微特电机市场需求分析分析

微特电机市场需求分析分析微特电机市场需求分析微特电机作为工业自动化、办公自动化、家庭自动化、高端装备自动化必不可少的关键基础机电部件，下游应用领域十分广泛，家用电器、汽车、信息处理、航空、医疗、轻纺、工业控制、视像处理等各个领域都可以看到微特电机的身影。根据中国电子元件行业协会数据，消费电子及家用电器是微特电机的主要应用领域，分别占到29%和26%；武器、航空、农业、纺织、医疗、包装等占到20%；汽车电子占到13%；影像处理、工业控制及其他占比较小，分别占7%和5%。近年来，随着精密微特电机及传动技术的发展和自动化、智能化等需求的提升，微特电机的应用领域也在逐步拓展。在家用电器、汽车、工业控制等应用领域保持着稳定增长的同时，医疗器械、可穿戴设备、机器人、无人机、智能家居等新兴领域的快速发展将为微特电机行业带来新的增长动力。1、微特电机家用电器行业需求分析家用电器是提升居家生活质量、满足人民美好生活需求的重要产品之一。我国幅员辽阔、人口众多、市场基础好，家电市场有良好的基本面支撑。根据国家工信部的统计数据，2019年中国家用电器行业营业收入达到16，027．4亿元，同比增长4．3%。2020年，在年初新冠疫情阻断市场的影响下，我国家电行业营业收入仅小幅下滑，同比下降1．1%，体现了家电市场较强的韧性。随着国内疫情的好转，我国家电行业逐步回暖，2021年1-10月我国家电行业营业收入同比增长18．9%，2021年全年全国家用电冰箱产量8，992．1万台，同比下降0．4%；空调产量21，835．7万台，同比增长9．4%；家用洗衣机产量8，618．5万台，同比增长9．5%。我国家电行业发展趋势：从供给端来看，我国家电企业持续进行转型升级和技术创新，研发能力显著提高，创新产品层出不穷，呈现出新品种多、新功能强、新趋势足的特点，拓展了家电品类的内涵和外延，丰富了我国消费者的产品选择范围。从消费端来看，我国人均可支配收入逐步提高，城乡收入消费差异持续缩小，直播等新兴营销方式盛行，以及政府持续推出促进消费的相关政策，均使得我国家电市场需求保持旺盛，市场规模不断扩大，消费者升级、购置家电的意愿较高。自2020年以来，受新冠疫情影响、传统产品饱和等因素的影响，产品结构调整呈现加速趋势，无论从需求端还是供给端，都体现出对富功能产品、细分功能产品、高端产品的热情，家电消费也从从无到有的功能型消费向从有到好的品质型消费转变，消费升级与家电业转型同步加速。家电行业的以上发展趋势，促使家电产品逐步向智能化、个性化、品质化转变，如具有自清洁、3D送风、抑菌等功能的空调，满足家庭健身、视频会议、远程社交等需求的智慧电视，洗地机、免洗扫地机器人、电拖把等一系列提高生活品质的小家电产品层出不穷。微特电机可在家电产品中广泛应用，如控制各类机构部件进行转向、升降、伸缩等步进运动，或用于驱动叶轮、扇叶等部件快速转动以实现液体或空气流动。因此家电产品升级在促进了家电行业销售规模增长的同时也带来了对微特电机需求的增长。中国作为家用电器制造的世界工厂，是全球最大的空调生产国，2020年占全球空调生产的80%以上。根据国家统计局数据，我国2015年-2021年空调产量从14，200．35万台增长到21，835．70万台。2020年由于受到新冠疫情影响产量出现了小幅下滑，但行业整体向好趋势依然坚挺。此外，由于空调具有一户多机属性，一个家庭中不同个体对空调的需求也不尽相同，一个家庭往往会选择购买多台空调以实现不同房间、不同场景的需求。根据国家统计局数据，空调城镇百户保有量从1999年的24．5台上升至2020年的149．6台。此外，受益于国家从2007年开始的家电下乡政策，我国农村家庭需求被开发，空调百户保有量从1999年不足1台上升至2020年的73．85台。未来随着城市化率的提升和国民经济实力的进一步增强，空调的渗透率将会进一步提高。当前我国居民消费向提高品质生活方向转变，产品创新、设计创意进入活跃期，促使空调行业企业优化升级产品设计，不仅仅提供简单的制冷制热功能，而且新增智能、舒适、个性等越来越多的元素。近年来多个行业领先的空调企业率先进行了产品迭代，比如格力空调的分布式送风技术、衡温立体送风技术，又如美的空调的一键防直吹功能等，主要是通过增加出风口和出风口导流片的数量实现空调风向的精确控制，解决室内温度不均、冷风吹人、热风不暖等问题。以往一般一台普通家用空调需要1-2台微特电机控制出风口导流片的上下、左右运动，受以上空调送风技术更迭的影响，现在的新型空调会采用多出风口结构，并为了美观会增加可移动的导风板盖板，相应的单台空调使用微特电机的数量也从1-2台提升到4台，在部分型号中甚至达到8台。空调送风技术的升级使得空调行业对微特电机的需求呈现增长趋势。2、微特电机安防行业需求分析微特电机在安防行业主要用于视频监控摄像头的云台转动、镜头变焦等功能。近年来，安防行业在公共安全、社会应用、家庭应用均有不同程度的延伸拓展，从而为微特电机行业带来新增需求。在公共安全领域，政策持续推动监控摄像头数量、质量双增长，并向三四线城市、下沉市场渗透。截至2019年底，所有副省级以上城市以及95%以上地级市都提出了建设智慧城市，但仍有约50%的县级市未覆盖智慧城市。从城市摄像头布局来看，与一线城市相比，二三线城市的千人均摄像头配备数量分别仅为5台和2台，不及上海、北京等一线城市的十分之一。随着智慧城市在二三四线城市的不断推进，以及农村治安治理工程的下沉渗透，安防行业仍有较大规模的持续需求。在公共安全之外，安防产品走向千行百业，应用逐步普及化，已从基本的安全保障功能，逐步演变为辅助管理和提升生产效率的重要技术手段。教育安防作为安防行业中的细分领域，市场渗透率约为8%，据测算2019年我国教育安防市场规模为661亿元。据电子工程世界网统计，银行、金融服务、保险安防市场规模将从2015年的25．61亿美元增长到2020年的44．38亿美元，年复合增长率达11．6%。交通行业视频监控应用范围逐渐扩大，用于指导和辅助高效交通疏导，改善管理水平，例如对交通拥堵、排队长度的智能检测，对机场的远程塔台监管等。智慧园区/社区视频监控与社区通行、物业管理融合，形成一体化综合应用，包括周界防范、人脸识别、车牌识别、行为分析等功能，提升社区管理水平。其他领域在港口、矿山、医疗等领域，视频监控结合低时延的5G网络，能够实现远程辅助操控。在家庭应用方面，人们通过智能摄像头可以了解家中财务和人员安全，并通过摄像头视频对话。智能摄像头市场增速较快，是智能视觉市场的核心产品，2020年中国家用摄像头的出货量达4，040万台，预计2025年出货量将达8，175万台，复合增长率为15．1%。2020年中国家用智能视觉产品市场规模为331亿元，自2016年以来的年复合增长率高达53．5%，预计市场规模在2025年达到858亿元，2021年-2025年的年复合增长率为21%。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。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。在此前发布的《工业节能十三五规划》和《十三五节能环保产业发展规划》中明确将电机系统节能列入重点节能九大工程，更明确提出示范推广稀土永磁无铁芯电机、电动机用铸铜转子技术等高效节能电机技术和设备。电机是重点耗能设备，2020年我国电机保有量29．5亿千瓦，具有较大的节能潜力。2021年11月，工信部、市场监管总局联合发布《电机能效提升计划（2021-2023年）》，明确提出到2023年高效节能电机产量达到1．7亿千瓦，在役高效节能电机占比达到20%以上。以电机系统生产制造、技术创新、推广应用和产业服务为重点方向，积极实施节能改造升级和能量系统优化，不断提升电机系统能效，支撑重点行业和领域节能提效，助力实现碳达峰碳中和目标。电机行业总量需求分析电机行业总量大、单品产量小、需求长尾化、定制属性强，导致电机行业不存在赢家通吃的情况，大多表现为深耕细分领域的中小型公司，竞争格局高度分散。电机行业涌现出的优秀公司主要有三类：1）聚焦于单品销量较大的下游行业，例如汽车电机、空调电机、洗衣机电机等，公司产品具有性价比优势，国内上市公司如大洋电机、江苏雷利、微光股份、方正电机、祥明智能等；2）电机平台型公司，电机SKU多+快速定制化能力强，产品具有价格优势、快速响应客户需求，国内外上市公司如瑞士Maxon、鸣志电器、兆威机电等；3）电机产品与其他产品产生协同效应，作为核心竞争力为下游产品赋能，如安川电机、汇川技术、金龙机电等。行业特征：市场容量万亿级，诞生细分领域龙头电机的下游应用市场极为广泛，空间千亿美元。电机作为必不可少的关键基础机电部件，广泛应用于家电、汽车、信息处理器、视听设备、工业自动化等领域。发达国家微特电机的家庭平均拥有量为80-130台，而中国大城市家庭平均拥有量大约在20-40台；汽车为最主要电机细分市场，一辆商用车采用超过40个电动机，从低功率到高功率不等。根据GrandviewResearch的研究数据，2020年全球电机市场规模为1427亿美元，预计2021-2028年全球电机市场规模复合增长率将达到6．40%。从下游细分市场来看，汽车占比最高，占40．5%，其次为工业机械、HVAC设备（供热、通风与空气调节）、空调、运输、家电等。电机需求分散化和长尾化，选型考虑因素众多。电机的选择取决于终端产品设计，电机选型贯穿于工程师设计和生产产品的全过程中，与产品特征和工程师设计理念紧密相关，因此其需求表现出极强的分散和长尾特征。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，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。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GrandViewResearch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约149亿元，预计2026年有望达到225亿元。伺服电机的核心难度，即导致各国差距之处，主要在于电机的基础性研究、高精度伺服驱动器和编码器。1）基础性技术研究：包括高端电机的结构设计、产业化制造技术、生产工艺的突破、性能指标的实用性检验，导致高端伺服电机的性能、质量和稳定性的差异；2）材料，特别是适应高温的材料；磁材和绝缘性材料等，国内的磁材总体性能差，伸缩长度会发生变化；3）驱动系统：目前的伺服系统标准仍然依靠国外定义，包括共目线结构体系，先进的控制算法，自适应振动抑制，自适应参数整定，齿槽转矩补偿，磁饱和控制，弱磁控制、安全控制等，需要时间和经验的积累、大量的数据逐步实现各项功能；4）编码器：目前高精度编码器严重依赖进口，小型化仍待突破，而编码器对定位精度影响很大。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%：如中国台湾台达、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。电机行业市场容量及竞争格局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，2021年市场规模达到1640亿美元，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