机器人vs汽车系列报告（三）：机器人带来全新机遇，轴承初步具备国产化能力

轴承主要分布于人形机器人的减速器和关节连接处。关节连接：一般两头会分别采用一个轴承，如线性关节两头分别使用深沟球轴承和四点接触轴承，旋转关节采用交叉滚子轴承。减速器：相比而言，减速器上所需轴承则更为复杂。其中（1）谐波减速器：交叉滚子轴承（约100元/个）*1+柔性轴承（约60元/个）*1，单减速器价值量约160元。 （2）行星减速器：球轴承（国产3-5元/个，进口十几元/个）*2+满针滚针轴承（1-2元/个）*3。（3）RV减速器：滚针轴承（十几元/个）*6+圆锥轴承（国产十几元/个，进口几十元/个）*6+角接触轴承（几十元/个）*2。 市场空间：ASP约2500元，远期增量市场空间有望达1万亿。假设单台机器人使用14个深沟球轴承+28个角接触轴承+14个四点接触轴承+14个交叉滚子轴承+14个柔性轴承，ASP约2500元。在机器人年销4亿台假设下，增量市场空间1万亿，根据PrecedenceResearch数据，2022年全球轴承市场约9000亿元，增量市场空间有望超过现有市场空间。 竞争格局：海外企业占据全球轴承行业主导，国内市场较为分散。据中国轴承工业协会数据，世界八大轴承企业年均营收超过500亿元，全球第一大轴承供应商斯凯孚市占率为7.6%。中国前十大轴承企业平均产值约60亿，行业参与者众多，但头部企业体量偏小。据观研天下数据，2021年中国轴承企业仅有人本集团和万向钱潮产值超过100亿，分别占据中国轴承市场的9.2%和5.9%。国内轴承与海外轴承的差距体现在：振动和寿命等差异较大。主要因为波纹度的控制、材料技术等有差距。 产业链弹性：轴承龙头企业以及具备国产替代能力的磨床供应商有望受益。对于轴承企业而言，随着人形机器人快速起量，轴承将逐步标准化，大量减速器和电机供应商将开始外采轴承，利好轴承行业。同时，目前国内有部分磨床供应商正在加速磨床的国产化研究，其中日发精机、宇环数控和秦川机床等企业有望成为磨床国产替代的领头羊。 人形机器人带来千亿增量空间，利好汽车轴承公司。当每万人保有的人形机器人达到45台时，全球机器人用轴承市 场空间为1215亿元。汽车上的压缩机、转向、变速箱所用轴承的精度比机器人上高，因此汽车用轴承供应商具备做机器人轴承的实力。建议关注具备机器人轴承加工能力的公司，特别是谐波减速器的柔性轴承。建议关注苏轴股份和五洲新春等。 建议关注滚针轴承龙头-苏轴股份。苏轴股份是细分领域头部企业，是国内最早专业生产滚针轴承的企业，深耕滚针轴承六十年。公司滚针轴承产量排名第一，是该细分领域龙头，产能利用率高。根据中国轴承行业协会数据统计，公司连续四年在轴承行业滚针轴承企业中产量排名第一，同时也是国内品种最多、规格最全的滚针轴承专业制造商之一，目前是国内滚针轴承领域的龙头。 建议关注国内轴承磨前领域龙头-五洲新春。公司轴承生产制造能力全线打通，产品优势突出。公司磨前技术一体化布局，在套圈毛坯成型、套圈车加工、热处理三步磨前技术具有先进工艺及设备优势。与下游SKF、FAG等跨国轴承龙头长期合作，配套北美特斯拉驱动电机轴承套圈。21年10月公司收购FLT，进一步增强轴承市场竞争力。 人形机器人落地不及预期风险;人形机器人需求不及预期风险;竞争格局恶化风险。 内容目录 一、人形机器人用轴承持续蓄力，新增市场空间大4 1.1市场空间：ASP约2500元，远期市场空间1万亿4 1.2竞争格局：海外企业占据全球轴承行业主导，国内市场较为分散7 1.3海内外轴承差异：成本、技术、产品性能7 二、谐波减速器：外购柔性轴承，交叉滚子亟待国产替代8 2.1柔性轴承：国内以外购为主，海内外成本差异大8 2.2刚性轴承：交叉滚子轴承门槛高，国内行业集中度高9 三、RV减速器：使用三种轴承，角接触轴承技术难度最高10 3.1滚针轴承：高端滚针轴承基本由国外厂商垄断，国内苏轴、南方领先11 3.2圆锥滚子轴承：圆锥轴承当前和海外精度差较大12 3.3角接触球轴承：角接触轴承开发难度高，国内人本集团、五洲新春领先12 四、球轴承：行星减速器、电机均使用，价值量较低13 4.1球轴承：壁垒较低，价值量较小14 五、轴承产业链：上、中游产品国产替代机会大16 5.1我国轴承行业拥有完善的产业链，机器人和车用轴承难关已基本突破16 5.2原材料：轴承钢为轴承生产主要材料18 5.3设备：磨床迎来国产替代机会19 六、投资建议20 七、风险提示21 图表目录 图表1：轴承用于减轻摩擦和保护旋转轴4 图表2：滚动轴承由滚道圈、滚动体、保持架等部分构成4 图表3：径向轴承受到与轴垂直的力4 图表4：推力轴承受到与轴同方向的力4 图表5：轴承可分为滚道圈、滚动体、保持架5 图表6：轴承于人形机器人中的分布展示，人形机器人为轴承带来新的增长空间5 图表7：人形机器人减速器用轴承汇总6 图表8：全球机器人用轴承空间测算（亿元）6 图表9：2020年全球轴承市场格局7 图表10：2021年中国轴承产值格局7 图表11：国内轴承企业代表产品7 图表12：不同公司毛利率差距大，国机精工毛利率维持高位8 图表13：技术差异产生于热加工、轴承材料等8 图表14：谐波减速器用轴承为交叉滚子和柔性轴承9 图表15：柔性轴承的滚动体为滚珠9 图表16：4种类型的谐波减速器用轴承皆为交叉圆柱滚子结构9 图表17：交叉滚子轴承的结构使其能承受各方向的载荷，刚性提高3-4倍10 图表18：RV减速器轴承分布于配套行星轮、曲柄轴等10 图表19：RV减速器结构11 图表20：RV减速器用不同类型轴承特点11 图表21：2020年全球滚针轴承市场格局12 图表22：2020年国内滚针轴承产量竞争格局12 图表23：2020年北美在全球角接触轴承市场占有率领先12 图表24：角接触轴承主要玩家以八大轴承企业为主12 图表25：加工中心主轴示意图13 图表26：主轴上的角接触球轴承示意图13 图表27：行星减速器轴承主要包含行星齿轮轴承、主轴承和输入轴轴承13 图表28：空心杯电机包含两个球轴承14 图表29：特斯拉线性关节总成采用深沟球轴承和四点接触轴承14 图表30：四种球轴承的对比14 图表31：深沟球轴承结构15 图表32：四点接触轴承结构15 图表33：轴承产业链由上游原材料和零部件、中游轴承制造、下游应用构成16 图表34：“十三五”期间我国重大技术装备配套轴承和其他高端轴承的开发情况16 图表35：“十四五”期间我国重大技术装备配套轴承和其他高端轴承的开发任务17 图表36：轴承的直接材料成本占比最大18 图表37：分部件看，成品轴承成本整体高于配件18 图表38：产量端看，2022年轴承钢行业集中度较高18 图表39：2022年改性塑料行业集中度低18 图表40：2020年八大轴承厂套圈采购额710亿元19 图表41：2020年国内套圈采购额超115亿元19 图表42：中国主要轴承套圈厂商产品情况19 图表43：轴承的加工流程中磨削环节最多19 图表44：轴承加工大量使用平面磨床等数控机床20 图表45：2019年内圆/平面/外圆磨床国产化率低于50%20 图表46：轴承企业股价、EPS、PE对比20 1.1市场空间：ASP约2500元，远期市场空间1万亿 轴承是用于支持机械传动轴的一种零件，主要分为滚动轴承与滑动轴承。从结构来看，滚动轴承主要由滚道圈、滚动体、保持架等部分构成，而滑动轴承结构更简单，主要通过与轴之间的滑动摩擦实现承托功能，因此与滑动轴承相比，滚动轴承的摩擦更小，旋转更顺畅，能量消耗较低。轴承日常会承受来自不同方向的力，这样的力叫做“负荷”，主要分为径向与轴向两种，其中与轴垂直的力叫做径向负荷/径向力，与轴同方向的力叫做轴向负荷/轴向力。 图表1：轴承用于减轻摩擦和保护旋转轴图表2：滚动轴承由滚道圈、滚动体、保持架等部分构成 作用 解释 旋转的“轴”和旋转支持部分一 作用１：减轻摩擦，使旋转更顺畅 定会发生摩擦。轴承用在旋转的“轴”和旋转支持部分之间。轴 承可以减轻摩擦，使旋转更顺畅 减少能源消耗旋转的“轴”和旋转支持部分之 作用2：保护旋转支持 间会承受很大的力。轴承可以防 部分，使旋转的“轴” 止旋转支持部分因这种力而损 保持在正确位置 坏，使旋转的“轴”保持在正确的位置 来源：轧机轴承公众号，国金证券研究所来源：轧机轴承公众号，国金证券研究所 图表3：径向轴承受到与轴垂直的力图表4：推力轴承受到与轴同方向的力 来源：轧机轴承公众号，国金证券研究所来源：轧机轴承公众号，国金证券研究所 图表5：轴承可分为滚道圈、滚动体、保持架 轴承基本结构详解 滚道圈 环状零件 用于径向轴承（支持轴垂直的方向的所受的力） 组装到轴上的内侧的滚道圈叫做内圈；外侧的滚道圈叫做外圈 用于推力轴承（支持轴同方向的力 组装到轴侧的滚道圈叫做轴圈；组装到外壳侧的滚道圈叫做座圈 滚动体 在滚道圈间滚动的零件（滚动体有“滚珠”和“滚子”） 滚珠 滚珠轴承 圆柱滚子 滚柱轴承 滚针圆锥滚子球面滚子 保持架 为避免滚动体之间相互接触、使滚动体保持一定间隔的零件。 来源：轧机轴承公众号，国金证券研究所 车用轴承数量与精度均高于人形机器人。单车用轴承数量可达数百个，而机器人上仅需要使用数十个，总体看油车轴承数量>电车轴承数量>人形机器人轴承数量。汽车对安全性要求高的部位，如转向、变速箱和空调压缩机等的轴承精度大于机器人。 图表6：轴承于人形机器人中的分布展示，人形机器人为轴承带来新的增长空间 来源：特斯拉AIDay，国金证券研究所 轴承主要分布于人形机器人的减速器和关节连接处。人形机器人在关节连接处需采用轴承。线性关节通常使用深沟球轴承和四点接触轴承，旋转关节通常使用角接触轴承。减速器上所需轴承则更为复杂，可按照减速器的类型分类：（1）谐波减速器：用一个交叉滚子轴承和一个柔性轴承。（2）行星减速器：输入和输出端使用球轴承，另外需要使用滚针轴承配套行星轮。（3）RV减速器：用3*2个滚针轴承、3*2个圆锥轴承和2个角接触轴承。 图表7：人形机器人减速器用轴承汇总 类型 轴承 单价值量 门槛 谐波减速器 交叉滚子轴承*1 约100元 较高 柔性轴承*1 约60元 行星减速器 球轴承*2 国产3-5元，进口十几元 较低 滚针轴承*3 1-2元 较低 RV减速器 滚针轴承*3*2 十几元 较低 圆锥轴承*3*2 国产十几元，进口几十元 较低 角接触轴承*1*2 几十元 较高 来源：米思米官网，国金证券研究所 人形机器人将为轴承市场带来较大增量。人形机器人的应用场景十分丰富，在家庭、工业甚至军事领域都有较强的发展性。特斯拉CEO马斯克曾在公司的股东大会上称：未来人类和人形机器人的比例将不只是1:1，人形机器人可能超过人类数量，人形机器人行业长期的价值可能比汽车方面更有价值。鉴于美国以及日本机器人技术较为先进，我们选取2021年美、日、中三国家庭户数作为基数，考虑到个人/家庭服务机器人本身定位高端，价格较贵，具备该消费能力的家庭占比总户数10%，每家一台用作协助人们日常生活，则大致测算可得在机器人规模化市场成熟后，其产品需求可接近6800万台量级。 ASP约2500元，当每万人机器人保有率达到45台时，市场空间约1215亿元。人形机器人的快速发展为轴承企业带来了新机会：假设单台机器人使用14个深沟球轴承+28个角接触轴承+14个四点接触轴承+14个交叉滚子轴承+14个柔性轴承，ASP约2500元。在机器人年销4亿台假设下，增量市场空间1万亿，根据PrecedenceResearch数据，2022年全球轴承市场约9000亿元，机器人增量远期市场空间有望大于现有市场。 图表8：全球机器人用轴承空间测算（亿元） 全球人口(亿人) 79 80 80 81 81 82 82 83 83 84 84 机器人渗透率(台/万) 0.07 1 2.5 4.5 8 12 16.5 22 28 35 45 机器人销量(万台)