全球速读:伺服电机:机器人关键零部件,核心环节龙头全梳理

2023-07-02 22:53:32    来源:乐晴

受到下游工业机器人、电子制造设备等产业扩张的影响,伺服电机在新兴产业的需求和应用规模不断增长。另外,随着未来人形机器人浪潮的到来,对电机性能要求逐渐提高、机器人电机也将迎来量价齐升的上升阶段。

根据国际统计机构MIR预测,中国伺服电机市场规模将于2026年达到225亿元。中国国内机器人伺服电机市场未来几年市场空间继续增长,且维持5%左右的同比增速。


(相关资料图)

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伺服电机行业概览

伺服系统(或称伺服产品)通常包括伺服驱动器(指令装置)、伺服电机、伺服反馈装置(编码器)三个部分,但通常伺服反馈装置(编码器)嵌入伺服电机之中。

其中,伺服电机广泛应用于机器人关节部位,直接影响机器人性能参数。

“伺服”表示电机在闭环控制系统中运行,该系统使用来自编码器或旋转变压器(通常集成到电机或安装在电机上)的反馈来比较电机的实际位置、速度或扭矩与指令的差距,进而实现精确运动,属于机器人核心技术之一。

伺服电机具有体积小、质量小、机电时间常数小、线性度高等特点:

资料来源:鸣志电器官网

伺服电机通常有直流和交流伺服电动机之分。

直流电机是将直流电能转换为机械能,其按励磁方式分为永磁、他励和自励3类,此外,对于直流电机而言,其还可以按照有无电刷(碳刷)分为有刷直流伺服电机和无刷直流伺服电机。

高性能的伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机。

控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统,如西门子、科尔摩根、松下、安川等。

伺服电机分类:

目前数字控制系统中,步进电机应用也十分广泛。

随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。

为适应数字控制发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。

通过对比伺服电机与步进电机的性能可知,相对于步进电机,伺服电机在控制精度、运转的平稳性、转速、过载能力、响应速度等方面均有明显优势。

但是步进电机在成本以及维护等方面更具优势。根据鸣志电器官网价格数据显示,通常情况下,PM步进电机单台40-50元,HB步进电机70-80元,伺服电机约400-500元。

步进电机与伺服电机的对比:

资料来源:电机技术及应用

伺服电机产业链

伺服电机产业链上下游层次明晰。

上游来看,伺服电机行业的上游主要是稀土磁材和电子零部件等其他材料,稀土磁材是伺服电机制造过程中必需的重要原材料,磁性材料的质量与性能直接决定了电机的能效及稳定性等关键指标。

中游来看,伺服电机制造处于整个伺服系统中的一部分。

伺服系统是在变频技术基础上的延伸产品,能够按控制命令的要求,对功率进行放大、变换与调控等处理,精准、快速、稳定地控制驱动装置输出的力矩、速度和位置。

除伺服电机制造以外,伺服系统还包括伺服驱动器制造以及数控系统研发等环节。

下游来看,伺服电机可以广泛应用于医疗器械、机器人制造、汽车制造和工业装备制造等领域,具备广阔的应用前景。

伺服电机产业链:

资料来源:前瞻研究院、行行查

伺服电机市场格局

我国伺服电机行业可划分为高端、中高端、中低端三层次,高端以国外品牌日本三菱、安川、发那科、西门子为主,国内品牌主要集中在中高端与中低端层次,汇川技术引领国产替代,头部主要厂商还包括江特电机、江苏雷利、雷赛智能、昊志机电等。

资料来源:行行查

从市场份额来看,据MIR DATABANK统计,2022年,国产品牌汇川技术市场占有率升至22%,反超安川等日系厂商,首次问鼎。

结语

在新一轮AI浪潮爆发、“机器换人”以及锂电、光伏、新能源车等新能源行业高速发展的背景下,有望给电机产业带来新的需求,提供了新的发展机遇,并且促使市场对电机产品的质量、设计水平的要求不断提高,行业有望迎来广阔发展机遇。

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