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风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局[Table_ReportDate] 2022年6月18日[Table_Summar [Table_Summary]
本周专题：轴承的主机配套类型较多，风电轴承是其中一类，在下游应用领域中，汽车领域应用占比为40%，电工轴承占比15%，机床轴承
占比10%，工程机械轴承占比7%，风电轴承是第五大类别，约占轴承
总需求量的6%。风电工况恶劣，对轴承的可靠性要求较高，因此风电
轴承相较其他应用领域具有更高的技术复杂度，是风电领域国产化难
度较高的两大部件之一，另一个是控制系统。以双馈式风机为例，风
电轴承主要分变桨、偏航轴承和传动系统轴承（主轴、齿轮箱及电机 轴承）两大类，每台风力发电机内各类轴承配套数量为主轴轴承1-2
个（小兆瓦用1个，大兆瓦用2个）、偏航轴承1个、变桨轴承3个、发电机轴承1套和齿轮箱轴承1套。风电轴承的关键技术主要体现在
设计、材料、防腐和密封等方面，主轴轴承和齿轮箱轴承还需进行高
精度加工，偏航、变桨轴承则需要解决好游隙设计和磨削加工滚道技
术等。风电轴承由于规格较大，技术难度高于平均，且随着风机大型
化演进，风电轴承的加工难度也将持续提升。目前国内部分厂家能够
生产风电轴承，但主要集中在2MW及以下风电轴承，对于3MW及以上
风电轴承，由于技术难度高，国内生产还处于起步阶段，进口依赖度
较高，中大型轴承本土产量占比不足13%。随着大型化推进，国内风电
轴承高端市场有望持续扩容，行业市场集中度有望提升，竞争格局有
望转好。我国风电轴承生产基地大多位于传统轴承、齿轮等机械加工
工业基地，生产基地主要集中在江苏、河南和辽宁等地。我国风电轴
承厂商均可生产偏航变桨轴承，部分企业如瓦轴、洛轴、新强联等具
备制造主轴轴承和齿轮箱轴承的能力。行业主要厂商包括瓦轴、洛轴、新强联、天马轴承、京冶轴承、大冶轴承等，主要占据小功率市场。
风机大型化趋势明确，随风机功率增加，轴承规格提高，技术难度提
升，除此以外，变桨控制技术也有望迎来革新。风机功率增加，直接
带来叶片长度、扫风面积和垂直高度差的增加，进而导致风轮面内载
荷不平衡，目前多数机组叶片桨距调节方式为统一变桨控制。随风电
大型化推进，独立变桨技术有望逐步成为市场主流，独立变桨系统对 轴承承载力的要求更高，独立变桨轴承的结构也将从单排、双排、球
轴承向承载力更强的三排圆柱滚子轴承转变，单套价值量有所提升，
驱动变桨轴承市场扩容。独立变桨已经在大风机上逐步应用，具有独
立变桨轴承生产能力的厂商较少，包括新强联、成都天马、恒润股份
等少数厂家，未来随着独立变桨的推广应用，提前布局独立变桨轴承
的国内领先厂商最为受益。新强联2019年率先成功研制了三排圆柱滚
子独立变桨轴承，实现批量生产，主要客户包括远景能源、明阳智能
等；成都天马对独立变桨轴承的研发布局也较早，目前已经形成批量
出货，主要客户包括GE、维斯塔斯等；恒润股份定增募投项目陆续投
产，逐步具备批量供应独立变桨轴承的能力。
风险因素：疫情反复风险、政策变动风险等。
目录
风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局 (4)
风电领域的轴承应用占比为6%，包括偏变和传动系统轴承两大类 (4)
风电轴承关键技术体现在设计、材料、防腐和密封等方面 (5)
全球轴承市场主要由八大企业占据，风电轴承更加依赖进口 (6)
风机大型化带动轴承技术迭代，独立变桨有望成为主流 (11)
表目录
表1：风电轴承分类介绍 (5)
表2：新强联三排滚子结构的直驱式风力发电机主轴轴承关键工艺和核心技术 (6)
表3：国外主要轴承企业基本情况 (8)
表4：国内主要风电轴承制造厂商业务基本情况 (10)
表5：国内企业主轴轴承研发和市场推广进度 (11)
表6：独立变桨轴承主要国产厂商基本情况 (13)
图目录
图1：我国轴承下游应用领域需求占比 (4)
图2：轴承产业链 (4)
图3：风电轴承分类 (5)
图4：风电轴承结构图示 (5)
图5：风电轴承工艺流程 (6)
图6：2020年全球轴承市场竞争格局 (7)
图7：2020年全球风电主轴轴承市场格局 (11)
图8：风电独立变桨系统示意图（以电动式独立变桨为例） (12)
图9：新强联三排圆柱滚子独立变桨轴承示意图 (13)
风电零部件系列专题（一）：风电轴承--风机大型化重塑新发展格局风电领域的轴承应用占比为6%，包括偏变和传动系统轴承两大类
轴承是用途较为广泛的机械设备零部件，主要作用是支撑旋转轴或其它运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷。轴承根据工作时运转的轴与轴承座之间的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚动轴承两类，其中滚动轴承是轴承工业的主要产品，通常所说的轴承，一般指滚动轴承。轴承的主机配套类型较多，风电轴承是其中一类，在下游应用领域中，汽车领域应用占比为40%，电工轴承占比15%，机床轴承占比10%，工程机械轴承占比7%，风电轴承是第五大类别，约占轴承总需求量的6%。
轴承产业链的上游原材料主要是轴承钢以及少部分的非金属材料，大多数轴承厂商会选
择采购部分零部件以生产轴承，零部件主要包括内圈外圈、滚动体、保持器和密封圈。
全球轴承市场几乎被瑞典、德国、日本、美国四个国家的八家大型轴承企业垄断。瑞典
斯凯孚、德国舍弗勒、日本恩斯克等八家轴承企业在国际轴承市场的市场占有率合计达
到70%以上，而国内企业主要占据中低端市场。下游应用领域广泛，只要涉及旋转轴的机
械结构就需要轴承来起到支撑和减小摩擦的作用，因此轴承广泛应用于几乎所有的工业
领域，汽车、电工、机床为国内轴承的前三大应用领域，风电是第五大应用领域。
图2：轴承产业链
资料来源：信达证券研发中心
风电工况恶劣，对轴承的可靠性要求较高，因此风电轴承相较其他应用领域具有更高的
技术复杂度，是风电领域国产化难度较高的两大部件之一，另一个是控制系统。以双馈
式风机为例，风电轴承主要分变桨、偏航轴承和传动系统轴承（主轴、齿轮箱及电机轴承）两大类，每台风力发电机内各类轴承配套数量为主轴轴承1-2个（小兆瓦用1个，大兆瓦用2个）、偏航轴承1个、变桨轴承3个、发电机轴承1套和齿轮箱轴承1套。各类轴承对力学特性的要求不同，所用的种类有些区别，比如主轴和齿轮箱轴承用到球面滚子轴承、单排/双排大直径圆锥滚子轴承和圆筒形滚柱轴承等，应用于偏航、变桨的旋转枢轴轴承等。
图3：风电轴承分类
资料来源：信达证券研发中心
图4：风电轴承结构图示
资料来源: 新强联公告，信达证券研发中心
表1：风电轴承分类介绍
风电主轴轴承 偏航轴承 变桨轴承
齿轮箱轴承
发电机轴承
主要功能
支撑主轴、承载轴向径向载荷和力矩、传递扭矩到增速器
连接机舱和塔筒，跟踪风向的变化，确保最大的发电量
位于叶片与轮毂之间，调整桨叶迎风角度，使其达到最佳状态
配合齿轮箱运行，具有传递运动、扭矩及变速等功能
配合发电机结构运行，支撑轴及轴上零件，保持轴旋转精度
轴承使用类型
调新滚子轴为主，部分使用大锥角双列圆锥的滚子轴承
双排球轴承为主
双排球轴承为主，部分独立变桨采用三排圆柱滚子轴承
球轴承，圆柱滚子轴承
数量种类多，包括球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等
风电轴承关键技术体现在设计、材料、防腐和密封等方面
风电轴承的关键技术主要体现在设计、材料、防腐和密封等方面，主轴轴承和齿轮箱轴承还需进行高精度加工，偏航、变桨轴承则需要解决好游隙设计和磨削加工滚道技术等。 具体来看，轴承设计对设备运行的寿命和稳定性有重要影响，包括针对主轴轴承的要求无故障运转达13*104h 以上，并具有95%以上的可靠度的设计，以及针对齿轮箱轴承的高损坏率的高载荷容量设计等。比如根据不同工况适当增大钢球的接触面，提高承载能力和稳定性。
材料设计方面，不同部位的轴承采用不同的材料及热处理，如提高偏航和变桨轴承用40CrMo 钢的低温（环境温度-40℃~-30℃，轴承工作温度在-20℃左右）冲击功等力学性能的热处理方法，表面感应淬火的淬硬层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹的控制；齿轮箱轴承用相当于国外STF 、HTF 钢的研制及控制其残余奥氏体最佳含量的研究；主轴轴承在国产真空脱气钢质量尚存在一定差距的情况下，采用电渣重熔渗碳钢ZG20Cr2Ni4A 制造等。
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