人形机器人行业系列报告（六）：轴承：新领域新机遇，轴承国产化前景广阔

国际轴承厂市占率领先，国内轴承产业加速发展，轴承行业未来成长空间广阔。 轴承是机械运转的重要零部件，其主要功能在于减少摩擦、引导旋转以及承受载荷。根据轴承运转时产生摩擦力性质的不同，可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承，其中滚动轴承应用更为广泛。从竞争格局来看，全球轴承市场基本被八大国际厂商垄断，分别为SKF、NSK、TEKT、NTN、NMB、NACHI、TIMKEN和Schaeffler，2022年八大厂商全球市占率（按收入）达到75%，主要因为其发展历史更为悠久；相较之下，中国轴承市场集中度较为分散。从市场规模来看，根据Grand View Research，2023年全球轴承市场规模为1209.8亿美元，并预计23-30年CAGR约为9%，其中中国是主要市场之一。根据中国轴承工业协会，2021年我国轴承行业营收为2278亿元。未来有望受益于人形机器人快速放量、风电轴承国产替代趋势等，我国轴承行业具有广阔的成长空间。 轴承是人形机器人产业链的重要关节部件，主要应用于减速器、丝杠和电机环节。 长期来看，人形机器人未来有望快速放量，其产业链各环节市场潜力较大，人形机器人的不断发展有望推动减速器、丝杠、电机配套轴承需求量提升。人形机器人各环节所选用的主流轴承类型种类多样，以特斯拉Optimus Gen-2机器人为例，我们梳理了其所用零部件的配套轴承类型，如谐波减速器主要选用交叉滚子轴承、柔性轴承，行星减速器主要选用深沟球轴承、滚针轴承，行星滚柱丝杠主要选用深沟球轴承、四点接触球轴承，空心杯电机主要选用深沟球轴承、滑动轴承。根据我们测算，当人形机器人销量达到百万台级别时，行星滚柱丝杠、谐波减速器的市场空间将超过百亿元人民币，空心杯电机和行星减速器的市场空间也有较大提升，以上环节配套轴承的使用量有望迎来较大的发展空间。 轴承是风机核心零部件，降本压力下其国产替代加速。 由于风电轴承具备以下特点：技术难度高且在风机中发挥着重要作用、在风机中的价值量占比不高但附加值高、国产替代与技术升级加强轴承持续成长能力，因此其具有较强的抗通缩属性。风电轴承包括主轴轴承、偏航变桨轴承以及齿轮箱轴承，其中主轴轴承和齿轮箱轴承具有较大的国产替代空间。根据Research and Markets，2022年全球风电轴承市场规模为68亿美元，并预计22-28年CAGR约为12.76%。根据我们测算，我国风电轴承市场规模有望在2025年超330亿元人民币，其中主轴轴承、偏航变桨轴承、齿轮箱轴承市场规模分别为81.42亿元、180.84亿元、70.64亿元。我国风电轴承市场规模20-25年CAGR约为21.34%，主要受益于我国风电需求高景气所带来的较为广阔的成长空间，以及持续推进的国产替代进程。 投资建议：随着人形机器人放量、风电产业链降本压力持续，轴承行业具有较大的成长空间和国产替代空间。目前海外轴承企业在市场份额、技术水平、产品能力方面均较强，国产公司正不断深化自身能力，提升产品水平，为未来行业快速成长和国产替代打下坚实基础。建议关注：（1）轴承公司：五洲新春、长盛轴承、新强联、双飞集团、崇德科技、恒润股份、创元科技；（2）轴承滚子公司：五洲新春、力星股份。 风险分析：人形机器人发展不及预期风险；国内风电建设不及预期风险；竞争加剧风险。 1、轴承：机械运转的重要零部件 1.1、轴承可分为滑动轴承和滚动轴承，各具特点 轴承的主要功能在于减少摩擦、引导旋转以及承受载荷。轴承在机器的运转中发挥着两大作用：第一，能够减轻旋转的轴与旋转支撑部分之间的摩擦，以此减少能量的消耗，从而使得旋转更加顺畅；第二，作用在旋转轴与旋转支撑部分之间，在保护旋转支撑部分的同时，也能将旋转轴保持在正确的位置。 根据轴承运转时产生摩擦力性质的不同，可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承。滑动轴承的运动方式是滑动，起关键作用的是其制作材料，运行时平稳、无噪音，但起动时阻力相对较大，一般应用于低速重载工况场景。滚动轴承的运动方式则是滚动，由于滚动体的存在，其更能减轻摩擦，减少旋转能量的消耗，因此应用更为广泛。根据GrandViewResearch，若将轴承分为滚珠轴承、滚子轴承、滑动轴承和其它轴承，2022年全球轴承市场中滚珠轴承（滚动轴承的一种）市场规模（按收入）占比最大，约为47.37%。 图1：滚动轴承与滑动轴承结构对比 滑动轴承和滚动轴承根据其特点，各有优劣。 从性能的角度来看，滚动轴承在运转性能方面表现更为优秀，其阻尼和功耗均较小，并且拥有更高的精度；而滑动轴承由于其更大的接触面积和一致性，因此具备更大的抗高冲击载荷和负载能力，这些优点使得滑动轴承在需要更大的抗振荡运动损伤的应用中成为首选。 从经济性的角度来看，滑动轴承中应用最广泛的自润滑轴承成本更低，并且相较于需要润滑的滚动轴承来说，其往往无需或只需要少量的润滑，因此其维护成本也更低。 表1：滑动轴承和滚动轴承的不同性能表现 滑动轴承 滑动轴承也称为径向轴承或套筒轴承，具有圆柱形结构并且没有滚动部件，通常应用在具有旋转或滑动轴部件的机器中。滑动轴承由金属或塑料制成，固定和移动表面具有滑动摩擦力，并由油膜相隔开，可以使用油或石墨等润滑剂来减少轴与其旋转的孔之间的摩擦。滑动轴承通常用于滑动、振荡、旋转、摆动和往复运动。 图2：滑动轴承结构示意图 滑动轴承的分类方式：根据工作时轴套和轴颈表面间所呈现摩擦状态的不同，可将滑动轴承分为流体润滑（摩擦）轴承（如动压轴承、静压轴承）、关节轴承和自润滑轴承，其中自润滑轴承又分为非完全流体润滑（摩擦）轴承、无润滑（干摩擦）轴承，比如传统含油轴承、固体润滑轴承等。 图3：滑动轴承的分类方式 自润滑轴承是指用自润滑材料制作或在材料中预先加入润滑剂，在工作时可以不加或长时期不必加润滑剂的滑动轴承。预先加入润滑剂的情形下，随着轴承的运行，润滑剂会通过滑动层中的孔释放出来，从而润滑轴承表面。根据应用要求（例如工作温度），润滑剂可以是液体（油）或固体（石墨，MoS2，铅）。 自润滑轴承具有以下优点： （1）结构简单、质量轻、耐磨性能好、使用寿命长，不仅能简化机械的设计和结构，降低成本，还可提高机械性能和可靠性，延长使用寿命； （2）无需额外供油装置，节省组装费用及耗时，大幅降低制造成本； （3）免加油或少加油，大幅降低润滑油的使用量与设备的维护保养费，也免除了因供油不足造成的风险； （4）运行平稳、噪音低，无需废油回收处理，有利于工作环境的改善； （5）有适量的弹塑性，能将应力分布在较宽的接触面上，提高轴承的承载能力； （6）静动摩擦系数相近，能消除低速下的爬行，从而保证机械的工作精度； （7）运转过程中能形成固体转移膜，保护磨轴，无咬轴现象； （8）对磨轴的硬度要求低，可使用未经调质处理的轴，降低了配套零件的加工难度。 图4：自润滑轴承的材料结构与优点 滚动轴承 典型的滚动轴承一般由套圈（内圈和外圈）、滚动体和保持架构成，有些轴承还带有密封件。套圈约占成品轴承成本的35%，是其中价值最高的配件。内圈与轴配合一起旋转，外圈与轴承座配合起支撑作用。滚动体位于内圈与外圈之间，由保持架使其保持一定间隔，从而进行圆滑地滚动。 图5：滚动轴承的内部结构拆解 轴承装配是滚动轴承生产过程中的最后工序，对轴承性能具有重要的影响。轴承的各个零件（外圈、内圈、滚动体和保持架）需要经过多种工序加工，最后再装配成轴承产品。按不同的技术要求，可以装配成各种精度、各种游隙和其他特殊要求的轴承产品。 图6：轴承各零部件加工工序 滚动轴承的分类方式：滚动轴承按承受负荷时作用于套圈与滚动体之间的负荷方向与垂直于轴承中心线的平面所形成角度的不同，主要分为向心轴承和推力轴承两大类；按滚动体结构的不同，可分为球轴承（滚珠轴承）和滚子轴承；按滚动体的列数，可以分为单列、双列和多列。球轴承按套圈结构可分为深沟球轴承、角接触球轴承、推力球轴承等，滚子轴承按滚子形状可分为圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。 图7：滚动轴承分为向心轴承和推力轴承两大类 1.2、轴承应用领域广泛，市场规模成长空间大 轴承产业链梳理：轴承的上游主要是原材料和零部件，其中原材料包括轴承钢和改性塑料、工业陶瓷等非金属材料，零部件环节则包括套圈、滚动体、保持架等生产企业。中游的轴承行业以国外厂商为主，国际高端轴承产品及制造技术基本被瑞典、德国、日本和美国垄断，中国的优势企业通过持续研发，正在陆续打开高端轴承市场。部分轴承厂商也会生产零部件供自己使用，比如天马股份自产滚子、五洲新春自产套圈和滚子等。轴承的下游应用领域广泛，包括汽车、家用电器、风电、机器人等行业。 图8：轴承产业链情况梳理 汽车是轴承的主要应用领域，风电轴承市场正在快速发展。2020年轴承行业的下游应用领域中，汽车、家用电器和电机分别以37.40%、12.40%和10.60%的比例（按市场规模金额）占据前三。根据下文中我们对中国风电轴承（主要是主轴轴承、偏航变桨轴承和齿轮箱轴承）市场规模的测算，2020年中国风电轴承的市场规模约为126.34亿元，以头豹研究院统计的2020年中国轴承行业市场规模2890亿元为基础，可测算得到我国轴承应用在风电领域的占比约为4.37%。 图9：2020年我国轴承行业下游应用领域占比（按市场规模金额） 全球轴承市场规模成长空间广阔。根据GrandViewResearch，2023年全球轴承市场规模为1209.8亿美元，并预计到2030年将达到2266.0亿美元，23-30年CAGR约为9%；其中2023年亚太地区份额为40%，GrandViewResearch预计亚太地区轴承市场规模将快速增长，到2030年将超过982.0亿美元，并且中国是主要市场之一。 我国轴承行业具有广阔的成长空间期。我国轴承行业的营业收入在2019年有所下降，一是国内以汽车为首的轴承配套机械产品产量大幅下降，轴承内需市场受到压抑，二是国际受中美贸易争端以及国际贸易保护主义抬头，轴承出口也受到抑制。2021年受益于军工领域高增速以及风电轴承国产替代趋势，我国轴承行业营收达到2278亿元，增速高达18%。 图10：全球轴承市场规模 图11：我国轴承行业营业收入及增长情况 1.3、国际轴承厂商市占率居前，国内轴承产业加速发展 全球轴承市场基本被八大国际厂商垄断。在全球范围内，八大轴承企业呈现多头垄断竞争的格局，这八家企业分别是瑞典的斯凯孚（SKF），日本的恩斯克（NSK）、捷太格特（JTEKT）、恩梯恩（NTN）、美蓓亚（NMB）和不二越（NACHI），美国的铁姆肯（TIMKEN），以及德国的舍弗勒（Schaeffler）。2022年八大轴承企业的全球市占率达到75%（按市场规模金额，下同），相比之下，中国厂商市场份额仅为20%；中国轴承市场呈现集中度较低的格局，2021年万向钱潮、人本股份、洛轴营收分别为143.22亿元、91.21亿元、51.08亿元，而当年我国轴承工业营业收入达2278亿元。 图12：2022年全球轴承市场市占率情况（按市场规模金额） 图13：2021年中国主要轴承企业营收情况 国际化战略是八大跨国轴承公司的基本发展战略。世界八大跨国轴承公司在全球建立了多个销售网络与生产企业，在中国均有投资生产轴承以及相关产品的工厂。除此之外，随着投资规模的扩大和投资水平的提升，八大跨国公司开始在华建立地区总部和技术中心，将运营管理中心和技术中心转移到中国，其设立的中国总部基地和中国工程技术中心规模大、起点高。外资轴承企业的在华投资地点主要选择在经济比较发达的东南部和沿海地区，主要以长三角地区为主，并且其技术中心均采取和中国知名高等院校合作方式进行。 表2：八大国际轴承公司营收及中国区域发展情况 国际轴承公司产品矩阵丰富，我们以斯凯孚（SKF）和铁姆肯（TIMKEN）为例。 斯凯孚（SKF）成立于1907年，总部位于瑞典哥德堡。公司主要产品包括滚动轴承、滑动轴承、工业密封件和汽车密封件等