伺服电机驱动器产品概述及其产业链分析

伺服电机驱动器产品概述及其产业链分析

一、伺服电机驱动器介绍一）伺服电机驱动器的定义伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器。其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。伺服电机驱动器示意图资料来源：广州数控官网二）伺服驱动器的工作原理伺服驱动器的作用是将多个输入信号与反馈信号进行综合并加以放大，根据综合信号的极性的不同，输出相应的信号控制伺服电机正转或者反转。当输入信号和反馈信号相平衡时，伺服电机便停止转动，末端执行机构便稳定在一定位置上。伺服驱动器工作原理资料来源：立鼎产业研究中心整理伺服驱动器功能在伺服系统中的功能类似与普通运动系统中的变频器，但其性能和工业的多样性大大丰富于变频器。变频器只能对普通电机进行转速控制，而伺服驱动器可以通过速度环、位置环、电流环分别对伺服电机的转速、位置、转矩进行相应控制。三）伺服电机驱动器产品的主要用途伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。二、伺服电机驱动器行业产业链分析一）伺服电机驱动器产业链分析——伺服电机驱动器行业上游主要包括电子元器件、电力电子器件、钣金结构件。伺服驱动直接材料成本占到总成本的85%，材料成本中IGBT+DSP芯片能够占到总材料成本的50%以上，而IGBT模块是决定伺服驱动性能优劣的最核心环节。——伺服电机驱动器是伺服系统的组成结构之一，故其直接下游为伺服系统行业。而伺服系统行业终端应用于数控机床、工业机器人、电子专用设备、纺织机械、包装机械等。——行业中游即伺服电机驱动器制造业。二）伺服电机驱动器上游影响分析——上游的电子元器件、电力电子器件的技术进步、成本降低、效率提高可促进工业自动化控制系统行业技术进步，推动该行业提高产品质量、减小设备体积、提高产品性能，降低生产成本。——国产伺服系统品牌相较国际品牌有15%-30%的价格优势。现阶段国内品牌控制成本最有效的方式一是提高生产效率，二是控制原材料成本。伺服系统最主要构成包括伺服驱动和伺服电机两部分，其中伺服驱动直接材料成本占到总成本的85%，材料成本中IGBT+DSP芯片能够占到总材料成本的50%以上，而IGBT模块是决定伺服驱动性能优劣的最核心环节。伺服驱动成本构成资料来源：信捷电气，立鼎产业研究中心整理——国内主要伺服供应商的IGBT供货商均为欧美日系品牌，在伺服领域短时间内实现IGBT国产化十分困难（目前IGBT国内有量产，但应用到伺服领域的多为欧美日品牌），因此伺服驱动的原材料环节成本下降空间比较有限，控制成本的最有效方式还是提高生产效率。综合来看，国产品牌目前的价格策略在于寻找价格和性能的最优平衡点，即将自身产品的（价格,性能）组合保持在目标客户的最优范围，提供高性价比产品。国内主要伺服企业IGBT供应商均为欧美日系品牌资料来源：立鼎产业研究中心整理三）伺服电机驱动器下游影响分析我国现代化装备制造业的发展使得自动化控制技术得到越来越广泛的应用，而风力发电、机器人、数控机床等行业的快速发展，也在不断增加伺服电机及伺服电机驱动器的需求。——工业机器人内部包含一台运动控制器，每个关节处都会配备一套伺服驱动和伺服电机进行电气传动，在机械臂处一般还会安装传感器，伴随工业机器人供需双侧崛起，以上工业机器人内部核心部件的市场规模将得到快速提升，尤其是应用数量较多的伺服系统。我们预计未来我国工业机器人年销量增速能够保持在30%左右，2019年前后我国工业机器人销量占全球总销量占比将达到50%。——基于数控机床的重要地位，同时也为了加快国产数控机床发展步伐，中国制造2025将数控机床列为“加快突破的战略必争领域”，提出要加强前瞻部署和关键技术突破，以提高国际分工层次及话语权。同时明确提出到2025年我国关键工序数控化率水平要从当前的33%提升至64%，数字化研发设计工具普及率要达到84%的目标。数控机床由一台CNC数控作为控制部件，同时由一套主轴伺服系统控制主轴运动，另外配备2-3个伺服系统控制进给传动以完成精确切削任务。伴随我国数控化率的提升，伺服系统也将得到较快发展。——预计2018-2020年我国电子专用设备市场规模将增至