机械设备行业深度报告：轴承：工业的关节，新需求孕育新动力

轴承是工业的“关节”，小产品大用途，核心壁垒为技术沉淀与成本优势 轴承是机械传动的支承体，其精度、性能和可靠性对机械设备性能起关键作用，直接影响国家工业发展水平。按照轴承下游应用领域，可以分为消费级低端轴承（家电）、工业级中高端轴承（汽车、风电、机床、工程机械、机器人）、航天级高端轴承（航空航天、高铁）。中高端轴承在热处理、材料选择、材料设计、磨削加工、机加工等工艺上具有显著壁垒，我国轴承产品在一致性、寿命、产品性能等方面与海外仍有一定差距。 千亿级别市场，汽车、人形机器人、风电和高端母机带来需求增量 轴承作为机械设备基础零部件，行业景气度随制造业景气度波动。2022年，中国市场规模为2500亿元，同比增长9.7%，下游汽车、人形机器人、风电、高端母机将带来广阔增量：（1）新能源车轴承：我国市场规模有望从2022年108亿元提升至2030年的293亿元；（2）人形机器人轴承：出货量为100万台预计对应轴承市场空间35亿元。（3）风电轴承：2025年我国市场规模有望达到368亿元，其中风电滑动轴承37亿元；（4）机床轴承：2022-2028年全球机床轴承市场规模有望从231.51亿元提升至289亿元，CAGR为3.91%。大规模设备更新政策催化下，轴承作为工业设备核心运转部件，有望率先受益。 他山之石：百年巨头斯凯孚，横向并购+纵向整合构筑护城河 全球轴承行业多年竞争，形成集中在瑞典、德国、日本、美国四个国家的八家大型轴承企业2020年市占率共70.7%。我们复盘百年轴承巨头斯凯孚发展历史，内生外延构筑发展护城河。内生方面：斯凯孚聚焦主业，基于设计、工艺和材料深入研究，提供最先进的终端解决方案；外延方面：斯凯孚通过投资并购，纵向一体化整合产业链提高产品性能、横向并购扩大能力圈与产能规模。 中高端国产替代叠加行业集中度提升，看好国内轴承龙头和铲子股发展 （1）中高端国产替代加速。我国轴承中高端产品占比不足20%，特别在风机、重载铁路、动车组等领域，随着我国持续推进国产轴承高端化、精细化发展，不断解决高端轴承卡脖子问题，国产轴承龙头综合实力不断壮大。（2）市场集中度提升。2022年国内轴承头部厂商人本集团、万向钱潮营收分别达93.89、140.15亿元，舍弗勒、斯凯孚营收达1173.49、645.49亿元，国产龙头发展空间大。我国轴承行业格局较为分散，市场集中度提升利好龙头发展。依据海外巨头斯凯孚的成长史，我们挖掘出国内具备并购整合能力与纵向沉淀的轴承龙头。 轴承行业资本开支扩大，刀具、设备等铲子股需求上行。轴承加工包括热处理、车加工和磨削加工，磨床设备是高端轴承制造“卡脖子”环节，高端磨床企业有望受益。新兴需求带动轴承行业资本开支扩大，刀具作为主要耗材将持续受益。 推荐标的：五洲新春、长盛轴承、恒锋工具、秦川机床、宇环数控。 受益标的：力星股份、光洋股份、新强联、苏轴股份、金沃股份、沃尔德、浙海德曼。 风险提示：新兴市场需求不及预期、中高端轴承国产化进度不及预期。 1、轴承：工业的关节，小轴承撬动千亿大市场 轴承是机械传动的支承：主要功能是支承旋转轴或其它运动体，进行转动或移动运动并承受相应的载荷和转速。轴承的精度、性能和可靠性对机械设备的性能起着关键作用，因此其技术水平直接影响着一个国家工业发展的水平。 图1：轴承是机械传动轴的支承 根据轴承中摩擦性质的不同，可将轴承分为滑动轴承和滚动轴承 （1）滑动轴承：适用于低速低噪音环境下，多应用于家电、电动工具、印刷机械、摩托车等； （2）滚动轴承：适用于高速高载荷环境下，多应用于汽车、飞机发动机、机床、轴承和涡轮机等领域。 图2：滑动轴承示意图 滑动轴承由以下部分组成：轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件成为轴瓦。轴瓦可以做成整圆筒形，也称为轴套，是支撑并旋转于轴上的主体零件。 用于支撑和固定轴瓦的部分称为轴承座。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。注油孔用于向油沟内注入润滑油，而油沟则用于储存润滑油并使润滑油均匀分布。 滑动轴承靠平滑面支撑转轴，在滑动摩擦下工作，具备工作平稳、可靠、无噪声的优点。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损。此外，滑动轴承承压面积大，承载能力相对较高。 图3：滚动轴承示意图 滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。此外，润滑剂也被视为滚动轴承的第五大件，主要起润滑、冷却、清洗等作用。 滚动轴承依靠滚动体的传动支撑转轴，具有更低且数值更稳定的摩擦系数，摩擦损失较小。在投入实际应用的情形下，滚动轴承还具备使用维护方便、起动性能好的优势，并且在高载荷环境下有较强的承载能力。 轴承种类和下游应用领域广泛，国产轴承集中在中低端滚动轴承种类众多，可根据其承载方向、滚动体种类、滚动体列数、形状等标准进行分类。轴承构造、材料选取决定轴承的性能和使用场景。 表1：常见滚动轴承及其应用 轴承产业链： （1）上游：主要包括特种钢材、铜材、非金属材料等供应商。 （2）下游：广泛应用于工业自动化、高端装备、机器人、汽车制造、工程机械、家用电器、电动工具、纺机、农林机械、国防、能源、航空航天及轨道交通等领域。 图4：轴承产业链涵盖金属材料、设备、轴承制造等方向 2、千亿级别大市场，汽车、机器人等新兴需求推动市场不断 扩容 中国是全球第三大轴承生产国，汽车是最大的下游应用领域。2022年我国轴承行业整体营业收入2500亿元，产量259亿套。汽车是轴承应用最广泛的领域，2021年来自汽车行业的轴承消费量已占到轴承行业总量的39.19%。 图5：2022年我国轴承行业整体营业收入2500亿元 图6：2022年我国轴承行业产量259亿套 图7：2021年，来自汽车行业的轴承消费量已占到轴承行业总量的39.19% 新能源汽车、人形机器人带来新兴轴承需求。当前，国产轴承厂商大多处于海外轴承大厂发展的第一阶段，以新能源汽车、人形机器人为代表的新兴市场增量需求将为具备研发实力与卡位优势的厂商带来发展所需的资金，助力这些企业进一步拓展不同下游市场扩大营收规模、抵御行业波动。 风电轴承国产替代空间较大，以滑替滚趋势逐渐显现。我国风电轴承主要依赖进口，国产化率较低。风电主轴轴承、齿轮箱轴属于附加值较高的两个产品，但国产化率仍处于较低的水平，分别只有32.97%、0.58%。滑动轴承具有承载能力强、体积小、结构简单等特点，将会是未来风电齿轮箱最具潜力的设计方案之一，有望逐渐实现“以滑替滚”。 机床轴承包括主轴轴承、丝杠轴承和传动轴轴承，面临较大国产替代空间。 2023年全球市场规模达231.51亿元人民币，贝哲斯咨询预计2028年全球机床轴承市场总规模有望达289.48亿元。国内高端数控机床零部件自供率较低，轴承厂商面临较大国产替代空间。 2.1、新能源车渗透率提升，带动轴承需求翻倍 单台汽车轴承价值量为1500元。传统汽车的驱动、转向、传动、底盘及辅助系统等领域以及新能源汽车的电机、减速器等部件均需要使用轴承。根据捷太格特官网和NSK数据，单台汽车约使用100套轴承。根据中国轴承工业协会数据，单台汽车轴承价值量约1500元。 表2：汽车发电机、传动系统、转向系统以及其他辅助部件均需要使用轴承 新能源汽车较传统燃油汽车新增电驱动总成，对轴承提出新的挑战。传统燃油汽车的驱动系统在新能源汽车中被替代为了电驱动总成。电驱动总成由电机与减速器构成。汽车驱动电机调速范围宽、启动转矩大、功率密度高、效率高的特性，使其对轴承的高速、高低温、耐久性、稳定性、可靠性提出了更高的要求。 图8：新能源汽车较传统燃油汽车新增电驱动总成，对轴承提出新的挑战 新能源汽车渗透率不断提升，带动新能源汽车用轴承市场空间翻倍。根据五洲新春公告，新能源汽车用轴承单车数量较传统汽车单车数量减少20个左右，但由于技术要求更高，价格也更高，预计新能源汽车单车轴承价值总量与传统汽车单车价值总量相当。根据我们测算，2023年国内新能源车轴承市场空间约144亿元，到2030年有望增长至292.5亿元。 表3：我们预计2030年国内新能源车轴承市场规模有望增长至292.5亿元 传统燃油汽车高端轴承被美、日、欧轴承企业主导。汽车内使用的中高端轴承包括发动机系列轴承，汽车变速器、差速器等齿轮箱用长寿命轴承，以及汽车轮毂单元轴承。国内部分汽车轴承企业虽然也有生产、配套，但大部分被应用在合资品牌的低档车型和部分自主品牌汽车上，国内85%以上的中高端汽车的高端轴承仍以海外品牌的轴承为主。 国内新能源汽车崛起，客户定点体系重构，为汽车轴承国产化带来机遇。自2008年中国首次推出新能源汽车产业发展规划至今，在政策支持、产业链玩家自主创新提升技术实力的推动下，国产新能源车销量快速提升。国产轴承厂商在产业发展初期就配合主机厂共同研发，配合新能源汽车车型变化快速迭代，与主机厂形成绑定，在主机厂降本趋势下，新能源汽车轴承国产化率不断提升。 表4：国产新能源汽车销量高速增长 2.2、人形机器人量产在即，轴承需求释放可期 轴承是机器人的关键配套件之一。根据所配套的机器人关节零部件不同，可分为谐波减速器轴承、RV减速器轴承、行星减速器轴承、行星滚柱丝杠轴承。 表5：根据轴承配套关节零部件的不同对机器人轴承进行分类 （1）关节轴承 人形机器人大量使用关节轴承。人形机器人旋转关节使用交叉滚子轴承、角接触轴承和柔性轴承。线性关节使用四点接触轴承和深沟球轴承。其中，交叉滚子轴承制造难度最大，国内量产企业少。角接触轴承、四点接触轴承有一定的难度，国内可以供应，价格远低于进口，精度低于进口；深沟球轴承技术成熟、国内稳定供货，价格远低于进口。 图9：旋转关节和线性关节使用不同的轴承 旋转关节按速度可以分为三部分：外壳固定的部分、高速电机轴、低速输出轴。 交叉滚子轴承安装于外壳固定部分和低速输出轴。需要承受减速器扭矩外的全部力和扭矩，要求极强的刚性。交叉滚子轴承有变形，拉直后可以变成十字交叉滚子导轨，圆柱的滚子呈90°相互垂直交叉排列，通过隔离块将相互垂直的滚子进行隔离。可受径向力和轴向力，游隙更小，载荷更大。谐波减速器中的交叉滚子轴承又叫薄壁轴承，加工难度在薄壁的抗变性能。 角接触轴承：用于固定部分和高速电机轴之间的轴承，可以承受较高的转速，也可以承受一定的轴向力。通常成对使用，提供不同的轴向力。 图10：角接触轴承用在旋转关节固定部分和高速电机轴之间 图11：交叉滚子轴承是人形机器人所需轴承中难度最大的品类 线性关节按速度分为电机固定部分①、电机转动部分+丝杠螺母部分②、丝杠部分③。其中①和②之间采用了一个四点接触轴承和一个深沟球轴承，两种轴承的作用是高转速部分和固定部分进行分离和支撑，四点接触轴承克服了深沟球轴承轴向窜动量大的缺点。 图12：每个线性关节使用1个深沟球轴承和1个四点接触轴承 （2）减速器轴承 目前应用于机器人的减速器主要有两种：谐波减速器和RV减速器。谐波减速器用轴承主要包括交叉滚子轴承和柔性轴承，RV减速器主要采用角接触球轴承。 谐波减速器用交叉滚子轴承包含四种系列，CSG(CSF)系列、CSD系列、SHG(SHF)系列、SHD系列，其命名方式采用减速器的命名；谐波减速器用柔性轴承的命名为HYR，RV减速器主轴承的命名为RV。 CSF/CSG系列谐波减速器用交叉滚子轴承在外观和热处理工艺上与标准交叉滚子轴承具有差异。该系列交叉滚子轴承与标准交叉滚子轴承相比，内外套圈共有三层不同尺寸和数量的安装螺纹孔，在外观上与基本型交叉滚子轴承差别较大；另外该种轴承外圈热处理采用整体淬火工艺，内圈采用滚道表面高频