电机行业发展趋势分析

电机行业发展趋势分析电机行业发展趋势随着经济全球化发展和全球内的产业转移，微特电机行业开始被转移到发展中国家。中国作为发展中国家的代表，承接了日本、韩国等发达国家的微特电机转移。我国微特电机行业起步于20世纪50年代，开始时主要是为满足国防武器装备的需要而进行研究和生产，之后随着国民经济的发展，微电机的需求量越来越大，应用也扩展到家电、信息设备、汽车等多种领域。在市场需求的引导下，我国微电机行业通过积极考察学习国外先进技术，引进各类专用设备和生产线开启了规模化、专业化生产的进程，先后经历了仿制、改进、再到自主创新设计阶段，至今已有60余年的发展历史。目前我国微电机行业已形成产品开发、生产，以及关键零部件、关键材料、专用制造设备、专用测试仪器相互配套、基本完整的微电机工业体系。另一方面，对比国外微电机的发展，国内的微电机行业企业产品种类比较少、加工精细程度不够、不合格率较高的，在功率密度、运行精度和产品寿命等方面同国外有明显差距，高端电机市场然被欧美德日等国企业把持控制，争夺高端市场份额也是国内企业发展的重点；同时，在全球降低能耗的背景下，高效节能电机成为全球电机产业发展的共识。在中国制造2025的大环境下，电机制造业对创新的要求和发展也在与日俱增。政策层面的大力推动与巨大的市场增长空间给电机节能环保材料、节能电机等带来大量投资机会，节能电机发展前景十分广阔。分析电机行业概况（一）电机的概念及种类电机是指以电磁感应为理论基础进行机电能量转换的一种电磁机械装置，广泛应用于工业、农业、国防、公用设施和家用电器等各领域。根据能量转换方式，电机可以分为发电机和电动机。发电机是将机械能转换成电能的机械装置，是产生电力的核心部件。电动机则是将电能转换成机械能的机械装置，广泛地用于驱动各种生产机械、设备和家用设备，如机床驱动、电力给排水、农副产品加工、矿石采掘和传送、电驱动车的牵引、鼓风设备、起重设备、轧钢机械、造纸设备、化工机械及家用电器的驱动等。按电流性质，可分为直流发电机和交流发电机，后者又可分为同步发电机和异步发电机，现代发电站中最常用的是同步发电机。同步发电机按所用原动机的不同，主要分为汽轮发电机、水轮发电机、风力发电机、燃油发电机、燃气发电机等。按工作电源分类，可分为直流电动机和交流电动机，后者按照其结构及工作原理分类，又可分为同步电动机和异步电动机。同步电动机一般包括永磁电动机、磁阻电动机、磁滞电动机等，异步电动机一般包括交流换向器电动机和感应电动机等。按照功率的大小或定子铁芯高或定子铁芯外径等级进行分类，电动机又可分为大型电动机、中型电动机、小型电动机和微特电动机。虽然发电机产品种类繁多，但其结构大致相同，一般包括几部分：一是定子总成，其中包括定子铁芯、定子绕组；二是转子总成，其中主要部件包括转子铁芯、转子绕组、集电环、轴承、转轴；三是其他部分，包括端盖、支架、调压器、尾盖总成、碳刷、螺栓等。定子总成、转子总成是决定电机整体性能的核心部件，其质量与性能直接决定了电机的性能。简单来说，电机中固定的部分叫做定子，旋转的部分叫做转子，在上面装设磁极和电枢绕组，通电后产生感应电动势，充当旋转磁场产生电磁转矩进行能量转换。（二）电机行业市场概况随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的发展，电机产品的使用范围不再局限于工业应用，而是逐渐向商业及家用设备等其他领域扩展。同时，随着稀土永磁材料、磁性复合材料等新材料的出现，使得各种新型、高效、特种电机层出不穷。近十几年，由于国际社会对节约能源、环境保护及可持续发展的重视程度迅速提高，生产高效电机已成为全球电机工业的发展方向。目前，世界电机制造业正从通用产品向通用与专用特殊产品并举的方向发展，高效、节能、高品位电机和机电一体化的变频电机将有良好的市场前景。从全球电机市场的竞争格局来看，占主导地位的仍是几家大型跨国企业，全球电机产品主要制造商有通用电气、西门子、ABB、东芝、日立、三菱等，这些企业掌握着世界上最先进的电机制造技术，尤其在大中型电机产品的技术上占有优势。凭借其技术实力和品牌知名度的双重优势，大型跨国电机制造企业占据了海外的大部分市场份额。基于广阔的市场空间和劳动力成本优势，国际知名电机企业大都已在中国设立生产基地，在带来新产品和新技术的同时，也为国内的电机配套行业带来了市场机遇。国外电机企业将其电机产品的主要部件外包给专业生产企业为其制造，促进了国内电机制造企业的发展以及电机行业专业分工业务模式的形成。随着国外电机生产企业将制造基地向发展中国家转移，我国电机制造行业产量逐年增长，出口额逐年上升，出口产品档次不断提高，部分技术含量较高的产品已打入国际市场。根据海关总署数据，2007年，我国电机出口贸易额为56．19亿美元，至2018年，我国电机出口贸易额为118．47亿美元，较上年同期增长9．78%。电机行业发展趋势我国电机制造业经过几十年历程，已经获得很大发展，生产技术水平也有了很大提高。从电机行业未来发展看，节能型电机以及直流机中的高功率密度、调速范围广、低速大扭矩的电机仍是发展方向。我国目前已具备了生产高效电机的技术条件，但由于市场条件不够成熟，产量和市场容量都较小。近年来，节能机电设备一直处于不冷不热的状态，然而，随着国家倡导低碳，在十二五节能减排的大背景下，对节能减排的积极推行及高效节能电机补贴政策的逐步落实，高效节能电机业将迎来爆发式的增长。十二五期间，我国中小型电机行业将迎来出口电机的技术壁垒，近年来电机能效指标已在欧盟、美国、加拿大、日本、韩国等国家广泛推广。因此，新型高效永磁无刷直流电机项目的建设，将进一步满足市场对高效电机的需求，二十一世纪是无刷直流电机广泛应用时期，将为所有新一代整机产品设计师所采用，可见项目建设是市场的需要。而目前，我国电机年用电量超过2万亿千瓦时，约占全国用电量的60%和工业用电量的80%。高效节能电机能耗比普通电机低20%30%。我国高效电机目前市场占比只有10%。节能电机设备采用新的设计理念、新工艺和新材料，通过降低电磁能、热能和机械能的损耗，提高输出率。与标准机电设备相比，使用节能机电设备节能效果非常明显，通常可提高能耗比4%左右，节能电机市场前景看好。若我国每年新增电机及拖动系统均采用高效节能产品，电机系统优化设计，每年可节电上千亿千瓦时，减排近亿吨二氧化碳。因此大力推广高效节能电机，提高电机效率无疑是实现节能减排目标首要解决的问题。电机行业应用趋势随着智能家居、工业自动化、物流自动化等概念的普及深化，在与每个人息息相关的家电领域、车载领域以及工业领域，各类电机在技术方面都出现了新的需求。在家电领域，电器的智能化需要电器对人机交流产生相应的反馈。例如扫地机器人需要扫描计算空间，规划路线，然后执行移动以及相应的清洁工作。这里除了各类传感器和复杂的计算，其执行单元都离不开电机的应用。再譬如，智能家居概念下，在接收到控制命令后，冰箱的开门、打开抽屉可自动完成，这个概念也需要增加多组电机。汽车智能化对电机的需求更加明显，例如新开发的乘用汽车，普遍将电动车门、电动车窗、电动后视镜、电动座椅、多风口可控自动变频空调等概念普及，这些新增的功能使电机的数量急剧增加。考虑到这些电机的应用场合以及设计使用寿命，48V以下的BLDC、步进电机等会出现较快的增长。同时新的需求以及成本的压力，对电机控制器提出更复杂的要求，例如从原有的并行通讯，改为串行或者总线通讯，以减少整体布线并提高兼容性。例如增加各类电压、电流、温度的实时监测并反馈，以便电器安全自诊断与保护。例如对电机控制的待机功耗提出苛刻的要求，以满足各类电器的能耗要求等。并且对电机本身的功率密度也会有强烈的要求，以满足工作条件下更低功耗、更低的散热、更紧凑的结构。这些都是电机技术发展的课题。电机的构成及分类（一）界定及分类电机俗称马达，广义上指电动机和发电机，但一般情况下就以电机作为电动机的简称，且电动机和发电机原理可逆，都是利用电磁感应原理进行电能和机械能的相互转换。按照最常用的电源分类方式可将电机分为直流电机和交流电机，其中直流电机根据有无电刷分为有刷和无刷电机，交流电机根据转子和磁场的运转同步与否分为同步电机和异步电机；电机按用途划分，主要分为驱动电机和控制电机，驱动电机的应用领域较为常见，如家电、电动工具及其他通用设备等，控制电机又包括步进电机和伺服电机。（二）构成电机主要由定子组件、转子组件、端盖和辅助标准件组成，而定子绕组中又包括铁芯、铜线绕组（漆包线绕成的线圈）、绝缘材料等组成。中国电机行业行业竞争格局电机行业市场容量大，作为重要的驱动源，广泛应用于不同领域。我国电机企业数量较多，但是行业高端市场被国外发达国家占据，我国厂商大多集中在微电机领域，市场竞争较为激烈。目前，中国电机行业属于劳动密集型加技术密集型产业，大中型电机市场集中度较高，中小型电机市场的集中度较低，竞争激烈。电机行业内部存在较大的分化，上市企业、大型国有企业因资金充足、产能规模较大、品牌知名度较高等原因，在整个行业的发展中占据了先机，逐步扩大了市场占有率。而数量众多的中小型的、同质化的电机生产企业只能分享剩余的市场份额，在行业内形成马太效应，促使行业集中度有所提升，部分弱势企业被淘汰。总的来说，国内电动机制造企业规模较小，多数企业集中于低端产品的生产，行业内企业竞争激烈，国际领先企业凭借技术、管理等优势纷纷抢占国内市场。目前，中国本土的电机厂商可分为具备电机电控供应链的新能源汽车整车企业、专业从事汽车零部件供应或专业从事电机电控产品供应企业，以及传统电机企业三种。电机行业发展政策政策端支持下，未来高效节能电机渗透率有望加速提升。2021年6月开始《GB18613-2020电动机能效限定及能效等级》正式实施，淘汰IE3以下能效电机，2021年11月工信部发布《电机能效提升计划》，要求到2023年高效节能电机年产量达到1．7亿千瓦，在役高效节能电机占比达20%以上（而当前渗透率不到10%）。2022年6月发布的《工业能效提升行动计划》提出2025年新增高效节能电机占比达到70%以上。在政策大力支持下，未来节能电机渗透率有望加速提升。中国电机行业发展方向及前景在一系列市场因素的影响下，我国大部分电机企业利润空间被进一步压缩。在成本高居不下，环保监管进一步加强的背景下，高效节能电机是电机产业发展的必然方向。中国作为电机生产大国，再制造是工业做强的一个重要环节，而电机再制造的节能减排意义重大。中国电机再制造市场潜力巨大，节能效果明显，将成为中国再制造的一个重要领域。电机行业在我国属于典型的离散型制造模式。目前，该行业80%以上为多品种、小批量生产模式，实际的供应链规模超过千亿元。在历史上，我国电机行业系统繁多，系统间无数据接口，信息孤岛林立，信息共享困难;此外，电机行业还存在功能过于单一，系统集成工作量大，导致反复投资问题的出现。目前，我国电机行业运维难度越来越大，系统维护费用高、收益低、风险大。总体来看，目前，电机行业智能化水平不尽如人意，主要表现在：高端设备投入不足，工艺水平存在较大差距;缺乏高端人才和技术团队，行业创新能力欠佳;行业研发平台作用发挥不充分，基础技术研究薄弱。这些潜在原因导致我国电机行业企业的盈利能力普遍不强，大部分制造技术处于工业2．0阶段，数字化车间、智能物流体系很少。此外，我国电机行业还存在着几个痛点，主要包括：缺乏精益生产管理理念，信息化水平低、数字化能力欠缺；产品需求个性化，电机制造趋向柔性生产，但规划技术落后；生产装备落后，机械化、自动化水平较低；劳动力年龄结构不合理，偏老年化；劳动力整体素质低下，劳动力成本居高不下。这些问题的存在，桎梏了行业的进一步发展。为了行业向更高层次发展，需要对电机行业进行一个整体梳理，从各个薄弱环节击破，从而促进行业的新发展。中国电机行业市场容量随着高能效电机在汽车、农业、空调和洗衣机等领域的广泛使用，全球的电机市场得到了很大的增长。据统计，2019年全球电机市场的规模为1220亿美元。2020年全球电机市场规模达到1505亿美元，而2021至2028年复合增长率有望保持在6．4%的速度。2028年销售额达到2325亿美元。电机是用电量最大的终端耗电设备，根据统计，电机的总用电量占全社会的64%左右，其中，工业领域的电机用电量占工业用电的80%左右。近年来，工业和信息化部与有关各方共同努力，组织实施电机能效提升计划，积极推广应用高效节能电机技术和产品，加快完善电机能效标准体系，大力开展工业节能监察，推动低效电机加快淘汰，推动我国电机能效水平显著提高。当前我国高效电机市场占有率已比2013年约提高20个百分点。据统计，发达国家每个家庭平均拥有的电机数量是80到130台，而我国大城市家庭平均拥有的电机数量大约在20到40台之间，目前还远低于发达国家的平均水平，因此，国内的电机产业还有很大的发展空间。随着汽车电动化快速推进，驱动电机作为新能