❖陶瓷轴承是重要的新型机械基础件，较传统轴承优势明显。陶瓷轴承采用陶瓷作为滚动轴承材料，具有质量轻/耐高温/耐腐蚀/无磁性/绝缘/刚性高等优良特性，能够用于高速/高温/腐蚀性介质等许多传统轴承无法满足要求的特殊场合。近年来，受益于新能源汽车、风力发电行业发展速度加快，陶瓷轴承球市场空间不断扩大。根据IMARC预计，到2028年全球陶瓷球轴承的市场规模将达到19.04亿美元，2023-2028年期间CAGR约为8.18%。
❖陶瓷滚动体是陶瓷轴承的核心部件，下游领域不断拓宽。精密陶瓷球与传统的轴承钢相比，具有密度小、硬度高、弹性模量高（刚度高）、耐磨损、热膨胀系数低、热稳定性和化学稳定好、绝缘、无磁等极为优良的综合性能。氮化硅 (Si3N4)陶瓷球因综合性能优越，成为目前应用最为广泛的品种，在陶瓷球轴承应用上获得很大成功。目前，陶瓷球已广泛应用于航空航天、军事、石油、化工以及高速精密机械等诸多领域。根据中国粉体网公众号，2022年全球氮化硅陶瓷轴承球市场规模达到6.6亿美元，同比增长8.9%。
❖800V平台逐步成为电动汽车主流方案，陶瓷轴承市场潜力巨大。截至2023年11月，市面已有60余款800V高压平台电动汽车车型发布，800V平台架构有望逐步成为未来新能源汽车的主流选择。800V高压系统通常使用SiC逆变器，使得电源频率增加，电机转速增加，相同功率下转矩减小，体积减小。在800V架构中，转子/电机轴/轴承形成闭合回路，轴承滚珠与滚道内表面为点接触，若轴电压过高，容易击穿油膜后形成回路，轴电流出现导致轴承腐蚀。车企应用800V平台架构，对电机的高转速/防腐蚀性/绝缘性等方面再一次提升。特斯拉/奥迪/智己等车企已率先在电机中采用陶瓷轴承方案，随着快充技术的普及，800V高压系统中SiC逆变器的大规模应用将加剧电腐蚀的发生，陶瓷轴承或将成为解决轴承电蚀的最佳选择，未来替代传统轴承的潜力巨大。
❖公司稳步推进陶瓷球批量生产，有望引领实现国产替代。 (1) 2022年9月，公司发布对外投资公告，拟投资1亿元设立全资子公司切入陶瓷滚动体领域；(2) 2023年5月，公司成功举办高精密陶瓷球项目投产仪式；(3) 2023年10月，公司官微更新陶瓷球进展，公司与中科院合作加速研制陶瓷球，已建成国内首创的G3、G5级陶瓷球智能研发生产线2条、产业化生产线73条，预计2025年项目完成时将达到产能10亿粒，建成国内最大的高端陶瓷球全价值链高新产业基地。(4) 2024年1月，力星墨西哥精密有限公司和SKF蒙特雷工厂正式签订了5年战略合同，合同约定双方在滚子/钢球/陶瓷球等产品上展开广泛深入的战略合作，应用领域涉及北美市场从通用工业，商用车到新能源乘用车的全应用场景。力星蒙特雷工厂预计25Q1建成投产，主要生产各类规格的钢球/滚子/陶瓷球全尺寸产品，服务于美洲本地业务，完善力星全球产业链的布局。公司不断稳步推进陶瓷滚动体的批量化生产进程，有望引领行业实现陶瓷滚动体的国产化替代。
1 陶瓷滚动体是陶瓷轴承的核心部件，下游应用广泛
1.1 陶瓷轴承：新型机械基础件，较传统轴承的材料优势明显
陶瓷轴承是重要的新型机械基础件。在常规轴承中，要求润滑剂将相互运动的表面完全隔离，以避免严重磨损。若轴承在不充分润滑条件下工作，则对材料的要求极高（高硬度、低附着磨损、均匀结构）。陶瓷轴承采用陶瓷作为滚动轴承材料，可以应用于无润滑/耐腐蚀/耐热等新型工作场合，扩大轴承的使用范围，使轴承达到运转的最高转速。
相比传统轴承，陶瓷轴承具备明显的材料优势。陶瓷轴承具有质量轻、耐高温、耐腐蚀、无磁性、电绝缘、刚性高等优良特性，能够用于高速、高温、腐蚀性介质等许多钢制轴承无法满足要求的特殊场合。
在高速精密陶瓷球轴承中，混合陶瓷球轴承的应用最多。按陶瓷材料的应用情况分，陶瓷轴承可分为混合陶瓷轴承和全陶瓷轴承。混合陶瓷球轴承一般用于高速/绝缘/贫油润滑等场合，全陶瓷球轴承一般用于高温/腐蚀/抗磁/绝缘等场合。在高速精密陶瓷球轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承，即滚珠采用的是陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承的标准化程度比较高，对机床结构不会有太大的改动，便于维护保养，特别适合于高速运行场合．其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。
陶瓷轴承下游领域不断拓展，近年市场规模逐步提升。近年来，受益于新能源汽车、风力发电行业发展速度加快，陶瓷轴承球市场空间不断扩大。目前高端陶瓷轴承产品生产仍以日本、欧美企业为主导，国际市场占有率、发展方向的引领力仍然被国外知名企业所控制。根据IMARC测算，2022年全球陶瓷球轴承的市场规模达到12.02亿美元。根据IMARC预计，到2028年全球陶瓷球轴承的市场规模将达到19.04亿美元，2023-2028年期间CAGR约为8.18%。
现阶段，高端陶瓷轴承产品生产仍以日本、欧美企业为主导。目前，世界各国研究陶瓷球轴承处于领先水平的主要公司有瑞典SKF、德国FAG、法国圣戈班、日本NTN、光洋精工株式会社 (KOYO)、美培亚株式会社 (NMB)、兆湟精工株式会社 (MSRHK)等。
1.2 陶瓷球：陶瓷轴承的核心部件，下游领域不断拓宽
陶瓷球是陶瓷轴承的核心部件，较传统轴承钢优势明显。精密陶瓷球与传统的轴承钢相比，具有密度小、硬度高、弹性模量高（刚度高）、耐磨损、热膨胀系数低、热稳定性和化学稳定好、绝缘、无磁等极为优良的综合性能。
在制备方面，陶瓷球生产工艺大体分为球坯制备、球坯烧结、机械加工三大部分。通常球坯是由高纯度原材料粉体压制成型，再对压制体进行烧结，随后进行精密加工。制备高端陶瓷球一般需要同时实现三个关键技术指标，高精度、长疲劳寿命、好的表面质量。得益于“热等静压”高温高压烧结技术的不断发展和成熟，目前长疲劳寿命陶瓷球毛坯的氮化硅毛坯球的制备技术已取得突破。
目前，氮化硅陶瓷球被认为是制造轴承滚动体的最佳材料之一。现阶段，市场上应用的陶瓷球主要有氮化硅陶瓷球 (Si3N4)、氧化锆陶瓷球 (ZrO2)、碳化硅陶瓷球(SiC)、高纯氧化铝陶瓷球(Al2O₃)四种。由于氧化锆 (ZrO2)、氧化铝 (Al2O₃) 均以碎裂的破坏性失效形式出现，因此两者的应用相对较少。氮化硅陶瓷球 (Si3N4)因综合性能优越，成为目前应用最为广泛的品种，在陶瓷球轴承应用上获得很大成功。目前，陶瓷球已广泛应用于航空航天、军事、石油、化工以及高速精密机械等诸多领域。根据中国粉体网公众号，2022年全球氮化硅陶瓷轴承球市场规模达到6.6亿美元，同比增长8.9%。
2 800V架构逐步成为电车主流方案，陶瓷轴承替代传统轴承的潜力巨大
2.1 因动力源差异，新能源汽车对电机轴承提出更高要求
因动力源差异，新能源汽车比传统燃油车的电机功率更高。燃油车动力源来自内燃机，车用电器对输出功率要求不高，低电压平台即可满足。而纯电车型动力源是电机和电池，需要较大的输入/输出功率，车内电压平台通常高于燃油车，纯电乘用车电压通常在200-400V之间。
新能源汽车对电机轴承提出更高要求，陶瓷轴承材料优势明显。新能源汽车驱动电机的调速范围宽、启动转矩大、功率密度高、效率高的特性，使其对轴承的高转速、高低温、耐久性、稳定性、可靠性提出了更高的要求。基于高性能要求，新能源汽车的电机轴承需要密度更低、相对更耐磨的材料。相较于传统钢制轴承，陶瓷轴承在新能源汽车的电机应用优势明显，其主要优势包括：
(1) 适应高转速要求。新能源汽车的电机轴承的转速要求高，需要密度更低、相对更耐磨的材料；陶瓷轴承具有耐寒性、受力弹性小、抗压力大、导热性能差、自重轻、摩擦系数小等优点，可适应高转速要求。
(2) 产生更少磨损。新能源汽车的电机轴承球表面需更光滑，较少磨损。陶瓷球具有低密度、高硬度、耐摩擦等特点，适宜高速旋转工况，在高温强磁高真空等领域，陶瓷球具有不可替代性。
(3) 耐腐蚀性强，避免电弧损伤。电机的交变电流引起周围电磁场变化，需要更好的绝缘性材料减小轴承放电产生的电腐蚀；陶瓷材料是天然的绝缘体，在高频交流电环境下，陶瓷滚动体在轴承内外圈之间起阻断作用。
2.2 800V平台架构提升电机轴承性能要求，陶瓷轴承替代潜力巨大
续航里程和充电速度是新能源汽车的两大短板，制约其对燃油车的替代。(1) 续航里程：相较于燃油车，大部分新能源汽车续航里程低于600公里，普遍低于燃油车的续航里程，较难满足城际间长里程行驶需求。(2) 充电速度：现有的充电技术需要消费者等待40分钟甚至更久才可充满，而燃油车的加油过程仅需要5分钟，对比之下补能效率更低。车企的解决方案包括：提升带电量、提高补能效率。
800V平台架构提升整车效率，弥补新能源汽车短板。800V架构使整车具有更高的效率，相较于400V平台，工作电流更小，进而节省线束体积、降低电路内阻损耗，变相提升了功率密度和能量使用效率。在功率不变前提下，预计800V平台的推出，续航里程将增加10%、充电速度将提升一倍以上。
近日，华为/小米/智己/极氪等陆续更新800V平台架构，800V平台将逐步成为降低续航及充电焦虑的主流选择。(1) 华为：2023年11月9日，华为发布全新“巨鲸”800V高压电池平台，得益于高压电池包，智界S7的纯电续航里程可以超过800公里，而且支持超高压快充，15分钟可补能超过400公里。(2) 小米：2023年12月28日，小米发布最高电压达到871V的小米800V碳化硅高压平台。根据小米创始人雷军介绍，小米800V平台的最高电压可以达到871V。(3) 智己：2023年7月，智己汽车发布全域800V双碳化硅平台，智己LS6搭载“准900V超强性能平台”，最大工作电压875V。(4) 极氪：2023年12月27日，极氪三厢轿车007正式上市，采用800V架构、最大续航可达870km、0-100km/h加速时间最短2.84秒。截至2023年11月，市面已有60余款800V高压平台电动汽车车型发布，800V平台架构有望逐步成为未来新能源汽车的主流选择。
800V平台通常采用SIC逆变器，若轴电压过高易形成电腐蚀。对于800V高压系统而言，高压线束规格下降，用量减少，降本减重，在电压翻倍、充电功率增幅不翻倍的情形下，串联增加，高压线束电流变小；SiC逆变器使得电源频率增加，电机转速增加，相同功率下转矩减小，体积减小。在800V架构中，转子、电机轴、轴承形成闭合回路，轴承滚珠与滚道内表面为点接触，若轴电压过高，容易击穿油膜后形成回路，轴电流出现导致轴承腐蚀。
车企应用800V平台架构，对电机性能的要求再度提升。车企应用800V平台架构，需要对其核心三电技术以及功率器件的耐压/损耗/抗热的要求更高。在电机方面来看，主要包括 (1) 防腐蚀要求增加：800V的逆变器应用SiC，导致电压变化频率高，轴电流增大，轴承防腐蚀要求增加。(2) 绝缘要求提升：由于电压/开关频率增加，800V电机内部的绝缘/EMC防护等级要求提升。
特斯拉、奥迪、智己等车企已率先在电机中采用陶瓷轴承方案，未来替代传统轴承潜力巨大。例如，特斯拉采用的电机中输出轴采用的是SKF设计的氮化硅混合陶瓷轴承，轴承滚动体采用氮化硅球；奥迪ATA250电机位于内部的2个转子轴承同样采用陶瓷材质制成。根据智己汽车公众号介绍，其新款纯电SUV“智己LS6”的飓风电机内置超耐久定制陶瓷轴承，转速达到行业已交付量产最高的21000rpm。随着快充技术的普及，电动汽车在800V高压系统中，SiC基材逆变器被大规模使用，高压和高开关频率会进一步加剧电腐蚀的发生，陶瓷轴承或将成为解决轴承电蚀的最佳选择，未来替代传统轴承的潜力巨大。
3 公司稳步推进陶瓷球批量生产，开辟第二增长曲线
公司前瞻布局陶瓷滚动体领域，有望引领国产化替代。公司自2022年9月起切入陶瓷滚动体领域，随后不断稳步推进陶瓷球批量化生产进程，提升企业的核心竞争力和行业影响力，有望引领实现陶瓷滚动体的国产化替代。
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2022年9月20日，力星发布《关于对外投资设立全资子公司的公告》， 公司拟使用自有资金投资 1亿元人民币在如皋市东部工业园区设立全资子公司江苏力创精密陶瓷有限公司。子公司经营范围包括特种陶瓷制品制造、 特种陶瓷制品销售、特种陶瓷及复合材料销售等。 -
2023年5月28日，力星成功举办高精密陶瓷球项目投产仪式。陶瓷球项目通过引进国内外专业技术人才和先进设备， 以人才与装备融合为载体，构建了陶瓷球粉体、烧结、研磨等高可靠性生产工艺及系列装备，具备了批量生产高精密陶瓷球和服务高端应用的能力。
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2023年10月31日，公司通过官微更新陶瓷球进展。力星进行产业链结构改革，与中科院合作加速研制陶瓷球。目前已建成国内首创的G3、G5级陶瓷球智能研发生产线2条、产业化生产线73条，实现了高端精密陶瓷球批量智能化生产。预计2025年项目完成时将达到产能10亿粒，建成国内最大的高端陶瓷球全价值链高新产业基地。
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2023年12月19日（墨西哥当地时间），力星海外运营负责人赵高明先生和蒙特雷地产开发商Alianza就力星蒙特雷精密滚动体制造基地签订了土地购买协议。力星蒙特雷项目计划分为两期开发，土地面积共8万平米。一期拟25Q2建成，25Q4正式投产。主要服务墨西哥本地汽车传动轴，轮毂，人形机器人，新能源电机，工程机械以及农机等细分市场。
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2024年1月2日（墨西哥当地时间），力星墨西哥精密有限公司和SKF蒙特雷工厂正式签订了5年战略合同。该战略合同约定了双方在滚子，钢球，陶瓷球等产品上展开广泛深入的战略合作，应用领域涉及北美市场从通用工业，商用车到新能源乘用车的全应用场景。力星蒙特雷工厂预计25Q1建成投产，主要生产各类规格的钢球，滚子及陶瓷球全尺寸产品，服务于美洲本地业务，缩短供货周期，增加供货灵活性，提升力星在美洲的综合竞争力，完善力星全球产业链的布局。
原文始发于微信公众号（财通超制造）：【财通机械】力星股份 (300421.SZ)：800V架构逐步成为电车主流方案，陶瓷球迎来新机遇