直驅電機產業(yè)概述

直驅電機產業(yè)概述直驅電機產業(yè)概述1、直驅電機相關的基本概念直驅電機英文名為―DirectDriveMotor，是一種將電能直接轉換成機械能，而不需要任何中間轉換機構的運動裝置，包括直驅式直線電機（DDL）和直驅式旋轉電機（DDR）。隨著中國工業(yè)領域各行業(yè)的快速發(fā)展，要求所生產的產品質量越來越高，對工業(yè)裝備的速度、精度等性能要求不斷提高，而傳統(tǒng)絲杠模組配旋轉電機的組合逐漸難以滿足行業(yè)發(fā)展需求。直驅電機為直驅運動（即―DirectDriveMotions）模式，取消了滾珠絲杠等中間傳遞環(huán)節(jié)，相較于旋轉伺服電機＋滾珠絲杠的傳動系統(tǒng)，其移動速度、軌跡精度及定位精度具有明顯優(yōu)勢，減少了機械接觸，具有高實時響應和長期穩(wěn)定性的優(yōu)勢。直驅技術作為一種零傳動的關鍵控制技術，尤其適用于對運動系統(tǒng)的速度和精度同時要求較高的工業(yè)場景，包括半導體制程、精密機床、精密檢測、精密測試、工業(yè)自動化等先進制造領域。同時，相較于旋轉電機＋滾珠絲杠的傳動方式，直驅電機具有體積小、重量輕、結構簡單、工作安全可靠、壽命較長、維護和售后簡單、低噪音、低能耗等優(yōu)勢。隨著成本逐步下降，以及高精密加工、全自動化生產的不斷發(fā)展，直驅電機憑借更優(yōu)越的性能將在中高端制造領域逐步替代旋轉電機＋滾珠絲杠，應用領域將持續(xù)拓展，未來市場空間廣闊。直驅運控是將直驅電機和各種高精度運動控制核心部件的技術融合，包括驅動器、編碼器、直驅電機、控制單元、其他電氣部件、設備平臺底座等，為裝備制造提供直驅運動所需的控制和驅動技術，可滿足復雜系統(tǒng)的精密直驅運動控制需求。直驅運控領域的核心技術覆蓋了―感知、控制、執(zhí)行等裝備制造的關鍵環(huán)節(jié)，是代表裝備制造未來發(fā)展趨勢的基礎核心技術。2、直線電機與傳統(tǒng)伺服絲桿電機的對比直驅電機模組相較于傳統(tǒng)絲桿電機模組結構簡單、效率更高；且同時具備壽命長、穩(wěn)定性好、耐腐蝕能力強、維護和售后更換簡單等結構性優(yōu)勢，更符合國家提出的環(huán)保和碳達峰要求。同時直驅電機模組相較于傳統(tǒng)絲桿電機模組具有更高的速度、加速度、定位精度等性能優(yōu)勢，更符合先進工業(yè)制造對于高速、高精度、高實時響應的作業(yè)性能的需求。直線電機生產制造工藝對比與傳統(tǒng)絲桿模組生產工藝相比，沒有絲桿生產和研磨的工藝，不需要使用大量如鍛造、熱處理、退火等高能耗的重型設備；直線電機是更環(huán)保的產品，更能符合國家碳達峰的需求。同時，直線電機在使用過程中為直驅運動，直接由電流轉化為推力，沒有機械運動轉換，能源使用效率遠遠高于絲桿、皮帶、齒輪等其他傳動形態(tài)。目前，直驅電機跨過了導入期，進入了快速發(fā)展階段，還遠未達到成熟期。隨著直驅電機的成本逐步下降，以及高精密加工、全自動化生產的不斷發(fā)展，直驅電機憑借更優(yōu)越的性能將在中高端制造領域逐步替代伺服絲桿類工業(yè)電機，直驅電機的應用領域將持續(xù)拓展，未來市場空間廣闊。工業(yè)的電機定義范圍電機是一種利用電和磁的相互作用實現(xiàn)能量轉換和傳遞的電磁機械裝置。廣義的電機包括電動機、發(fā)電機和特種電機。本文則主要指的是狹義的工業(yè)的電機，包括一般電動機和微特電機。電動機從電系統(tǒng)吸收電能，向機械系統(tǒng)輸出機械能，各種類型的電動機廣泛應用于國民經濟各部門以及家用電器中，主要作為驅動各種機械設備的動力;發(fā)電機從機械系統(tǒng)吸收機械能，向電系統(tǒng)輸出電能，發(fā)電機和其他相關設備的技術進步，使人們能夠利用熱能、水能、核能以及風能、太陽能、生物質能等能源發(fā)電，向國民經濟各部門和廣大城鄉(xiāng)居民提供必需的電能；近年來，隨著我國積極推進產業(yè)結構轉型，制造業(yè)向綠色、可持續(xù)發(fā)展的方向轉變。電機是工業(yè)領域應用中的常見設備，更為先進的工業(yè)電機設備可以在同等能耗的情況下，產生更多的動能，效率更高且更加環(huán)保。因此為了積極落實產業(yè)的綠色發(fā)展和轉型，我國政府積極落實政策制度，推動高效節(jié)能電機的發(fā)展和產品替代。2010-2020年在政策的推動和扶持下，我國工業(yè)電機制造行業(yè)的需求向高效綠色轉變，行業(yè)替代需求不斷增加，行業(yè)銷售收入呈現(xiàn)波動上升的趨勢，2019年行業(yè)的銷售收入為3496．5億元，相較2018年同比增加了7．37%。進入2020年，受行業(yè)周期和疫情等因素的影響，工業(yè)電機市場整體出現(xiàn)下滑，2020年我國工業(yè)電機銷售收入為3291．4億元，同比2019年下降5．87%。全球電機市場規(guī)模隨著高能效電機在汽車、農業(yè)、家電等領域的廣泛使用，全球的電機市場得到了很大的增長。據全球第二大市場研究公司MarketsandMarkets的統(tǒng)計，2019年全球電機市場的規(guī)模為7882億元人民幣，由于受到全球新冠肺炎疫情的影響，2020年的電機市場規(guī)模有所下降，預計2020年的全球電機市場規(guī)模為7320億元人民幣。其實2020年的下滑可以看成是黑天鵝事件的影響，2021應該還是會繼續(xù)增長的，該機構預計未來幾年電機市場將會以6．9％的年復合增長率增長，到2026年將會達到10926億元人民幣。就現(xiàn)階段來說，排名靠前的電機企業(yè)有西門子、安川電機、尼得科、WEG、ABB、艾默生電氣、羅克韋爾自動化、阿美特克（AMTEK）、雷勃電氣以及德昌電機等。這是2020年全球電機市場的一些變化，一是由于全球新冠肺炎疫情的影響，短時間內全球電機供應鏈會受到一定影響，因為電機的零部件主要來自中國、美國和歐洲等多個國家和地區(qū)，疫情雖然在中國得到了有效的控制，但是還有部分國家和地區(qū)的疫情并沒有得到有效的控制。二是疫情期間，電機市場的供需難免會出現(xiàn)失衡，再加上各國2020年以來匯率極不穩(wěn)定，變化較大，尤其是以美元采購的零部件成本明顯有所上升。電機行業(yè)應用趨勢隨著智能家居、工業(yè)自動化、物流自動化等概念的普及深化，在與每個人息息相關的家電領域、車載領域以及工業(yè)領域，各類電機在技術方面都出現(xiàn)了新的需求。在家電領域，電器的智能化需要電器對人機交流產生相應的反饋。例如掃地機器人需要掃描計算空間，規(guī)劃路線，然后執(zhí)行移動以及相應的清潔工作。這里除了各類傳感器和復雜的計算，其執(zhí)行單元都離不開電機的應用。再譬如，智能家居概念下，在接收到控制命令后，冰箱的開門、打開抽屜可自動完成，這個概念也需要增加多組電機。汽車智能化對電機的需求更加明顯，例如新開發(fā)的乘用汽車，普遍將電動車門、電動車窗、電動后視鏡、電動座椅、多風口可控自動變頻空調等概念普及，這些新增的功能使電機的數量急劇增加?？紤]到這些電機的應用場合以及設計使用壽命，48V以下的BLDC、步進電機等會出現(xiàn)較快的增長。同時新的需求以及成本的壓力，對電機控制器提出更復雜的要求，例如從原有的并行通訊，改為串行或者總線通訊，以減少整體布線并提高兼容性。例如增加各類電壓、電流、溫度的實時監(jiān)測并反饋，以便電器安全自診斷與保護。例如對電機控制的待機功耗提出苛刻的要求，以滿足各類電器的能耗要求等。并且對電機本身的功率密度也會有強烈的要求，以滿足工作條件下更低功耗、更低的散熱、更緊湊的結構。這些都是電機技術發(fā)展的課題。無刷直流電機的市場規(guī)模相對于電機的歷史，無刷直流電機（BLDC）發(fā)展至今也就50多年的歷史，相對來說還是比較年輕的，但是隨著半導體技術的發(fā)展，MCU和驅動組件的普及，使得無刷直流電機的總體成本大大降低了，因此，最近幾年來無刷直流電機得到了極大的發(fā)展，其總體成長率也高于電機的成長率。前面大家可以看到2020年全球電機的全球市場規(guī)模是有所下降的，但無刷直流電機的市場規(guī)模并沒有下降，反而是上漲的，根據美國領先的調查機構GrandViewResearch的統(tǒng)計，2019年全球無刷直流電機的市場規(guī)模是1053億元，預計2020年的市場規(guī)模是1118億元，未來將會以6．5％的年復合增長率繼續(xù)增長。電機行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀（一）工業(yè)電機產量電機作為電能和機械能轉換的關鍵設備，在制造業(yè)中廣泛應用于采礦、冶金、油氣、石化等行業(yè)，增長也和制造業(yè)景氣程度高度相關。工業(yè)電機在電機中的占比較大，據國家統(tǒng)計局數據顯示，2021年中國工業(yè)電機產量達3．46億千瓦，同比增長7%。隨著我國制造業(yè)復蘇和全球經濟回暖的不斷推進，我國工業(yè)電機需求有望進一步擴大。（二）進出口額據海關總署數據統(tǒng)計，2017-2020年，我國電機產品出口規(guī)?？傮w保持穩(wěn)定，2021年中國電機產品出口額增長至985．15億元，同比增長26．73%。2021年我國電機產品進口額達到304．71億元，同比增長15．42%。（三）出口目的地在出口地方面，我國電機的出口目的地較為分散，出口對于個別國家依賴度較低。據海關總署數據，2021年國內電機出口目的地主要為美國、越南、德國、日本等地，前五大出口目的地占我國電機總出口量的35．43%。工業(yè)電機行業(yè)發(fā)展前景與機遇隨著制造業(yè)的產業(yè)升級和結構調整，對行業(yè)產品的自主創(chuàng)新、技術升級的要求越來越高，數控機床行業(yè)、紡織機械行業(yè)、印刷和包裝行業(yè)、塑料及其它行業(yè)機械等行業(yè)對中、高檔工業(yè)電機系統(tǒng)的需求也越發(fā)迫切。傳統(tǒng)設備以手工操作為主，工作強度大、生產效率低、產