齒輪減速器的規格型號結構性能(深耕高精度齒輪行業)
2023-04-24 09:22:59 3
(報告出品方/分析師:東北證券 李恆光 何曉航)
1. 公司介紹:深耕高精度齒輪行業,多領域拓展布局雙環傳動成立於1980年,於2010年上市。公司在2010年上市時,產品主要圍繞涵蓋乘用車齒輪、商用車齒輪、摩託車齒輪和工程機械齒輪等。
近年來,公司及時精準地把握行業發展脈絡,在專注原有業務的同時,在新能源汽車、工業機器人、軌道交通等多個領域拓展布局。
回顧雙環傳動近年的財務情況,公司2018-2020年業績曾短暫承壓,一方面原因在於汽車行業下行,另一方面原因為公司在2017-2020年資本投入較大,提前進行設備升級的布局。
2021年開始,公司前期的投入布局迎來回報。隨著新能源業務快速放量,公司在2021年實現了53.91億元的營收,同比 47.13%,以及3.26億元的歸母淨利潤,同比 536.98%。
雙環傳動的可比公司包括中馬傳動、藍黛科技、精鍛科技等。從收入來看,雙環傳動的體量較可比公司更大。從歸母淨利潤角度看,2021年雙環傳動迎來項目快速爬坡量產後,較可比公司有一定領先。
分析影響毛利率的兩個因素——收入與成本
收入端:公司主營業務收入逐年上升,主要原因在於公司所處行業的發展,且公司主要產品的出貨量上升。
成本端:公司各主要產品成本的主要影響因素包括原材料採購價格、固定資產折舊計提以及產能利用率等:
1)原材料採購價格:從採購量來看,公司生產經營主要原材料為齒輪鋼,如20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5等。公司鋼材平均採購單價與國內鋼材市場價格整體走勢基本一致。
2)固定資產折舊計提:公司固定資產規模逐年上升,固定資產主要為用於生產的專用設備和房屋及建築物,所計提的折舊主要計入生產成本,對公司產品製造成本影響較大。
3)產能利用率
2018年,公司順應趨勢提前布局,但是產能在當時未完全釋放,導致產能利用率出現下降;2019年,公司主要產品產能利用率因受到爬坡周期及市場因素的影響處於較低水平;2020年,公司建設的乘用車齒輪新增產能處於爬坡階段以及疫情階段性停工導致產能利用率有所下降,商用車齒輪的市場拓展情況良好,故產能利用率有所回升,工程機械則受國外工程機械市場波動使得產能利用率下降,另外新冠疫情影響公司階段性停工導致部分產品2020年度產能利用率有所下降。
進入2021年後,公司多個新項目進入穩定批量供貨狀態,2021年的產能利用率(尤其是新能源汽車齒輪產品)已得到提升。
上述原因導致了公司收入與成本的相對關係變化,故而公司毛利率表現為2018-2020年下滑,而在2021年有明顯回升。
齒輪行業的核心壁壘之一在於設備,雙環傳動始終重視設備投入,積極引進一流設備。
磨齒機是公司核心設備之一,公司自2007年開始正式引進卡帕公司磨齒設備,為公司製造出一流的產品提供強有力的硬體基礎。2015年公司公告與重慶工具機和德國KAPP公司成立合資公司,進一步加強合作。2022年初,雙環傳動與KAPP公司再籤戰略合作協議,公司將購買251臺卡帕耐爾斯的高效高精度數控磨齒機。
2.1.變速器:發動機關鍵部件,自動變速器多技術路徑齊頭並進
汽車發動機的輸出轉速非常高,最大功率及最大扭矩在特定的轉速區出現。為了發揮發動機的最佳性能,必須有一套變速裝置,來協調發動機的轉速和車輪的實際行駛速度,而汽車變速器(又稱變速箱)是解決這個問題的關鍵部件,其主要作用有三點:
1、改變傳動比,擴大驅動輪轉矩和轉速的變化範圍,以適應經常變化的行駛條件,同時使發動機在有利(功率較高而油耗較低)的工況下工作。
2、實現倒車行駛。汽車發動機曲軸一般只能向一個方向轉動,而汽車有時需要倒退行駛,因此必須在變速器中設置倒檔來實現汽車倒車行駛。
3、實現空檔。當離合器接合時,變速器可以不輸出動力,以實現駕駛員在發動機不熄火時鬆開離合器踏板離開駕駛員座位。
變速器除了齒輪外還有齒輪軸(齒輪軸也屬於圓柱齒輪的一種)、撥叉、離合器等零件,其中齒輪軸在每臺變速器按檔數多少或結構不同分別需要2至4件,按使用功能分別為輸入軸、輸出軸、中間軸。
變速器的類別
汽車變速器按操縱方式分類可以分為手動變速器和自動變速器兩大類,其中自動變速器又分為以下四種:(1)AT,液力自動變速器;(2)AMT,電控機械式變速器,由普通齒輪式機械變速器增加電子控制系統組成;(3)CVT,機械無級自動變速器,一般也稱為無級變速器;(4)DCT,即雙離合器自動變速器,又稱為DSG或TCG。
手動變速箱MT(Manual Transmission):傳動效率高,燃油經濟性好,駕駛者操縱感強,結構簡單故製造及維修成本低。缺點是操作較為複雜。
液力自動變速箱AT(Automatic Transmission):液力自動變速箱一般由液力變矩器、行星齒輪機構、換檔執行機構、換檔控制系統、換擋操縱機構等裝置組成。
通過液力傳動和行星齒輪組合的方式來實現自動變速:在起步、換檔等時間段內,發動機與變速箱及車輪不是硬性連接,而是通過液力變矩器軟連接,液力變矩器相當於離合器的作用,藉助於液體的高速運動來傳遞動力,因而會更柔和,但同時傳動效率也會降低;改變齒比的工作由行星齒輪機構完成,通過改變太陽輪、行星輪以及齒圈之間相互的運動關係可實現不同傳動齒比的切換,從而在不同的車速以及駕駛路況的情況下選擇適合的擋位行駛。
優點:不用離合器換檔,檔位少變化大,連接平穩,因此操作容易。
缺點:一是對速度變化反應較慢,沒有手動變速箱靈敏;二是油耗相對較高:傳動效率低,變矩範圍有限,存在動力損失,因此油耗相對較高,近年引入電子控制技術部分改善了這方面的問題;三是結構複雜,修理困難。
電控機械式自動變速器/手自一體變速箱AMT(Automated Manual Transmission):
綜合了AT(自動)和 MT(手動)兩者優點的機電液一體化自動變速器;AMT既具有液力自動變速器自動變速的優點,又保留了原手動變速器齒輪傳動的效率高、成本低、結構簡單、易製造的優點。
無級變速箱CVT(Continuously Variable Transmission):
CVT自動變速箱採用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合來傳遞動力,可以實現傳動比的連續改變,從而得到傳動系與發動機工況的最佳匹配。特點是變速比不是間斷的點,而是一系列連續的值。
優點: 可以讓發動機一直處於最合適的轉速區間,所以油耗比較低;由於CVT無級變速箱在整個改變傳動比過程中動力始終是連續不間斷地進行傳遞,因此從結構原理上來說,在平順性方面表現較好;體積小,重量輕。
缺點: 使用鋼帶、鏈傳動,因此不適合高扭矩輸出,不過,基於材料技術和製造工藝的提升,此短板已經得到儘可能的補償。
雙離合變速箱DCT(Dual-clutch transmission):
雙離合器自動變速箱採用兩套離合器,通過兩套離合器的相互交替工作,來到達無間隙換擋的效果。具有省油、傳動效率高、換擋速度快等手動變速箱的優點,同時也具備自動擋變速箱的操作簡單的優點。
根據蓋世汽車的數據統計,雙離合器自動變速箱2016年的產能是10萬臺,到2020年其產能快速突破達到542萬臺,在中國乘用車自動變速器市場中的佔比增至30%。
中國的燃油車市場的自動變速器滲透率不斷提升,MT比例逐年下降,自動變速器呈現出DCT、CVT、AT三種路徑齊頭並進的趨勢。
在車輛齒輪領域,我國專業汽車齒輪生產企業作為二級供應商,主要為變速器、轉向器、發動機生產企業進行配套。許多齒輪公司既扮演齒輪供應商又兼顧總成供應商的地位。對於雙環傳動而言,公司主要定位為齒輪供應商。
從行業分工來看,燃油車時代的齒輪行業的供應商分為生產變速器齒輪和生產變速器總成兩類,齒輪供應商的地位更「接近」tier2供應商,總成供應商則「接近」tier1供應商;新能源汽車時代則分為減速箱齒輪和總成供應兩類供應商,齒輪供應商為整車廠的電驅動車間或者子公司直供齒輪的情況較燃油車時代增多,在這種情況下,齒輪供應商實際上扮演一個更加接近tier1的角色。公司已從單純的「來單加工」模式,逐步轉變為與整車廠或其一級總成供應商進行「合作開發及生產」的產研結合模式。
2.2.燃油乘用車齒輪:自動變速箱加速滲透,單車價值提升
乘用車齒輪業務為雙環傳動佔比最大的業務板塊。公司從2002年開始研發製造乘用車齒輪,產品包括MT、AMT、DCT、CVT、AT、分動箱,實現了從手動到自動變齒輪產品的全面覆蓋。齒輪精度達到ISO6級。
在乘用車領域,公司配套的客戶包括大眾、邦奇標緻雪鐵龍電氣化變速箱有限公司(PPeT)、採埃孚、通用、福特、豐田、愛信、上汽、一汽、廣汽等。
公司在新能源汽車齒輪行業具有領先地位的同時,依然重視傳統燃油車齒輪業務。燃油乘用車領域,目前的行業趨勢是自動變速箱滲透率增加,公司受益於自動變速箱替換手動變速箱的單車價值的提升。
燃油車手動變速器領域的國產化程度較高,但對於齒輪零件供應商而言,手動變速箱齒輪行業的利潤空間存在局限性:一方面,手動變速箱齒輪價值量相對較低,另一方面,行業內生產企業眾多、競爭難度大,且國內車企一般具有配套的齒輪廠來供應齒輪,而高端手動變速器大多依靠進口,因此即使是行業領先的齒輪供應商在這一細分賽道的市佔率也不高。
燃油車自動變速器領域,國內的需求目前主要依賴進口來滿足。隨著自動變速箱的滲透率提升,自2018年開始自動變速箱的國產化進程也開始加速。自動變速箱採用的技術路徑以DCT、AT和CVT為主。
對於齒輪供應商來說,自動變速箱齒輪的單車價值量較手動變速箱齒輪時期增加,利潤空間提升。CVT技術路徑的齒輪價值量約500元,DCT技術路徑的齒輪價值量在1200-1500元左右,AT技術路徑的齒輪價值量在1500元及以上。
現階段CVT、DCT、AT的市場份額接近,因此可以估算認為乘用車自動變速箱的齒輪平均價格在1100-1200元左右。
2.3.商用車齒輪:公司佔據重要生態位,自動變速箱催化商用車齒輪業務成長
商用車與燃油乘用車的一個區別在於,燃油乘用車車企一般擁有配套的齒輪廠來供應齒輪,而商用車已基本形成了由整車廠商外的專業配套廠商供應變速箱的模式:商用車手動變速器與燃油乘用車類似,已基本立足國內生產;商用車自動變速箱的技術門檻較高,國產AMT主要供應商包括解放、重汽、法士特等,商用車外資AMT供應商包括採埃孚、伊頓等。
據公司公告披露,現在國內市場應用的自動變速箱產品較多來自採埃孚,而公司正是採埃孚商用車自動變速箱齒輪的主力供應商。此外,公司與康明斯、伊頓、玉柴等核心零部件企業也建立了多年穩定且持續提升的合作關係。因此從商用車的自動變速箱供應鏈來看,雙環傳動佔據重要的生態位。
此外,在商用車從國五發動機轉向國六發動機、手動變速箱升級向自動變速箱的過程中,商用車整體齒輪精度要求相比原來的手動變速箱齒輪會有很大提升。公司作為能夠大批量生產製造高精度齒輪的行業龍頭,率先受益。
儘管國內商用車整體銷量近兩年或不及預期,但商用車行業的自動變速箱(尤其是AMT)滲透率正在上升。由於雙環傳動已經在商用車齒輪供應體系中具有重要生態位,且行業對高精度的商用車齒輪的需求較以往提升,故對公司而言,商用車業務板塊仍存增長驅動因素
滲透率上升的原因有二:
1、政策引導。2020年10月發布的「節能與新能源汽車技術路線圖2.0」明確提到,到2025年,貨車油耗較2019年降低8%以上,客車油耗較2019年降低10%以上;到2035年,貨車和客車的油耗以2019年為基準分別要降低15%和20%。而商用車搭載自動變速箱正是降低油耗的技術方式之一。
2、需求驅動。隨著商用車駕駛員年輕化、女性化,對車輛的簡便性和舒適性有了明顯提高,而自動變速箱較手動變速箱的優勢正是操作更加便捷,因此對自動擋商用車的需求上升;此外,高端用戶增加,對自動擋商用車的需求也有望增加。
國內商用車自動變速器發展的上升空間廣闊。中國商用車自動變速器市場的發展自2018年開始加速,這與當時採埃孚AMT項目的國產化緊密相關。
根據蓋世汽車和「商用車自動變速箱圓桌論壇」數據顯示,2019年我國重型商用車AMT的銷售量約8000輛,2020年重型商用車AMT銷量達到48290輛,同比增長562%。根據公司披露,2021年我國重型卡車 AMT自動變速器滲透率尚未到10%,作為對比,海外已經達到80%以上。國內商用車自動變速器仍有較大的成長空間。
3.新能源減速箱齒輪業務:供應模式改變,利好高精度齒輪供應商3.1.新能車齒輪供應模式利好齒輪廠商,公司為龍頭率先受益
燃油車時代,整車廠大多擁有配套的齒輪廠來製造變速箱齒輪,所以對於齒輪供應商而言,利潤空間存在局限性。整車廠設立配套齒輪廠,一方面的原因在於,變速箱的地位與發動機類似,為汽車的核心部件,車廠重視變速箱的核心技術;另一方面,彼時對燃油車變速箱齒輪的精度要求大多在7-8級,加工難度相對不高。
電動車時代,減速箱代替了變速箱,上述兩方面的原因都出現變化:
一方面,減速箱本身結構比變速箱簡單,技術門檻也較變速箱下降,對於整車廠來說自製的意義下滑;
另一方面,由於新能源汽車對於齒輪轉速、噪音控制的要求更高,故而減速箱對於齒輪的精度要求上升,只有少部分專業的齒輪供應商擁有大規模製造高精度齒輪的實力。
對於整車廠來說,傳統的生產低精度齒輪的產線無法經過簡單改造便用於生產高精度齒輪,需要重新大規模投產才能生產新能源汽車所需的齒輪,而重新建設新產線的成本極高。
對比之下向第三方齒輪廠商採購具有極高的性價比,這是整車廠向第三方齒輪廠商採購的其中一個原因;在新能源汽車電驅動系統中,電機、控制器和減速器往往作為「三合一」模塊提供給主機廠。而電驅動廠商更注重驅動系統的整體設計與方案解決,這是第三方高精度齒輪廠商能夠在供應鏈中扮演重要角色的另一個原因。
因此,在新能源汽車時代,齒輪由第三方齒輪供應商製造成為趨勢,以雙環傳動為代表的高精度齒輪廠商迎來新的機遇。
如前所述,由於電驅動系統對齒輪的設計要求較傳統燃油車更高,對高轉速、高承載、嚙合精度以及噪聲的性能要求大幅提升,從而提高了行業的技術門檻,故高精度齒輪供應商將充分受益。
齒輪精度等級共分12級,其中0級齒輪精度最高,0-3級齒輪主要為標準測量齒輪,4-6級齒輪為高精度傳動齒輪,7-8級為普通傳動齒輪產品,9-12級為低檔齒輪產品。
摩託車的變速箱以及乘用車的手動變速箱所用的齒輪一般為9-12級,燃油車時代,乘用車自動變速箱的齒輪一般在6-7級,在新能源汽車時代,電動車減速器齒輪的高轉速使得對齒輪壽命、嚙合精度、噪音控制要求大幅提升,在熱處理和磨齒等關鍵製造技術上變得更加嚴格,其齒輪精度從傳統燃油車變速箱齒輪精度的6-7級提高到更為精密的4-5級。
公司目前能夠批量生產5-6級精度的各類汽車、摩託車、工程機械和電動工具齒輪,同時能夠生產少量3-4級高精度齒輪產品。
在電動車滲透加速的趨勢中,公司提前布局,憑藉其高精密齒輪批量化製造的能力取得先機,與國內外著名的新能源車企與電驅動廠商形成深度合作。隨著海內外業務的持續拓展,公司進入高精密齒輪製造領域國際市場的第一梯隊。公司目前的新能源齒輪產品可以簡單拆分為混動與純電兩類。
混動:公司目前已有混合動力齒輪項目是從傳統齒輪產能轉化或者承接而來,過往投放的傳統燃油車齒輪的產能可以轉換為混合動力汽車齒輪產能。混動汽車的齒輪價值量高於燃油車手動變速箱齒輪。混動汽車採取的技術路徑較多,但絕大多數路徑下,齒輪的價值量都在1000元以上。
純電:此前,公司純電路徑的產品模式以銷售齒輪為主,多為客戶向雙環傳動採購齒輪後,客戶自行進行差速器組裝。在單電機情況下,齒輪價值大約在500元左右,若雙電機情況下,齒輪價值則可以按照1000元估算。
目前,公司已經掌握差速器小總成組裝技術。雙環傳動採購差速器小總成,與公司生產的齒輪組裝後,將總成產品銷售給tier1或車企成為新出現的一種商業模式。這一商業模式幫助雙環傳動增加與原有客戶之間的粘性,也有望促進公司獲取更多客戶。若加上差速器小總成的組裝部分,公司產品價值量大約會再提升200元。
差速器通常是和主減速器裝在一起組成一個總成。差速器由差速器殼、左右半軸齒、行星齒及十字軸組成,主減速器的被動齒裝在差速器殼上,與差速器成為一個整體,而這個整體又被安裝在主減速器殼上,形成主減速器總成,俗稱後牙包、尾牙等。
3.2.國內純電市場獲高市佔率,產能持續增長
公司布局新能源汽車齒輪早,為新能源汽車齒輪供應商行業龍頭。公司產品主要應用於A級及以上車型,根據我們的調研測算,近兩年公司產品在國內的A級及以上的純電市場有50%左右的高市佔率,從趨勢來看有望進一步提高。目前,公司在乘用車業務板塊的主要戰略是積極推動新能源電驅動齒輪業務的發展,緊抓A00級以上的純電動車型,重點覆蓋中高端車型、具有競爭力的車型。
公司2021年底已建成170萬臺套/年的新能源電驅動齒輪產能,在2022年6月底已建設完成年化260萬臺套的電驅動減速箱齒輪產能。計劃將在2022年4季度末完成年化400萬臺套電驅動減速箱齒輪的產能建設。
2022H1,公司為全球領先電動車製造企業的配套比例大幅爬升,公司在新能源汽車齒輪領域的市佔率得到了顯著提高。報告期內,公司新能源汽車齒輪營業收入共計77,913.23萬元,同比增長337.51%
3.3.客戶資源優質,同步拓展海內外市場
公司在純電減速箱齒輪方面已經有十餘年的研發經驗。2014-2015年期間,公司前期積澱的技術儲備開始加速對外輸出,2015年已為比亞迪、奇瑞、廣汽等整車廠的混動、純電動汽車供貨,同時與博格華納、舍弗勒、西門子公司就純電動汽車齒輪加深合作。
2016年與蔚來、零跑、比亞迪等新能源車企達成戰略合作,為其提供配套傳動系統核心零部件。
2019年,公司除為國內品牌上汽、吉利、比亞迪、廣汽等多款新能源車型配套外,公司積極延展與外資品牌如博格華納、日電產、大陸、舍弗勒等客戶的項目合作,參與海外新能源頭部企業的投標。
2021年以來,公司積極開拓新能源汽車相關產業鏈的客戶,客戶包括整機廠及配套傳動部件供應商,如全球領先電動車製造企業、比亞迪、廣汽集團、蔚然動力、日電產、舍弗勒、匯川、博格華納等。
公司發力拓展海外市場。
2021年,公司首次獲得直接出口歐洲的新能源汽車驅動系統齒輪項目。全資子公司雙環傳動(嘉興)精密製造有限公司(簡稱「雙環嘉興」)與邦奇標緻雪鐵龍電氣化變速箱有限公司(簡稱「PPeT」)形成合作,公司獲得PPeT的七年獨家供貨訂單。由雙環嘉興根據約定的供貨量每年向PPeT提供指定的齒輪產品的批量供應。
該項目將於2022年第四季度正式投產,預計將於2023年開始爬坡增量,到2024年將形成穩態批量並達到峰值年產量且持續至2028年。預計協議生命周期內(自2022年至2028年期間)銷售總金額約為35.54億元人民幣。
未來公司將在PPeT新能源齒輪項目的基礎上繼續深挖歐美市場的業務機會,拓展海外新能源汽車齒輪市場。
由於海外的傳統巨頭在燃油車時代以自制齒輪為主,對第三方齒輪廠商了解並不豐富,公司團隊不斷與國外的品牌車企進行對接,讓客戶更全面更深入地了解到公司的業務布局與實際能力,積極把握海外業務機會。公司在當下已有一些海外的業務覆蓋,採取直接出口或者通過tier1及車企間接出口的方式。
4.機器人減速器業務:RV減速器國產替代加速,諧波減速器同步布局4.1.減速器:機器人核心部件,下遊需求強烈
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。據億歐智庫《2022中國工業機器人市場研究報告》測算,三大核心零部件——減速器、控制器和伺服系統的成本佔工業機器人總成本的60%,其中減速器成本佔比達30%,其次是佔比20%的伺服系統和佔比10%的控制器。
按照控制精度劃分,減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。一般傳動減速器控制精度低,可滿足機械設備基本的動力傳動需求。精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長,更加可靠穩定,應用於機器人、數控工具機等高端領域。
精密減速器種類較多,包括諧波減速器、RV減速器、擺線針輪行星減速器、精密行星減速器等。近年來,隨著工業機器人、高端數控工具機等智能製造和高端裝備領域的快速發展,諧波減速器與RV減速器已成為高精密傳動領域廣泛使用的精密減速器。
諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高並能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作的優點,能夠廣泛應用於協作機器人、服務機器人等輕負載領域。
在機器人小臂、腕部、手部等部件具有較強優勢;RV減速器傳動比範圍大、精度較為穩定、疲勞強度較高,並具有更高的剛性和扭矩承載能力,在機器人大臂、機座等重負載部位擁有優勢。目前兩者適用領域不同,還不能互相取代。
RV減速器主要應用於20KG以上的機器人關節,諧波減速器則在20KG以內的機器人關節。
全球工業機器人行業的精密減速器市場的大約70%的份額被日本的納博特斯克(Nabtesco)和哈默納科(Harmnic Drive System Inc.)兩家佔據。
從RV減速器領域細分賽道來看,納博特斯克為全球的行業龍頭,在中國RV減速器市場中也佔據最大份額。而哈默納科為全球諧波減速器的行業龍頭。
納博特斯克和哈默納科兩家公司擁有悠久的歷史、雄厚的資本實力和長期的技術積累,與以ABB、發那科、庫卡及安川為代表的國際四大機器人廠商的合作歷史悠久,在全球工業機器人減速器市場中佔有先發優勢。
精密減速器國產替代需求強烈。
我國精密減速器發展較晚,GGII數據顯示,2018年國產減速器出貨量市場份額不足30%,剩餘市場份額則由外資品牌佔據,且產品售價較高、交貨周期較長,成為制約我國工業機器人產業發展的重要瓶頸之一。
4.2.RV減速器:國產替代加速,產能持續上量
RV減速器是旋轉矢量(Rotary Vector)減速器的簡稱。RV減速機的傳動裝置是由第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機構和第二級擺線針輪行星減速機構兩部分組成。
第一級減速:執行電機的旋轉運動由齒輪軸傳遞給兩個漸開線行星齒輪,形成第一級減速;
第二級減速:行星輪的旋轉通過曲柄軸帶動相距180°的擺線輪,形成擺線輪的公轉,同時由於擺線輪在公轉過程中會受到固定於針齒殼上的針齒的作用力而形成與擺線輪公轉方向相反的力矩,造成擺線輪的自轉運動,形成第二級減速。
運動的輸出通過兩個曲柄軸使擺線輪和剛性盤構成平行四邊形的等角速度輸出結構,將擺線輪的轉動等速傳遞給剛性盤和輸出盤。
在國內不斷增長的工業機器人需求驅動下,RV減速器的國產替代具有重要意義。2021年中國工業機器人銷量為25.6萬臺,同比 48.8%。
根據《「十四五」機器人產業發展規劃》統計,中國已經連續8年成為全球最大的工業機器人消費國家。
受益於機器人行業的快速發展,核心零部件精密減速器也得到穩步提速。作為工業機器人核心零部件的精密減速器一直是國際大品牌工業機器人製造商保持競爭優勢的有力武器之一。
國際大品牌製造商可以從其戰略合作夥伴優先拿到批量、質優、價低的精密減速器,因此精密減速器僅佔其工業機器人製造成本比重較低。
雖然近幾年國內工業機器人均價有下降趨勢,但國產工業機器人精密減速器仍舊嚴重依賴進口,佔製造成本的比重大幅高於國際大品牌製造商,因此精密減速器是制約國產工業機器人成本下降的第一因素。
根據華經產業研究院的數據,中國RV減速機市場規模逐年上漲,從2014年的10.82億元,上漲至2021年的42.95億元。
雙環傳動於2013年左右開始研發RV減速器,2015年獲得科技部「863計劃」的經費支持,同年募集資金3億元用於RV減速器的進一步研發。RV減速器業務發展至今,公司開發的系列化高精密關節減速器已廣泛應用於國內眾多主流機器人產品中。
2020年半年報報告期內,公司設立全資子公司「浙江環動機器人關節科技有限公司」(簡稱:環動科技),將公司與機器人減速器業務相關的資產、負債、智慧財產權及人員劃轉至該全資子公司。
環動科技擁有兩萬平米的機器人精密減速機恆溫加工車間,數條專業化高精度智能製造產線和裝配線,高精密加工及高精度檢測設備達60餘臺,擁有專業的材料性能分析、熱處理實驗、強度壽命實驗室,以及功能完善的機器人精密減速機整機綜合性能和壽命實驗室。
環動科技在技術上已經打破了同類產品由日歐品牌壟斷的局面,當前已進入批量化生產與應用並逐步擴張市場佔有率的商業化階段。
相比於諧波減速器,RV減速器具有更高的剛度和迴轉精度。在關節型機器人中,一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置。通常,一臺工業機器人需要的精密減速器中所需RV減速器佔比約為 60%-80%。
公司此前的RV減速器產品集中應用在中小負載(10公斤到50公斤以內)的機器人為主,已經在公司頭部客戶中開始批量應用,助力頭部機器人客戶大幅提升其整機性能及市場競爭力。在中小負載減速器方面,公司用高功重比新一代RV減速器與客戶進行了國產化替代,市場增幅明顯。
開拓大負載RV減速器將是公司後續的重點工作。2022年上半年公司的RV減速器在中大負載(50公斤到210公斤)的應用中實現了關鍵的突破。公司配套的主機廠商、頭部客戶把這類產品應用到了要求更高的鋰電、光伏、汽車製造等高端應用領域裡。中大負載減速器在工業機器人中屬於標誌性的產品,因其應用環境為光伏鋰電、汽車等高端領域,對可靠性、一致性、精度保持性要求更高。
根據公司公告披露,目前減速器下遊客戶包含埃夫特、瀋陽新松機器人等機器人廠商。公司現有的RV減速器年化產能在10萬臺左右,同時也在做新一輪擴展計劃。
4.3.諧波減速器:公司積極布局,提供未來新增量
諧波齒輪傳動是由美國發明家C.W.Musser於1955年發明創造的。諧波齒輪傳動是一種依靠彈性變形運動來實現傳動的新型機構,它突破了機械傳動採用剛性構件機構的模式,使用了一個柔性構件來實現機械傳動,從而獲得了一系列其他傳動所難以達到的特殊功能。由於在運行過程中,柔性構件的彈性變形是一個對稱的諧波,因此得名諧波齒輪傳動。諧波減速器產品的理論基礎即建立在諧波傳動技術之上。
諧波齒輪減速器是一種靠波發生器使柔輪產生可控的彈性變形波,通過其與剛輪的相互作用,實現運動和動力傳遞的傳動裝置,其構造主要由帶有內齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)、波發生器三個基本構件組成。
其工作原理通常採用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式,當波發生器裝入柔輪內圓時,迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀,使其長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內,成為完全嚙合狀態;而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸,處於脫開狀態,當波發生器連續轉動時,迫使柔輪不斷產生變形並產生了錯齒運動,從而實現波發生器與柔輪的運動傳遞。諧波減速器中波發生器轉動一周時,柔輪向相反方向轉過兩個齒的角度。
在工業機器人領域,諧波減速器一般應用在機器人的手臂、腕部或手部關節。
從機器人的構造形態來看,一般來說,每臺六軸多關節機器人需要搭配6臺精密減速器,其中負載10kg以下機器人主要使用諧波減速器;10-20kg及更高負載的機器人小臂、手腕關節可以採用諧波減速器;負載30kg以上的,在其輕負荷的末端關節上也能夠使用諧波減速器。
多關節機器人能夠實現上下料、質檢、裝配、噴塗、點膠、包裝、打磨、焊接等複雜功能,是自動化生產線、數位化車間、智能工廠的重要設備載體。協作機器人全部關節使用諧波減速器,一般使用6-7個諧波減速器,功能場景與多關節機器人相同,且可以在沒有防護欄的情況下與人近距離協同工作。
SCARA機器人一般使用2-3臺諧波減速器,能實現裝配、裝卸、固定、塗層、粘結等功能。DELTA機器人則需使用3臺諧波減速器,可實現分揀等功能。
AGV機器人在其抓取臂關節上可以使用諧波減器,能夠實現搬運、配送等功能場景,在製造領域可作為關鍵設備用於智能倉儲、柔性生產線、立體倉庫等,在服務領域可用於智能物流、無人配送、無人巡檢等。
目前,主流國際品牌仍在全球諧波減速器行業中佔據市場主導地位,國際品牌減速器生產商供貨交期長達數月,產品銷售價格亦高於同期國外客戶售價,這一現狀在一定程度上制約了國內機器人生產商的發展,因此諧波減速器的國產替代需求較強。
雙環傳動針對諧波減速機亦有積極布局。
公司諧波減速器產品在焊接機器人、其他多關節工業機器人、協作機器人領域的應用都有比較重要的突破,目前產能正在逐步拓展過程當中。
公司當前的戰略規劃是先做好技術積累、市場鋪墊,獲取客戶的認可度,取得進一步積累後再進行量產拉伸。
乘用車齒輪:包含燃油車產品和新能源汽車傳動齒軸產品等。公司在優質、經典的自動變速器齒輪項目上仍保持穩定發展趨勢;公司2021年新能源汽車傳動齒軸銷售收入達到5.86億元,在A級及以上純電市場的配套比例較高,新能源汽車產品增速較快,提供較大增量。預計2022-2024年營收為35.01/49.00/63.20億元。
工程機械齒輪:由於板塊的原因,我們目前對2022與2023這一業務的表現給予保守預測,預測整體平穩回升。預計2022-2024年營收為7.90/7.91/8.00億元。
商用車齒輪:由於商用車整體板塊的原因,我們對2022與2023這一業務的表現給予保守預測,預測整體平穩回升。後續提升與受益於商用車自動變速箱滲透加速有關。預計2022-2024年營收為6.80/6.98/7.42億元。
電動工具齒輪與摩託車齒輪:屬於公司傳統業務,相對於其他幾個業務板塊,這兩個業務板塊的營收佔比較少,公司也未披露毛利率。結合此前業務增幅,預計2022-2024年電動齒輪營收為1.80/1.90/2.00億元。預計2022-2024年摩託車齒輪營收為1.56/1.57/1.59億元。
鋼材銷售:通常情況下約佔公司總收入的15%-20%。預計2022-2024年營收為14.09/17.80/21.78億元。
減速器及其他:公司此前的RV減速器產品集中應用在中小負載(10公斤到50公斤以內)的機器人為主,已經在公司頭部客戶中批量應用,國產化替代進度明顯。
公司也在諧波減速器領域展開積極布局,有望提供未來新增量。公司減速器現階段營收佔比雖然不高,但是增速較快。預計2022-2024年營收為3.34/3.80/4.50億元。
盈利預測:預計公司2022-2024年歸母淨利潤分別為5.65億、7.90億、10.02億,EPS分別為0.66元、0.93元、1.18元,市盈率分別為36.25倍、25.89倍、20.44倍。
6.風險提示汽車市場不及預期;產品開發不及預期
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精選報告來自【遠瞻智庫】藏經閣-遠瞻智庫|為三億人打造的有用知識平臺
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