本系列侧重于明晰业务,力求能在短时间内对公司所做事情有直观印象与了解,并学习一些新知识,作为对公司判断的辅助。
一、营收结构
卧龙的营收结构最新的得看他港股的招股说明书,24年营收162.47亿,25年上半年营收约80.31亿。按最新招股说明书的分类法,主要分为防爆电驱动系统解决方案、工业电驱动系统解决方案、暖通电驱动系统解决方案、新能源交通电驱动系统解决方案和机器人组件及系统应用,共五大类。

从营收结构可以明显看出,公司主要营收来源于传统电机行业,防爆、暖通和工业电驱动的24年营收分别为46.97亿、45.93亿和40.63亿,营收占比分别为28.9%、28.3%和25%,这三个加起来占其营收的约83%,相当于其营收基石,卧龙在这块也是行业领先地位,比较稳固,但从23和24年情况来看,大的增长基本也会太有了。公司比较新以及后续的重点更多集中在新能源交通电驱和机器人组件,也是最适合被二级炒作的两个行业。
卧龙本身在电机驱动行业也是深耕了四十多年,老牌企业,2002年便已上市,此后多次收购与开展全球化布局,在全球有45家工厂,5大研发中心,部分产品全球市占率第一,在电机领域属于龙头地位。
对公司业务的分析主要解惑2个疑问:(1)什么是电驱动?(2)公司的各业务线,防爆、工业、暖通、新能源和机器人的电驱动都有什么差别?
二、什么是电驱动系统?
按照招股说明书中的介绍,电驱动系统解决方案指将电机、驱动器、控制器、软件及相关服务相组合。电机作为解决方案的核心传动单元,将电能转换为机械能,从而实现旋转或直线运动。驱动器根据信号调整及输出适当的电能,以控制电机的操作参数。控制器根据输入信号生成控制逻辑,为解决方案制定运行决策。电驱动系统解决方案亦包括软件,有关软件是确保高效、安全及智能化运行的核心。

(一)什么是电机
电机,也俗称马达,就是将电能转换为机械能的硬件。电机的知识博大精深,细分的话种类繁多,下面是搜到的这么一张分类图。按电流分类有直流和交流,按功能和性能分类有动力和控制电机;还有按运动形式分类有旋转电机与直线电机。

虽然种类多,但其中一些原理是共同的,基本都是基于电磁力和电磁感应定律工作。文字解释再多也抽象,感谢B站知识平台,直接附上相关动画演示,7分钟即可学到热知识,我看完是基本清楚了。
有刷电机的原理:
https://www.bilibili.com/video/BV1954y1F7DL/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=d377ef12b2808aadbf81e26a4faf4c0f
无刷电机的原理,主要在后半段,
https://www.bilibili.com/video/BV1ig411S7gX/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=d377ef12b2808aadbf81e26a4faf4c0f
另外像永磁同步电机和异步电机,永磁同步电机的结构很像无刷直流电机,中心转子为永磁体,外围定子是三绕组线圈,定子通电后产生磁场,永磁体自带磁场,相互作用产生转动。而异步电机的区别在于,其中心转子不用永磁体,而是放入一个闭合的导体,通过外围定子的旋转磁场,通过电磁感应,使转子产生电流,再产生磁场。感兴趣可自行搜寻相关讲解。
电机的核心我理解就是磁场的同性相斥、异性相吸,结构分为定子和转子,通过定子的磁场驱动转子转动。只不过根据用永磁体还是电线圈,用交流电还是直流电,选取永磁体当定子还是转子……有诸多分类,但核心原理基本相同。所以电机就是通过电生磁,磁场之间相互作用产生转动,从而产生机械能。
(二)什么是驱动器和控制器
控制器和驱动器放一块说,因为两者相互关联。一般电驱控制系统的工作原理大致如下:
获取输入信号:用户通过人机界面或其他输入设备向控制系统输入指令,例如设置电机的转速、方向等参数。 控制器计算:控制器接收输入信号,根据预设的算法、控制策略和反馈信号进行计算,生成控制信号。 获取传感器反馈:控制器读取电机的反馈信号,通常通过传感器获取。例如,编码器反馈电机转速和位置信息,温度传感器反馈电机温度等。 输出控制信号:控制器将计算出的控制信号发送给驱动器。 转换驱动信号:驱动器接收控制信号,根据信号特性进行电压或电流的转换,并输出适合电机操作的电压或电流信号。 控制电机运行:驱动信号通过电机绕组流动,产生电磁场,驱动电机转动。直流电机的转速和方向由电压信号控制,交流电机的频率和相位由电流信号控制。 系统监控与保护:控制器持续监测电机的状态和环境条件,如电流、温度等,并与预设的保护参数进行比较。如果超过设定范围,触发保护装置,防止电机受到过负荷、过热、短路等损坏。
通过循环执行上述步骤,控制系统能够稳定地控制电机的转速、方向和位置,实现期望动作。在整个过程中,控制器根据用户输入和反馈信号不断调整控制信号,驱动器将控制信号转换为电机所需的电压或电流,电机根据控制信号进行转动。这样,驱动电机控制系统能够实现对电机的精确控制和保护。

驱动器:简要介绍电机驱动器的功能,就是负责为电机提供足够的电能(电压和电流)以获得适当的速度和扭矩。通过之前对电机的介绍,已经知道电机的运动始于电流产生的磁场,电压和电流的不同,也会导致磁场变化,从而影响电机的转速和扭矩。所以驱动器就充当给电机输出电压和电流的角色,比如根据控制器给出的转速等参数指令,调整电压和电流并输出,使得电机按要求运行,驱动器通常由SCR、IGBT、MOSFET等功率半导体器件制成。
一般所说的变频器就是一种驱动器,它可以将固定频率的交流电转换成频率、电压连续可调的交流电,以驱动电动机运转,达到节能、调速的目的。比如变频空调,就是通过变频器时刻观察温度传感器返回的信号,然后灵活地调整输出速度,使压缩机的速度能够恰到好处地变化,以适应房间的温度需求。另外还有机器人上用的伺服驱动器,更强调对电机的精确位置、速度和扭矩的总和控制,控制精度较高,一般这种电机都内置高精度编码器。相比起来变频器更侧重调速和节能,对精度和响应要求相对较低。
控制器:控制器简单理解就是定位大脑的角色,控制器的工作原理通常采用传感器采集数据,通过智能芯片进行信息处理和逻辑运算,最终输出控制信号,实现对目标设备的控制或者调节。其中,传感器主要用于采集环境信息,智能芯片用于处理和分析数据,控制回路用于输出电流、电压等信号,实现设备的控制。控制器一方面依靠传感器获取到的数据,另一方面也依赖控制器本身的电机控制算法,如矢量控制、模型预测控制或感应电机矢量控制等。
以汽车电驱举例,当你踩下加速踏板时,控制器会接收到踏板信号,并结合当前车速、电池电量等信息,计算出此时需要电机输出一个特定的扭矩值,并将该扭矩指令发送给电机驱动器。驱动器接收指令,立刻调整其内部功率器件(如IGBT)的开关状态,输出相应的电压和电流,驱动电机精确产生目标扭矩。最后控制器也会接收到最新的电机状态反馈。
三、公司各业务线的电驱有什么不同?
(一)防爆电驱动系统
防爆电驱动系统主要是使用特殊结构设计及材料以消除电火花及高温等引火源,确保设备在易燃易爆炸环境下安全运行。主要应用场景包括页岩油气设备、油气石化设备、煤矿开采设备等等,具体产品包括隔爆型防爆电机、低涌浪电流电机、防爆执行器等。

防爆电驱一切设计围绕安全。其电机外壳能承受内部爆炸而不损坏,并能阻止内部火花引燃外部危险气体。同时,针对高温、高尘、高腐蚀的极端工况,在材料和散热设计上做了特殊强化。从材料和工艺上看,外壳更厚实,接线腔更大,密封性更强;使用耐腐蚀、耐高温材料。从可靠性上看,振动噪声低,适合连续高负荷运行。

在我国,防爆电机按照生产许可进行管理,即生产单位必须在取得生产许可证的条件下进行生产和销售;与普通电机相比,防爆电机的零部件和生产管理、试验项目要求都相对严苛,需要拿到防爆认证。
(二)工业电驱动系统
工业电驱动系统主要为制造业、生产线及自动化设备等工业场景提供高精度及高负荷的驱动力。主要应用于精密制造设备、水处理设备、加工设备和其他等。具体产品比如数控机床轴驱动系统、传送带驱动系统、工业振动器等等。

工业电驱动主要强调连续运行的稳定性与能效,工艺上追求坚固耐用,一般采用金属外壳来抵御物理冲击和振动,确保内部结构的稳定。另外使用更高级别的绝缘材料(如F级、H级)来保证在高温等恶劣条件下的长期绝缘性能。外壳具备高防护等级(IP54/IP65等),有效防止粉尘和水分侵入。性能指标上侧重可靠和精准,如MTBF(平均无故障时间)、过载能力(电机在短时间内(如几分钟)能够承受超出额定转矩的能力,这对于应对启动、冲击负载等工况必不可少)、绝缘等级、散热性能和控制精度等等。控制算法上普遍采用矢量控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)等先进算法,能够像控制直流电机一样,对交流电机的转矩和磁场进行独立、精确的解耦控制,从而实现快速的动态响应和低速高转矩输出。
(三)暖通电驱动系统
暖通电驱动系统主要功能是驱动压缩机、风机及水泵以实现特定空间的制冷、通风及空气循环,主要应用于住宅暖通、商业暖通、工业通风、数据中心冷却、农业和畜牧通风等等。具体产品包括压缩机驱动系统、风动力驱动系统、暖通塑胶密封电机和畜牧通风驱动系统等等。

这里首先学习什么叫压缩机,压缩机是空调里的一个重要部件,电机驱动就是用在压缩机中,使压缩机内结构进行活塞运动或旋转运动,从而实现对空气的压缩,使气体温度升高和沸点提升,空调之所以能制冷就是因为液体到气体的汽化吸热。具体原理可以看下面视频,也就4分钟,又学到了一个小知识。
空调的原理:
https://www.bilibili.com/video/BV1WNN2zPENz/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=d377ef12b2808aadbf81e26a4faf4c0f
风机和水泵的原理也比较类似,主要是通过电机使得风机或水泵中的叶轮(或者活塞等)旋转,一方面推动流体运动,另一方面产生压力差,使得进口处的流通进入,从而不断地实现对流体的搬运。
暖通电驱一般用在楼宇空调或数据中心等民用场景,所以设计目标普遍为高效节能、低噪音和智能控制等。
(四)新能源交通电驱系统
新能源交通电驱系统主要是取代传统燃料动力、为电动汽车、飞行器、船舶及其他交通工具提供零排放驱动力。主要应用在新能源汽车、电动飞行器、电动船舶、电动两轮车等。

新能源电驱的营收占比不大,营收占比可能才2%多,但相比前面三个传统行业更加新兴,也是二级上可炒的点。
1、新能源汽车
电车一般讲有三大件,电池、电驱和电控。电池就是新能源汽车的能量来源,电驱主要负责将电能转化为机械能,为车辆提供驱动力,性能直接影响车辆的加速、爬坡和最高速度。电驱里也包含电机控制器,电机控制器和电控有所差别,电控更多是基于整车的控制,是电车的大脑,除了协同电机工作,还包含BMS等,所以相当于电控系统给电机控制器发送指令,再驱动电机运行。

电车上的电机一般有两种:永磁同步电机和交流异步电机。永磁同步电机一般效率高,功率密度大、体积小,是高性能电动车的主流选择。交流异步电机主要是结构简单、稳定性好,成本相对较低,但能耗较高,同等功率下一般体积和重量更大,常用于中低性能车型或与永磁同步电机搭配使用。
电车所用的电驱相比其他行业,会追求更加极致的功率密度与效率,为提升续航,新能源汽车电驱必须在有限体积和重量内爆发出强大动力(高功率密度),并在更广泛的工作区间内保持超高效率,直接降低电耗。此外,要求苛刻的工况与可靠性,汽车电驱要耐受-40℃至120℃以上的温度冲击、强烈振动和复杂电磁环境,设计寿命需与整车匹配。工业环境虽然也可能复杂,但温度和振动的剧烈程度通常不及汽车。并且电车集成度和智能化水平相对更高,主流趋势是将电机、电控、减速器甚至电源系统集成合一,实现结构紧凑、降低成本和优化性能。
目前市场上新能源汽车的电驱厂商,一类是整车上自供,比如比亚迪的弗迪动力、特斯拉、蔚来的蔚来驱动科技等,另外一类是第三方供应商,比如汇川、大洋电机、精进电动、中车时代电气等等。卧龙在这块还不算行业头部水平。但公司主要与采埃孚合作,目前有多个在手订单,截止25年上半年合计金额有86.4亿元,后续随着履约应会逐渐贡献业绩。


2、电动飞行器
电动飞行器指采用电力作为推进系统主要动力来源的飞行工具。根据其结构可分为电动垂直起降飞行器(eVTOL)、电动固定翼飞行器及电动混合翼飞行器。其中,eVTOL 可应用于城市航空运输、观光旅游、短途客运及物流运输等场景。电动固定翼飞行器可应用于区域客运、物流运输、飞行员训练等场景。电动混合翼飞行器结合垂直起降及固定翼巡航,可应用于载人运输及货运等领域。
电机驱动是电动飞行器的核心动力单元,在电动飞行器的起飞、降落、悬停及巡航中均发挥著至关重要的作用。其为飞行器提供必要推力,确保飞行的安全性及稳定性。例如,在起飞及降落阶段,飞行器需要电机提供强劲动力及精准控制,实现飞行器的快速起飞及稳定降落。悬停时,飞行器需要电机精确控制输出功率以保持稳定。巡航时,飞行器需要电机持续输出稳定功率以控制速度及方向。
电动飞行器因为其特殊性,电驱新能上追求极致安全、极轻重量和高可靠性,毕竟汽车或工业设备在地面发生故障可以暂停,而飞行器在空中必须保持持续、可靠的动力输出。
电动飞行器的电驱系统技术门槛相对较高,特别是evtol和电动航空类的电驱系统。有一个核心指标是功率密度,即在单位质量下电驱系统能输出多大的功率,单位为kw/kg,也是因为电动飞行器电驱的轻量化要求。一般电动汽车功率密度在3-5kw/kg,而evtol和航空等要求更高,evtol一般要求5-10kw/kg,而电动航空基本要大于10kw/kg。更高的功率密度意味着在相同起飞重量下可携带更多有效商载或能源,从而延长航程。
那为了提供电机驱动的功率密度,就要进行技术优化,比如在输出功率不变情况下,提升转速,用一些创新材料来作为定子铁芯材料,以减少电机铁芯损耗,或使用高性能的永磁体提升磁场强度。以及集成化减少体积和重量。
除了功率密度外,还有一个类似的是转矩密度,是单位质量电机能够输出的额定转矩,转矩密度决定低速时的“劲头”(如起步、爬坡),功率密度影响高速时的持续发力能力(如最高车速),两者共同描绘电机性能。其他指标还有热管理能力,电动汽车通常采用风冷或液冷,但要求较低,而电动飞行器需要应对高功率输出产生热量,通常采用油冷等更高要求的冷却手段。以及容错冗余度,evtol等一般会采用分布式电推进架构,比如亿航的EH216-S配备8个独立电机,单个失效后剩余电机可重新分配推力。另外还有高过载能力要求和快速效应的电控技术,总之各方面技术要求均较高。
一般电动飞行器都会有漫长的适航取证过程,一般以整机形式认证,电机供应商需要与主机厂紧密合作配合认证,一旦替换零部件则需重新进入流程,因此客户粘性极强。

卧龙在低空这块的电驱算是走在行业前列,早于2019年布局成立了电动航空研发中心,专注于航空电驱系统开发,制定了“3+1”战略,即“小、中、大”三大战略等级及1个民航适航标准:1)小功率产品(<30kW,主要应用无人机及eVTOL)现已形成4kW,6kW,9kW,12kW,15kW,30kW系列产品。2)中功率产品(50kW~175kW,主要应用eVTOL);积极对接沃飞、商飞等头部eVTOL企业,其中沃飞2025年2月首席市场官表示,AE200年内将进入载人飞行试验阶段,预计2026年下半年完成TC取证,27年底迎来量产运行。3)大功率产品(百千瓦级以上,主要应用19或30座电动航空场景)。

(五)机器人组件及系统应用
机器人可以说是卧龙的核心卖点,研报也基本都重点着墨这块来写。这块业务主要通过伺服电驱动系统及精准传动部件实现机器人的精确动作控制,并满足精准操作及灵活动作的要求,主要应用于工业机器人、服务型机器人、人形机器人和机械骨骼等。具体产品包括外骨骼和灵巧手、空心杯电机、无框力矩电机、关节模组、伺服电机和控制器等。

首先讲讲空心杯电机,要理解什么是空心杯电机,先对电机的铁芯有个概念,传统电机的线圈绕组就是绕在铁芯上的,铁芯一般是用一片片的硅钢片叠成,线圈通过铁芯槽进行缠绕。传统直流电机铁芯绕组充当转子,通电后产生磁场,一般在铁芯外围布置永磁体作定子,通过磁场反应使得铁芯绕组转动。大概样子长下面这样



而空心杯电机之所以叫空心,就是因为他把中间的铁芯结构给取消了,转子没有了铁芯结构,改成由自支撑的杯形线圈骨架构成,绕组直接绕制并固化为薄壁空心圆柱体,因形似敞口杯状而得名。也就是说不需要铁芯来支撑,没有了骨架,线圈就构成骨架,这个工艺就叫自支撑绕组技术,线圈绕在永磁体和外壳的中间空隙里,结构大概就像下面这样,整个线圈构成一个圆柱形状,围着用永磁体转动。

这样改的好处主要是,没有了铁芯转子,消除了铁芯形成涡流造成的电能损耗,也就是铁损,另外体积小、噪音小、重量轻,惯量低、响应快(毫秒级)和能量转换效率高(70%-90%)),主要应用在人形机器人灵巧手关节(手指、眼球、颈部等),适合高频启停和精细力控的场景,比如其他一些无人机航模、精密器械等领域。当然有得必有失,没了铁芯结构,电能损耗是小了,但磁阻变大了,所以限制了扭矩的提升,另外线圈绕组工艺相对复杂,成本较高。另外空心杯电机功率和尺寸很难做大,因为没了铁芯支撑,绕组线圈本身的结构连接相对脆弱,另外散热能力也有限,所以更多用于中小功率产品。
其次是无框力矩电机,无框力矩电机更好理解,之所以叫这个名字就是因为它去除了传统电机的外壳、轴承和端盖,只保留了最核心的转子和定子两个部分,并且把这两个部分直接“嵌入”到机器的机械结构里,利用主机自身的轴承支撑,具备高扭矩密度(也就更小的体积重量实现更大扭矩),结构紧凑且灵活集成,通常直接驱动,没有了齿轮、皮带等中间传动环节,高刚性与控制精度高,响应快。在机器人里主要是用于大负载、中低速运动的旋转关节(肩、髋、膝等),其他也用于医疗设备、航空航天等领域。
伺服电机是个更宽的概念,空心杯电机和无框力矩电机都可以被划入伺服电机的范畴,伺服电机的核心特点是闭环反馈控制,有编码器等传感器,可反馈位置、速度、扭矩等信息,闭环控制主要指可以通过传感器反馈实际输出值,并将输出与期望值比较进行动态控制。与之相对的像步进电机就是开环控制,所谓步进电机又称脉冲电动机,是将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的控制电动机,每输入一个脉冲信号,电机的输出轴就会按设定方向转动一个固定角度,其没有反馈系统,控制简单,也无需传感器。
关节模组就是将无框力矩电机、减速器、编码器及伺服控制器集成到紧凑的即插即用单元中,适用于多自由度的人形机器人电驱动系统。灵巧手就更是一个完整的肢体产品。
卧龙在机器人这一块算的上国内前列,既具备核心零部件的制造能力,也具备提供灵巧手、机器人应用等集成解决方案。从消息面上来讲,对智元机器人进行战略投资并双向持股,同时也是优必选和宇树科技的供应商,并通过金石基金间接持有宇树股份,机器人概念算是他二级炒作的核心。
四、总结
总结来讲,卧龙的业务主线还是很清晰的,就是围绕电驱系统及解决方案进行行业延伸,偏传统行业的防爆、工业、暖通等领域都有产品具备全球头部地位,新能源交通和机器人两个领域目前营收较少也较为新兴,但也是聚焦其原本电机驱动的技术基础进行拓展延伸,作为未来主要看点。
