微特电机市场现状分析及发展前景

微特电机市场现状分析及发展前景步进电机：经济性更高，适合低精度要求场景步进电机也是一种控制电机。步进电机源于自英语单词Step，意为走一步，是一种形象的翻译。步进电机能将电脉冲信号转换为角位移/直线位移，并且位移量与脉冲数成正比，转速或线速度与脉冲频率成正比。通过调整电脉冲信号或脉冲频率就可以实现对电机的运动控制。步进电机能根据控制脉冲的要求迅速启动、反转、制动和无极调速；工作时能不失步，精度高，停止时能锁住。步进电机包括VR、PM、HB三种。1）VR步进电机，即反应式（VariableReluctance），由绕组、转子由软磁材料组成，结构简单，成本低，但动态性能差，效率低，发热大，已逐步被欧美国家淘汰。2）PM步进电机，即永磁式（PermanentMagnet），由永磁材料制成，动态性能好，体积相对较小，但精度较差，输出力矩较小，是一种成本较为经济的选择。3）HB步进电机，即混合式（Hybrid），综合了前两者的优点，可以实现精确的小增量步距运动，转子和定子上有多个小齿以提高步矩精度，输出力矩大，动态性能好，步距角小，但结构相对复杂，成本相对较高。步进电机控制方式类似于伺服电机，包括驱动器和编码器。驱动器在负载能力的范围内，通过改变脉冲频率来调速；编码器信号检测转子位置，进行控制信号的反馈和电流调节。作为开环的控制系统，由于过载能力较低、调速范围相对较小、低速运动有脉动、不平衡等问题，一般应用于小型或简易型机器人中。步进电机VS伺服系统，可靠性低，经济性高。步进电机相比伺服电机，不足之处在于：精度略低；开环系统的低可靠性，低速存在共振区；运行噪音较高；无过载能力，易失步；能量转化效率低，自身损耗及发热较高；动态响应慢，加减速低；优势在于：调试较为简单，伺服驱动器涉及的参数多、使用手册长，且不同品牌的驱动器区别可能很大；成本更低；精度方面，在大多数场合，步进的分辨率已远高于机械要求的精度，对于高要求场合，通过细分驱动、添加闭环控制等方式，也可以达到很高的控制精度。因此，伺服电机更适用于要求高效率、高速高响应、高可靠性的场合，步进电机用于要求不高、成本敏感的场合，控制系统的设计须综合考虑控制要求、成本等因素，选择适当的控制电机。精密给药装置行业市场需求分析全球的医药市场由化学药和生物药两大板块组成。生物药是目前医药市场创新的主要方向，广泛用于心脑血管疾病、代谢性疾病等慢性病的治疗，与自我注射给药这一新型给药方式的匹配度更高；生物药从成分上一般是蛋白质、核酸、糖类、脂类等较不稳定的生物大分子，在剂量精准度、药品保存等方面均有较高要求。综合以上原因，生物药是以注射笔为代表的精密给药装置的主要下游市场，生物药行业的发展对注射笔的市场需求有显著驱动作用。以下主要针对生物药及相关适应症进行市场需求分析。（一）生物药行业概况相较于化学药，生物药具有更好的疗效与更小的副作用，也可以应对过往较难解决的疑难杂症，已经成为医药市场的宠儿与患者的优先选择。根据弗若斯特沙利文统计，2019年全球最畅销的10种药物中有7种为生物药，创新生物药为肿瘤、心衰、阿尔兹海默症等多种复杂、难治以及缺医少药的疾病提供了全新的治疗选择。随着生物药行业技术进一步发展与药品种类的进一步扩充，生物药行业未来会保持较好的发展前景。根据弗若斯特沙利文发布的研究报告，2019年全球生物药市场规模约为2，864亿美元，预计生物药市场的增长速度将超过整体医药市场，预计到2024年达到4，567亿美元，年复合增长率为9．8%。我国的生物药市场起步较晚，但由于生物药临床上的安全性、有效性及依从性好，我国生物药市场需求迅速扩大。在消费端，随着我国逐步进入老龄化社会与社会经济消费能力的增强，社会整体对医疗的需求不断上升。在生产端，近年来我国政策支持、技术进步等因素驱动我国生物药市场迅速发展，生物药市场规模从2014年的1，167亿元增长到2018年的2，622亿元，预计到2023年达到6，357亿元，期间的年复合增长率分别为22．4%和19．4%，远超化学药与中药市场增速。除了生物原研药市场份额的提升以外，在生物原研药专利到期后，疗效类似的生物类似药会以价格优势迅速抢占一定的市场空间，药品整体价格的下降也将降低患者用药负担，进一步扩大该类药品的市场。根据弗若斯特沙利文报告，2014年我国生物类似药市场规模达为8亿元，2020年可达到64亿元，2030年有望达到590亿元。综上所述，我国生物药行业未来发展前景较好，新型生物药层出不穷，从而对配套生物药的精密给药装置带来了市场基础。（二）精密给药装置细分领域药物市场需求目前注射笔主要应用于各类生物药的皮下注射给药中，如重组人生长激素（矮小症用药）、胰岛素及类似物（糖尿病用药）、GLP-1类药物（糖尿病用药）、特立帕肽（骨质疏松用药）、重组人促卵泡激素（不孕不育用药）、阿扑吗啡（帕金森症用药）等需中长期自行用药的慢性疾病药物，以及阿达木单抗、阿利西尤单抗等高价靶向药物，以及高端美容针等消费市场。1、精密给药装置生长激素市场需求目前我国儿童矮小症的发病率约为3%。使用生长激素治疗的最佳年龄段为4~15岁，根据2019年全国人口调查显示，该年龄段人口约为1．8亿人，对应的矮小症人口数量约为540万人。缺乏生长激素是导致矮小症的最主要的原因，重组人生长激素是近年来治疗矮小症的最重要的手段，目前已成为公认的治疗矮小症最有效的药物。我国生长激素市场处于快速扩张阶段，市场规模在2015-2020年间复合增长率达到21．9%。根据国盛证券的研究报告，2019年国内生长激素市场规模约55亿元，我国生长激素市场的存量潜在市场空间为1，359亿元，目前我国生长激素市场远未饱和，需生长激素治疗患者的就诊率与治疗率较低，整体市场渗透率不足4%，与发达国家28%的整体渗透率相比处于较低水平。对于具体细分药物而言，生长激素分为水针、粉针和长效剂型，其中水针和长效剂型均需要使用注射笔进行注射。目前水针剂型是主流选择，2020年占生长激素销售市场的70．9%，而使用更为便捷、患者体验度更好的长效剂型是未来的发展方向，因此生长激素药物市场增长能够显著带动注射笔的需求。在国内生长激素药物市场，金赛药业是行业龙头，市场份额占比为76．13%，其以水针剂型为主，且为唯一的长效剂型厂家，剩余市场主要由安科生物粉针、联合塞尔粉针占据。2、精密给药装置降糖药物市场需求根据国际糖尿病联盟（IDF）发布的《IDF世界糖尿病地图（第10版）》，2021年全球约5．37亿成年人（20-79岁）患有糖尿病（10个人中就有1人为糖尿病患者）；每2名糖尿病患者中有1名未被确诊，总数达2．40亿人。由于人口老龄化程度加重、人群体质差异、生活水平改善和不良生活方式的影响，我国人群属于糖尿病易感人群，糖尿病防治形势日趋严峻，发病人群数量呈逐年上升趋势。据IDF估计，全世界每4名糖尿病患者中就有1名来自中国，我国1．41亿名成年糖尿病患者，适龄患病率约10．6%。我国糖尿病患者基数大，未诊断糖尿病比例较高，知晓率低，随着未来健康意识的进一步提升，治疗需求潜力较大。在现有的医学条件下，绝大多数糖尿病患者病情无法逆转，需要长期甚至终生治疗。根据《中国2型糖尿病防治临床指南（2020年版）》，1型糖尿病患者需依赖胰岛素治疗维持生命；2型糖尿病患者当口服降糖药效果不佳或存在口服药使用禁忌时，仍需使用胰岛素以控制高血糖并减少糖尿病并发症的发生风险；在某些时候，尤其是病程较长时，胰岛素治疗可能是最主要的、甚至是必需的控制血糖措施，以及《医保目录》对胰岛素产品的收录，糖尿病患者胰岛素治疗的经济负担得到了显著降低，从而进一步释放胰岛素及类似物的市场需求。目前新型的降糖治疗手段还包括GLP-1RA疗法，包括艾塞那肽、利拉鲁肽、利司那肽、贝那鲁肽、度拉糖肽、洛塞那肽、司美格鲁肽等。GLP-1RA可有效降低血糖，部分恢复胰岛β细胞功能，降低体重，改善血脂谱及降低血压，而且低血糖风险较低，是糖尿病治疗的新兴选择。根据《中国老年人2型糖尿病防治临床指南（2022年版）》，对于合并心肾病变或需要减轻体重的老年糖尿病患者，GLP-1RA为优先选择的注射降糖药。在我国糖尿病患者中，超重比例为41%、肥胖比例为24．3%，心血管疾病是糖尿病第一并发症，因此具备减肥与保护心脏的GLP-1类药物在我国市场潜力巨大。根据西南证券研究报告《GLP-1引领全球降糖药时代变革》，2019年世界范围内GLP-1类药物在降糖药中的市占率达19%，近十年保持高达39．7%的高速复合增长率，是优先推荐用药；国内市场因价格较高、认知程度不高等影响，市占率仅为3%，有较大的提升空间。与口服降糖药治疗相比，胰岛素治疗以及GLP-1RA治疗都以长期自我注射治疗为主，需要患者本人及其照顾者掌握更多的自我管理技能，与注射笔市场有较强的关联性。随着糖尿病患者诊疗率的提升，药物价格的下降，预计我国胰岛素及类似物、GLP-1类药物市场将持续增长，尤其是GLP-1类药物有望快速放量，从而为我国注射笔市场带来较大新增需求。3、精密给药装置特立帕肽药物市场需求根据国家卫生健康委2018年发布的中国骨质疏松症流行病学调查结果，骨质疏松症已经成为我国50岁以上人群的重要健康问题，中老年女性骨质疏松问题尤为严重。50岁以上人群骨质疏松症患病率为19．2%，其中男性为6．0%，女性为32．1%。调查还发现，我国低骨量人群庞大，50岁以上人群低骨量率为46．4%，是骨质疏松症的高危人群。特立帕肽是一种骨形成促进剂，能够调节骨代谢以及人体对钙磷等成骨物质的吸收，被公认为治疗骨质疏松症的理想药物之一，当下特立帕肽作为国内外唯一的骨形成促进剂处方药，未来有较大市场空间。根据中航证券的研究报告，特立帕肽的原研企业为礼来，礼来2019年特立帕肽在全球范围内实现销售收入14．05亿美元，相比之下，特立帕肽在中国市场仍处在起步阶段，2019年样本医院销售额约为2，100万元，目前我国特立帕肽市场在售的企业仅有联合塞尔、信立泰和礼来三家企业。4、精密给药装置促卵泡激素药物市场需求促卵泡激素（FSH）是一种重要的辅助生殖用药，主要用于促进卵泡生长和发育，从而辅助治疗不孕不育。近年来我国不孕症患者数量显著提高，我国1995年不孕不育率仅有3%左右，而2012年-2018年期间我国不孕不育人数迅速从4，000万上升到5，000万，整体的不孕不育率达到14．45%，目前我国育龄夫妇的不孕不育率已经攀升至约12%-18%。当前我国促卵泡激素治疗渗透率较低，国内促卵泡激素市场仍有较大市场空间。2014-2018年促卵泡素行业市场规模从14．2亿元增长至23．7亿元，年均复合增长率达到13．6%。未来促卵泡激素市场将会进一步扩张，预计2023年市场规模能够达到46．7亿元。与此同时，我国二孩、三孩政策的相继实施，提高了70后和80后家庭再次生育的意愿，有生育需求的高龄女性不断增加，高龄女性辅助生殖的需求将刺激促卵泡激素市场进一步增长。此外，促卵泡激素的趋势有助于国内相关生物制药企业进一步扩容。打破了长期以来促卵泡激素被外资企业控制的局面。重组促卵泡激素需要使用注射笔进行注射给药，随着国产重组促卵泡激素的逐步放量，以及长效促卵泡激素的临床试验，预计未来重组促卵泡激素成本会进一步降低，从而有利于重组促卵泡激素市场的进一步扩容，同时带动注射笔需求的同步增长。5、精密给药装置整体市场需求精密给药装置的下游行业正处于快速发展的行业上升期，未来市场空间较大。根据ReportLinker研究结果，2021年全球注射笔市场规模预计为376亿美元，2026年，全球注射笔市场规模将能达到533亿美元，年均复合增长率7．2%。我国的注射笔市场起步较晚，但是随着我国老龄化的加剧与慢性病患者数量的增加，注射笔丰富的功能、良好的使用体验以及注射效果保证了患者的依从性，使得广大患者对注射笔的需求将持续增长。电机行业市场重要的驱动源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。精密给药装置行业概况临床常用的给药途径包括胃肠道给药（口服、舌下和直肠给药），注射给药（静脉注射、肌内注射和皮下注射等），以及吸入给药、鼻腔给药、局部给药等。其中注射给药因其药物吸收快，进入体内药量准确而被广泛应用。现阶段我国各种注射用药物（粉剂，水剂）仍广泛采用安瓿瓶和西林瓶罐装，通过各种规格一次性注射器在临床端实现给药。随着社会经济的繁荣和人民生活水平的提高，不良的行为和生活习惯导致各种慢性病（心脑血管疾病：高血压、高血脂、冠心病、脑卒中等；代谢性疾病：肥胖、糖尿病、痛风、缺铁性贫血、骨质疏松等）高发，慢性病的治疗是一个持续而漫长的过程，由于现行的注射给药方式需要医护人员操作，日益增加的慢病患者与有限的医护资源形成了严重的矛盾，迫切需要一种便于患者自我注射给药的方式来解决日益严重的医护资源短缺问题及降低患者日常给药的时间成本和物力成本。随着药物研发、药物包材等领域的发展，一种采用卡式瓶罐装药液用笔式注射器进行自我皮下注射的精准给药方式迅速得到患者的认可。相较于传统的注射给药方式，注射笔有以下几大优势：①患者不需要较多的专业操作知识便可顺畅使用注射笔进行自我注射治疗，操作简单便捷；②注射笔使用的是预先装填好药物的卡式瓶等笔芯，不需要多次药物吸取与转移，相较于传统注射器减少了药物的浪费以及药物污染的可能性；③多数注射笔采用了可重复使用设计，减少了医疗废物的生成，功能上更加完备，比如具有剩余药量提示、自动排气等功能；④注射笔采用微特电机传动或精密机械传动，注射阻力较小，痛感减轻，用户体验较好，患者使用依从度高，从而提高了药品疗效；⑤电子式注射笔能够进行用药记录，并逐步具备智能物联、自动感应、大数据管理等智能功能，发展为患者的自我健康管理终端。电机技术：技术原理共通，延展性较强电机一般指电动机，亦称马达，可将电能转换为机械能，为用电器或各种机械提供驱动力，在现代工业和生活中应用极为普遍。电机的基本原理为电磁感应定律电能在线圈上产生旋转磁场，并推动转子转动。电机的基本构造包括：定子（铁芯、绕组和基座）、转子（铁芯、绕组），此外不同类别电机可能配有电刷、传感器、驱动器、风扇等配件。电机原理虽然简单，但高端设计十分复杂，牵涉设计、工艺和设备等环节，涵盖电磁学、摩擦学、热、流体、振动、声学等自然科学和相关技术工程领域。电机技术种类非常多。法拉第1921年制成世界第一台电机，1831年发现电磁感应定律，经过200年技术更新迭代，电机品类已十分庞杂。根据电源种类不同，分为直流电机和交流电机。直流电机响应快，启动转矩大，调速性能好（转子受力由电流和磁场强度决定），调速范围宽，缺点是需要换向，结构更复杂，后续维护不便利，且限制了电机容量和速度，功率范围0．01W-1000kW；交流电机不需要换向器，因此结构简单、制造方便，牢固，使用寿命长，功率覆盖范围大（几W-百万kW）。根据有无电刷，分为有刷电机和无刷电机。交流电机不需要电刷换向，因此有刷无刷仅涉及直流电机。无刷电机的换向和调速工作由霍尔传感器、控制器、磁编码器等电子元件完成，替代了电刷，同时赋予电机更多的控制性能，数字变频的可控性更强。无刷电机解决了电刷运转产生的电火花问题，且运转时的摩擦减少，噪音降低，寿命延长；缺点在于成本较高，技术难度较高，因此常用在控制要求较高、转速较高的设备上。根据转子定子是否同步，分为同步电机和异步电机，两者均属于交流电机。同步电机较复杂，效率高，造价高，大多用于大型发电机场合和2000KW以上的电动机上；异步电动机简单，成本低，易于安装，效率略低，应用更广泛。空心杯电机：结构紧凑，能量转换效率高空心杯电机属于直流、永磁、伺服电机。空心杯电机与传统电机的转子结构不同，采用无铁芯转子，线圈通过连接板，和换向器、主轴链接到一起，共同组成转子。由于线圈形状像个杯子，因此称为空心杯。无铁芯结构消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，能量转换效率提高，最高可达90%+，同时降低电机重量和转动惯性，可达到更高的控制和拖动特性。空心杯电机分为有刷和无刷两种。1）空心杯有刷电机：采用电刷换向，转动过程中会摩擦碳刷，造成损耗，需要定期更换碳刷，电机寿命有限，平均为几千小时；容易产生电火花和电磁波，干扰电子设备；优势在于，有刷电机不存在涡流损耗，特别是在高速运转下，相比无刷电机的损耗显著更低；结构更简单，成本更低；2）空心杯无刷电机：采用电子换向，通过霍尔元件感知永磁体位置，电子线路切换线圈中电流的方向，进而改变磁力，其优势在于消除了电刷的损耗和电火花对电子设备的干扰，寿命可达到数万小时，但无刷电机存在涡轮损耗，涡轮功率损耗随速度的平方增加；另外添加了换向器和控制器等，增加了系统的组件和成本。空心杯电机具有节能、控制性能好、能量密度高等优点，但功率较低。空心杯电机的优点在于：1）节能：能量转换效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上（铁芯电动机一般在70%）；2）控制性能好：起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节；3）拖动性能好：运行稳定性十分可靠，转速波动能控制在2%以内；4）能量密度高：与同等功率的铁芯电动机相比，其重量、体积减轻1/3-1/2；5）散热效果好：铜板线圈内外表面都有空气流动，温升较小。但缺点在于功率上限低：由于没有牢固的铁芯支撑，线圈厚度较薄，且线圈和输出轴的连接强度有限，因此体积、功率等无法做到很大，一般空心杯电机最大功率仅几百瓦，属于一种微特电机。空心杯电机在高精度、高速响应、紧凑高效场景得到广泛应用。1）需要快速响应的系统：领域导弹方向的快速调节、高灵敏度的记录和检测设备、工业机器人、仿生义肢；2）对重量和能耗要求的飞行器，包括无人机、航模等；3）其他家电、工业产品，可以替代传统电机，提高产品性能。根据国际咨询机构QYResearch统计数据，预计2022年全球空心杯直流电机市场规模为7．5亿美元，2022-2028年复合增速8%，至2028年增加至11．9亿美元；2021年中国、欧洲市场份额分别为35%、26%。空心杯市场长期被外资垄断，蕴藏大量机遇。空心杯电机的产品制造和量产的难度高，绕线和自动化工艺复杂，对绕线工人的技能水平要求高，难以实现大规模量产。目前空心杯市场被德国FAULHABER与瑞士Maxon主导，随着国内市场对空心杯电机认知程度不断提高，国产厂商的量产工艺水平不断突破，未来有望实现。伺服电机：控制精度高，广泛应用于工业自动化伺服电机是工业自动化行业中应用最广的电机。伺服来自英文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。伺服系统一般由驱动器、电机、编码器构成。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。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，