直驱电机产业概述

直驱电机产业概述直驱电机产业概述1、直驱电机相关的基本概念直驱电机英文名为―DirectDriveMotor，是一种将电能直接转换成机械能，而不需要任何中间转换机构的运动装置，包括直驱式直线电机（DDL）和直驱式旋转电机（DDR）。随着中国工业领域各行业的快速发展，要求所生产的产品质量越来越高，对工业装备的速度、精度等性能要求不断提高，而传统丝杠模组配旋转电机的组合逐渐难以满足行业发展需求。直驱电机为直驱运动（即―DirectDriveMotions）模式，取消了滚珠丝杠等中间传递环节，相较于旋转伺服电机＋滚珠丝杠的传动系统，其移动速度、轨迹精度及定位精度具有明显优势，减少了机械接触，具有高实时响应和长期稳定性的优势。直驱技术作为一种零传动的关键控制技术，尤其适用于对运动系统的速度和精度同时要求较高的工业场景，包括半导体制程、精密机床、精密检测、精密测试、工业自动化等先进制造领域。同时，相较于旋转电机＋滚珠丝杠的传动方式，直驱电机具有体积小、重量轻、结构简单、工作安全可靠、寿命较长、维护和售后简单、低噪音、低能耗等优势。随着成本逐步下降，以及高精密加工、全自动化生产的不断发展，直驱电机凭借更优越的性能将在中高端制造领域逐步替代旋转电机＋滚珠丝杠，应用领域将持续拓展，未来市场空间广阔。直驱运控是将直驱电机和各种高精度运动控制核心部件的技术融合，包括驱动器、编码器、直驱电机、控制单元、其他电气部件、设备平台底座等，为装备制造提供直驱运动所需的控制和驱动技术，可满足复杂系统的精密直驱运动控制需求。直驱运控领域的核心技术覆盖了―感知、控制、执行等装备制造的关键环节，是代表装备制造未来发展趋势的基础核心技术。2、直线电机与传统伺服丝杆电机的对比直驱电机模组相较于传统丝杆电机模组结构简单、效率更高；且同时具备寿命长、稳定性好、耐腐蚀能力强、维护和售后更换简单等结构性优势，更符合国家提出的环保和碳达峰要求。同时直驱电机模组相较于传统丝杆电机模组具有更高的速度、加速度、定位精度等性能优势，更符合先进工业制造对于高速、高精度、高实时响应的作业性能的需求。直线电机生产制造工艺对比与传统丝杆模组生产工艺相比，没有丝杆生产和研磨的工艺，不需要使用大量如锻造、热处理、退火等高能耗的重型设备；直线电机是更环保的产品，更能符合国家碳达峰的需求。同时，直线电机在使用过程中为直驱运动，直接由电流转化为推力，没有机械运动转换，能源使用效率远远高于丝杆、皮带、齿轮等其他传动形态。目前，直驱电机跨过了导入期，进入了快速发展阶段，还远未达到成熟期。随着直驱电机的成本逐步下降，以及高精密加工、全自动化生产的不断发展，直驱电机凭借更优越的性能将在中高端制造领域逐步替代伺服丝杆类工业电机，直驱电机的应用领域将持续拓展，未来市场空间广阔。工业的电机定义范围电机是一种利用电和磁的相互作用实现能量转换和传递的电磁机械装置。广义的电机包括电动机、发电机和特种电机。本文则主要指的是狭义的工业的电机，包括一般电动机和微特电机。电动机从电系统吸收电能，向机械系统输出机械能，各种类型的电动机广泛应用于国民经济各部门以及家用电器中，主要作为驱动各种机械设备的动力;发电机从机械系统吸收机械能，向电系统输出电能，发电机和其他相关设备的技术进步，使人们能够利用热能、水能、核能以及风能、太阳能、生物质能等能源发电，向国民经济各部门和广大城乡居民提供必需的电能；近年来，随着我国积极推进产业结构转型，制造业向绿色、可持续发展的方向转变。电机是工业领域应用中的常见设备，更为先进的工业电机设备可以在同等能耗的情况下，产生更多的动能，效率更高且更加环保。因此为了积极落实产业的绿色发展和转型，我国政府积极落实政策制度，推动高效节能电机的发展和产品替代。2010-2020年在政策的推动和扶持下，我国工业电机制造行业的需求向高效绿色转变，行业替代需求不断增加，行业销售收入呈现波动上升的趋势，2019年行业的销售收入为3496．5亿元，相较2018年同比增加了7．37%。进入2020年，受行业周期和疫情等因素的影响，工业电机市场整体出现下滑，2020年我国工业电机销售收入为3291．4亿元，同比2019年下降5．87%。全球电机市场规模随着高能效电机在汽车、农业、家电等领域的广泛使用，全球的电机市场得到了很大的增长。据全球第二大市场研究公司MarketsandMarkets的统计，2019年全球电机市场的规模为7882亿元人民币，由于受到全球新冠肺炎疫情的影响，2020年的电机市场规模有所下降，预计2020年的全球电机市场规模为7320亿元人民币。其实2020年的下滑可以看成是黑天鹅事件的影响，2021应该还是会继续增长的，该机构预计未来几年电机市场将会以6．9％的年复合增长率增长，到2026年将会达到10926亿元人民币。就现阶段来说，排名靠前的电机企业有西门子、安川电机、尼得科、WEG、ABB、艾默生电气、罗克韦尔自动化、阿美特克（AMTEK）、雷勃电气以及德昌电机等。这是2020年全球电机市场的一些变化，一是由于全球新冠肺炎疫情的影响，短时间内全球电机供应链会受到一定影响，因为电机的零部件主要来自中国、美国和欧洲等多个国家和地区，疫情虽然在中国得到了有效的控制，但是还有部分国家和地区的疫情并没有得到有效的控制。二是疫情期间，电机市场的供需难免会出现失衡，再加上各国2020年以来汇率极不稳定，变化较大，尤其是以美元采购的零部件成本明显有所上升。电机行业应用趋势随着智能家居、工业自动化、物流自动化等概念的普及深化，在与每个人息息相关的家电领域、车载领域以及工业领域，各类电机在技术方面都出现了新的需求。在家电领域，电器的智能化需要电器对人机交流产生相应的反馈。例如扫地机器人需要扫描计算空间，规划路线，然后执行移动以及相应的清洁工作。这里除了各类传感器和复杂的计算，其执行单元都离不开电机的应用。再譬如，智能家居概念下，在接收到控制命令后，冰箱的开门、打开抽屉可自动完成，这个概念也需要增加多组电机。汽车智能化对电机的需求更加明显，例如新开发的乘用汽车，普遍将电动车门、电动车窗、电动后视镜、电动座椅、多风口可控自动变频空调等概念普及，这些新增的功能使电机的数量急剧增加。考虑到这些电机的应用场合以及设计使用寿命，48V以下的BLDC、步进电机等会出现较快的增长。同时新的需求以及成本的压力，对电机控制器提出更复杂的要求，例如从原有的并行通讯，改为串行或者总线通讯，以减少整体布线并提高兼容性。例如增加各类电压、电流、温度的实时监测并反馈，以便电器安全自诊断与保护。例如对电机控制的待机功耗提出苛刻的要求，以满足各类电器的能耗要求等。并且对电机本身的功率密度也会有强烈的要求，以满足工作条件下更低功耗、更低的散热、更紧凑的结构。这些都是电机技术发展的课题。无刷直流电机的市场规模相对于电机的历史，无刷直流电机（BLDC）发展至今也就50多年的历史，相对来说还是比较年轻的，但是随着半导体技术的发展，MCU和驱动组件的普及，使得无刷直流电机的总体成本大大降低了，因此，最近几年来无刷直流电机得到了极大的发展，其总体成长率也高于电机的成长率。前面大家可以看到2020年全球电机的全球市场规模是有所下降的，但无刷直流电机的市场规模并没有下降，反而是上涨的，根据美国领先的调查机构GrandViewResearch的统计，2019年全球无刷直流电机的市场规模是1053亿元，预计2020年的市场规模是1118亿元，未来将会以6．5％的年复合增长率继续增长。电机行业发展现状（一）工业电机产量电机作为电能和机械能转换的关键设备，在制造业中广泛应用于采矿、冶金、油气、石化等行业，增长也和制造业景气程度高度相关。工业电机在电机中的占比较大，据国家统计局数据显示，2021年中国工业电机产量达3．46亿千瓦，同比增长7%。随着我国制造业复苏和全球经济回暖的不断推进，我国工业电机需求有望进一步扩大。（二）进出口额据海关总署数据统计，2017-2020年，我国电机产品出口规模总体保持稳定，2021年中国电机产品出口额增长至985．15亿元，同比增长26．73%。2021年我国电机产品进口额达到304．71亿元，同比增长15．42%。（三）出口目的地在出口地方面，我国电机的出口目的地较为分散，出口对于个别国家依赖度较低。据海关总署数据，2021年国内电机出口目的地主要为美国、越南、德国、日本等地，前五大出口目的地占我国电机总出口量的35．43%。工业电机行业发展前景与机遇随着制造业的产业升级和结构调整，对行业产品的自主创新、技术升级的要求越来越高，数控机床行业、纺织机械行业、印刷和包装行业、塑料及其它行业机械等行业对中、高档工业电机系统的需求也越发迫切。传统设备以手工操作为主，工作强度大、生产效率低、产