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工业机器人三大核心部件之一:伺服电机市场现状

宁洋 2019-10-17 2072 1

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剖析产业发展现状

为区域/园区工作者洞悉行业发展

伺服电机与减速器、控制器被认为是工业机器人三大核心零部件,也是制约我国工业机器人产业发展的主要瓶颈。其中,伺服电机是一种补充马达间接变速的装置,可将电压信号转化为转矩和转速信号,以控制机器人的具象表现,是工业机器人的动力系统及运动的“心脏”。本文以工业机器人伺服电机的市场现状和技术难点为基础,分析了其未来发展趋势。

摘要:伺服电机与减速器、控制器被认为是工业机器人三大核心零部件,也是制约我国工业机器人产业发展的主要瓶颈。其中,伺服电机是一种补充马达间接变速的装置,可将电压信号转化为转矩和转速信号,以控制机器人的具象表现,是工业机器人的动力系统及运动的“心脏”。本文以工业机器人伺服电机的市场现状和技术难点为基础,分析了其未来发展趋势。

2018年工业机器人的总成本中,伺服电机、减速器和控制器三大核心部件的比例约为70%,分别为22%、32%和12%,伺服电机在工业机器人产业的地位从技术和成本上,均为不可或缺的一环,随着工业自动化和“智能制造”的发展,工业机器人的应用领域不断延伸,优化伺服电机技术的同时,降低成本是增强国产产品竞争力的必然途径。

  

图1 工业机器人结构及成本占比

  (资料来源:公开资料)

依托工业机器人产业发展,应用市场增速迅猛

在市场上,伺服电机作为工业机器人的配套部件,与工业机器人出货量比例为1:1,根据国际机器人联合会(IFR)数据显示,2018年国内工业机器人伺服电机装机量为15.64万套,市场规模为23.2亿元,近三年的平均复合增长率为33%,增速迅猛。

图2 2015~2019年国内工业机器人控制器市场规模及预测

  (资料来源:五度易链行业研究中心)

市场竞争激烈,国产向上突围难度大

目前,国内伺服电机系统供货商主要分为欧美系、日系、台系和国产品牌四大阵营。其中,日系凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场;欧美品牌以大型机械市场为主,占据高端领域;台湾品牌产品价格和技术水平定位于外资品牌和国产品牌之间;国产企业技术路线上与日系产品接近,但由于发展较晚,相比日本技术水平还有待提高,向上突围还需时日。

  

图3 国内工业机器人伺服电机市场格局

  (资料来源:五度易链行业研究中心)

国产企业以汇川技术、埃斯顿、广州数控为代表,产品功率范围多在22KW以内,近年来整体竞争力在不断提高。

  表1 国内工业机器人伺服电机主要企业

  (资料来源:五度易链行业研究中心)

小型集成和大功率应用是国产产品的两大短板

工业机器人中,伺服电机用于驱动机器人的关节,对功率质量比、扭矩惯量比、高启动转矩等要求较高,造成伺服电机的小体积集成和大功率的应用成为技术的关键核心。

国内伺服电机起步较晚,早期研究主要对标中小型设备制造业的日系产品,与日系产品有较强的趋同性,产品以5.5~15kW功率的中小型功率产品为主,导致国产大功率伺服电机产品的研究滞后,并且在小型化集成方面的技术上尚不及日系产品。这两个方向是国内企业亟需完善的方向。

  表2 国产伺服电机产品与国外对比

  (资料来源:五度易链行业研究中心)

国内以补齐大功率和小型集成短板为方向,提高产品竞争力

工业机器人是推动产业升级发展的重要支持手段,伺服电机作为机器人中的执行单元,是影响工业机器人性能的主要因素,未来国内伺服电机市场受益于产业升级需要的市场增容影响,将继续保持较快的增长速度,国产产品进口替代的空间依然巨大,生产与大功率机器人配套的伺服电机和优化小型、高密集成路径,是国产产品的主要发展方向。

小结

伺服电机将控制器给出的电压信号转化为转矩和转速信号,控制机器人的具象表现,是工业机器人的动力系统及运动的“心脏”。工业机器人生产成本中伺服电机占22%,是技术和成本中重要的一环。近年来,伺服电机依托工业机器人产业发展,应用市场增速迅猛,但市场竞争激烈、总体稳定,国产向上突围难度大,目前小型集成和大功率应用是国产产品的两大短板,未来国内以补齐大功率和小型集成短板为方向,提高产品竞争力。


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