2024年谐波减速器行业专题报告:旋转关节核心零部件,或迎百亿新蓝海
- 来源:华创证券
- 发布时间:2024/01/15
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谐波减速器行业专题报告:旋转关节核心零部件,谐波减速器或迎百亿新蓝海。机器人“关节”,通过错齿运动实现低速高扭矩输出。谐波减速器由波发生器、柔轮和钢轮组成。按机械波数量分类,可分为单波/双波/三波传动,目前最常用的为双波传动,柔轮与钢轮的齿数差为2,当波发生器转一圈后,柔轮才向转动的反方向后退两个齿。谐波减速器具有体积小、重量轻、传动比大、承载力高、传动精度高、传动效率高等优势,广泛应用于机器人、数控机床、光伏设备、医疗器械、半导体设备、航空航天等其他领域,其中机器人为最大的应用市场,在关节传动系统中起到降低输出转速、增大输出扭矩作用,帮助机器人提升抓取精度,提高承载力...
一、机器人关节核心零部件,多环节具高壁垒属性
(一)结构精巧,实现低速高扭矩输出
谐波传动技术发展较早,由空间应用领域向机器人领域延伸。1947年,前苏联工程师首 次提出谐波机械传动原理;20 世纪 50 年代,美国工程师 Musser C. W.根据空间应用需求 发明了谐波减速机并取得专利。由此可见,前苏联、美国很早就开始研究谐波减速器, 但主要集中在空间应用领域;日本虽起步稍晚,但发展迅速,在机器人领域后来居上; 我国对谐波减速器的研究始于 1961 年,1985 年“谐波减速器标准系列产品”正式通过 鉴定,成为继美国、日本、俄罗斯后第四个具有谐波传动减速器标准系列产品的国家。
谐波减速器由波发生器、柔轮和钢轮组成。按机械波数量分类,可分为单波/双波/三波 传动,刚轮和柔轮的齿数差应等于机械波的整数倍,通常取为波数,目前最常用的为双 波传动。其中钢轮为带有内齿圈的刚性圆环状零件,通常固定在减速器机体上,具有良 好的抵抗外载荷不变形的能力;柔轮为带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件,通常安装在 减速器输出端;波发生器由柔性轴承和刚性椭圆凸轮组成,通常安装在减速器输入端, 柔性轴承内圈固定在凸轮上,外圈通过滚珠实现弹性变形成椭圆形。
柔轮和钢轮之间形成错齿运动,实现低速大扭矩输出。谐波作为减速器使用,通常采用 波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。装配状态下,波发生器中刚性椭圆凸轮的长 轴端对柔性轴承产生挤压,使得柔性轴承沿长轴方向发生形变,这种作用效果会传递到 与波发生器紧密相接的柔性齿轮上,进而使其与钢轮内齿啮合,相应的在椭圆短轴方向, 钢轮和柔轮则处于分离状态,而除长轴与短轴方向的其他周边齿可统称为处于过渡状态。 当波发生器发生连续转动时,柔轮会产生周期性变形,使其外齿圈的每个齿与钢轮的内 齿圈相继啮合,即经历啮入-啮合-啮出-脱出四个状态,并不断重复,由此产生了错齿运 动,当波发生器转一圈后,柔轮才向转动的相反方向后退两个齿,减速比较大。
谐波减速器优势众多,广泛应用于机器人关节传动系统。从结构和传动原理方面来看, 谐波减速器具有体积小、重量轻、传动比大、承载力高、传动精度高、传动效率高等优 势。与普通减速器相比,其体积减小 2/3,重量减轻 1/2;单级传动比可达 30-500;传动 效率可达 69%-96%。基于以上优势,谐波减速器可广泛运用于机器人、数控机床、光伏 设备、医疗器械、半导体设备、航空航天等其他领域。参考哈默纳科和绿的谐波 2022 年年报,哈默纳科机器人领域收入占比达 49.5%,绿的谐波工业及服务机器人领域收入 占比达 81.6%,因此机器人为谐波减速器最大的应用市场,在关节传动系统中起到降低 输出转速、增大输出扭矩作用,帮助机器人提升抓取精度,提高承载力量。

(二)技术密集型行业,高壁垒属性突出
机器人用谐波减速器多为精密级减速器,精度等级位于 2 级及以上。据《机器人用谐波 齿轮减速器》(GB/T 30819-2014)国家标准,减速器的精密等级可通过传动误差和空程 来衡量,传动误差≤30 弧秒为高精密级减速器,30 弧秒<传动误差≤1 弧分为精密级减 速器,1 弧分<传动误差≤3 弧分为普通级减速器;空程≤1 弧分为 1 级,1 弧分<空程 ≤3 弧分为 2 级,3 弧分<空程≤6 弧分为 3 级。参考各公司产品参数,应用在机器人中 的多为精密级减速器,等级在 2 级以上。
谐波减速器的失效可主要归因于柔轮的疲劳断裂和柔性轴承的损坏。从谐波减速器核心 零部件的角度来看,钢轮、柔轮、凸轮多为自产,工艺流程较为复杂;柔性轴承则多为 外购。其中柔轮和柔性轴承是产品疲劳失效的主要原因,其疲劳寿命不仅和啮合原理、 齿形设计、结构优化相关,还与原材料、成形工艺、热处理工艺、齿形设计等密切相关。 下文将从柔轮及柔性轴承两个核心零部件出发,分析谐波减速器核心技术壁垒。
1、柔轮:原材料、精加工设备依赖进口,热处理需依据材料自主研发
柔轮是谐波减速器核心部件,产品质量受材料性能、齿形设计及加工工艺影响。柔轮外 齿与钢轮内齿不断进行啮入、啮合、啮出和脱开的往复循环,筒部受到周期性弹性变形 易发生疲劳断裂,齿部受到周期性摩擦磨损易降低传动精度和传动效率,其中柔轮的疲 劳断裂是产品失效的最主要形式,占比超 60%,主要可归因于材料、齿形、加工工艺的 影响。
(1)材料:高强度/高韧性柔轮材料,对提纯技术要求较高,长期依赖进口。为保证柔 轮的耐磨性、传动性能和传动精度,柔轮硬度应比钢轮硬度高;同时由于柔轮筒体壁厚 较薄,柔轮材料应具有良好的韧性及优良的切削性能。为满足上述各项要求,柔轮材料 多用 40Cr 合金钢,如 40CrMoNiA/40CrA 等,而钢轮用球墨铸铁/碳素钢即可满足要求。 目前国内提纯技术与国外相比仍有一定差距,通过分析国产失效柔轮材料可以发现,其 中存在夹杂物 TiN 和 Al2O3,虽然 Al2O3 尺寸均小于 5μm,但由于其硬度较高,不易产 生变形,容易在组织内产生应力集中,严重降低疲劳性能,因此为保证材料的纯净度, 目前柔轮材料仍依赖于进口。
(2)齿形:谐波减速器对齿形设计要求严格,较小的齿高会降低疲劳性能。齿轮齿形 可直接影响其传动性能,早期对传动速度、传动功率要求均较低,齿廓往往采用简单的 直线或粗糙的曲线。随着减速器向高精度、长寿命方向发展,为满足市场需求,齿廓开 始有了精确的曲线形状,渐开线、圆弧、摆线等齿形相继出现。谐波减速器对齿形要求 较高,参考《谐波减速器柔轮疲劳断裂失效分析》中选用的不合格柔轮产品,其齿尖呈 圆弧形,而合格产品的齿尖更尖锐,较小的齿高会导致柔轮过早发生疲劳断裂。
国内企业相继实现技术破局,突破海外专利限制,自主研发“P”、“δ”齿形。对企业 而言,国内相较海外起步略晚,日本哈默纳科作为领头者,率先开发出了具有自主知识 产权的“IH”齿形,新进入者较难避开其专利限制设计出性能相近的齿形。国内企业绿的谐波、来福谐波成功打破海外垄断,先后开发出“P”、“LS”齿形,在疲劳寿命、转 矩容量等方面均有明显提升,产品性能与海外相差无几。但对于谐波减速器领域的新进 入者而言,在齿形设计方面仍存在壁垒。

(3)工艺:谐波减速器的制造需经过开料、粗加工、热处理、精加工、后道处理等多 个步骤。由于机器人用谐波减速器的精度较高,制造工艺也必须精密,具体可从粗加工、 热处理、精加工环节进行分析。
粗加工环节:国内常用模锻和自由锻工艺,模锻工艺下的柔轮毛坯组织性能最优。柔轮 成形工艺包括模锻、自由锻和复合成形。据王洋等《成形工艺对谐波减速器柔轮组织性 能的影响》,模锻工艺下经热处理后的柔轮毛坯平均晶粒尺寸和平均标准偏差均最小, 分别为 5.5μm 和 0.32;硬度最大且硬度极差最小,分别为 40.3HRC 和 1.9HRC。综合来 看,虽然复合成形工艺的材料利用率远高于模锻和自由锻,但易有裂纹产生,工艺难度 高;自由锻成本较高,且组织性能不易稳定控制;而模锻的晶粒度与硬度均匀性均较优, 更适用于柔轮毛坯的制造。
热处理环节:柔轮综合力学性能较高,热处理工艺流程复杂且需公司自主研发。该工艺 不仅可改变钢材的机械性能,如塑性/强度/硬度/韧性等;同时还可改变钢材的化学性质, 从而影响其耐腐蚀性/脆性/裂纹敏感性等。以陈正周和罗凯宇《热处理对 40CrNiMoA 钢 柔轮显微组织和力学性能的影响》文章中采用的方法为例,制造柔轮需使得热模锻先后 经历等温正火、普通正火、粗车、两次淬火、高温回火、半精加工及去应力退火步骤, 并通过调整各环节温度/时间最终将 40CrNiMoA 钢柔轮的奥氏体晶粒尺寸细化至 7.1μm, 晶粒度达到 11.5 级。考虑到各公司产品材料不同,一般应具备自主研发的热处理工艺。
精加工环节:柔轮滚齿、钢轮插齿为主流加工方式。齿加工工艺包括慢走丝、滚齿、插 齿工艺。慢走丝虽然可提高加工精度,但需 3 次以上的切割才能达到所需的表面质量, 生产效率较低,制造成本较高,不适用于批量化生产;且慢走丝仅能切割钢材,球墨铸 铁无法使用该方式加工。滚齿和插齿都是齿廓加工中常用的加工形式,滚齿的齿向误差 较小、运动精度较好;插齿的齿形精度和齿面粗糙度较好。目前柔轮滚齿、钢轮插齿为 主流的谐波减速器加工方法。 精加工设备依赖进口,资金壁垒较高。作为典型的精密加工产品,谐波减速器的性能在 很大程度上受生产设备精度的影响。据绿的谐波公司公告,公司募投项目年产 50 万台 精密减速器项目投资总额达 6.3 亿元,其中设备投资额占比 66.2%,单位产能设备投资 达 836 万元/台。精加工环节关键设备如制齿机、磨床等均依赖进口,海外采购交期较长 且单台精密设备价值量高昂,参考市场价格,超精密齿轮加工设备 600 万元/台;超精密 磨床 260 万元/台。
2、柔性轴承:调整材料合金元素配比及热处理工艺,有望提升产品性能及寿命
柔性薄壁轴承工作中会发生弹性形变,易发生疲劳失效。波发生器由椭圆形凸轮和柔性 薄壁轴承组成。椭圆形凸轮不发生弹性变形,而柔性薄壁轴承内圈安装在凸轮上,外圈 安装在柔轮上,由于其壁厚比较薄,工作中随凸轮的转动而发生弹性形变,不仅需承受 滚动体的循环应力载荷,而且要承受来自椭圆长轴的周期性交变挤压及外部载荷的挤压, 相较普通轴承,更易发生疲劳失效。 材料的选择及热处理工艺的优化对柔性轴承性能的提升较为重要。据穆晓彪等《谐波减 速器柔轮与柔性轴承断裂失效分析》,相较于日本产品,失效产品晶粒尺寸高 6.9μm, 平均标准偏差高 0.19,晶粒度等级低 2 级。从性能改进的角度来看,材料方面,目前柔 性薄壁轴承内外圈、滚动体均采用高碳铬轴承钢,添加一定含量的微合金元素不仅可以 细化晶粒,还能提高晶粒粗化的温度,便于在更高温度下热成形。热处理环节,多次正 火和回火可细化晶粒、提高晶粒尺寸的均匀性,减少脆性断裂,提高材料的力学性能。 参考绿的谐波,通过调整轴承材料合金元素配比,采用全新的热处理工艺,制造出最新 款无疲劳 DNG 柔性轴承的更耐冲击,使用寿命更长。
二、人形机器人产业提速,谐波减速器百亿蓝海蓄势待发
(一)工业机器人产业需求持续向好,奠定谐波减速器市场稳增长基础
工业机器人主要用于生产线上的自动化加工、装配、搬运、焊接、喷涂等工作,考虑到 其可提高生产效率、降低生产成本、提高产品精度和质量、减少人工劳动强度,劳动力 短缺问题、劳动力成本增加叠加下游需求长期向好等因素有望驱动工业机器人市场的持 续增长。 人口减少、老龄化加剧的背景下,劳动力短缺现象将逐步凸显。从 2022 年工业机器人 大国的人口数量来看,美国/德国总人口增长率短期受移民增加影响小有上涨,但长期 下降趋势不变;中国人口自然增长率首次为负值;日/韩人口数量分别同比-0.4%/-0.2%。 从人口结构来看,老龄化程度日益加深,以我国情况为例,60 周岁及以上人口比例逐年 上涨,2022 年为 19.8%,同比+0.9pct。人口减少、老龄化加剧问题将使得强度大、重复 性高、条件恶劣的低端工作面临用工荒的问题。

劳动力成本呈逐年上升趋势。人口数量、结构的变化使得劳动力供不应求,制造业劳动 力成本逐渐提高。根据国家统计局数据,2016-2022 年,非私营制造业企业人员年平均 工资由 5.9 万元增长至 9.8 万元,CAGR 为 8.6%;私营制造业企业人员年平均工资由 4.2 万元增长至 6.7 万元,CAGR 为 8.1%。 下游应用产业需求长期向好。多国工业增加值呈上升趋势,其中中美两国较为明显。据 世界银行统计,2016-2021 年,中国工业增加值由 44462 亿美元增长至 70018 亿美元, CAGR为 9.5%;美国工业增加值由 33730亿美元增长至 41698亿美元,CAGR为 4.3%。 工业增加值的增长表明企业生产能力和效益有所提高,下游产业景气度持续向好发展。
工业机器人产业稳增,中国为核心增长市场。目前全球制造业正向着自动化、集成化、 智能化及绿色化方向发展,在疫情的催化作用下,2020 年起中国工业机器人产业引领全 球市场迎来了快速发展期,新增安装量增速维持较高水平。据 IFR/GGII 和我们预测, 2021-2025 年,全球工业机器人年度新增安装量将由 51.7 万台增长至 69 万台,CAGR 为 7.5%;中国年度新增安装量将由 26.8 万台增长至 44 万台,CAGR 为 13.2%。从新增安 装量分布来看,2021 年中国大陆占比达 51.9%,位列全球第一。但通过对比各国工业机 器人密度可见,中国与其他国家仍有差距,2021年中国工业机器人密度为322台/万人, 而德国/日本/韩国分别为 397/399/1000 台/万人。
多关节工业机器人为未来发展趋势,预计单台用谐波减速器数量将小幅上升。工业机器 人可分为六轴/协作/SCARA 和 DELTA 机器人,谐波减速器一般用于手臂、腕部或手部 关节。每台六轴多关节机器人需搭配 6 台精密减速器,其中轻负荷的可用谐波减速器; 协作机器人全部关节均用谐波减速器,一般为 6-7 台;SCARA 机器人一般使用 2-3 台谐 波减速器;DELTA 机器人需使用 3 台谐波减速器。考虑到多关节机器人灵活性和自由度 高,可适应不同的工作环境和任务,随着机器人技术的不断进步和应用场景的不断拓展, 多关节机器人的应用将会更加广泛,因此单台用谐波减速器数量将呈上升趋势。
预计 2025 年底全球工业机器人用谐波减速器市场规模达 39 亿元,中国占比 67.3%。从 销量(万台)来看,预计 2021-2025 年全球工业机器人用谐波减速器销量将由 186.1 万 台增长至 276 万台,CAGR 为 10.4%;中国工业机器人用谐波减速器销量将由 91.1 万台 增长至 167.4 万台,CAGR 为 16.4%。从市场规模(亿元)来看,预计 2021-2025 年全球 工业机器人用谐波减速器市场将由 29.5 亿元增长至 39.1 亿元,CAGR 为 7.3%;中国工 业机器人用谐波减速器市场将由 14.4 亿元增长至 23.7 亿元,CAGR 为 13.2%。
(二)人形机器人开启新赛道,有望引领谐波减速器百亿级新增量
特斯拉入局,人形机器人实现快速迭代。特斯拉于 2021 年 AI Day 首次提出人形机器人 计划;于 2022 年 AI Day 发布 Optimus 原型机,实现了行走、挥手、搬运货物、给花浇 水等动作;2023 年 5 月股东大会上,Optimus 灵活性有所提高,可执行更复杂的任务, 实现更为流畅的行走和抓取物品。从计划到样机发布,特斯拉仅用了不到 1 年的时间, 人形机器人正式开始走进现实。
国产人形机器人持续发力,2023年多家公司首次发布样机。我国对人形机器人的研发起 步相对较晚,初期多为高校参与,北理工、浙江大学等已取得较好的成果,为中国人形 机器人产业化打下了坚实的理论基础。目前由于该领域技术壁垒较高,国内研发人形机 器人本体的公司除高校研究机构孵化公司外,其余多为高科技公司,且随着特斯拉 Optimus 的问世,国内企业加速布局。2023 年以来,追觅、傅利叶、宇树科技等相继发 布人形机器人,意味着人形机器人正逐步走向商用化。
海外龙头进展较快,2024 年有望迎来量产元年。马斯克于特斯拉 2023Q2 业绩说明会上 表明,目前公司已生产 10 台人形机器人,计划于 23 年 11 月进行行走测试,于 24 年在 特斯拉工厂进行实用性测试,待完全量产后价格或将降至 2 万美元以下。预期特斯拉人 形机器人将于 2024 年实现小批量生产。 国内利好政策频出,“揭榜挂帅”助力攻关关键核心技术。人形机器人技术虽已取得显 著进展,但在本体能力、运动能力和智能能力方面仍面临一定挑战,且大部分企业的生 产成本仍处于较高水平,不利于量产。为推动产业化进程,山东、深圳、上海、北京陆 续出台相关政策支持人形机器人的创新发展和规模化应用。2023 年 9 月 13 日,工信部 印发《关于组织开展 2023 年未来产业创新任务揭榜挂帅工作的通知》,在人形机器人揭 榜挂帅任务榜单中以 2025 年为检验时间点,提出了多项创新任务和预期目标,如集成 减速器、电机、驱动器的一体化旋转电驱动关节峰值输出功率密度应优于 600W/kg,峰 值力矩密度应优于 100N.m/kg。2023 年 10 月 20 日,《人形机器人创新发展指导意见》发 布,明确 2025 年人形机器人创新体系初步建立;2027 年技术创新能力显著提升等目标。
人形机器人的量产将为谐波减速器开辟百亿级新市场。特斯拉 Optimus躯干共有 28个关 节执行器,其中旋转关节 14 个,包括肩部 6 个、肘部 2 个、腰部 2 个、髋部 4 个。旋转 关节由无框力矩电机+谐波减速器+力矩传感器+双编码器构成,其中谐波减速器规格为 3 种,分别为 20Nm/110Nm/180Nm。参考该方案,假设 2024 年起人形机器人将实现从 0 到 1 的跨越,且谐波减速器价格随着产量的提升呈逐步下降趋势,预计 2024-2030 年人 形机器人用谐波减速器市场将由 0.2 亿元增长至 267.4 亿元。
三、行业集中度较高,国产品牌打破外资垄断
市场集中度较高,国产替代趋势明确。据华经产业研究院统计,2020-2021 年,哈默那 纳科/绿的谐波中国谐波减速器市占率由 37%/21%变化为 35.5%/24.7%,虽然日本企业长 期处于垄断地位,但近几年国产替代趋势明确,绿的谐波市占率逐渐提升。据 MIR, 2022 年哈默纳科、绿的谐波、来福谐波中国谐波减速器市占率位列前三,分别为 38%/26%/8%。

(一)哈默纳科先发优势明显,国产品牌绿的谐波强势突围
先发优势明显,全球市场布局。哈默纳科成立于 1970 年,初期专注于谐波减速器市场; 1977年新增机电一体化产品;1990年新增行星减速器产品。谐波减速器产品领域,1988 年 CSS 系列产品诞生,由渐开线齿形转变为 IH 齿形,产品的强度、刚性和寿命等性能 均有所提升;此后伴随着技术的不断升级,CSF、CSG 等系列产品相继出现,且在减速 比/扭矩能力/使用寿命/厚度等方面均有明显突破,产品性能领先。在市场开拓方面,公 司自 1984 年起对全球市场进行布局,先后切入中国台湾、韩国、美国、德国、中国大 陆市场,进一步打开了成长空间。
2019-2022 财年减速器营收持续上升,整体毛利率维持较高水平。2019 年,中美贸易摩 擦背景下,公司受中国市场减少对自动化投资的影响,销量大幅下降;此后随着需求的 好转,减速器营收呈逐年上升趋势。2019-2022 年,公司减速器产品营收由 17.8 亿元增长至 29.2 亿元,CAGR 为 18.1%。且由于公司产品技术壁垒较高,整体毛利率虽有小幅 波动,但始终保持较高水平,2022 年为 36.1%。
国产品牌代表,实力发展迅速。绿的谐波成立于 2011 年;2013 年公司相继推出十四个 系列近百种谐波减速器,产品逐渐被市场认可;2018 年,精密谐波减速器产品系列已达 十九个,完成 10 万台产销目标;2019 年面向未来的新一代三次谐波减速器“Y 系列” 成功问世;2020 年成功于上交所上市。
开拓国内市场,盈利能力优异。谐波减速器及金属部件产品方面,2018-2022 年公司对 国内市场的开拓卓有成效,营收由 2.2 亿元增长至 4.2 亿元,CAGR 为 17.7%;2023H1 受国内工业机器人行业需求放缓影响,实现营收 1.5 亿元,同比-33.7%。公司具成本优 势,谐波减速器及金属部件板块毛利率高于哈默纳科整体毛利率水平,2022 年为 48.8%。
(二)国内产品性能仍有上升空间,高端产品产能持续扩张
海内外技术差距逐渐接近,国内品牌仍存上升空间。通过自主研发,绿的谐波发展完善 了新一代谐波啮合“P 齿形”设计理论体系、新一代三次谐波技术、独特材料改性技术、 齿廓修形优化技术、协同高效润滑技术及超精密制造加工工艺等核心技术,产品性能已 与哈默纳科相差无几,但通过对比可用于人形机器人领域的同规格产品参数可以发现, 海外产品在转矩/背隙/滞后损失等方面仍略优于国内。但从价格来看,国内产品价格明 显低于海外产品,性价比较高。
持续扩充产能,高端产品产能增加。从产能布局来看,截至 2022 年 3 月,哈默纳科谐 波减速器产能为 222 万台/年(不含车载为 150 万台/年),且公司计划将 2023年产能提升 至 306 万台/年(不含车载为 198 万台/年)。绿的谐波前募项目计划于 2023年达产,达产 后产能为 59 万台/年;最新募投项目为“新一代精密传动装置智能制造项目”,产品采用 三次谐波技术,用于机器人、高端数控机床及配件、半导体制造设备领域,新增产能 100 万台/年。根据两次募投项目进度,预计公司 2025 年底总产能可达 79 万台/年,2027 年可达 159 万台/年。
四、重点公司分析
(一)绿的谐波:谐波减速器龙头,引领国产替代进程
专注精密传动装置研发,技术实力领先。公司专业从事精密传动装置的研发、设计、生 产和销售,产品包括谐波减速器及精密零部件、机电一体化执行器、微型电液伺服装置、 智能自动化装备等。谐波减速器领域,公司率先实现了工业化生产和规模化应用,打破 了 国 际 品 牌 在 国 内 谐 波 减 速 器 市 场 的垄断 。 目 前 公 司 共 有 LCD/LCS/LCSG/LHD/LHS/LHSG 六大系列产品,覆盖工业机器人/人形机器人/金属机床 /医疗机械等高端制造领域,产品采用自主研发设计的“P 齿形”,且具备新一代三次谐 波技术,在全球走在前列。截至 2023H1,公司已拥有境外专利 6 项,国内有效专利 117 项(其中发明专利 19 项,实用新型专利 98 项),外观设计专利 4 项,软件著作权 3 项。
截至 2024 年 1 月 4 日,根据 Wind 一致性预测,预计公司 23/24/25 年营收为 3.9/5.7/8.5 亿元,同比-12%/+44.4%/+49.6%; 归 母 净 利 润 为 1.2/1.7/2.5 亿元,同比25%/+47.5%/+43.6%,对应当前 PE 为 200.9/136.2/94.8 倍。

(二)双环传动:国内 RV 减速器龙头企业,17 年拓展谐波减速器业务
布局机器人关节高精密减速机,RV 减速器国产第一品牌。双环传动成立于 1980 年,由 摩托车齿轮逐步向汽车、工程机械、工业机器人等领域迈进,目前主要产品为乘用车齿 轮、商用车齿轮、工程机械齿轮、减速器及其他产品。机器人领域,2013 年公司开始研 发 RV 减速器,成功打破日本垄断,成为国产第一品牌,并于 2017 年研制谐波减速器。 2020 年子公司环动科技成立,专门从事机器人关节高精密减速机、高精密液压零部件的 研发及产业化,目前自主开发的 SHPR-E、SHPR-C 等系列共计 50 多个品种减速机已实 现 3kg-1000kg工业机器人用减速机的全面覆盖并成功批量应用于国内各机器人头部企业。
截至 2024 年 1 月 4 日,根据 Wind 一致性预测,预计公司 23/24/25 年营收为 84.2/102.6/123.1 亿元,同比增长 23.1%/21.9%/20%;归母净利润为 8.1/10.6/13.5 亿元, 同比增长 39.7%/29.9%/27.5%,对应当前 PE 为 25.7/19.8/15.5 倍。
(三)中大力德:深耕精密传动领域,同时具备行星/RV/谐波减速器
深耕精密传动领域,由单一产品向模组化产品演进。中大力德成立于 1998 年,深耕自 动化传动与驱动装置的研发和制造,相继推出微型无刷直流减速电机、精密行星减速器、 滚筒电机、 RV 减速器、谐波减速器、伺服驱动、永磁直流减速电机等产品。且顺应行 业小型化、集成化、一体化的发展趋势,整合核心零部件系统,围绕工业自动化和工业 机器人推出“精密行星减速器+伺服电机+驱动”一体机、“RV 减速器+伺服电机+驱动”一 体机、 “谐波减速器+伺服电机+驱动”一体机等模组化产品,产品结构实现升级。
RV 减速器打破外资垄断,切入谐波减速器市场。公司先后开发行星/RV/谐波减速器, 且在 RV 减速器方面跻身第一梯队,逐步实现进口替代。公司对谐波减速器的研发相对 较晚,2016 年进行开发,2020 年实现批量供货。目前公司可同时提供 RV、谐波、行星 减速器和电机、伺服驱动、机电一体化等全系列产品,25kg 以下的“半个机器人”已批量 生产,50kg 和 100kg 的已经完成组装并进入测试阶段。 截至 2024 年 1 月 4 日,根据 Wind 一致性预测,预计公司 23/24/25 年营收为 10.9/13.1/16 亿元,同比增长 21.7%/19.6%/22.4%;归母净利润为 0.9/1.1/1.4 亿元,同比增长 31.6%/23.7%/32.1%,对应当前 PE 为 60.5/48.9/37 倍。
(四)丰立智能:专精特新“小巨人”企业,基于电动工具减速器发展谐波减速器
专精特新“小巨人”企业,齿轮及相关精密部件领域经验丰富。丰立智能以刚齿轮为主 线逐步延伸至用于机器人行业的精密减速器及新能源汽车行业的动力传动齿轮、座舱智 能驱动等产品,广泛应用于新能源汽车、工业机器人、智能家居、医疗器械、电动工具、 电站远程控制系统等领域。
精密减速器产品起步较晚,借助设备及技术共通性快速发展。2016年,公司第一款谐波 减速器研发成功;2022 年,公司向机器人整机企业送样,目前延伸应用于传统机器人行 业的精密减速器业务量占比较小,且产品暂未应用于人形机器人领域。公司募投项目齿 轮箱升级及改造项目达产后,预计将新增精密谐波减速器产能 3.5 万件。公司深耕于小 模数齿轮产业多年,在精密减速器领域优势如下: 设备:机器人关节对减速器的控制精度、稳定性要求更高,募投项目拟购入超精密数控 车床、柔轮精密滚齿机、钢轮内齿超精密线切割机、进口精密滚插机、精密数控凸轮磨 床,以满足谐波精密减速器的生产需求。但同时,部分设备与公司电动工具减速器(齿 轮箱)生产设备可共用,如变压器扩容、空压机、冷干机等。 技术:谐波减速器与电动工具减速器(齿轮箱)在技术设计层面具有一定共通性,都是 基于小模数齿轮理论,对齿形进行修正设计及计算,从而降低齿高、减少齿间摩擦、提 高精度及耐久性。目前发行人已具备一定的谐波减速器理论基础及技术储备。
截至 2024 年 1 月 4 日,根据 Wind 一致性预测,预计公司 23/24/25 年营收为 5.8/7.9/10.1 亿 元 , 同 比 增 长 36.2%/35.4%/27.1%; 归 母 净 利 润 为 0.8/1/1.3 亿 元 , 同 比 增 长 71.5%/31.2%/23.8%,对应当前 PE 为 69.8/53.2/43 倍。

(五)国茂股份:通用减速机龙头,前瞻性布局机器人减速器
深耕减速机行业 30 年,子公司国茂精密专注精密传动业务。公司主营产品为齿轮减速 机和摆线针轮减速机,产品广泛应用于工程机械、智能物流与仓储、工业自动化、冶金、 环保、新能源、食品轻工、港口机械、资源开采等通用机械行业各领域。2021 年子公司 国茂精密成立,同期完成对安徽聚隆机器人减速器有限公司、安徽聚隆启帆精密传动有 限公司与减速器有关的部分业务及业务资产的收购,公司专注于谐波产品的工艺改善、 成本管控以及型号的完善。2022 年通过工艺改进,产品角度传递精度小于 20 角秒,达 到业界先进水平;通过新材料的运用及设计端的优化,部分产品在性能不变的前提下, 重量减少约 30%,可有效降低材料成本。此外,顺利完成了 10 种型号的新品开发工作。
截至 2024 年 1 月 4 日,根据 Wind 一致性预测,预计公司 23/24/25 年营收为 28.4/34.1/40.4 亿元,同比增长 5.1%/20.4%/18.2%;归母净利润为 4.2/5.4/6.6 亿元,同比 增长 2.4%/27.9%/21%,对应当前 PE 为 24.3/19/15.7 倍。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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