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1、捷步刷卡機

捷步刷卡機

（報告出品方/作者：國金證券，滿在朋、秦亞男）

核心觀點：

減速器具有降低電機高轉速，提升扭矩，加強輸出端負載能力的作用。按 照傳動原理，減速器可分為一般齒比減速和少齒差兩種。相同尺寸下的少 齒差減速器額定輸出扭矩較高，主要包括行星減速器、諧波減速器、擺線 針輪減速器以及 RV 減速器等。

以少齒差減速器為例。精密行星減速器整體結構緊湊，傳動比較小，可以 通過雙級或多級結構提高輸出扭矩；擺線針輪減速器主要為偏心傳動，額 定功率下輸出功率較大；RV 減速器在擺線針輪減速原理的基礎上加上第一 級漸開線行星傳動，在縮小尺寸和重量的同時，傳動比、承載能力更大， 傳動效率更高，精度更高；諧波減速器主要依靠柔輪傳動，具有結構簡單、 體積小、質量小、傳動比范圍大、承載能力大等特點。

1.1 減速器主要分為一般齒比減速和少齒差減速兩類

減速器是連接動力源和執行機構的中間機構，具有匹配轉速和傳遞轉矩的 作用。減速器是由多個齒輪組成的傳動零部件。由于多數機械設備不適宜 用原動機直接驅動，減速器可將傳動設備在高速運轉時的動力，通過輸入 軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪，以達到降低轉速和增大扭矩的目的。

不同于當下市場簡單將減速器分為通用減速器、專用減速器和精密減速器， 我們根據其傳動原理將減速器分為兩類：一般齒比減速和少齒差減速。 一般齒比減速：主要依靠輸入軸小齒輪和輸出軸大齒輪嚙合形成的減速， 大齒輪的齒數一般為小齒輪齒數的減速比倍。主要包括圓柱齒輪減速器、 蝸輪蝸桿減速器。 圓柱齒輪減速器利用輸入軸小齒輪與輸出軸大齒輪嚙合，小齒輪帶動 大齒輪運動，實現減速目的； 蝸輪蝸桿減速器是通過空間交錯的蝸輪蝸桿兩軸動力傳動，以蝸桿為 主動件，蝸輪為被動件，利用齒輪減速。

少齒差減速：少齒差傳動中，兩輪的齒數差通常為 1~4，依靠特殊的傳動 結構或傳動級數，達到較高傳動比。少齒差減速器主要包括行星減速器、 三環減速器、擺線針輪減速器、諧波減速器、濾波減速器。行星減速器是利用驅動源啟動太陽齒輪，太陽輪帶動行星齒輪運轉， 動力從鏈接行星輪的內齒輪環和出力軸輸出，實現減速；RV 減速器是通過行星齒輪減速機構作為第一級減速，外加擺線針輪減 速機構作為第二級減速，通過剛性盤與輸出盤連接整體機構，最終將 減速輸出； 諧波減速器是靠波發生器裝配上柔性軸承使柔性齒輪發生可

少齒差減速器傳動比范圍更廣，相同尺寸下額定輸出扭矩更高。通過對當 下各類減速器具體性能指標進行匯總可以看出，一般齒比減速如圓柱減速 器、三環減速器整體傳動比不高，對應單位質量輸出的額定扭矩較小；而 單級行星減速器可以通過多級傳動的方式來提升額定輸出扭矩；RV 和諧波 減速器作為精密減速器的典型代表，其輸出扭矩較大，同時重量、體積更 小；濾波減速器作為技術研究階段產品，雖然性能較優，但整體傳動效率 仍然較低，未能大面積商用。

1.2 少齒差減速器的基本結構與傳動原理

我們針對少齒差減速器中的精密行星減速器、擺線針輪減速器、RV 減速器、 諧波減速器的基本構成和傳動原理進行了詳細的分析，便于投資者深刻了 解各類少齒差減速器的特點。 綜合來看，在常見傳動比 50 左右的減速器中，行星減速器輸出扭矩較小， 但整體傳動效率較高，可以依托多級傳動的方式提升傳動比和增加額定輸出功率；RV 減速器在額定工況下的輸出扭矩大，代表其承載能力更強；相 比之下，諧波減速器整機體積較小，傳動精度和傳動效率更高，但整體輸 出扭矩不及 RV 減速器；濾波減速器雖然整體性能更優，但目前仍未全面 推向市場。

1.2.1 精密行星減速器：小而精傳動裝置，結構緊湊

精密行星減速器體積較小，主要由行星輪、太陽輪和內齒圈組成。其中， 太陽輪的軸線位置固定，位于中心；行星輪的軸線變動，與太陽輪和外齒 圈同時嚙合，圍繞太陽輪公轉的同時自轉。行星輪的支持構件叫行星架， 當太陽輪受到外力轉動，與行星齒輪嚙合，最后通過行星架輸出減速。 單級精密行星減速器結構緊湊，傳動比在 10 以內。行星減速器具有高剛 性、高精度（單級可做到 1’以內）、高傳動效率（單級在 97%~98%）、高 扭矩/體積比等特點，其多安裝在伺服電機上用來降低轉速，提升扭矩，匹 配慣量。

考慮到單級減速器減速比限制，驅動裝置中可以采用兩級或多級傳動來增 大輸出扭矩。兩級行星減速器即包括兩級太陽輪、兩級行星輪、兩級行星 架和內齒圈等部件。兩級傳動系統具有相同減速比，因此各級行星輪和太 陽輪均可采用相同模數和齒數進行設計，使兩級行星輪可共用同一內齒圈， 便于加工制造。

1.2.2 擺線針輪減速器：擺線針齒嚙合，偏心傳動

擺線針輪減速器是采用少齒差行星式傳動原理及擺線針齒嚙合的傳動機械。 擺線針輪輸入部分由輸入軸和偏心套組成，偏心套由兩個互成 180°的偏 心部分組成，并用鍵與主動軸相聯。減速部分由行星擺線輪和針輪組成， 兩個奇數擺線輪錯位 180°安裝在偏心套上，與針齒嚙合傳動實現減速。 輸出部分由輸出軸和柱銷組成。

傳動原理：擺線針輪行星傳動時，當輸入軸旋轉時,通過偏心軸帶動擺線輪 旋轉,由于偏心軸上的擺線輪與針齒嚙合限制，擺線輪旋轉時既繞自身軸線 自轉，又繞輸入軸軸線公轉，然后借助 W 輸出機構，將擺線輪的低速自轉 動通過銷軸，傳遞給輸出軸 ，從而獲得較低的輸出轉速。

1.2.3 RV 減速器：兩級傳動，結構復雜

RV 減速器與擺線針輪減速器同源，主要有擺線針輪和行星支架組成。RV 減速器是日本納博特斯克最初為機器人關節手臂研發的，是在擺線針輪行 星傳動基礎上發展起來的一種剛性齒輪減速器。其主要結構包括輸入軸、 行星輪、曲柄軸、擺線輪、針齒輪和行星架。目前 RV 減速器多采用兩級 擺線針輪減速機構，由第一級漸開線行星傳動和第二級擺線針輪行星傳動 組成。

傳動原理：采用行星架做輸出軸，針齒殼固定的方式傳動。在傳動過程中， 電機通過聯軸器與輸入軸相連，從而將電機輸入的轉速傳遞到行星齒輪機 構，進行一級減速。然后曲柄軸會帶動 RV 齒輪做偏心轉動，當曲柄軸轉 動一周，RV 齒輪就會沿與曲柄軸相反的方向轉動一個齒，并通過輸出軸 輸出，從而實現大減速比輸出。

相較傳統擺線針輪行星減速器，RV 減速器在縮小尺寸和重量的同時，傳 動比、承載能力更大，傳動效率更高，精度更高。根據測算，RV 減速器 的傳動比可在 31 ～ 171 范圍內浮動，同時傳動效率可達 85% ~ 92%，具 有較高的疲勞強度、剛度和壽命，回差精度穩定，不會隨著使用時間的延 長而降低運動精度。

1.2.4 諧波減速器：柔輪變形，錯齒傳動

諧波減速器是基于柔輪的彈性變形原理的一種傳動機構，由柔輪、剛輪和 波發生器三個基本構件組成。波發生器可以按照一定的變形規律，在運動 過程中產生周期行變形波；柔輪是一個薄壁構建，前段是一個帶齒的圓環， 由于柔輪的內壁半徑小于波形發生器的半徑，當波發生器裝入柔輪前段時， 會使得柔輪的前段發生變形，使得柔輪和鋼輪接觸。剛輪是一個內側帶齒 的結構，由于柔輪和剛輪存在齒數差，當波發生器轉動時，柔輪會和剛輪 產生嚙合作用。

傳動原理：利用電機帶動波發生器，柔輪輸出轉動，依靠錯齒傳動實現減 速。以雙波凸輪傳動為例，柔輪比鋼輪的齒數少 2，在實際使用的過程中， 會將波發生器作為輸入構件，剛輪固定，柔輪作為輸出。當波發生器轉動 時，諧波減速器的齒輪處于嚙合和嚙出的狀態不斷轉換之間，波發生器每 轉動半圈，柔輪會往反方向轉動一個齒，當波發生器完整轉動一圈時，柔 輪會往反方向轉動兩個齒，從而達到減速作用。

與傳統一般齒比減速器相比，諧波減速器具有結構緊湊、體積小、質量輕、 傳動比范圍大等特點。根據資料顯示，諧波減速器與具有相同傳動比的圓 柱齒輪減速器相比，諧波齒輪減速器的零部件數量僅為圓柱齒輪減速器的 50%左右，體積和重量均僅為傳統齒輪減速器的 2/3 左右或更小。同時， 諧波減速器在嚙合過程中，柔輪和剛輪的齒側間隙主要由波發生器的外輪 廓尺寸，以及兩齒輪的齒形參數決定，因此傳動回差小，最小可為 0。

1.2.5 濾波減速器：過濾高次公轉波，輸出低頻傳動

濾波減速器由偏心減速機構、濾波花鍵機構及三向止推軸承組成。偏心減 速機構由內齒輪、鋼球、偏心輪、滾動軸承組成；濾波花鍵機構由鋼球、 偏心輪、圓柱齒輪和內齒輪組成。濾波減速器在諧波減速器基礎上省略了 柔輪，采用剛性結構。

核心觀點：

我們從當下人形驅動單元配置減速器的角度出發，發現除高傳動比的諧波 減速器較廣泛的應用在剛性驅動單元和彈性驅動單元外，在準直驅驅動單 元中，配合自身高扭矩密度的電機，更傾向于用低傳動比的行星減速器， 目前行星減速器已應用于四足機器人和一些小型仿人機器人中。

我們結合 Tesla Bot 公布的人形機器人的身高及負載等參數，參考引用《高 扭矩密度仿人機器人驅動單元研究》、《國內外雙足人形機器人驅動器研究 綜述》等文獻中相似參數產品的關節負載實驗，其測試結果表明末端負載 10kg 的手臂關節輸出扭矩應≥30Nm，0.87m 的雙足關節輸出扭矩要求 50 ±5Nm。結合前文各類減速器額定輸出扭矩情況，我們認為精密行星減速 器、諧波減速器以及 RV 減速器符合條件。

2.1 從人形關節驅動單元看，高/低傳動比減速器均有應用

鑒于人形機器人關節運動的特殊性，不同于當下市場簡單挪用工業機器人 高傳動比諧波減速器或者 RV 減速器的觀點邏輯，我們通過分析當下人形 機器人用關節驅動單元所采用的減速器情況。

人形機器人的驅動單元主要包括了剛性驅動、彈性驅動和準直驅驅動三種， 不同驅動單元配備減速器需求有所差異。根據文獻表示表示，人形機器人 的驅動單元主要有剛性驅動單元、彈性驅動單元和準直驅驅動單元三種類 型。減速器方面，根據配合的電機扭矩不同，大傳動比減速器和小傳動比 減速器均可使用。

剛性驅動單元一般采用高轉速、低扭矩電機配高傳動比減速器，輸出 扭矩大、運動精度高，但減速器較高的體積和重量導致驅動單元體積、 重量大，可能無法滿足仿人機器人的小型化、輕量化需求。

彈性驅動單元整體與剛性驅動單元一樣采用高傳動比減速器，與傳統 剛性驅動單元的區別在于輸出端和負載之間采用彈性部件連接，使機 器人關節柔順性得到改善。然而，彈性部件對高頻運動的響應性差， 導致驅動單元系統帶寬低、動態性能差，無法應對實際工況的復雜快 速變化。

準直驅驅動單元大多采用高扭矩密度電機搭配低傳動比減速器，驅動 單元在輸出較高扭矩的同時還具有重量輕、動態性能好等優勢，但運 動精度不可避免地受到齒輪嚙合回差的影響。

當下剛性驅動單元和彈性驅動單元多采用諧波減速器。根據《國內外雙足 人形機器人驅動器研究綜述》，當下以傳統剛性驅動單元為關節模組的機器 人產品中主要采用諧波減速器。當下剛性驅動單元整體設計方面已經較難 有創新，預計未來更多研究集中在電機和減速器整體優化設計上。

準直驅驅動單元多采用精密行星減速器。準直驅驅動器依靠驅動器電機開 環力控，不依賴于附加力和力矩傳感器，就可以本體感知機器人外界的交 互。其驅動單元最理想的是采用電機直接驅動，但受限于當前電機工藝和 技術，電機直驅驅動器的扭矩密度不能滿足機器人應用需求，因此目前折 中采用電機加低傳動比行星減速器方案。當下該種驅動單元已應用在四足 機器人或小型雙足機器人中。

2.2 從機器人關節設計看待減速器要求

人形機器人減速器選擇應滿足兼具輕小化、較高額定輸出扭矩的要求。根 據《高扭矩仿人機器人驅動單元研究》，輸出扭矩高的驅動單元往往外形尺 寸更大，但在面向多自由度、小體積仿人機器人應用時會導致關節龐大笨 重，嚴重影響機器人的運動性能；而較小體積的驅動單元其扭矩密度較小， 會導致人形機器人無法勝任負載需求較高的任務，從而限制機器人應用場 景。由驅動單元的情況可以看出對減速器選擇上應兼顧輸出扭矩高的同時 質量和尺寸更小的要求。

10kg 末端負載的仿人機械臂要求其減速器最大輸出扭矩不低于 30Nm。人 形機械手臂一般要求其擁有搬運貨物和協助操作工完成裝配等任務的功能， 根據仿人機械臂的結構設計，以浙江大學團隊設計的末端負載為 10kg 的仿 人機械臂為例，樣機的外形尺寸為 88.5mmx35mm，總重量為 0.834kg， 其需要做往復擺臂運動，仿真后獲得單個運動周期內最大扭矩為 25.64Nm， 考慮到冗余設計，減速器最大輸出扭矩應不低于 30Nm。

人形機器人腿部結構和運動體系復雜，需要設計多個自由度，因此對減速 器數量和性能要求更大。人形機器人是一個非常復雜的運動體系，需要做 到平衡和靈活運動，因此在其腿部結構設計上的運動平衡和控制尤為重要。 根據 Tesla Bot 公布信息，其腿部一共配有 12 個自由度，結合相關文獻顯 示，廣東工業大學團隊設計的一款機器人中其腿部也包含 12 個自由度，分 別為髖關節 3 個自由度，包含偏航、翻轉、俯仰關節；膝關節 1 個自由度， 包含一個俯仰關節；踝關節 2 個自由度，包含俯仰、翻轉關節。

在與人體比例相仿的腿部環節，要求關節輸出扭矩至少保證 50±5Nm 左 右。常見的仿人機器人下半身質心通常在膝關節或膝關節略高一點的位置， 因此，低功耗、高效率的腿部設計應盡可能提高質心高度，提高大腿質量 占比。根據《基于準力矩電機驅動的仿人機器人系統設計》所列指數，其 設計的產品腿部長度為 875mm，胯度 348mm，側寬 183mm，大腿長 300mm，小腿長 350mm，總體與人體比例相仿。測試得到腿部關節輸出 扭矩至少要保證 50±5Nm 左右。

結合機器人關節對于重量、尺寸以及輸出扭矩的較高要求，精密行星減速 器、RV 減速器、諧波減速器有望率先用于機器人關節。圓柱減速器、三 環減速器以及擺線針輪減速器即使將重量、體積等參數做到很小，但對于 額定輸出功率將很難滿足要求；低傳動比的行星減速器可以通過多級傳動 的方式來提升額定輸出扭矩；濾波減速器雖然性能較優，但由于還處于技 術研發階段，未能大面積商用。因此，從當下人形機器人關節設計的角度 來看，行星減速器、諧波減速器以及 RV 減速器有望率先使用。

核心觀點：

人形機器人用減速器市場，我們判斷行星減速器、諧波減速器以及 RV 減 速器有望率先受益，以 Tesla Bot 人形機器人為例，我們根據其各關節自由 度情況，假設其單臺機器人關節處所用行星減速器/諧波減速器/RV 減速器 用量分別為 25/20/3 個左右，則在樂觀假設下，100 萬臺 Tesla Bot 人形機 器人有望實現 275 億市場規模。

精密減速器作為技術密集型行業，其包括材料、加工工藝、加工設備等方 面存在較高技術壁壘，先進入者具備先發優勢。因此當下精密減速器市場 仍由德日品牌主導。其中，以哈默納科為主導的諧波減速器市場有望進一 步向輕量化、電機一體化方向發展；以納博特斯克為主導的 RV 減速器市 場國產替代趨勢正在加速。

3.1 人形機器人減速器賽道為百億級市場規模

人形機器人用減速器的市場有望在 200 億左右。鑒于目前全球工業機器人 的銷量為 48.7 萬，假設以 Tesla Bot 為首的人形機器人在實現規模化量產 后，假定在樂觀/中性/悲觀情況下，未來 Tesla Bot 產量可以達到 100/50/20 萬臺。

減速器數量假設：考慮到諧波減速器或精密行星減速器自身結構更加緊湊， 較大可能運用在人形機器人小空間關節處，根據 Tesla Bot 公布的手臂關節 12 個自由度，腿部關節 12 個自由度，膝蓋 2 個自由度，每個驅動關節需 要配備一個減速器，則假設人形機器人在頸部、手臂和腿部的關節使用到 行星減速器或諧波減速器分別為 20-25 臺左右；根據公開參數，人形機器 人軀干環節 2-4 個自由度，考慮到 RV 減速器整體承載能力更優，較大可 能使用在腰部等大關節處，預計使用 2-4 臺。本次空間測算中，我們假設 單臺人形機器人行星減速器/諧波減速器/RV 減速器用量分別為 25/20/5 臺。

3.2 行星減速器：市場集中，國產替代空間廣闊

精密行星減速器整體行業進入壁壘較高，產品結構復雜，制造安裝難度較 大。精密行星減速機制造是以滲碳鋼（20CrMnTi）為主要材料，產品具有 結構緊湊，回程空隙小、精度較高、驅動功率高，耗能低，減速規劃廣、 輸出扭矩大、運用壽命長等特點，但是作為高精密產品，產品安裝難度較 大，研發周期長，對企業的資金、人才、技術等要求高，在生產時對企業 的工藝、品控等要求高，綜合來看行業進入壁壘高。

在全球范圍內，精密行星減速機市場主要被少數幾家企業所占據，德國企 業處于領先地位，如 德國紐卡特（ Neugart ）、 德 國 威 騰 斯 坦 （WITTENSTEIN AG）、德國賽威傳動（SEW Eurodrive）等，其他競爭 力較強的還有日本企業，例如日本住友、日本電產等。

行星減速器伴隨下游市場需求不斷釋放，整體消費量呈增長態勢。根據 《2021-2025 年精密行星減速機標桿企業及競爭對手專項調研報告》顯示， 2020 年全球精密行星減速機行業銷量受疫情影響有所下滑，在 365 萬臺左 右，市場規模 7.5 億美元。伴隨全球經濟穩定復蘇，以及市場需求釋放，全球精密行星減速機市場規模有望進一步擴大，根據調研報告顯示，預計 2025 年將達到 9.2 億美元，屆時銷量也將達到 500 萬臺以上。

3.3 諧波減速器：厚積薄發，國產替代進行時

3.3.1 產業化壁壘：柔輪技術是關鍵

總體來看：諧波減速器技術壁壘較高，在基礎材料、設計、加工工藝、加 工設備等方面均具有較強護城河，諧波減速器作為技術密集型行業，先進 入者依靠其工藝技術和加工經驗等具備先發優勢。

柔輪是諧波減速器關鍵部件，在諧波減速器運動中不斷變形，容易發生疲 勞斷裂。因此提升柔輪精度、保持壽命已然成為柔輪設計和熱處理工藝最 為關鍵的目標，其原材料、齒輪齒形設計以及熱處理工藝都會對其性能產 生影響。

疲勞斷裂作為柔輪主要失效形式，決定了諧波減速器的使用壽命。在諧波 減速器運轉過程中，柔輪作為一個薄壁殼體，受波發生器和外部載荷的雙 重作用，處于循環彈性變形的狀態，既承受彎曲應力，又承受扭轉應力， 很容易發生疲勞失效，從而直接影響諧波減速器的使用壽命。根據《諧波 減速器柔輪疲勞斷裂失效分析》表示，傳動過程中應力較容易集中在筒部 和膜片部位，從而發生失效。

柔輪材料的選擇和熱處理工藝尤為重要。國內外柔輪材料較多使用 40Cr 材料，但晶粒和鐵氧體相的不合理會導致局部微裂紋和尺寸精度的變化， 所以材料方面，選擇的材料要求原始坯料的純度較高，包含的雜質和非金 屬夾雜物水平較低。同時，在熱處理工藝上，針對柔輪的薄壁變形部位的 熱處理產線需要定制化，保證材料的結構組織一致和晶粒度的合理。以日 本哈默納科的專用材料涵蓋二十余種金屬粉末，具備特定的粒度和配比， 未申請專利的情況下，就形成了產品高性能的護城河。

柔輪的齒形不同也會直接決定齒輪的傳動性能。柔輪可分為端面、徑向等 多種，齒形作為齒輪最核心的部分，直接決定著齒輪的傳動性能。目前諧 波減速器中柔輪最常用的是擺線齒形，完美的繼承了圓弧形齒廓的優點， 嚙合性良好，承載能力強，傳動精度高等特點。

各家公司在擺線的基礎上開發了不同的齒形，例如哈默納科的 IH 齒形、綠 的諧波的 P 齒形以及來福諧波的δ 齒形。相比傳動漸開線齒形，IH 齒形有 效增加柔輪齒槽的齒厚比，顯著增加嚙合齒數至總齒數的 30%。齒底應力 松弛使得柔輪的疲勞極限得到了極大的改善。同時嚙合的齒數的顯著增加 也使扭轉剛度提高了約 2 倍。

齒形的復雜造就加工工藝和加工設備上壁壘。傳統的擺線齒形可以使用帶 直邊切削刃的插刀進行加工，目前大部分的廠商，例如哈默納科、同川科 技、來福諧波等，采用特殊的刀具機加工齒形，而綠的諧波則采用線切割 的方式加工齒形，兩種加工方式各有優劣。同時加工設備方面，當下高精 度的加工設備需要從日、德等國家進口，對于廠商而言，設備價格高，初 期投入大，還可能面臨其他國家的出口管控。在設備成本上，領先廠商也 與新進入的廠商拉開了差距。

3.3.2 市場格局：厚積薄發，國產替代進行時

當下國內諧波減速器市場雖仍由日系主導，但內資品牌市場份額逐步提升， 國產期待趨勢明顯。國內諧波齒輪傳動技術發展相對較晚，內資綠的諧波 率先在國內實現了諧波減速器的產業化和規模化。當前國內諧波減速器市 場已涌現如來福、大族等優質廠商，內資品牌市場份額正在逐步提升。根 據華經產業研究院統計，2021 年哈默納科/日本新寶的市占率已降低至 35.5%/7.4% ，而綠的諧波 / 來福諧波 / 大族傳動的市占率提升至 24.7%/7.7%/4.5%，綠的諧波在全球市場上的占有率也達到了 7%左右。

內資企業加投產能，有望突破市場份額。資金實力較強的日系精密減速器 廠商在國內擴產策略保持溫和，相比之下，內資品牌整體擴產意愿更強。 以內資龍頭綠的諧波為例，2020 年上市前產能僅為 9 萬臺/年，根據公司 公告披露，截至 2021 年年底，公司產能為 30 萬臺/年，最終產能計劃為 50 萬臺/年。內資品牌紛紛加投諧波減速器，有望加速滲透下游市場，提 高滲透率。

國產企業技術不斷提升，設備投入不斷加大，產品性能提升。國內企業以 綠的諧波為代表，經過多年的技術創新和研發積累，自主研發了“P 齒形”， 與國外主流齒形技術路線實現差異化，并大幅提升了諧波減速器的輸出效 率和承載扭矩。可以看出國內外同型號諧波減速器性能指標上已無明顯差 異。

3.3.3 他山之石：從哈默納科看未來諧波減速器發展趨勢

日系龍頭哈默納科為諧波行業絕對領導者。追本溯源，第一臺諧波減速器 由美國率先試制成功，1965 年由日本長谷川齒輪公司生產了諧波齒輪減速 器。在逐步完成諧波產品的系列化和標準化后，日本在全球諧波減速器市 場占據絕對市場份額。1970 年長谷川齒輪與美國 USM 合資成立哈默納科， 專注于諧波減速器的生產和銷售，當下哈默納科已經成為諧波行業的絕對 領導者。

公司業績短期受外部因素影響，預計隨著制造業復蘇，公司有望恢復至正 常狀態。回顧公司近五年業績影響因素：2017 年工業自動化和機器人等行 業快速發展帶動下游需求提升，哈默納科的營收同比提升 80.7%。2019- 2020 年中美貿易戰、疫情和工業機器人行業收縮使得公司生產進入調整期， 對公司的業績產生了較大的影響，2019 年其營收同比降低 44.7%，2020 年公司營收水平與 2019 年相當，只有 370 億日元左右。2021 年全球新冠 疫情減弱，制造業復工，設備投資增加，哈默納科的營收快速增長，同比 提升 54%，同時凈利潤逐漸恢復到正常狀態，達到 66.4 億日元，折合人 民幣 3.27 億元。

哈默納科打造機電一體化有望開拓整體運動控制市場。2021 年機電一體化 已經營收占比 17.3%，哈默納科早在 1977 年便開始生產銷售機電一體化 產品，通過對精密減速器、伺服驅動器、伺服控制器的部署。公司為了進 一步縮小減速器的尺寸，將精密減速器、電機及驅動器、傳感器組成一個 基本的傳動單元，從而實現對關節體積的縮小，我們認為諧波減速器機電 一體化有望打開整體運動控制市場。

哈默納科諧波減速器產品持續迭代進化，向高精度、高轉矩容量、小型化 和輕量化發展。哈默納科于 1988 年推出的 CSS 系列產品首次使用公司研 發的 IH 齒形，產品剛性、強度、 壽命比 傳統漸開線齒輪提升 2 倍以上。 1991 年推出的 CSF 系列軸向長度縮短 50%，厚度縮減 40%，最大轉矩提 升 2 倍。1999 年推出的 CSG 系列首次將產品壽命從 7000 小時提升至 100000 小時，最大轉矩在 CSF 系列基礎上再次提升 30%。：2011 年推出 的 CSD 系列厚度縮小 30%~50%，目前 CSG 和 CSF 系列產品的重量已 輕 30%。

哈默納科把握下游多個應用風口，機器人板塊為公司諧波減速器主要應用 領域。哈默納科產品下游應用廣泛，其諧波減速器從最初的機床行業逐步 拓展到工業機器人、半導體、面板、醫療和航空航天等多個領域。其中， 下游行工業機器人占比超過 50%，半導體設備占比達到 15%左右。

哈默納科的增長動力多樣，不斷拓寬下游應用領域拉動公司業績提升。在 過去的五十年間，哈默納科雖然不斷遭受金融危機和動蕩的國際局勢，但 是伴隨著工程機械、工業機器人、半導體制造裝置、顯示器、醫療器械和 航天航空的等下游領域的逐步出現與放量，公司整體的銷售額保持一個上 升趨勢，其中 2021 年公司銷售額達 570 億日元，同比增長 54%。

哈默納科全球布局，產品供應覆蓋全球。哈默納科在亞日美歐“四極”體 系的確立，基本保證了產品的全球供應。目前，哈默納科的總部設立在東 京都品川區，在日本本土，北美，歐洲都設有自己的研發、生產和銷售中 心。其中日本國內以及東南亞市場由本土公司主要負責；中國市場主要由 哈默納科（上海）商貿有限公司負責提供銷售和技術服務；歐洲、非洲、 南亞、南亞、南美市場由德國子公司 Harmonic Drive SE 負責；北美市場 由美國子公司 Harmonic Drive L.L.C.負責。

哈默納科日本工廠擴張 7 萬臺月產能，應對下游需求。公司諧波減速器由 穗高、有明工廠，美國 Peabody 工廠以及德國 Limberg 工廠負責生產。 公司產品可以覆蓋美國、歐洲、中國市場，并且在日本、美國、德國、中 國、韓國共設 11 家子公司，為全球各地的客戶提供銷售和服務。截至 2022 年 3 月，哈默納科已經實現每月 18.5 萬臺的產能，根據公司公告， 2022 年 3 月至 8 月產線會依次搬入，預計產能增加 70000 臺/月，其中生 產機 40000 臺/月，車載 30000 臺/月。按照有明工廠擴建的進度，預計 2022 年 9 月達到每月 25.5 萬臺的產能。

3.4 RV 減速器：行將致遠，國產替代加速來臨

3.4.1 產業化壁壘：齒輪加工工藝與設備是關鍵

齒輪的制造誤差是決定 RV 減速器傳動精度的重要因素。較大的制造誤差 會導致 RV 減速器出現運動精度低、壽命短、傳動的靜態誤差較大，動態 回轉誤差較大等問題，為了解決這類問題，往往對齒輪的材料、機加工藝 以及熱處理等提出了較高的要求。

材料的工藝性能指能夠適應各種加工工藝要求的能力。由于齒輪需要 經過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此為了防止齒輪在加工 過程中出現較大的變形導致制造誤差，往往對鍛造、切削加工、淬透 性、強度等材料的工藝性能提出要求。

加工過程中的誤差也是制造誤差的一種，其往往由于刀磨誤差、刀具 安裝誤差、齒輪安裝誤差和機床自身誤差導致，因此需要廠商加大制 造設備的投入，提升加工制造能力。

熱處理作為制造誤差中最關鍵且復雜的因素，通過改變齒輪的表面硬 度、芯部硬度、表面深度、延展性、強度等性能并延長使用中的齒輪 壽命。但有熱處理變形無法避免，因此對熱處理工藝和熱處理設備提 出了較高要求。

RV 減速器齒形加工復雜，齒輪的修形質量以及齒廓幾何精度直接決定 RV 減速器的運動精度。理論上，標準間隙的擺線齒輪和針齒無間隙嚙合，但 由于制造和裝配誤差的存在，要求對擺線輪齒廓進行合理的修形彌補這一 誤差，目前主要圍繞修形方法和修形量進行研究。

一方面，通過選擇合適的修形方法，能夠從總體上對修形后的 RV 減 速器的傳動性能提供一定的保障，常見的修形方法有：等距修形，移 距修形和轉角修形。

另一方面，通過優化選擇合理的修形量，從而最大可能地獲得多齒共 軛嚙合。過大的修形量將產生較大的嚙合間隙，從而降低傳動精度； 而過小的修形量將產生不了足夠的嚙合間隙，從而導致傳動時發生干 涉以至于卡死等現象。

軸承壽命是決定 RV 減速器壽命的重要因素。擺線輪支撐軸承位于曲柄軸 和擺線輪之間，所處空間小，潤滑性差，冷卻不足，受力時很容易到達軸 承承載最大值而使軸承磨損過大或破裂。因此擺線輪支撐軸承的壽命直接 影響的 RV 減速器的壽命，影響軸承壽命的因素很多，主要分為四類：材 料、制造工藝、使用條件和結構設計。

3.4.2 國內格局：日系主導，國產 RV 減速器處于追趕階段

當下 RV 減速器仍由日資主導，國產廠商正在追趕。據 MIR 數據，2021 年國內 RV 減速器市場中，納博特斯克占據 53%份額，雙環傳動、中大力 德等國產企業市場份額分別達到 14%/4%。近年來國產品牌以資本及技術 加持，持續滲透 RV 市場，以雙環傳動和秦川機床為例，分別深耕中小負 載/大負載 RV 減速器，2021 年銷售額均達 1 億元左右，跨過盈虧平衡點。

結合國內外 RV 減速器發展歷程來看，我國 RV 理論起步較晚，當下正處 于追趕階段。我國在 60 年代首次引入擺線針輪減速器，并于 80 年代末才 開始正式研究 RV 理論，相較于國外落后長達 20 年，在過去的十多年內我 國仍屬于追趕階段。

內資品牌廠商產銷提升快速，國產替代加速到來。當前國產減速器產能尚 未飽和，但全球機器換人節奏加快，協同如納博特斯克等日系品牌在國內 擴產節奏緩慢等因素影響，內資品牌開始獲得試機驗證并批量化生產的機 會，雙環傳動為例當前已具備年產 6 萬套 RV 減速器產能，秦川機床披露 當前減速器年產能 9 萬臺，設計產能 18 萬臺，預計未來隨著下游需求增加， 國內廠商有望進一步進入下游客戶供應鏈。

堅持自主研發道路，國內外差距逐漸縮小。國內的廠商以雙環傳動和南通 振康為代表，從 0 到 1 自主研發，展開減速器動力學研究，在齒形設計、 傳動精度、回差控制、精度保持等方面從頭開始，雖然進入減速器領域較 晚。但在齒輪加工上已經積累了深厚的經驗，隨著廠商不斷加大制造設備 的投入和檢測能力的加強，國產 RV 減速器在精度、剛度和噪聲上同納博 特斯克并無明顯差距，目前已經過客戶的試用和認證，開始大批量供貨， 國產份額開始逐漸上升。

3.4.3 他山之石：從納博特斯克看國內 RV 減速器破局之機

納博特斯克歷史悠久，先發優勢明顯。納博特斯克以運動控制技術為核心， 最早于 1983 年首次提出了 RV 減速器傳動理論，并于 1985 年成功發明了 RV 減速器，于次年實現量產。在過去的 40 年中，納博特斯克不斷迭代更 新技術，形成壟斷地位，在交通運輸、工業制造、工程機械等行業傳動領 域協同發展。RV 減速器領域實現全球市占率第一，根據公司公告，占據全 球機器人用 RV 減速器 60%市場份額。

納博特斯克減速器業務貼緊下游需求，根據納博特斯克年報，2021 年公司 實現銷售收入 2998 億日元（約 147 億元人民幣），近 5 年營收 CAGR 為 9.9%，其中精密減速器業務訂單量和銷售額均有所增長，根據年報披露， 2021 年精密減速器銷售收入 775 億日元，占比 25%。

納博特斯克長期占據 RV 減速器行業領先地位，我們認為主要系：1）公司 產品性能指標優異，種類多樣，可滿足客戶多樣性需求；2）公司長期綁 定下游核心客戶資源；3）公司產能穩定擴大，以滿足下游市場需求。高 的要求。

納博特斯克產品性能優異，種類繁多，應用領域廣泛。納博特斯克的 RV-E 產品由于其高精度、振動小、抗沖擊性強以及較長的使用壽命深 受廠商喜愛，并在此基礎上開發了 RV-C 和 RV-N 系列，采用新技術， 在實現減重的同時，緊湊結構設計，提升產品扭轉剛度。除此之外， 納博特斯還針對并聯坐標機器人開發了 RF 系列，針對機床開發了 RD、 RA、GH 系列，針對焊接工作臺和變位機開發了 RVP、RS、RD 系列。

納博特斯克長期綁定核心客戶，下游資源粘性強。根據納博特斯克年 報表示，其工業機器人主要包括發那科、安川電機、川崎重工、KUKA Roboter、以及 ABB ，公司彼此保持長期合作關系。機床方面，公司 客戶包括 Yamazaki、Okuma 和 OMG 等。

納博特斯克長期綁定核心客戶，下游資源粘性強。根據納博特斯克年 報表示，其工業機器人主要包括發那科、安川電機、川崎重工、KUKA Roboter、以及 ABB ，公司彼此保持長期合作關系。機床方面，公司 客戶包括 Yamazaki、Okuma 和 OMG 等。

結論：我們認為，可以通過機加工工藝積累、產品集成化能力兩點判斷 RV 減速器廠商的相對競爭實力。由于 RV 減速器的加工難度更大，對設 備的要求更高，機加工藝領先的廠商會在 RV 減速器的賽道上占據優勢。 目前國內廠商的機加設備大多外購，一方面需要花費大量的時間去學習如 何使用設備，另一方面還需要等待海外設備交付，等待時間較長，有機加 積累的企業能夠很快上手，并開始規模制造 RV 減速器，搶先占據市場， 制造出高性能、高質量的產品。

4.1 綠的諧波：諧波減速器龍頭，產品技術優勢明顯

綠的諧波作為國內較早切入精密傳動裝置的龍頭企業，其產品主要包括諧 波減速器、機電一體化執行器及精密零部件，被廣泛用于工業機器人、服 務機器人、數控機床、醫療器械、半導體生產設備、新能源裝備等高端制 造領域。

受益于下游市場的持續擴張，公司營收開啟高增長。我國諧波減速器行業 處于成長期階段，市場成長迅速，當下我國雖然已成為全球最大的工業機 器人市場，但以精密諧波減速器產品為代表的核心零部件總體供給量存在 較大缺口，隨著行業內企業規模化生產的實現與下游工業機器人等產業的 快速發展，整體來看，公司營收和歸母凈利潤持續高速增長，2021 年同比 分別增長 110.48%、130.56%。

綠的諧波產能擴張有序推進，盈利能力突出。根據公司公告，截至 2021 年底，公司產能約 30 萬臺，2022 年全年來看，公司計劃將產能進一步提 升至 50 萬臺或以上，將進一步提升公司接單能力。同時，公司盈利能力較 為穩定，整體毛利率基本維持在 47%-53%之間，公司產品在市場上具有較 強競爭實力。

公司技術獨特性提高減速器產品競爭優勢。在國內諧波減速器領域公司打 破哈默那科的技術封鎖，初步實現國產替代，其設計的“P”型齒的改進 使得齒輪可承受較大扭矩、減少斷裂失效風險、提高壽命，提高減速器的 性能和可靠性；同時公司在基礎工藝件設計方面具有較深厚積累，其前身 恒加金屬從事精密機械加工 20 余年，包括熱處理、鍛造等，為減速器大 規模量產奠定技術基礎。當前綠的諧波在國內諧波減速器市占率已上升至 25%左右。

4.2 雙環傳動： RV 減速器技術厚積薄發，有望打開成長空間

雙環傳動為齒輪傳動部件龍頭企業，精密齒輪及減速器業務貢獻其主要營 收。21 年公司齒輪業務收入占比達 80.4%，包括乘用車齒輪、商用車齒輪、 工程機械齒輪、電動工具齒輪以及摩托車齒輪。其中，乘用車齒輪占比較 高，21 年實現營收 24.39 億元，占比 45.25%。公司產品矩陣豐富，涉及 分類多樣。其車輛齒輪可應用于純電、混動、商用發動機、摩托車、沙灘 車等；工業齒輪應用在高鐵、地鐵、電動工具角磨機等領域。

公司在建工程逐步完工，產能釋放，業績邁入增長期。2016-2021 年，公 司營收從 17.43 億元增至 53.91 億元，期間 CAGR 為 20.71%；同期歸母 凈利潤從 1.8 億元增長至 3.26 億元，期間 CAGR 為 10.41%。2021 年開 始，公司憑借在高端齒輪領域的持續深耕，營收高速增長。且隨著在建工 程逐步完工，產能大量釋放，歸母凈利潤快速上升。

公司借助高精度齒輪優勢，持續迭代 RV 減速器系列產品。公司 2012 年開 始布局工業機器人 RV 減速器業務，對標全球龍頭納博特斯克，不斷提升 國內市場份額，當前公司 RV 減速器已初步實現國產替代，市占率達 14%， 排名僅次納博特斯克。2020 年公司設立子公司環動科技，并將機器人減速 器業務劃歸其下運營，目前公司已逐步實現 6-1000kg 工業機器人所需精密 減速器的全覆蓋。

公司 RV 減速器營收持續增長。2012 年公司借助高精度齒輪技術布局工業 機器人 RV 減速器產品，2016 年起實現小批量量產，當下公司 RV 減速器 產銷量、市占率均居于國產 RV 前列，年產能約 6 萬臺。2021 年減速器業 務實現營收 2.67 億元，占比 4.95%，毛利率達 42.6%。

4.3 中大力德：多產品布局，精密減速器領頭企業

中大力德是國內綜合性精密減速器廠商，產品包括各類減速器、減速電機 以及智能執行單元。2000 年開始研制齒輪電機，2006 年正式成立中大力 德，開發生產小型齒輪減速電機，2008 年開始生產伺服電機用高精度行星 齒輪減速器，2012 年開發工業機器人用 RV 減速器，2016 年開始研制諧 波減速器。其產品包括機器人使用的各類減速器、減速電機及智能執行單 元，其精密減速器包括行星減速器、RV 減速器與諧波減速器，公司產品系 齊全。

公司 2018-2021 年營收復合增長率為 16.7%，22H1 受疫情影響，業績短 期承壓。從產品結構來看，行星減速器在減速器業務板塊的收入貢獻最大。 公司減速器業務板塊在保證行星減速器穩增長的同時，戰略重心逐漸向諧 波減速器和 RV 減速器傾斜。2021 年公司實現營業收入 9.53 億元，同比 增長 25%；歸母凈利潤 0.81 億元，同比增長 16%，其中減速器收入 2.54 億元，占比 27%。

公司進口高端精密加工設備，21 年已實現 RV 減速器 3 萬臺出貨。公司從 美國、日本、德國等國家進口精密加工設備和檢測設備，RV 減速器的性能 與質量得到有效提高，且已形成 RVE、 RVC、RVA 三大系列若干譜系， 21 年 RV 減速器產品出貨 3 萬臺，產能充足，在下游需求的拉動下出貨量 有望快速提升。

4.4 國茂股份：國內通用減速器龍頭，進軍精密領域

公司為通用減速機龍頭，產品線豐富，對應下游應用領域廣泛。公司聚焦 齒輪減速機、擺線針輪減速機兩大業務條線，通用產品矩陣豐富，目前有 3 萬多種零部件類別，已生產出的產品型號達 15 萬種以上。其中，齒輪減 速機根據功率不同分為模塊化減速機和大功率減速機。

公司營收短期承壓，自動化行業復蘇有望帶動公司業績向好。公司 2021 年實現營收 29.44 億元，同比增長 34.81%，公司 21 年產品提價對沖原材 料成本上漲，齒輪減速機實現銷量 36.5 萬臺。22 年 H1 受疫情影響，營收 為 13.47 億元，同比增速降至-9.09%。2021 年歸母凈利潤為 4.62 億元， 同比增長 28.66%。預計 22 年短期承壓后，受益通用自動化行業復蘇，公 司 23 年營收同比增速有望回升。

公司橫向布局精密傳動業務，目前已具備諧波減速器月產 2500 臺產能。 2021 年 11 月 17 日，國茂股份成立國茂精密傳動（常州）有限公司，該公 司收購安徽聚隆機器人減速器有限公司、安徽聚隆啟帆精密傳動有限公司 與減速器有關的部分業務及業務資產。國茂精密布局精密減速器板塊，主 營諧波減速器、RV 減速器的研發、生產和銷售。據公司公告，國茂精密目 前已具備諧波減速器月產 2500 臺產能。

公司并購萊克斯諾部分業務，進軍高端減速機市場。高端減速機方面， 2020 年，公司全資子公司捷諾收購常州萊克斯諾在中國與齒輪箱有關的部分業務及業務資產，以“GNORD”品牌開拓高端減速機市場。2021 年捷 諾實現快速放量，銷量迅速突破萬臺，營收規模達到 1.65 億元。捷諾傳動 目前的主要產品系列為 S4 系列齒輪馬達、CZ 齒輪箱及 ABB 機器人專用 齒輪箱，主要應用于新能源、制藥、橡塑、化工等領域。

高端減速機擴建項目達產后有望實現產約 9 萬臺，帶動業績增量。2021 年 3 月，公司根據當前經營情況及未來發展情況，以現金出資方式向子公司 捷諾傳動增資 2 億元。當前，捷諾傳動正穩步推進高端減速機擴建項目， 基建主體預計 2023 年一季度完工，后繼設備將陸續進廠，項目達產后， 預計將形成年產約 9 萬臺高端減速機產能。隨著下游需求趨于高端化和國 產替代進程加快，捷諾將助力公司逐鹿高端市場。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。系統發生錯誤

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