的旋转运动转变成直线运动的精密机械传动结构。其主要由丝杠、螺母、滚柱、内齿圈及保持架等部分组成。它主要是依靠多个滚柱与丝杠、螺母之间的螺纹啮合传动来将伺服电机的旋转运动转化为直线运动，其滚柱通过保持架均匀的分布在丝杠、螺母之间。为了防止滚柱相对于螺母发生轴向窜动的现象，保持架与螺母之间轴向方向相对固定。滚柱两边加工有直齿轮，目的是为了避免滚柱相对于螺母的滑动而产生零件偏斜现象。

根据结构组成及运动关系的不同，行星滚柱丝杠可以分为：标准式行星滚柱丝杠、反向式行星滚柱丝杠、循环式行星滚柱丝杠、差动式行星滚柱丝杠、轴承环式行星滚柱丝杠：（1）标准式行星滚柱丝杠：标准式行星滚柱丝杠的丝杠、螺母为三角形多头螺纹，滚柱为具有一定螺旋升角的球形单头螺纹，并在其两端加工有直齿，内齿圈固定在螺母两端并与滚柱两端的直齿轮啮合。 （2）循环式行星滚柱丝杠：循环式行星滚柱丝杠相比于标准式，其去掉了内齿圈，增加了凸轮环结构，其功能类似于滚珠丝杠的返回器，目的是为了让滚柱在螺母内旋转一周后回到初始位置，另外其滚柱上无螺纹、齿轮结构，为环槽状，环槽间距与丝杠、螺母的螺纹匹配，其安装在具有凹槽结构的保持架上。 （3）反向式行星滚柱丝杠：反向式行星滚柱丝杠的结构形式与标准式类似，不同在于其没有内齿圈，丝杠两端加工有直齿与滚柱两端的齿轮啮合，且螺母作为主动件，其长度比标准式的大得多。（4）差动式行星滚柱丝杠：差动式行星滚柱丝杠的结构形式与标准式相比，其去掉了内齿圈，滚柱上也没有齿轮段。其滚柱、螺母均为环槽结构，且滚柱的环槽分为多段，其中小中径段与螺母啮合，大中径段与丝杠啮合。 （5）轴承环式行星滚柱丝杠：轴承环式行星滚柱丝杠的滚柱与循环式相同，为环槽结构，相比于标准式，其螺母上去掉了内齿圈，增加了壳体、端盖及推力圆柱滚子轴承等部件。

与目前广泛应用的滚珠丝杠相比，行星滚柱丝杠具有承载能力强、寿命长等优点。参考《行星滚柱丝杠副的新发展及关键技术》刘更等，滚柱与丝杠接触半径更大，且所有滚柱同时参与啮合接触点多，比滚珠丝杠在相同丝杠直径下承载能力提高6 倍、相同负载下比滚珠丝杠节省 1/3 空间、寿命提高 14 倍、工作环境温度范围提高2 倍。

国外产品在效率、承载能力和精度上优势显著。1874 年，滚珠丝杠的基本构造在美国以专利申请的形式问世。1942 年，瑞典发明家 Carl Bruno Strandgren 申请了第一个循环式滚柱丝杠专利，但是由于结构复杂、加工难度大和成本较高，最初并未得到广泛的应用。1970年瑞士的 Rollvis 公司开始研制行星滚柱丝杠，同时期的 SKF 也在研制行星滚柱丝杠，与Rollvis 平分秋色。2020 年，中国厂商已能够小规模生产行星滚柱丝杠，但是性能与国外的产品差距很大，主要体现在效率、承载能力和精度上。2023 年，人形机器人行业快速发展有望打开行星滚柱丝杠应用空间。

全球行星滚柱丝杠企业主要分布在欧洲。全球代表性行星滚柱丝杠企业主要分布在德国、瑞士和瑞典，例如德国的 Schaeffler、Bosch Rexroth、Steinmeyer 等公司。美国代表性行星滚柱丝杠企业有 CMC、Moog，日本则有 NSK 和 THK 两大集团。国内则以HIWIN、南京工艺和博特精工为代表。 行星滚柱丝杠的生产多以磨削为主，高精度磨床为核心设备。德国Ewellix、瑞典GSA及 Rollvis 等全球领先行星滚柱丝杠厂商的生产工艺均为研磨，精确制造，生产效率较低，价格较高。而德国 Rexroth 采用轧制工艺，技术门槛较高，批量制造、生产效率高，成品价格较低。

行星滚柱丝杠制造加工壁垒高，国内企业产品性能和寿命均远落后于国外产品。在导程精度上，海外龙头企业在导程精度方面能够实现 G1-G5 全覆盖，而中国缺乏能够达到这一标准的企业；在最大动载荷、最大静载荷方面，国内行星滚柱丝杠产品显著低于国外同规格产品。因此，未来随着国内本土企业不断加强核心技术创新，企业市场占有率将不断提高，未来国产替代空间广阔。

我国行星滚柱丝杠处于成长阶段，国内大型生产企业技术逐渐提升，中低档产品与国外差距较小或基本持平。从市场竞争梯队来看，南京工艺、博特精工、优仕特、上银科技等企业是专注于生产行星滚柱丝杠产品的企业，属于第一梯队；第二梯队是指正处于研发与试产阶段的开拓者，包括积极向后一体化的贝斯特、汇川技术等，也包括鼎智科技、五洲新春等生产精密机械零部件厂商；第三梯队是指一些企业尚未直接宣布布局行星滚柱丝杠领域，但其现有业务对行星滚柱丝杠产品发展有一定的利好，如恒立液压、科德数控等企业。

2022 年中国行星滚柱丝杠厂商合计国内市场份额占比仅为19%，产品性能上与境外头部厂商仍有差距。根据王有雪《E 公司滚柱丝杠产品营销策略研究》的数据及智研咨询，2022年国外行星滚柱丝杠龙头制造商 Rollvis、GSA 和 Ewellix 的中国市场份额占比分别为26%、26%、14%;中国本土行星滚柱丝杠厂商合计市场份额占比为19%，其中以南京工艺、博特精工为代表，市场份额均为 8%。除这些品牌外，美国 Moog、英国PowerJacks 等厂商也具备生产滚柱丝杠的能力。中国大陆厂商南京工艺、博特精工在产品性能上与境外头部厂商仍有差距，未来有望通过提升产品性能提高市占率。

行星滚柱丝杠下游应用场景广泛，主要包含汽车及新能源、智能汽车、机器人、自动化和机床设备等。其中在人形机器人领域，主要用于直线关节部位，具有高承载、快响应、体积小、噪音低、高精度等优点；在汽车、新能源、智能汽车、工程机械领域替代液压驱动，具有响应快、精度高、容易实现电控化等优势；在医疗器械、光学仪器、机器人、自动化和机床设备领域替代滚珠丝杠，具有导程小、精度高、稳定性好、寿命长等特点。

2022 年全球行星滚柱丝杠市场规模为 12.7 亿美元，DATAINTELO预计2028年市场规模或将超过 16 亿美元。行星滚柱丝杠广泛应用于汽车、数控机床、机械等行业，未来人形机器人发展将为行星滚柱丝杠的应用带来较大的市场空间。根据DATAINTELO预测，2028年全球行星滚柱丝杠市场规模或将超过 16 亿美元。

公司积极储备行星滚柱丝杠技术，有望配套电动缸产品共同打开增长空间。丝杠为电动缸的重要组件，行星滚柱丝杠具有承载能力强、寿命长、体积小、传动效率高等优点。由于行星滚柱丝杠生产技术难度较高，国内较难生产出符合性能需求的产品，公司正在积极储备行星滚柱丝杠技术，未来有望配套电动缸产品共同打开增长空间。