行业研究简报——空心杯电机

宋莹 2022-07-18

01空心杯电机简介

空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电动机,它具有突出的节能特性、灵敏的控制特性、稳定的运行特性以及拥有技术上的先进性,能够作为高效率的能量转换装置应用于汽车、军工、高技术服务及先进制造等领域。

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另外,电机根据功率大小可分为大型电机、中型电机、小型电机、小功率电机(又称为分马力电机)和微特电机。由于空心杯电机直径小、功率低、且具有特殊性能及用途,因此能够将其归类为微特电机的一种。

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02微特电机行业市场分析

微特电机的历史最早可追溯到19世纪初,随着物理学的进步,人类对电、磁规律的掌握推动了电动机的快速发展。目前,微特电机的应用几乎遍布生产、生活的各个领域,从汽车到家电,从计算机到机器人,从工业生产到航空航天均有微特电机的身影。

微特电机兴起并发展于德国、瑞士、日本等国,之后随着改革开放,我国微特电机行业蓬勃发展。目前,德国、日本等发达国家仍然是微特电机先进技术的代表,中国凭借着相对丰富的劳动力资源和较低的原材料成本,已成为世界微特电机的主要生产大国和出口国。目前我国已经可以实现25个大类、60个系列、超5000个规格的微特电机大批量和规模化生产,占据全球超过70%的产量。

由于空心杯电动机克服了有铁芯电动机不可逾越的技术障碍,而且其突出的特点集中在电动机的主要性能方面,使其具备了广阔的应用领域。

微特电机是设备自动化核心零部件,下游应用广泛,是工业自动化、办公自动化、家庭自动化等必不可少的关键基础机电组件。按照应用来看,信息行业是微特电机最大应用领域,使用量占比达到29%;家电次之占比达到26%;武器、航空、农业、轻纺、医疗、包装使用量占比综合为20%;未来随着传统应用领域市场逐渐饱和,需求放缓,小微电机的主要增持动力有望来自于新能源汽车、可穿戴设备、机器人、无人机、智能家居等新兴领域。

微特电机产业链如图所示:

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03行业政策分析

从国家的各项产业规划,到节能减排要求,再到制造强国战略,微特电机作为各类装备的核心零部件均属于国家鼓励发展、重点支持的领域。

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04行业发展现状及存在问题

微特电机是技术密集行业,其兴起于瑞士,发展于日本,而后随技术扩散逐步向发展中国家转移。

在IT 微特电机领域,日本企业相对领先。硬盘主轴电机是技术含量较高的微电机,光盘驱动器主轴电机技术含量其次,Nidec(电产)市场占有率最高;inebea(美蓓亚)、Nidec(电产)等是轴流风扇电机的代表厂商;手机用线性震动电机仅 SEMCO(三星电机)等少数企业可以供货。

在汽车微特电机领域,同样是日本企业主导市场。Nidec(电产)、ASMO(阿斯莫)、Mitsuba (三叶)、Denso(电装)占据主要市场份额,欧洲重要的汽车微电机厂商是 Brose(博泽),而汽车大国美国,主要从中国大陆和日本采购微电机。Johnson Electronics(德昌电机)是香港企业,主要供应欧美市场。

微特电机行业竞争格局如下所示:

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目前,日本等发达国家拥有微特电机行业的先进技术,我国虽是微特电机的生产大国,但由于起步晚、技术能力弱、人才供应不足及行业认识不清等问题,导致我国在空心杯电机发展前期整体水平始终与国外同类产品存在较大差距,直到近年来才得到了较快发展,不但在国内市场替代进口产品,而且已有企业开始参与国际市场的竞争,这也标志着我国在该领域的发展活力和趋势不可抵挡。


05空心杯电机应用范围

由于空心杯电动机克服了有铁芯电动机不可逾越的技术障碍,而且其突出的特点集中在电动机的主要性能方面,使其具备了广阔的应用领域。尤其是随着工业技术的飞速发展,对电动机的伺服特性不断提出更高的期望和要求,使空心杯电动机在很多应用场合拥有不可替代的地位。

空心杯电动机的应用,从军事、高科技领域进入大工业和民用领域后,十多年来得到迅速的发展,尤其是在工业发达国家,已经涉及到大部分行业和许多产品。

1、需要快速响应的随动系统。如导弹的飞行方向快速调节,高倍率光驱的随动控制,快速自动调焦,高灵敏的记录和检测设备,工业机器人,仿生义肢等,空心杯电动机能很好地满足其技术要求。

2、对驱动元件要求平稳持久拖动的产品。如各类便携式的仪器仪表,个人随身装备,野外作业的仪器设备,电动车等,同样一组电源,供电时间可以延长一倍以上。

3、各种飞行器,包括航空、航天、航模等。利用空心杯电动机重量轻,体积小,能耗低的优点,可以最大限度地减轻飞行器的重量。

4、各种各样的民用电器、工业产品。采用空心杯电动机作为执行元件,可以使产品档次提高,性能优越。

5、利用其能量转换效率高的优势,也作为发电机使用;利用其线性运行特性,也作为测速发电机使用;配上减速器,也可以作为力矩电动机使用。

随着工业技术进步,各种机电设备严格的技术条件对伺服电动机提出越来越高的技术要求,同时,空心杯电动机的应用范围已经完全脱离了高端产品的局限性,正在迅速地扩大在一般民用等低端产品上的应用范围,以广泛提升产品品质。据有关资料统计,在工业发达国家已经有100多种民用产品上成熟应用了空心杯电动机。

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06微特电机未来发展趋势

随着信息技术、材料技术、能源技术迅猛发展,微特电机整体技术水平不断提升,目前微特电机技术已经迈入新发展阶段,存在以下六个方面的发展趋势:1、微型化、轻量化;2、节能化、环保化;3、机电一体化;4、数字化、智能化;5、测试技术新型化;6、高可靠性。



来源:魔茧科技公众号

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