伺服电机市场规模和格局分析

导语：伺服电机作为现代工业装备中的核心部件，其市场地位日益凸显。本文重点介绍了伺服电机的概况、市场规模和格局及伺服电机未来发展趋势。

一、伺服电机概况

伺服电机servo motor

“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。伺服英文为 servo，指系统跟随外部 指令进行人们所期望的运动，实现对位置、速度、加速度和力矩的精准控制。“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动;当控制信号发出时，转子立即转动;当控制信号消失时，转子能即时停转。伺服电机是工业自动化行业中应用最广的电机。伺服电机具有响应速度快、精度高、加减速度快、速度不受负载影响等优点，且转速范围宽、高速性能好、低速运行平稳，同时抗过载能力强，能承受3倍于额定转矩的负载，适用于对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合。伺服电机是一种能够将电能转化为机械能的装置，它可以精确地控制速度和位置，具有反应快速等特点，通常被应用在自动控制系统中执行元件，是伺服系统中的重要组成部分。

   伺服电机的内部结构

　    伺服电机的内部结构：伺服电机主要由定子和转子构成。定子上有两个绕组，励磁绕组和控制绕组。其内部的转子是永磁铁或感应线圈，导磁材料，转子在由励磁绕组产生的旋转磁场的作用下转动。同时伺服电机自带编码器，驱动器实时的接受到编码器的反馈信号，再根据反馈值与目标值进行比较来调整转子转动的角度。由此可见，伺服电机的控制精确度很大程度决定于编码器的精度。

伺服电机的工作原理

伺服电机主要由伺服驱动器、电动机和其他相关部件组成。伺服马达用来提供动力，而伺服控制器则负责调整输出速度和位置，并将其转化为电信号发送给执行机构。

伺服电动机通常由两部分组成：一组感应电动机，另一组是被称为转子的飞轮。当转子旋转时，产生电磁场，带动另一个被称为马达的小型机械零件工作。转子上有两个不同的线圈，它们与吸盘连接在一起。吸盘会把转子上面的线缠绕起来，使整个马达看起来像一把剑。齿轮装置使得转子旋转顺畅，同时也限制了噪音。

伺服电机的分类

　伺服电机分为直流和交流伺服电动机。1)直流伺服电机分为有刷和无刷电机：①有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便(换碳刷)，产生电磁干扰，对使用环境有要求(无尘、易爆环境不宜)，通常用于对成本敏 感的普通工业和民用场合; ②无刷电机体积小重量轻，出力大响应快，速度高惯量小，力矩稳定转动平滑，控制复杂，智能化，电子换相方式灵活，可以实现方波或正弦波换相， 电机免维护，高效节能，电磁辐射小，温升低寿命长，适用于各种环境。2)交流伺服电动机又分为异步伺服电动机和同步伺服电动机。交流伺服电机优点在于速度控制特性良好， 在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡，90%以上的高效率，发热少，高速控制，高精确度位置控制，额定运行区域内可实现恒力矩，惯量低，低噪音，无电刷磨损，免维护。缺点在于控制较复杂，驱动器参数需要现场调整PID参数确定，需要更多的连线。高性能的伺服系统大多采用永磁同步交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。

二、伺服电机市场规模与格局

伺服电机作为工业自动化的核心零部件，市场规模随产业自动化升级稳步增长。

1)替代需求：在机床、纺织机械、印刷机械和包装机械等领域，伺服电机相比步进电机具有精 度、扭矩、过载等性能方面的优势，渗透率不断提升; 2)新增需求：工业机器人、电子智造装备等行业对精度性能要求较高，其迅速增长为伺服电机市场贡献较大增量。根据 Grand View Research 与 MIR 数据统计，2020年全球伺服电机市场规模367亿元，预计2026年有望达到539亿元。我国伺服电机起步较晚，尚处于成长阶段，2020年我国伺服电机市场规模149亿元，预计2026年有望达到225亿元。伺服电机行业65%份额为外资品牌，高端市场基本被外资垄断。根据MIR数据，我国伺服电机竞争格局中外资品牌占65%，国产品牌占35%。根据前瞻产业研究院报告，目前主流品牌可分为欧系、日系和国产品牌等类别，其中欧系日系占据中高端市场，国产主要集中在中低端市场。

①欧系品牌占比20%：如西门子、伦茨、博世力士乐等，过载能力高、 动态响应好、驱动器开放性强，但价格昂贵、体积重量大; ②日系品牌占比45%：如安川、 三菱、松下等，品牌性能和价格相对低、体积小、重量轻、可靠性和稳定性强，但动态响 应能力较弱、开放性较差低，总体上性价比更高，最适合中端需求; ③国产伺服占比35%：如台湾台达、汇川技术、华中数控等，产品基本成熟，精度和可靠性较差，中小功率居多， 中低端伺服系统已实现大规模量产，但高端伺服系统尚未形成商品化和批量生产能力。

汇川技术在国内市场份额第一，市占率15.9%，其次为日本安川(11.9%)、台湾台达(8.9%)、日本松下(8.8%)、日本三菱(8.3%)，CR5为53.8%，集中度较高。当前我国中低端伺服系统已经能够实现大规模量产，但高端伺服系统尚未形成商品化和批量生产能力，国内对精密伺服电机控制系统的需求主要依赖进口。机器人产业发展风生水起，随着扶持政策对机器人产业的推进，以及国产伺服技术的不断提升，我国伺服系统进口替代的步伐将加快。如下为大家盘点一下国内伺服电机行业知名厂家。

三、伺服电机产业链

作为生产磁性材料的主要原料——稀土，该原料和储量及产量均居世界第一，未来将保持长期宽松供给的状态。上游整体供给相对较为宽松。作为伺服系统必不可少的器件，编码器、传感器受国家政策支持，关键技术取得不断突破。但随着原材料价格的上涨，伺服企业生产制造成本随着上升。(1)上游为稀土磁材、电子零部件等材料。(2)中游为伺服系统制造，包括伺服电机、伺服驱动器、数控系统。(3)下游广泛应用于医疗器械、机器人、汽车制造、工业等领域。

四、中国伺服电机行业展望

随着时代的不断发展，伺服电机作为重要的动力元件，在机械和电子行业中得到了广泛的应用。根据市场需求和技术发展，伺服电机的发展趋势也会紧跟时代的潮流，未来的发展趋势是：

1、采用高效功率驱动电路 高效功率驱动电路具有低功耗、高可靠性和稳定性，能够满足各种应用领域的高性能要求，是伺服电机未来发展的重要方向。2、发展低噪声伺服电机 由于伺服电机无法完全避免噪音，所以发展低噪声伺服电机无疑是企业技术发展中的热点。企业将努力改善结构设计，研发一系列低噪声伺服电机，以满足不同应用场合的需求，提高伺服电机的适应性。3、发展高性能伺服电机 主流的伺服电机功率不断提高，加上智能控制系统，伺服电机的精度、响应速度和稳定性也得到了显著的改善。未来进一步研究市场需求和技术发展，企业将发展更高性能的伺服电机，从而满足市场的需求。4、研发更加节能的伺服电机 伺服电机直接耗费的大部分能量是电能，一般情况下，电动机只能转换50%的电能为机械能，其余50%损失为热能。

伺服系统一般由驱动器、电机、编码器构成。伺服系统属于工业自动化控制产品，技术难点主要在于是否具备自调整功能、伺服驱动器响应速度、电磁设计技术等方面，由于集成度高、产品设计和工艺复杂，需要长时间的经验积累才能生产出可靠性和稳定性高的产品。

①伺服驱动器(指令装置)属于驱动层，又称“伺服控制器”、“伺服放大器”，一般通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机 进行控制，实现高精度的传动系统定位;改变控制电压可以变更伺服电机的转速及转向。

②伺服电机属于执行层，伺服电机在自动控制系统中作为执行元件，把输入的电压信号变 换成转轴的角位移或角速度输出。

③编码器(反馈装置)通常内置在伺服电机末端，用来 测量电机的转角、转速和位置，对控制精度具有关键作用。驱动器根据反馈值与目标值进 行比较，调整转子转动的角度，达到伺服控制的目的。

香磁磁业生产的磁编码器磁环产品精度高，在工业自动化设备和过程控制、机器人技术、医疗设备、能源、航空航天等领域广泛应用。磁编码器磁环提供基于位置、速度、距离和方向等基本数据，在优化伺服系统的性能中发挥重要作用。