精密减速器是机器人关键元件，国产技术稳步突破：减速器是用于将原动机的高转速转变为工作机的低转速的传动装置，精密减速器具有回程间隙小、精度较高、使用寿命长、稳定性高等特点，通常在数控机床、机器人、航空航天等领域有应用。机器人为精密减速器最主要下游，而精密减速机也是工业机器人的核心部件，占工业机器人成本的30%。精密减速器的精度决定了机器人的质量，而精密减速器的寿命决定了机器人的效率和寿命。近年来，以绿的谐波为首的国内厂商在谐波减速器技术实现了自主性的突破，绿的谐波跳出了传统上以willis定理为基础的渐开线齿轮设计理论，基于曲线/面的几何映射理论退出共轭齿形，并研发出“P”齿形，而来福谐波研发出了“δ”齿形，国内企业在技术上逐步突破。
　　行业集中度高，行业成长空间巨大：根据我们测算，我国2022年工业机器人减速器市场规模达67.5亿元，2027年我国工业机器人减速器市场规模为130亿元。日本占据主要市场，2020年Harmonic、Nabtesco、SUMITOMO的全球市占率为60%、15%和10%，三家日本企业占据全球85%的份额。Harmonic在谐波减速器中占有领先地位，Nabtesco在RV减速器领域具有竞争优势。2020年中国劳动力人口数量占总人口比重为58.4%，劳动年龄人口的数量和比重自2015年起连续多年出现双降。同时我国出生率也持续下降，工业机器人和服务机器人将成为制造业持续发展和提升生活水平的重要工具，半导体、医疗器械等减速器下游也将保持稳定增长，精密减速器行业将持续增长。2022年特斯拉人型机器人引起了社会的广泛关注，远期来看，人形机器人可为精密减速器带来百亿以上的市场增量。
　　投资建议：精密减速器是机器人的核心部件，随着机器人行业的发展，以及制造业自动化水平的提升，精密减速器具有较好的成长性。全球精密减速器市场主要被外资品牌占据，国内企业具有巨大的替代空间。建议关注国内谐波减速器龙头厂商绿的谐波，国内RV减速器领先制造商双环传动，以及中大力德、秦川机床、丰立智能等精密减速器核心制造商。
　　风险提示：制造业恢复不及预期；国产化替代进程不及预期；行业竞争加剧。
　　

研究报告全文：机械设备行业深度分析报告20230904精密减速器行业深度报告证券研究报告投资评级看好维持行业成长性较好国产化替代空间巨大最近12月市场表现核心观点精密减速器是机器人关键元件国产技术稳步突破减速器是用于将原机械设备沪深300动机的高转速转变为工作机的低转速的传动装置精密减速器具有回程间隙10小精度较高使用寿命长稳定性高等特点通常在数控机床机器人航5空航天等领域有应用机器人为精密减速器最主要下游而精密减速机也是工1业机器人的核心部件占工业机器人成本的30精密减速器的精度决定了机-4器人的质量而精密减速器的寿命决定了机器人的效率和寿命近年来以绿-8的谐波为首的国内厂商在谐波减速器技术实现了自主性的突破绿的谐波跳-13出了传统上以willis定理为基础的渐开线齿轮设计理论基于曲线面的几何映射理论退出共轭齿形并研发出P齿形而来福谐波研发出了齿形国内企业在技术上逐步突破分析师佘炜超SAC证书编号S0160522080002shewcctseccom行业集中度高行业成长空间巨大根据我们测算我国2022年工业机器人减速器市场规模达675亿元2027年我国工业机器人减速器市场规模为分析师刘俊奇SAC证书编号S0160523060002130亿元日本占据主要市场2020年HarmonicNabtescoSUMITOMO的liujqctseccom全球市占率为6015和10三家日本企业占据全球85的份额Harmonic在谐波减速器中占有领先地位Nabtesco在RV减速器领域具有竞争优势2020年中国劳动力人口数量占总人口比重为584劳动年龄人口的数量和相关报告1IMU行业深度研究报告2023-比重自2015年起连续多年出现双降同时我国出生率也持续下降工业机器08-24人和服务机器人将成为制造业持续发展和提升生活水平的重要工具半导体2空心杯电机行业深度研究报告医疗器械等减速器下游也将保持稳定增长精密减速器行业将持续增长20222023-08-10年特斯拉人型机器人引起了社会的广泛关注远期来看人形机器人可为精密3丝杠行业深度研究报告2023-减速器带来百亿以上的市场增量07-28投资建议精密减速器是机器人的核心部件随着机器人行业的发展以及制造业自动化水平的提升精密减速器具有较好的成长性全球精密减速器市场主要被外资品牌占据国内企业具有巨大的替代空间建议关注国内谐波减速器龙头厂商绿的谐波国内RV减速器领先制造商双环传动以及中大力德秦川机床丰立智能等精密减速器核心制造商风险提示制造业恢复不及预期国产化替代进程不及预期行业竞争加剧请阅读最后一页的重要声明行业深度分析报告证券研究报告表1重点公司投资评级总市值收盘价EPS元PE代码公司投资评级亿元09042022A2023E2024E2022A2023E2024E002472双环传动294253450073094123348636812797未覆盖688017绿的谐波19972118410921722341050668845060增持002896中大力德56813758047053067481170575625未覆盖000837秦川机床131891306031029040314344363226未覆盖301368丰立智能62645216050064084398081366202未覆盖数据来源wind数据财通证券研究所未覆盖公司预测数据来自wind一致预期谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准2行业深度分析报告证券研究报告内容目录1精密减速器是机器人关键元件国产技术稳步突破711精密减速器是机器人关键元件712谐波减速器与RV减速器各有优劣国产技术稳步突破132工业机器人减速器集中度高日本占据领先地位223自动化设备需求赋予行业成长驱动力人形机器人或带来新增量294重点上市公司3541双环传动3542绿的谐波3843中大力德4044秦川机床4345丰立智能4546国茂股份475投资建议496风险提示49图表目录图1减速器概念7图2精密减速器分类8图3中国精密减速器下游应用占比8图42017-2022年中国半导体设备市场规模亿元8图52017-2022年中国数控机床市场规模亿元8图62017-2023年中国医疗器械市场规模亿元8图7工业机器人成本占比做轴及毛利率右轴9图8国内工业机器人核心零部件技术情况9图9工业机器人机械结构10图10精密减速器在工业机器人的应用位置10图11谐波减速器与RV减速器市场规模比10图122014-2020中国精密减速器需求量万台10图13全球机器人精密减速器占比10谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准3行业深度分析报告证券研究报告图14机器人减速器产业链12图15机器人减速器成本构成13图16谐波减速器结构图14图17谐波减速器工作原理14图18谐波减速器相关技术专利分布项15图19全球谐波减速器技术专利申请量项16图20中国谐波减速器技术专利申请量项16图21HarmonicS齿形的啮合过程示意图16图22来福谐波齿轮示意图16图23绿的谐波P齿形与国外齿形的比较示意图17图24RV减速器结构图18图25RV减速器总体设计方案18图26RV减速器工作原理18图27全球RV减速器技术专利申请量项19图28中国RV减速器技术专利申请量项19图29国外RV减速器相关技术专利分布项20图30国内RV减速器相关技术专利分布项20图31RV减速器主要工艺流程图20图32RV减速器和谐波减速器传动效率对比21图332020年全球机器人减速器市场格局23图342021年全球谐波减速器市场格局23图35中国精密行星减速器市场份额23图362020-2021年中国谐波减速器市场格局25图372020-2021年中国RV减速器市场格局25图38Harmonic发展历程25图392014-2021年Harmonic营业收入亿日元26图402021年Harmonic收入结构26图412004-2021年Harmonic下游订单结构26图42Harmonic主要产品27图43Nabtesco发展历程27图442017-2022年Nabtesco营业收入亿日元28图452022年Nabtesco收入结构28图462017-2022年Nabtesco组件解决方案营业收入亿日元28谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准4行业深度分析报告证券研究报告图472017-2022年Nabtesco在华营业收入亿日元28图48Nabtesco主要精密减速器产品29图492011-2025年全球工业机器人安装量千台30图502011-2021年全球工业机器人保有量千台30图512018-2025年不同地区工业机器人安装量千台30图52协作机器人与传统机器人的市场份额对比千台30图532021年全球前15大地区机器人安装量千台30图542011-2021年中国工业机器人安装量千台30图552011-2020年中国劳动力人口万人及占比31图561962-2022年中国人口自然增长率和出生率31图572000-2022年中国65岁以上人口占比31图582011-2021年全国城镇就业人员平均工资元31图592021-2022年中国服务机器人月度产量套32图602016-2023年中国服务机器人市场规模亿元32图611998-2021年中国金属切削机床产量万台及增速33图622020-2022年中国半导体制造设备月度进口额万元34图632022年H1中国半导体设备国产市场集中度34图642014-2021年中国医疗仪器及器械进口额亿美元34图65中国高端医疗器械主要领域国产化率34图66双环传动精密减速器发展历程36图672022年双环传动收入结构37图68双环传动减速器及其他业务营收万元及占比37图69双环传动营业收入亿元及增速37图70双环传动归母净利润亿元及增速37图71双环传动毛利率与净利率38图722022年绿的谐波收入结构按产品分类39图732022年绿的谐波收入结构按应用分类39图74绿的谐波营业总收入万元及增速39图75绿的谐波归母净利润万元及增速39图76绿的谐波毛利率与净利率39图77绿的谐波海外收入万元及占比40图78中大力德发展历程41图79中大力德主要产品41谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准5行业深度分析报告证券研究报告图802022年中大力德收入结构42图81中大力德营业收入亿元及增速42图82中大力德归母净利润万元及增速42图83中大力德毛利率与净利率43图84中大力德海外收入万元及收入占比43图852022年秦川机床收入结构44图86秦川机床营业收入亿元及增速44图87秦川机床归母净利润亿元及增速44图88秦川机床毛利率与净利率45图892022年丰立智能收入结构46图90丰立智能营业收入亿元及增速46图91丰立智能归母净利润万元及增速46图92丰立智能毛利率与净利率46图93丰立智能海外收入万元及收入占比47图94公司发展历程48图95国茂股份核心子公司48表1减速器分类7表2精密减速器对比11表3各类工业机器人对精密减速器的需求量台11表4数控机床对精密减速器的需求量台12表5RV减速器和谐波减速器主流技术指标对比21表6国内外主要RV减速器和谐波减速器技术指标对比22表7工业机器人减速器市场测算23表8国内外精密减速器重点企业介绍24表9中国国内机器人行业主要政策概况32表10国内外主要人形机器人对比35表11人形机器人减速器市场弹性测算35谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准6行业深度分析报告证券研究报告1精密减速器是机器人关键元件国产技术稳步突破11精密减速器是机器人关键元件减速器又称减速机是一种动力传达机构减速器主要用于将电动机的高转速转变为工作机的低转速其原理是将电动机内燃机等高速旋转的动力源通过减速器的输入轴上齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮从而实现降低转速提高扭矩的作用在工业制造中各种机械设备的运转都需要传动系统而减速机是传动系统的重要组成部分因此应用非常广泛图1减速器概念数据来源国茂股份招股说明书财通证券研究所减速器可根据传动精度传动类型传动级数齿轮形状和传动布置形式等方式分类根据传动类型的不同通用减速器可以分为齿轮减速器蜗杆减速器行星齿轮减速器摆线针轮减速器等根据传动级数的不同可以分为单级减速器和多级减速器根据精度不同可以分为一般传动减速器和精密减速器精密减速器具有回程间隙小精度较高使用寿命长稳定性高等特点通常在数控机床机器人航空航天等领域有应用精密减速器包括谐波减速器RV减速器摆线针轮行星减速器精密行星减速器等表1减速器分类分类依据减速器种类齿轮减速器传动类型蜗杆减速器行星齿轮减速器单级减速器传动级数多级减速器圆柱齿轮减速器齿轮形状圆锥齿轮减速器圆锥-圆柱齿轮减速器展开式减速器传动布置形式分流式减速器同轴式减速器数据来源前瞻产业研究院财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准7行业深度分析报告证券研究报告图2精密减速器分类数据来源亿欧智库2022中国工业机器人市场研究报告财通证券研究所机器人为精密减速器最主要下游半导体设备数控机床和医疗器械等领域也是重要下游应用根据观研天下数据我国精密减速器下游包括工业机器人半导体制造设备平板显示制造设备电机制造设备机床等其中工业机器人占比449是最大的下游应用半导体数控机床和医疗器械等领域作为精密减速器的下游市场其庞大的市场规模可带动精密减速器需求的较快增长使得精密减速器厂商下游客户多点开花减少客户集中度提升产品议价能力图3中国精密减速器下游应用占比图42017-2022年中国半导体设备市场规模亿元30000025000020000015000010000050000000201720182019202020212022E数据来源观研天下财通证券研究所数据来源SEMI中商产业研究院财通证券研究所图52017-2022年中国数控机床市场规模亿元图62017-2023年中国医疗器械市场规模亿元400012000010000030008000020006000040000100020000000201720182019202020212022E201720182019202020212022E2023E数据来源中商产业研究院财通证券研究所数据来源中商产业研究院财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准8行业深度分析报告证券研究报告精密减速器是工业机器人的核心部件成本占比30机器人上游核心部件主要包括是减速器伺服系统和控制器其中减速器占机器人成本的30伺服系统占成本的20控制器占成本的10减速器是价值量最大的核心部件控制器伺服系统和谐波减速器国内厂商已经实现突破目前RV减速器仍然大量依靠进口目前减速器的毛利率约40高于伺服系统控制器和本体制造且目前减速器仍然具有较高的技术壁垒图7工业机器人成本占比做轴及毛利率右轴图8国内工业机器人核心零部件技术情况成本占比毛利率3550304025203015201051000本体制造减速器伺服系统控制器其他数据来源亿欧智库2022中国工业机器人市场研究报告财通证券研究数据来源亿欧智库2022中国工业机器人市场研究报告财通证券研究所所精密减速器的核心在于寿命和精度寿命包含精度寿命和使用寿命其中精度寿命是指在特定的精度要求之内可使用时长而使用寿命是产品的全生命周期时长精度侧重于背向间隙等主要技术指标应当满足要求作为机器人的关键零部件精密减速器的精度决定了机器人的质量而精密减速器的寿命决定了机器人的效率和寿命工业机器人主要使用谐波减速器和RV减速器根据中商产业研究院数据全球机器人减速器市场中RV减速器和谐波减速器分别占据40的市场精密行星齿轮减速器等占据20的市场工业机器人通常每个关节均需要配置1个减速器以此满足精准控制的目的谐波减速器和RV减速器是工业机器人主要应用的减速器种类通常RV减速器会用于工业机器人的基座大臂等部位即用于20kg以上的机器人关节而谐波减速器会应用在工业机器人的小臂腕部或则手部等轻负载位置即用于20kg以下的机器人关节或大型机器人末端的几个轴2021年谐波减速器与RV减速器的市场规模比为116从减速器需求量来看RV减速器和谐波减速器在近年来随着工业机器人行业的发展需求量呈现增长态势且两者需求量差额基本维持在3万台以内波动从结构占比来看两者基本呈现五五开局面并无较大差异谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准9行业深度分析报告证券研究报告图9工业机器人机械结构图10精密减速器在工业机器人的应用位置数据来源亿欧智库2022中国工业机器人市场研究报告财通证券研究数据来源亿欧智库2022中国工业机器人市场研究报告财通证券研究所所图11谐波减速器与RV减速器市场规模比图122014-2020中国精密减速器需求量万台谐波减速器需求量万台RV减速器需求量万台600500400300200100002014201520162017201820192020数据来源亿欧智库2022年中国工业机器人市场白皮书财通证券研究所数据来源华经产业研究院财通证券研究所图13全球机器人精密减速器占比精密行星减速器摆线针轮减速器滤波减速器20RV减速器40谐波减速器40数据来源中商产业研究院财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准10行业深度分析报告证券研究报告表2精密减速器对比谐波减速器RV减速器精密行星减速器一般采用两级传动结构主要由柔轮刚轮波发生器三个由行星齿轮减速器的前级王要传动结构包括行星结构组成核心零部件组成通过柔轮的弹和摆线针轮减速器的后级轮太阳轮内齿圈性变形传递运动组成高刚性高耐磨性高产品性能体积小减速比大精密度寓大体积高负载能力和高刚度扭矩高传动效率寿命长运动精度高传动比大较小的传高负戴传动比范围大寿命动惯量在同等输出力矩时体积结构简单刚性和耐优点长精度保持稳定效率高可以缩小到其他减速器的13重磨性更好传动平稳量缩减12柔轮每转发生两次椭圆变形容存在多级传动体积过易引起材料的疲劳损坏损耗功外形尺寸大零部件多结构复缺点大精密化后性能降率大同时回程误差不具有自杂加工难度大价格贵低等问题锁功能主要应用于机器人小臂腕部或一般应用于多关节机器人中机多用于直角坐标机器应用场景手部等轻负载领域座大号肩部等负载的位置人及传统工业自动化3C半导体食品注塑模具多用于步进电机和伺汽车运输漫口码头等行业中医疗等行业中通常使用由谐波减服电机的减速运动终端领域通常使用配有RV减速器的重速器组成的30kg负载以下的机器主要用于传统自动化负载机器人人领域价格1000-5000元台5000-8000元台200-2000元台数据来源绿的谐波招股说明书华经产业研究院财通证券研究所工业机器人需要配置多个精密减速器每台工业机器人的关节需要配置1个精密减速器因此一台工业机器人需要精密减速器的数量为46台其中六轴多关节机器人需要6台以上减速器其中谐波减速器23台RV减速器需要4台左右SCARA机器人需要24个谐波减速器DELTA机器人需要3台谐波减速器SCARA机器人和DELTA机器人基本不需要RV减速器直角坐标机器人需要4台减速器其中RV减速器约3台表3各类工业机器人对精密减速器的需求量台精密减速器谐波减速器需求量RV减速器需求量机器人分类需求量台台台六轴多关节机器人6-72-34协作机器人6-76-70SCARA机器人2-42-40Delta机器人330直角坐标机器人413并联机器人110其他1-2051数据来源绿的谐波招股说明书华经产业研究院财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准11行业深度分析报告证券研究报告数控机床等市场同样具有应用潜力根据绿的谐波招股书数据单台加工中心及数控铣床可以使用4台以上精密减速器而数控车床车削中心数控磨床等可以使用3台以上精密减速器高精度数控回转台以及加工中心的四或五轴需要使用12台谐波减速器国内数控机床产量在30万台左右机床领域对精密减速器的应用潜力巨大此外光伏设备医疗设备航空航天等领域也拥有较大的应用空间表4数控机床对精密减速器的需求量台精密减速器需求量数控机床领域谐波减速器需求量台台单台加工中心及数控铣床4数控机床及车削中心3数控磨床及放电加工机高精度数控回转台21-2加工中心的四或五轴数据来源绿的谐波招股说明书财通证券研究所精密减速器产业链上游包括原材料核心零部件和生产设备三大部分原材料的主要需求是铜和钢等金属核心零部件的主要包括轴系部分箱体部分减速器附件从原材料成本来看直接材料与人工成本分别占成本的30左右精密减速器产业链中游是减速器本体制造主要生产RV减速器和谐波减速器等精密减速器产业链下游应用领域主要包括工业服务和人形机器人半导体设备数控机床医疗器械等图14机器人减速器产业链数据来源华经产业研究院中商产业研究院财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准12行业深度分析报告证券研究报告上游议价能力有限成本主要集中在人工成本和制造费用减速器上游主要是铜钢等原材料和核心零部件而核心零部件的主要材料也集中在铜钢等金属在中国国内铜钢等金属的产量高且品种丰富其资源获取难度低相关企业议价能力较弱而在中游本体制造中人工成本和制造费用是减速器成本的主要部分分别约占总成本的30而其他费用主要包括外协费用等占产品成本约10图15机器人减速器成本构成数据来源绿的谐波招股说明书财通证券研究所12谐波减速器与RV减速器各有优劣国产技术稳步突破谐波减速器由波发生器柔轮和刚轮三大基本零件组成谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波通过柔轮与刚轮的相互作用实现运动和动力传递的传动装置谐波减速器在机器人应用中常用于小臂腕部和手部等小关节部位1波发生器由一个组装在椭圆状凸轮的外周的薄壁滚珠轴承组成轴承的内周固定在凸轮上外圈通过滚珠弹性变形通常安装在输入轴2柔轮薄壁杯状金属弹性体开口部外周刻有齿柔轮杯状底部称为膜片通常安装在输出轴3刚轮环状刚体内周可有齿齿数比柔轮多2片通常固定在外壳谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准13行业深度分析报告证券研究报告图16谐波减速器结构图数据来源Harmonic官网财通证券研究所谐波减速器使用柔性构件利用少齿差原理实现机械传动谐波减速器采用的是波发生器主动刚轮固定柔轮输出的形式当波发生器连续转动时柔轮不断产生弹性形变与刚轮产生了错齿运动实现了波发生器与柔轮的运动传递当波发生器装入柔轮内圈时柔轮被波发生器弯曲成椭圆状柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内在波发生器长轴处处于完全啮合状态而波发生器短轴处两轮轮齿完全不接触处于脱离状态图14A固定刚轮使波发生器按顺时针方向旋转后柔轮发生弹性形变且与刚轮啮合的齿轮位置顺次移动图14B当波发生器向顺时针方向旋转180度后柔轮仅向逆时针方向移动1齿图14C当波发生器旋转360度后由于柔轮比刚轮减少2齿柔轮向逆时针方向移动2齿该动作一般被视为输出执行图14D该方式突破了机械传动采用刚性构件的模式图17谐波减速器工作原理数据来源Harmonic官网财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准14行业深度分析报告证券研究报告谐波减速器凭借其多项优点在轻负载精密减速器领域中占据主导地位且应用广泛除了机器人领域外其在医疗器械数控机床光伏设备和半导体设备等领域均有应用前景谐波减速器的主要优点有1传动精度高多齿在两个180度对称位置同时啮合使得齿轮齿距误差和累计齿距误差对旋转精度的影响较为平均可得到极高的位置精度和旋转精度2传动比大单级谐波齿轮传动的传动比可达30-500且结构简单三个在同轴上的基本零部件就可实现高减速比3承载能力强在谐波传动中齿与齿的啮合是面接触加上同时啮合齿数比较多因而单位面积载荷小承载能力较其他传动形式高4体积小重量轻相比普通的齿轮装置该齿轮结构体积和重量可以大幅降低实现小型化轻量化在输出力矩相同的前提下相较一般减速器其体积可减少23重量可减轻12国际巨头Harmonic在技术专利申请量上仍处于领先地位但国产厂商大有后来居上之势谐波减速器技术专利可分为总体结构波发生器加工制造柔轮试验方法凸轮齿形刚轮柔性轴承和交叉滚子轴承等10个部分其中直接影响产品性能的研发重点是总体结构波发生器柔轮和加工制造从全球谐波减速器技术专利申请量来看Harmonic的技术专利申请量比第2至第15名之和还要多出一些而从中国谐波减速器技术专利申请量来看Harmonic的技术专利申请量与第2和第3名之和基本相当近几年虽然Harmonic的技术专利申请量仍存在断层领先但绿的谐波和来福谐波等国内厂商一直扮演着较为强劲的追赶者角色图18谐波减速器相关技术专利分布项数据来源谐波减速器技术专利分析研究原誉桐财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准15行业深度分析报告证券研究报告图19全球谐波减速器技术专利申请量项图20中国谐波减速器技术专利申请量项3153508074300702506042200503740150302017421412101091003835252121201716161514141320501000数据来源谐波减速器技术专利分析研究原誉桐财通证券研究所数据来源谐波减速器技术专利分析研究原誉桐财通证券研究所国产谐波减速器技术自主化能力逐步增强中国国内的技术发展之路通常是基于国外相关产品进行逆向工程研究从而了解产品所需技术并进行突破近年来以绿的谐波为首的国内厂商在谐波减速器技术实现了自主性的突破以专利技术中的齿形为例国际Harmonic采用的S齿形是在空载条件下基本实现了连续接触突破了传动齿形只有在负载条件下才能实现多齿啮合的连续接触的状况来福谐波研发出齿形而绿的谐波跳出了传统上以willis定理为基础的渐开线齿轮设计理论基于曲线面的几何映射理论退出共轭齿形并研发出P齿形国内部分高校也有新型齿形设计但目前应用范围较为狭窄图21HarmonicS齿形的啮合过程示意图图22来福谐波齿轮示意图数据来源谐波减速器研究现状及问题研究向珍琳财通证券研究所数据来源谐波减速器研究现状及问题研究向珍琳财通证券研究所绿的谐波的P齿形与国内外同类产品相比有诸多优势P齿形克服了S齿形的当轮齿数较少时误差会增大的特点与国外同类产品相比P齿形具有如下优势1齿高较低无需很深的啮合距离就可以获得较大的啮合量可承受较大的扭矩极限载荷优于国外产品2齿宽较大齿根弧度增大减少发生断裂失效的风险3寿命长因所需柔轮变形量较小柔轮寿命得到提高产品极限载荷寿命是国外产品的4倍以上4齿面比压较小多达20-30的齿参与啮合与国内同类产品相比P齿形具有如下优势1承载扭矩大幅提升是国内同类产品的2倍以上2体积小重量轻体积是国内同类产品的12以下3高效率低背隙可实现零误差精确传动产品出厂时背隙10arcsec绝大多数产品均为0背隙空程误差40arcsec谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准16行业深度分析报告证券研究报告图23绿的谐波P齿形与国外齿形的比较示意图数据来源绿的谐波-领跑机器人精密谐波减速器李谦财通证券研究所RV减速器结构复杂主要三大零部件为中心轮和行星轮摆线轮和曲柄轴RV减速器全称旋转矢量RotaryVector减速器与摆线针轮减速器同源由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成因此内部结构会比谐波减速器更加复杂RV减速器在机器人应用中常用于转矩大的腿部腰部和肘部等关节部位1中心轮和行星轮中心轮一般采用渐开线齿轮可做成齿轮轴或通过花键结构与输入轴链接行星轮与曲柄轴固连一般在中心轮外周均匀分布2-3个从而对称分流功率2摆线轮也称为RV齿轮是最为核心零部件其齿廓曲线精度对摆线针轮的接触状态影响很大一般在曲柄轴上安装2个完全相同的摆线轮且两轮偏心位置互成180度使得在摆线轮传动时实现径向力的平衡3曲柄轴一端连接减速器输出轮另一端装配行星轮中间部分支撑摆线轮曲柄轴转动时可以带动摆线轮产生公转且支撑摆线轮的自转谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准17行业深度分析报告证券研究报告图24RV减速器结构图数据来源RV减速器结构分析与三维造型设计王万新财通证券研究所RV减速器是一种两级减速机构由渐开线行星齿轮传动和摆线针轮传动构成属于曲柄式封闭差动轮系RV减速器采用的少齿差工作原理与谐波减速器工作原理基本一致RV减速器的运动转递过程为驱动力由输入轴传给行星轮行星轮与曲轴旋转中心通过花键固连从而带动曲轴自转曲轴因其不同轴段的偏心结构将运动传递给摆线轮摆线轮绕其回转中心以曲轴偏心距为半径做公转运动摆线轮轮回转带动与行星架固连的输出端从而完成运动的输出图25RV减速器总体设计方案图26RV减速器工作原理数据来源RV减速器传动精度分析及评价刘坤财通证券研究所数据来源Nabtecso官网财通证券研究所RV减速器作为工业机器人关节的高精密减速传动装置具有多项优点且应用广泛除了机器人领域外其在医疗检测设备机床和卫星接收系统等领域均有应用广泛应用RV减速器的主要优点有谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准18行业深度分析报告证券研究报告1传动效率高摆线针轮行星减速装置中的传动零件刚度高接触应力小零件加工和安装精度易于实现高精度2体积小质量轻行星传动结构与紧凑的W输出结构组合使得整个摆线针轮减速装置结构十分紧凑3传动比大采用一齿差或少齿差传动摆线针轮传动的传动比大小摆线针轮的齿数齿数越多传动比越大4承载能力强摆线针轮传动同时啮合的齿数要比渐开线外齿传动同时啮合的齿数多5寿命长摆线轮和针轮的轮齿均淬硬精磨比渐开线少齿差传动中内齿轮的加工性能更好齿面硬度更高Nabtesco的研发能力全球领先从截至2019年的全球RV减速器技术专利申请量来看前10名中除了第8名的SPINEA和第九名的ZF来自欧洲地区外其他8家机构均来自日本日本机构在RV减速器领域有着全方位的领先优势而且国际巨头Nabtesco以近200项的专利申请量远超其他机构拥有强大的技术实力从截至2019年的中国RV减速器技术专利申请量来看中国自2011年起有RV减速器技术专利以来国内相关技术专利申请活跃度较低整体专利申请量处在较低水准相较国际巨头仍存在较大的技术差距图27全球RV减速器技术专利申请量项图28中国RV减速器技术专利申请量项25014121981210200910815013186611511059464441004473850252119200数据来源基于专利地图技术的RV减速器研究陈志澜财通证券研究数据来源基于专利地图技术的RV减速器研究陈志澜财通证券研究所所国内外研究实力具有明显差异RV减速器技术专利分类可分为结构制造加工润滑冷却降噪和材料等方面其中直接影响产品性能的研发重点是齿轮传动装置轴和电机本体对比截至2019年的国内外技术专利分布来看国外在三大研发重点中投入研发力度最大而国内除了齿轮传动装置外主要侧重了产品工艺方面比如平衡测试等由此可见当前RV减速器的核心技术专利方面国内机构与国外机构之间仍存在较大差距谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准19行业深度分析报告证券研究报告图29国外RV减速器相关技术专利分布项图30国内RV减速器相关技术专利分布项数据来源基于专利地图技术的RV减速器研究陈志澜财通证券研究数据来源基于专利地图技术的RV减速器研究陈志澜财通证券研究所所RV减速器结构复杂在各项性能指标和流程工艺上要求较高RV减速器在以传动精度传动效率刚度回差启动力矩工作平稳性和寿命等主要性能指标上要求较高以确保RV减速器能实现高负荷和大传动比的功能要求为了确保各项主要性能指标更高达标甚至超标RV减速器需要流程工艺方面的密切配合包含齿形设计齿面热处理加工精度和成组技术等流程工艺的高要求作为RV减速器的核心难点其主要目的是减少因零部件众多导致的误差累积从而避免RV减速器在不同工况使用过程中出现加速磨损和寿命缩减等异常情况出现图31RV减速器主要工艺流程图数据来源中大力德招股说明书财通证券研究所RV减速器和谐波减速器在主流技术指标上存在差异RV减速器传动比范围大精度较为稳定疲劳强度较高容许的力矩负载可达8000Nm具有较强的刚性和扭矩承载力而谐波减速器单级传动比大运动精度高并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作其容许的力矩负载在1500Nm以内以容许力矩负载差谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准20