高速電機(jī)行業(yè)報(bào)告：高速電機(jī)的永磁化成為電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的重要發(fā)展方向之一

• 郭夢 2023年12月20日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 360 16
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國內(nèi)高速電機(jī)企業(yè)在一些細(xì)分領(lǐng)域還是有所突破。例如，在新能源汽車領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始研發(fā)和生產(chǎn)高性能的永磁同步電機(jī)，以滿足新能源汽車對高效率和低能耗的需求。此外，在工業(yè)機(jī)器人、航空航天等高端領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)也在逐步提高產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量，取得了一定的

高速電機(jī)通常是指轉(zhuǎn)速超過10000r/min的電機(jī)。它們因?yàn)檗D(zhuǎn)速高，體積遠(yuǎn)小于功率普通的電機(jī)，與原動機(jī)相連，取消了傳統(tǒng)的減速機(jī)構(gòu)，高速電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量小等原因，所以具有電機(jī)功率密度高，可以有效的節(jié)約材料，傳動效率高，噪音小，動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)高速電機(jī)所需的高端材料和零部件主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)供應(yīng)鏈體系相對薄弱。這使得國內(nèi)高速電機(jī)企業(yè)在高端產(chǎn)品的生產(chǎn)方面受到限制，難以實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，影響了中高端產(chǎn)品的競爭力。

高速電機(jī)行業(yè)報(bào)告

國內(nèi)高速電機(jī)企業(yè)在一些細(xì)分領(lǐng)域還是有所突破。例如，在新能源汽車領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始研發(fā)和生產(chǎn)高性能的永磁同步電機(jī)，以滿足新能源汽車對高效率和低能耗的需求。此外，在工業(yè)機(jī)器人、航空航天等高端領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)也在逐步提高產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量，取得了一定的市場份額。據(jù)統(tǒng)計(jì)截至2022年末，中國高速電機(jī)行業(yè)市場規(guī)模達(dá)324.4億元，同比上年增長30.91%，主要受新能源產(chǎn)業(yè)影響，整體市場量價(jià)齊升，帶動國內(nèi)高速電機(jī)市場規(guī)模大幅增長。

高效化與電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率、溫升有直接的關(guān)系。效率高，能源的利用率就高，在當(dāng)今節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的時代背景下顯得尤為重要。另外，效率高意味著損耗小，損耗轉(zhuǎn)換成的熱能也隨之降低，電機(jī)的溫升就可以得到有效控制，溫升的有效控制對電機(jī)絕緣性能大有益處。電機(jī)的效率跟材料學(xué)科的發(fā)展也密切相關(guān)，例如性能優(yōu)異的釹鐵硼材料應(yīng)用在永磁電機(jī)中，提升了電機(jī)的效率，并且使電機(jī)的功率因數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)都有所改善。在技術(shù)發(fā)展和高性能永磁材料的不斷降價(jià)趨勢下，高速永磁電機(jī)在很多的領(lǐng)域必將占有越來越大的份額，不可否認(rèn)的是永磁電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)與制造工藝的突破和跟進(jìn)。高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼固定工藝難度大，需采用新材料、新結(jié)構(gòu)并結(jié)合多種磁鋼固定方法行程優(yōu)勢互補(bǔ)。高速永磁電機(jī)具有效率高、比功率較大、功率因數(shù)高、可靠性高和便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。高速電機(jī)的永磁化成為電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2024-2028年中國高速電機(jī)行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告》分析

第三章 中國高速電機(jī)行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀分析

第三節(jié) 高速電機(jī)行業(yè)供需狀況分析

一、高速電機(jī)行業(yè)供給狀況分析

(一)全國高速電機(jī)制造行業(yè)市場規(guī)模分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)截至2022年末，中國高速電機(jī)行業(yè)市場規(guī)模達(dá)324.4億元，同比上年增長30.91%，主要受新能源產(chǎn)業(yè)影響，整體市場量價(jià)齊升，帶動國內(nèi)高速電機(jī)市場規(guī)模大幅增長。

圖表：2020-2022年中國高速電機(jī)行業(yè)市場規(guī)模

數(shù)據(jù)來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究整理

(二)全國高速電機(jī)制造行業(yè)產(chǎn)成品分析

高速電機(jī)在優(yōu)必選機(jī)器人的應(yīng)用

1、一體化驅(qū)動單元：精密諧波減速、無框力矩電機(jī)、驅(qū)動控制器、雙編碼器

優(yōu)必選科技專注于人工智能及機(jī)器人核心技術(shù)的應(yīng)用型研發(fā)、前瞻性研發(fā)與商業(yè)化落地，提供包括商業(yè)服務(wù)、智慧康養(yǎng)、公共衛(wèi)生防疫在內(nèi)的多行業(yè)解決方案，賦能新基建，推動各行各業(yè)服務(wù)智能化轉(zhuǎn)型升級。近年來，優(yōu)必選科技不斷深入大型人形機(jī)器人Walker的商業(yè)化應(yīng)用新探索。

Walker采用了優(yōu)必選完全自研的全新高性能伺服舵機(jī)，該伺服舵機(jī)是一體化驅(qū)動單元，由無框力矩電機(jī)、精密諧波減速、驅(qū)動控制器及雙編碼器組成。擁有從4.5Nm到200Nm的系列伺服舵機(jī)作為驅(qū)動單元，速度可以達(dá)到60轉(zhuǎn)/分鐘，支持位置模式、速度模式和力矩模式三種控制方式。

優(yōu)必選科技在成立前就開始攻克伺服驅(qū)動器的難關(guān)。截止目前，公司已設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了40多種不同的伺服驅(qū)動器，掌握了從0.2Nm小型伺服驅(qū)動器，到120Nm大型伺服驅(qū)動器的量產(chǎn)能力，并在不同系列機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，做到研產(chǎn)銷鏈一體化。2016年，優(yōu)必選科技累計(jì)生產(chǎn)伺服驅(qū)動器100萬臺，2019年，累計(jì)交付含伺服驅(qū)動器的機(jī)器人100萬臺，截至2022年末公司累計(jì)交付含伺服驅(qū)動器的機(jī)器人達(dá)350萬臺。

2、優(yōu)必選大扭矩伺服舵機(jī)系統(tǒng)

目前，優(yōu)必選科技已能自主開發(fā)和量產(chǎn)多款小扭矩及大扭矩伺服驅(qū)動器，打破了機(jī)器人核心零部件的國際壟斷，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。公司還布局了包括高性能伺服驅(qū)動器、機(jī)械傳動、運(yùn)動規(guī)劃與控制、計(jì)算機(jī)視覺與感知、智能語音交互、SLAM與導(dǎo)航、人機(jī)交互和手眼協(xié)調(diào)等核心技術(shù)，同時推出了機(jī)器人操作系統(tǒng)應(yīng)用框架ROSA。

截至2022年末，優(yōu)必選科技在國內(nèi)外布局專利近3000件，其中發(fā)明專利占比超過70%，涵蓋了人工智能和人形機(jī)器人核心技術(shù)領(lǐng)域，人形機(jī)器人專利數(shù)量中國領(lǐng)先。

關(guān)于機(jī)器人的中空設(shè)計(jì)，在一些機(jī)械臂的應(yīng)用中需要走線，因?yàn)闄C(jī)械臂可能要串4-7個伺服驅(qū)動器，尤其是家庭應(yīng)用或服務(wù)機(jī)器人，不可能在外部走線，線就要想辦法從中間穿過去，伺服驅(qū)動器做成中空是最方便的。如果是中空再加上滑環(huán)結(jié)構(gòu)，就可以實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動器的多圈輸出，功能也可以擴(kuò)展。

圖表：優(yōu)必選大型伺服驅(qū)動器

資料來源：公司官網(wǎng)

當(dāng)前，優(yōu)必選研發(fā)生產(chǎn)的大型伺服驅(qū)動器扭矩最大為200Nm，最小的是右下角15Nm。電壓基本上都是48V，設(shè)計(jì)方式基本上以諧波減速電機(jī)、高精度位置傳感器為主。

3、優(yōu)必選大扭矩伺服舵機(jī)及驅(qū)動器應(yīng)用示例

未來的研究重點(diǎn)在大型的伺服驅(qū)動器，因?yàn)樾⌒退欧?qū)動器可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，可優(yōu)化的點(diǎn)不多，而對于大型伺服驅(qū)動器，像Walker等大型雙足機(jī)器人的應(yīng)用上還有很大的改進(jìn)空間。比如現(xiàn)在大型機(jī)器人比較重，它的運(yùn)動控制性能還比不上液壓等的方式的運(yùn)動能力。從電驅(qū)的方向上看，還有很多要改進(jìn)的地方，比如減小體積、外觀流暢、提升功率密度，達(dá)到跑和跳的動作需求等。同時伺服驅(qū)動器也有IMU功能，可以使得運(yùn)動控制更加靈活。雙自由度的設(shè)計(jì)也是方向之一，比如一個自由度要加一個伺服驅(qū)動器，但可以把兩個自由度放在一個伺服驅(qū)動器里，就是一個伺服驅(qū)動器有兩個垂直的輸出，例如髖部，可以把前后的運(yùn)動和側(cè)向的運(yùn)動做成一體，雙自由度用來節(jié)約體積和重量。多圈旋轉(zhuǎn)模式、帶有力控功能的伺服驅(qū)動器、具有剎車/離合功能的伺服驅(qū)動器、具有彈性儲能裝置的伺服驅(qū)動器，采用新材料，降低重量等等，這些都是未來伺服驅(qū)動器的發(fā)展方向。

二、高速電機(jī)行業(yè)需求狀況分析

(一)全國高速電機(jī)制造行業(yè)銷售產(chǎn)值分析

從行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)來看，近年來國內(nèi)電機(jī)企業(yè)不斷加大對高速電機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)投入，國內(nèi)高速電機(jī)產(chǎn)品在產(chǎn)能產(chǎn)量和產(chǎn)品性能表現(xiàn)上都大幅提升，2022年全國高速電機(jī)制造行業(yè)銷售產(chǎn)值為303.7億元，同比增長33.61%。

圖表：2020-2022年全國高速電機(jī)制造行業(yè)銷售產(chǎn)值分析

數(shù)據(jù)來源：中研普華研究院

(二)全國高速電機(jī)制造行業(yè)銷售收入分析

高效性、高可靠性、輕量化、小型化、智能化將是高速電機(jī)技術(shù)未來發(fā)展趨勢，將進(jìn)一步為行業(yè)內(nèi)公司在高速電機(jī)新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)以及新市場拓展方面帶來新的機(jī)遇，2022年全國高速電機(jī)制造行業(yè)銷售收入為313.5億元，同比增長32.21%。

圖表：2020-2022年全國高速電機(jī)制造行業(yè)銷售收入分析

數(shù)據(jù)來源：中研普華研究院

高速電機(jī)行業(yè)研究報(bào)告旨在從國家經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略入手，分析高速電機(jī)未來的政策走向和監(jiān)管體制的發(fā)展趨勢，挖掘高速電機(jī)行業(yè)的市場潛力，基于重點(diǎn)細(xì)分市場領(lǐng)域的深度研究，提供對產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場競爭、產(chǎn)業(yè)盈利水平等多個角度市場變化的生動描繪，清晰發(fā)展方向。

欲了解更多關(guān)于高速電機(jī)行業(yè)的市場數(shù)據(jù)及未來行業(yè)投資前景，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2024-2028年中國高速電機(jī)行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告》。

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  2024-2028年中國高速電機(jī)行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告

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