我國從1970 年代開始跟蹤開發交流伺服技術,主要研究力量集中在高等院校和科研單位,以軍工、宇航衛星為主要應用方向,不考慮成本因素。主要研究機構是北京機床所、西安微電機研究所、中科院沈陽自動化所等。80 年代之后開始進入工業領域,直到2000年,國產伺服停留在小批量、高價格、應用面狹窄的狀態,技術水平和可靠性難以滿足工業需要。2000 年之后,隨著中國變成世界工廠、制造業的快速發展為交流伺服提供了越來越大的市場空間,國內幾家單位開始推出自己品牌的交流伺服產品。目前國內主要的伺服品牌或廠家有森創(和利時電機)、華中數控、廣數、南京埃斯頓、蘭州電機廠等。其中華中數控、廣數等主要集中在數控機床領域。
當前國內外交流伺服產品的水平
交流伺服系統的相關技術,一直隨著用戶的需求而不斷發展。電動機、驅動、傳感和控制技術等關聯技術的不斷變化、造就了各種各樣的配置。就電動機而言,可以采用盤式電機、無鐵芯電機、直線電機、外轉子電機等,驅動器可以采用各種功率電子元件,傳感和反饋裝置可以是不同精度、性能的編碼器、旋變和霍爾元件甚至是無傳感器技術,控制技術從采用單片機開始,一直到采用高性能DSP 和各種可編程模塊,以及現代控制理論的實用化等等。我們從2005 年11 月在德國紐倫堡舉辦的SPS/IPC/Drives 展覽上可以看到世界范圍內電氣驅動、運動控制和相關軟件的最新情況,其中交流伺服產品的亮點很多,代表了當前的國際水平。
歐美和國內市場規模以及基本走勢
根據ARC 2001 年的報告,當年全球伺服驅動的市場規模是20.67 億美元,01 年到06年的復合增長率在7%以上,預計全球伺服系統的市場規模在2006 年會達到29 億美金左右(這個預測包括了交流伺服和步進電機)?,F在回過頭來看,恐怕已經不止這個數據,這中間經歷了911 等因素造成的02、03 年的市場衰退和04 年之后的恢復性增長。預計未來幾年增長率會有所提高。國內交流伺服的市場規模2006 年估計在20 億人民幣左右,市場規模近3 年一直保持了大于25%的年復合增長率,在所有自動化產品中當屬發展最快之列。而且隨著世界制造業加速向中國轉移,國產數控裝備在國家政策的扶持下快速向高性能、高附加值發展,國產交流伺服系統的性價比快速提高,交流伺服系統的市場會繼續保持快速增長的勢頭,預計從2007 到2010 年,年平均增長率會維持在20%以上。但是平均單價也將隨著競爭加劇不斷下降,每年大約下降10%。
中國伺服產品的用戶區域主要分布在華東、華南和華北,其中華東市場(上海、江浙和山東)占45%,以廣東為主的華南和以京津為主的華北各為15%左右。華中和東北大約是10%。華東市場是伺服最大的消費市場,而且這個趨勢會持續下去。伺服驅動廠商面臨用戶和OEM 廠家不斷變化的需求的挑戰,伺服驅動器的上位機可以是CNC 系統、通用運動控制器和PLC,還有各種嵌入式控制器,他們必須不斷推出樣化的產品,滿足所有運動控制領域的要求。從功率范圍上,當前100W~2000W 是主流,大約占整個伺服市場的70%,而10KW 以下的品種占到90%。在轉速范圍上,大約50%的用戶需要3000rpm 以內的電機,另外40%需要3000~6000 轉,不到10%的人需要10000rpm 或以上轉速的電機。
分析當前國內用戶的購買因素,占前三位的是穩定可靠性、價格和服務。這也說明目前國內交流伺服市場還處在較低級的階段,對性能和功能的充分利用沒有擺在重要位置。從長遠來看,伺服廠商的關鍵成功因素應該是產品的性價比、可靠性、技術含量、以及市場份額和品牌影響力。
國內外市場發展趨勢
國際交流伺服市場處于恢復性增長狀態,而國內市場在未來 3~5 年仍將維持高速增長。
國際范圍內,政府和國際標準的不斷發展給伺服產業帶來深遠影響,比如美國的能源法案EPactII 對電機系統能效的規定,美國的UL、NEC(NFPA)標準對安全的規定,歐盟的RoHS、WEEE 和CE 標準對環保和安全的規定等。交流伺服系統的市場范圍不斷擴大,越來越多取代機械傳動、液壓和氣動傳動系統;交流伺服不斷取代直流伺服的市場份額,導致直流伺服在整個伺服市場的占有率從目前的不到15%每年大約下降0.5%;同時交流伺服成本和尺寸不斷縮小,也在蠶食高端步進電機的市場,但是步進電機本身也在不斷提高自己的競爭能力,不斷延伸市場空間,因此在收到沖擊的同時市場也在擴大,只是速度可能不如交流伺服這么快而已。
我們相信,在中國交流伺服市場發展的過程中,一定會出現強勢的國產品牌,國際廠商也必然從中獲益;在諸強博弈中讓廣大客戶受益,最終促進整個行業的成熟。