力星股份 (300421.SZ)：800V架構(gòu)逐步成為電車主流方案，陶瓷球迎來新機(jī)遇

?陶瓷軸承是重要的新型機(jī)械基礎(chǔ)件，較傳統(tǒng)軸承優(yōu)勢明顯。陶瓷軸承采用陶瓷作為滾動(dòng)軸承材料，具有質(zhì)量輕/耐高溫/耐腐蝕/無磁性/絕緣/剛性高等優(yōu)良特性，能夠用于高速/高溫/腐蝕性介質(zhì)等許多傳統(tǒng)軸承無法滿足要求的特殊場合。近年來，受益于新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展速度加快，陶瓷軸承球市場空間不斷擴(kuò)大。根據(jù)IMARC預(yù)計(jì)，到2028年全球陶瓷球軸承的市場規(guī)模將達(dá)到19.04億美元，2023-2028年期間CAGR約為8.18%。

?陶瓷滾動(dòng)體是陶瓷軸承的核心部件，下游領(lǐng)域不斷拓寬。精密陶瓷球與傳統(tǒng)的軸承鋼相比，具有密度小、硬度高、彈性模量高（剛度高）、耐磨損、熱膨脹系數(shù)低、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定好、絕緣、無磁等極為優(yōu)良的綜合性能。氮化硅 (Si3N4)陶瓷球因綜合性能優(yōu)越，成為目前應(yīng)用最為廣泛的品種，在陶瓷球軸承應(yīng)用上獲得很大成功。目前，陶瓷球已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、石油、化工以及高速精密機(jī)械等諸多領(lǐng)域。根據(jù)中國粉體網(wǎng)公眾號，2022年全球氮化硅陶瓷軸承球市場規(guī)模達(dá)到6.6億美元，同比增長8.9%。

?800V平臺(tái)逐步成為電動(dòng)汽車主流方案，陶瓷軸承市場潛力巨大。截至2023年11月，市面已有60余款800V高壓平臺(tái)電動(dòng)汽車車型發(fā)布，800V平臺(tái)架構(gòu)有望逐步成為未來新能源汽車的主流選擇。800V高壓系統(tǒng)通常使用SiC逆變器，使得電源頻率增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，相同功率下轉(zhuǎn)矩減小，體積減小。在800V架構(gòu)中，轉(zhuǎn)子/電機(jī)軸/軸承形成閉合回路，軸承滾珠與滾道內(nèi)表面為點(diǎn)接觸，若軸電壓過高，容易擊穿油膜后形成回路，軸電流出現(xiàn)導(dǎo)致軸承腐蝕。車企應(yīng)用800V平臺(tái)架構(gòu)，對電機(jī)的高轉(zhuǎn)速/防腐蝕性/絕緣性等方面再一次提升。特斯拉/奧迪/智己等車企已率先在電機(jī)中采用陶瓷軸承方案，隨著快充技術(shù)的普及，800V高壓系統(tǒng)中SiC逆變器的大規(guī)模應(yīng)用將加劇電腐蝕的發(fā)生，陶瓷軸承或?qū)⒊蔀榻鉀Q軸承電蝕的最佳選擇，未來替代傳統(tǒng)軸承的潛力巨大。

?公司穩(wěn)步推進(jìn)陶瓷球批量生產(chǎn)，有望引領(lǐng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。 (1) 2022年9月，公司發(fā)布對外投資公告，擬投資1億元設(shè)立全資子公司切入陶瓷滾動(dòng)體領(lǐng)域；(2) 2023年5月，公司成功舉辦高精密陶瓷球項(xiàng)目投產(chǎn)儀式；(3) 2023年10月，公司官微更新陶瓷球進(jìn)展，公司與中科院合作加速研制陶瓷球，已建成國內(nèi)首創(chuàng)的G3、G5級陶瓷球智能研發(fā)生產(chǎn)線2條、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線73條，預(yù)計(jì)2025年項(xiàng)目完成時(shí)將達(dá)到產(chǎn)能10億粒，建成國內(nèi)最大的高端陶瓷球全價(jià)值鏈高新產(chǎn)業(yè)基地。(4) 2024年1月，力星墨西哥精密有限公司和SKF蒙特雷工廠正式簽訂了5年戰(zhàn)略合同，合同約定雙方在滾子/鋼球/陶瓷球等產(chǎn)品上展開廣泛深入的戰(zhàn)略合作，應(yīng)用領(lǐng)域涉及北美市場從通用工業(yè)，商用車到新能源乘用車的全應(yīng)用場景。力星蒙特雷工廠預(yù)計(jì)25Q1建成投產(chǎn)，主要生產(chǎn)各類規(guī)格的鋼球/滾子/陶瓷球全尺寸產(chǎn)品，服務(wù)于美洲本地業(yè)務(wù)，完善力星全球產(chǎn)業(yè)鏈的布局。公司不斷穩(wěn)步推進(jìn)陶瓷滾動(dòng)體的批量化生產(chǎn)進(jìn)程，有望引領(lǐng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)陶瓷滾動(dòng)體的國產(chǎn)化替代。

1 陶瓷滾動(dòng)體是陶瓷軸承的核心部件，下游應(yīng)用廣泛

1.1 陶瓷軸承：新型機(jī)械基礎(chǔ)件，較傳統(tǒng)軸承的材料優(yōu)勢明顯

陶瓷軸承是重要的新型機(jī)械基礎(chǔ)件。在常規(guī)軸承中，要求潤滑劑將相互運(yùn)動(dòng)的表面完全隔離，以避免嚴(yán)重磨損。若軸承在不充分潤滑條件下工作，則對材料的要求極高（高硬度、低附著磨損、均勻結(jié)構(gòu)）。陶瓷軸承采用陶瓷作為滾動(dòng)軸承材料，可以應(yīng)用于無潤滑/耐腐蝕/耐熱等新型工作場合，擴(kuò)大軸承的使用范圍，使軸承達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。

相比傳統(tǒng)軸承，陶瓷軸承具備明顯的材料優(yōu)勢。陶瓷軸承具有質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕、無磁性、電絕緣、剛性高等優(yōu)良特性，能夠用于高速、高溫、腐蝕性介質(zhì)等許多鋼制軸承無法滿足要求的特殊場合。

在高速精密陶瓷球軸承中，混合陶瓷球軸承的應(yīng)用最多。按陶瓷材料的應(yīng)用情況分，陶瓷軸承可分為混合陶瓷軸承和全陶瓷軸承?；旌咸沾汕蜉S承一般用于高速/絕緣/貧油潤滑等場合，全陶瓷球軸承一般用于高溫/腐蝕/抗磁/絕緣等場合。在高速精密陶瓷球軸承中，應(yīng)用最多的是混合陶瓷球軸承，即滾珠采用的是陶瓷球，軸承圈仍為鋼圈。這種軸承的標(biāo)準(zhǔn)化程度比較高，對機(jī)床結(jié)構(gòu)不會(huì)有太大的改動(dòng)，便于維護(hù)保養(yǎng)，特別適合于高速運(yùn)行場合．其組裝的高速電主軸，具有高速、高剛度、大功率、長壽命等優(yōu)點(diǎn)。

陶瓷軸承下游領(lǐng)域不斷拓展，近年市場規(guī)模逐步提升。近年來，受益于新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展速度加快，陶瓷軸承球市場空間不斷擴(kuò)大。目前高端陶瓷軸承產(chǎn)品生產(chǎn)仍以日本、歐美企業(yè)為主導(dǎo)，國際市場占有率、發(fā)展方向的引領(lǐng)力仍然被國外知名企業(yè)所控制。根據(jù)IMARC測算，2022年全球陶瓷球軸承的市場規(guī)模達(dá)到12.02億美元。根據(jù)IMARC預(yù)計(jì)，到2028年全球陶瓷球軸承的市場規(guī)模將達(dá)到19.04億美元，2023-2028年期間CAGR約為8.18%。

現(xiàn)階段，高端陶瓷軸承產(chǎn)品生產(chǎn)仍以日本、歐美企業(yè)為主導(dǎo)。目前，世界各國研究陶瓷球軸承處于領(lǐng)先水平的主要公司有瑞典SKF、德國FAG、法國圣戈班、日本NTN、光洋精工株式會(huì)社 (KOYO)、美培亞株式會(huì)社 (NMB)、兆湟精工株式會(huì)社 (MSRHK)等。

1.2 陶瓷球：陶瓷軸承的核心部件，下游領(lǐng)域不斷拓寬

陶瓷球是陶瓷軸承的核心部件，較傳統(tǒng)軸承鋼優(yōu)勢明顯。精密陶瓷球與傳統(tǒng)的軸承鋼相比，具有密度小、硬度高、彈性模量高（剛度高）、耐磨損、熱膨脹系數(shù)低、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定好、絕緣、無磁等極為優(yōu)良的綜合性能。

在制備方面，陶瓷球生產(chǎn)工藝大體分為球坯制備、球坯燒結(jié)、機(jī)械加工三大部分。通常球坯是由高純度原材料粉體壓制成型，再對壓制體進(jìn)行燒結(jié)，隨后進(jìn)行精密加工。制備高端陶瓷球一般需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，高精度、長疲勞壽命、好的表面質(zhì)量。得益于“熱等靜壓”高溫高壓燒結(jié)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，目前長疲勞壽命陶瓷球毛坯的氮化硅毛坯球的制備技術(shù)已取得突破。

目前，氮化硅陶瓷球被認(rèn)為是制造軸承滾動(dòng)體的最佳材料之一。現(xiàn)階段，市場上應(yīng)用的陶瓷球主要有氮化硅陶瓷球 (Si₃N₄)、氧化鋯陶瓷球 (ZrO₂)、碳化硅陶瓷球(SiC)、高純氧化鋁陶瓷球(Al₂O?)四種。由于氧化鋯 (ZrO₂)、氧化鋁 (Al₂O?) 均以碎裂的破壞性失效形式出現(xiàn)，因此兩者的應(yīng)用相對較少。氮化硅陶瓷球 (Si₃N₄)因綜合性能優(yōu)越，成為目前應(yīng)用最為廣泛的品種，在陶瓷球軸承應(yīng)用上獲得很大成功。目前，陶瓷球已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、石油、化工以及高速精密機(jī)械等諸多領(lǐng)域。根據(jù)中國粉體網(wǎng)公眾號，2022年全球氮化硅陶瓷軸承球市場規(guī)模達(dá)到6.6億美元，同比增長8.9%。

2 800V架構(gòu)逐步成為電車主流方案，陶瓷軸承替代傳統(tǒng)軸承的潛力巨大

2.1?因動(dòng)力源差異，新能源汽車對電機(jī)軸承提出更高要求

因動(dòng)力源差異，新能源汽車比傳統(tǒng)燃油車的電機(jī)功率更高。燃油車動(dòng)力源來自內(nèi)燃機(jī)，車用電器對輸出功率要求不高，低電壓平臺(tái)即可滿足。而純電車型動(dòng)力源是電機(jī)和電池，需要較大的輸入/輸出功率，車內(nèi)電壓平臺(tái)通常高于燃油車，純電乘用車電壓通常在200-400V之間。

新能源汽車對電機(jī)軸承提出更高要求，陶瓷軸承材料優(yōu)勢明顯。新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、功率密度高、效率高的特性，使其對軸承的高轉(zhuǎn)速、高低溫、耐久性、穩(wěn)定性、可靠性提出了更高的要求?；诟咝阅芤?，新能源汽車的電機(jī)軸承需要密度更低、相對更耐磨的材料。相較于傳統(tǒng)鋼制軸承，陶瓷軸承在新能源汽車的電機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢明顯，其主要優(yōu)勢包括：

(1)?適應(yīng)高轉(zhuǎn)速要求。新能源汽車的電機(jī)軸承的轉(zhuǎn)速要求高，需要密度更低、相對更耐磨的材料；陶瓷軸承具有耐寒性、受力彈性小、抗壓力大、導(dǎo)熱性能差、自重輕、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)高轉(zhuǎn)速要求。

(2) 產(chǎn)生更少磨損。新能源汽車的電機(jī)軸承球表面需更光滑，較少磨損。陶瓷球具有低密度、高硬度、耐摩擦等特點(diǎn)，適宜高速旋轉(zhuǎn)工況，在高溫強(qiáng)磁高真空等領(lǐng)域，陶瓷球具有不可替代性。

(3) 耐腐蝕性強(qiáng)，避免電弧損傷。電機(jī)的交變電流引起周圍電磁場變化，需要更好的絕緣性材料減小軸承放電產(chǎn)生的電腐蝕；陶瓷材料是天然的絕緣體，在高頻交流電環(huán)境下，陶瓷滾動(dòng)體在軸承內(nèi)外圈之間起阻斷作用。

2.2?800V平臺(tái)架構(gòu)提升電機(jī)軸承性能要求，陶瓷軸承替代潛力巨大

續(xù)航里程和充電速度是新能源汽車的兩大短板，制約其對燃油車的替代。(1) 續(xù)航里程：相較于燃油車，大部分新能源汽車?yán)m(xù)航里程低于600公里，普遍低于燃油車的續(xù)航里程，較難滿足城際間長里程行駛需求。(2) 充電速度：現(xiàn)有的充電技術(shù)需要消費(fèi)者等待40分鐘甚至更久才可充滿，而燃油車的加油過程僅需要5分鐘，對比之下補(bǔ)能效率更低。車企的解決方案包括：提升帶電量、提高補(bǔ)能效率。

800V平臺(tái)架構(gòu)提升整車效率，彌補(bǔ)新能源汽車短板。800V架構(gòu)使整車具有更高的效率，相較于400V平臺(tái)，工作電流更小，進(jìn)而節(jié)省線束體積、降低電路內(nèi)阻損耗，變相提升了功率密度和能量使用效率。在功率不變前提下，預(yù)計(jì)800V平臺(tái)的推出，續(xù)航里程將增加10%、充電速度將提升一倍以上。

近日，華為/小米/智己/極氪等陸續(xù)更新800V平臺(tái)架構(gòu)，800V平臺(tái)將逐步成為降低續(xù)航及充電焦慮的主流選擇。(1) 華為：2023年11月9日，華為發(fā)布全新“巨鯨”800V高壓電池平臺(tái)，得益于高壓電池包，智界S7的純電續(xù)航里程可以超過800公里，而且支持超高壓快充，15分鐘可補(bǔ)能超過400公里。(2) 小米：2023年12月28日，小米發(fā)布最高電壓達(dá)到871V的小米800V碳化硅高壓平臺(tái)。根據(jù)小米創(chuàng)始人雷軍介紹，小米800V平臺(tái)的最高電壓可以達(dá)到871V。(3) 智己：2023年7月，智己汽車發(fā)布全域800V雙碳化硅平臺(tái)，智己LS6搭載“準(zhǔn)900V超強(qiáng)性能平臺(tái)”，最大工作電壓875V。(4) 極氪：2023年12月27日，極氪三廂轎車007正式上市，采用800V架構(gòu)、最大續(xù)航可達(dá)870km、0-100km/h加速時(shí)間最短2.84秒。截至2023年11月，市面已有60余款800V高壓平臺(tái)電動(dòng)汽車車型發(fā)布，800V平臺(tái)架構(gòu)有望逐步成為未來新能源汽車的主流選擇。

800V平臺(tái)通常采用SIC逆變器，若軸電壓過高易形成電腐蝕。對于800V高壓系統(tǒng)而言，高壓線束規(guī)格下降，用量減少，降本減重，在電壓翻倍、充電功率增幅不翻倍的情形下，串聯(lián)增加，高壓線束電流變??；SiC逆變器使得電源頻率增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，相同功率下轉(zhuǎn)矩減小，體積減小。在800V架構(gòu)中，轉(zhuǎn)子、電機(jī)軸、軸承形成閉合回路，軸承滾珠與滾道內(nèi)表面為點(diǎn)接觸，若軸電壓過高，容易擊穿油膜后形成回路，軸電流出現(xiàn)導(dǎo)致軸承腐蝕。

車企應(yīng)用800V平臺(tái)架構(gòu)，對電機(jī)性能的要求再度提升。車企應(yīng)用800V平臺(tái)架構(gòu)，需要對其核心三電技術(shù)以及功率器件的耐壓/損耗/抗熱的要求更高。在電機(jī)方面來看，主要包括 (1) 防腐蝕要求增加：800V的逆變器應(yīng)用SiC，導(dǎo)致電壓變化頻率高，軸電流增大，軸承防腐蝕要求增加。(2) 絕緣要求提升：由于電壓/開關(guān)頻率增加，800V電機(jī)內(nèi)部的絕緣/EMC防護(hù)等級要求提升。

特斯拉、奧迪、智己等車企已率先在電機(jī)中采用陶瓷軸承方案，未來替代傳統(tǒng)軸承潛力巨大。例如，特斯拉采用的電機(jī)中輸出軸采用的是SKF設(shè)計(jì)的氮化硅混合陶瓷軸承，軸承滾動(dòng)體采用氮化硅球；奧迪ATA250電機(jī)位于內(nèi)部的2個(gè)轉(zhuǎn)子軸承同樣采用陶瓷材質(zhì)制成。根據(jù)智己汽車公眾號介紹，其新款純電SUV“智己LS6”的颶風(fēng)電機(jī)內(nèi)置超耐久定制陶瓷軸承，轉(zhuǎn)速達(dá)到行業(yè)已交付量產(chǎn)最高的21000rpm。隨著快充技術(shù)的普及，電動(dòng)汽車在800V高壓系統(tǒng)中，SiC基材逆變器被大規(guī)模使用，高壓和高開關(guān)頻率會(huì)進(jìn)一步加劇電腐蝕的發(fā)生，陶瓷軸承或?qū)⒊蔀榻鉀Q軸承電蝕的最佳選擇，未來替代傳統(tǒng)軸承的潛力巨大。

3 公司穩(wěn)步推進(jìn)陶瓷球批量生產(chǎn)，開辟第二增長曲線

公司前瞻布局陶瓷滾動(dòng)體領(lǐng)域，有望引領(lǐng)國產(chǎn)化替代。公司自2022年9月起切入陶瓷滾動(dòng)體領(lǐng)域，隨后不斷穩(wěn)步推進(jìn)陶瓷球批量化生產(chǎn)進(jìn)程，提升企業(yè)的核心競爭力和行業(yè)影響力，有望引領(lǐng)實(shí)現(xiàn)陶瓷滾動(dòng)體的國產(chǎn)化替代。

• 2022年9月20日，力星發(fā)布《關(guān)于對外投資設(shè)立全資子公司的公告》， 公司擬使用自有資金投資 1億元人民幣在如皋市東部工業(yè)園區(qū)設(shè)立全資子公司江蘇力創(chuàng)精密陶瓷有限公司。子公司經(jīng)營范圍包括特種陶瓷制品制造、 特種陶瓷制品銷售、特種陶瓷及復(fù)合材料銷售等。
• 2023年5月28日，力星成功舉辦高精密陶瓷球項(xiàng)目投產(chǎn)儀式。陶瓷球項(xiàng)目通過引進(jìn)國內(nèi)外專業(yè)技術(shù)人才和先進(jìn)設(shè)備， 以人才與裝備融合為載體，構(gòu)建了陶瓷球粉體、燒結(jié)、研磨等高可靠性生產(chǎn)工藝及系列裝備，具備了批量生產(chǎn)高精密陶瓷球和服務(wù)高端應(yīng)用的能力。

• 2023年10月31日，公司通過官微更新陶瓷球進(jìn)展。力星進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)改革，與中科院合作加速研制陶瓷球。目前已建成國內(nèi)首創(chuàng)的G3、G5級陶瓷球智能研發(fā)生產(chǎn)線2條、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線73條，實(shí)現(xiàn)了高端精密陶瓷球批量智能化生產(chǎn)。預(yù)計(jì)2025年項(xiàng)目完成時(shí)將達(dá)到產(chǎn)能10億粒，建成國內(nèi)最大的高端陶瓷球全價(jià)值鏈高新產(chǎn)業(yè)基地。

• 2023年12月19日（墨西哥當(dāng)?shù)貢r(shí)間），力星海外運(yùn)營負(fù)責(zé)人趙高明先生和蒙特雷地產(chǎn)開發(fā)商Alianza就力星蒙特雷精密滾動(dòng)體制造基地簽訂了土地購買協(xié)議。力星蒙特雷項(xiàng)目計(jì)劃分為兩期開發(fā)，土地面積共8萬平米。一期擬25Q2建成，25Q4正式投產(chǎn)。主要服務(wù)墨西哥本地汽車傳動(dòng)軸，輪轂，人形機(jī)器人，新能源電機(jī)，工程機(jī)械以及農(nóng)機(jī)等細(xì)分市場。

• 2024年1月2日（墨西哥當(dāng)?shù)貢r(shí)間），力星墨西哥精密有限公司和SKF蒙特雷工廠正式簽訂了5年戰(zhàn)略合同。該戰(zhàn)略合同約定了雙方在滾子，鋼球，陶瓷球等產(chǎn)品上展開廣泛深入的戰(zhàn)略合作，應(yīng)用領(lǐng)域涉及北美市場從通用工業(yè)，商用車到新能源乘用車的全應(yīng)用場景。力星蒙特雷工廠預(yù)計(jì)25Q1建成投產(chǎn)，主要生產(chǎn)各類規(guī)格的鋼球，滾子及陶瓷球全尺寸產(chǎn)品，服務(wù)于美洲本地業(yè)務(wù)，縮短供貨周期，增加供貨靈活性，提升力星在美洲的綜合競爭力，完善力星全球產(chǎn)業(yè)鏈的布局。

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