電機有控制電機與非控制電機之分,一般來說,非控制電機主要側重電機在啟動和運行過程中的力能指標,而控制電機則側重電機輸出量的幅頻特性、相頻特性及輸出特性的精度、靈敏度、穩定性和線性度等指標,作為系統的執行部件,控制電機更側重扭矩、轉速、位置輸出特性等。
現代控制電機包括步進電機、直流無刷電機和伺服電動機等,其驅動控制系統由控制電機+電機驅動器+控制器等部件組成,以完成復雜的運動控制任務。控制電機及其驅動系統的使用量與經濟發達水平、科技水平、工業自動化水平及控制電機自身行業技術發展水平密切相關,主要用在工業自動化、辦公自動化、金融設備、醫療器械、通信和家用電器等下游行業,應用非常廣泛。
從市場規模來看,據行業內人士估計,2021年混合步進電機的全球出貨量約1億臺,市場規模8億美元左右,如果加上電機控制和驅動系統,全球規模約為13億美元;永磁式步進電機,全球有16億臺存量市場,如果算1美元一臺的話,市場規模約16億美元;無刷直流電機2021年的全球出貨量約15億臺;伺服系統預計今年的出貨量在1500~2000萬套,其中日本松下的產量最大,一年約300萬套,國內的匯川技術也有100萬套左右。
這幾年,不少半導體廠商開始針對電機控制行業推出了新的產品和解決方案,當然,除了芯片原廠,其實國內現在也有不少做下游應用的廠商,今天我們看一看幾家比較有代表性的企業,比如鳴志電器、江蘇雷利、科力爾等的最新動態。
鳴志電器:未來聚焦無刷直流電機、伺服和線性模組三條產品線
鳴志電器在全球HB步進電機領域占有較高的行業地位,約占全球市場份額的8%以上,其50%以上的步進電機產品出口美國、歐洲、日本等地,而且鳴志電器在美國、意大利、新加坡和日本設有子公司,已經成為步進電機的全球供應商。
HB步進電機的應用趨勢,雖然在辦公自動化行業的應用正在萎縮,但醫療設備、安防監控、工廠自動化應用等下游行業在迅速增加,3D打印和太陽能發電應用在異軍突起。
根據鳴志電器在其財報交流會上的信息,其未來產品方向將會聚焦無刷直流電機、伺服和線性模組三條產品線。其無刷直流電機產品可廣泛應用于工廠自動化、泵閥、太陽能設備和汽車設備等領域。其客戶涵蓋了施樂、NCR、富士通、Thermo Fisher、美國大陸電子、華為、理光、愛立信、NIXDORF、日本JUKI、OLIVETTI、SCHNEIDER、西門子醫療、松下等國內外著名企業。伺服領域才開始踏足,目前已經做出了編碼器PLC。
具體應用方面,鳴志電器在AGV方面,據該公司透露,中國的前5家AGV廠家中有3家采用了他們的產品;手術機器人中,鳴志電器已經在跟合作伙伴合作開發手指模組了,目前處于研發階段;人形機器人方面,他們也與一些廠商在合作開發關節模組和手指模組;新能源汽車方面,鳴志電器用無刷直流電機做的電子油泵冷卻系統已經被客戶采用,明年會發貨,雷達電機也經過了客戶A、B、C輪樣機測試,預計明年Q1量產發貨。
江蘇雷利:以家電為基礎,跨入新能源(汽車、光伏)、醫療、工業控制等領域
江蘇雷利是一家主要從事家用電器、汽車微特電機、醫療儀器用智能化組件、工控電機及組件,以及相關零部件的研發、生產和銷售。其原來主要是以家電產品為主,如今已經以家電產品為基礎,跨入新能源(汽車、光伏)、醫療、工業控制等領域。但在新的領域,目前普遍都處于初始階段,市占率不高。
在工控領域,其整體方向以無刷電機作為平臺,未來向空心杯電機、伺服電機方向發展。
新能源汽車方面,主要是鋁壓鑄,整體市場份額小。目前鋁壓鑄市場較為分散,未來是集中化的趨勢。目前已經有一些客戶導入了。
光伏、儲能方面,去年整個行業剛起步時,江蘇雷利切入,目前客戶拓展情況良好。
醫療方面,近幾年中國IVD核酸檢測市場增長很快。對于音圈電機,在國內競爭對手僅有一家英國公司,目前的供貨比例占50%。
另外,江蘇雷利在今年推出了不少新的產品:
1)家電:空調無刷電機6月開始量產,預計今年三四千萬產值,目前在格力各個基地批量使用,未來將帶來幾個客戶,當前在接洽階段。目前產能按100萬臺建設,未來無刷平臺是增幅大的產品。此外,冰箱的新產品是制冰系統,重點在國外,伊萊克斯、惠而浦下半年銷量會增長。
2)工控:工控電機下半年將由鼎智科技推出空心杯電機、精密齒輪箱等新產品。無刷空心杯電機突破了自動化量產能力。精密齒輪箱去年投資了一兩千萬左右的相關設備,上半年因為物流影響,該項目延后了3~5個月,八九月陸續設備安裝。公司12月將推出空心杯電機、精密齒輪箱、絲桿,用于工業控制、軍工及高端醫療儀器的控制電機系統。
3)運動及醫療:運動領域主要是跑步機,最早做有刷電機,現在做無刷電機,目前樣機在客戶測試中。醫療領域重點是傳統無刷電機、絲桿在IVD 市場的應用,上半年寵物醫院檢測設備需求同比增長30% 。此外,還有音圈電機的新市場推廣。
4)空心杯電機在醫療的應用,等新產品從小到大系列化之后推出。
5)新能源:重點是光伏、儲能、新能源汽車冷卻電機方面的應用,公司在積極解決供應鏈的問題,尤其是芯片的問題。在新能源一體化壓鑄方向,公司朝積極解決供應鏈的問題,尤其是芯片的問題。在新能源一體化壓鑄方向,公司朝一體化壓鑄方向發展,目前有幾個大客戶在接觸,量產后可以順利接單。
科力爾:由智能家居向工業和汽車領域拓展
科力爾創始于1992年,發源于湖南永州的一個小鎮上。經過多年艱苦奮斗,已成為國內具有一定規模的電機與控制系統的研發制造銷售企業。其主營業務是電機及電機配套的驅控系統。其主要產品按技術原理分類,主要有罩極電機、串激電機、直流無刷電機、步進電機、伺服電機、編碼器、驅動器、精密泵等。產品的應用領域包括智能家居產品、健康與護理類產品、機器人、無人機、智能安防、手機等。
公司現有七個事業部,一個事業部在湖南永州,剩余六個事業部在深圳,運營總部也在深圳,董事長、部分管理人員都在深圳。其中,兩個事業部負責智能家居業務,涉及烤箱、微波爐、冰箱、豆漿機、破壁機、空氣炸鍋、空調等,客戶有西門子、伊萊克斯等。其他五個事業部負責直流無刷電機、伺服電機、步進電機、精密泵和新能源汽車電機產品。直流無刷電機主要應用于無人機、吸塵器、掃地機等產品,伺服系統主要應用在機器人與工業自動化、鋰電池設備、光伏設備;步進電機步進驅動主要應用在智能安防、5G 基站、3D 打印;精密泵主要應用在咖啡機、醫療霧化器械。
科力爾在智能家居市場進一步擴大的基礎上,向3D 打印、5G 基站、醫療器械、安防監控、機器人、鋰電池制造設備、電子制造設備、工業自動化、新能源汽車等新市場不斷拓展,成為了海康威視、華為等知名客戶的供應商。
結語
隨著數字化時代的到來,人們生活水平和控制電機技術水平的提升,涉及到人們日常生活衣、食、住、行的眾多制造和應用領域正在快速變革,新興行業不斷涌現,對運動控制技術的發展不斷提出新的需求,電機控制行業也變得更加蓬勃發展起來,特別是具備高功率密度的小型/微型控制電機及驅動控制系統擁有了更加廣闊的發展空間。