雙速伺服主軸電機專題研究報告

省級工業(yè)和信息化、市場監(jiān)管部門依據(jù)本計劃，結(jié)合實際提出工作措施，加強指導(dǎo)和服務(wù)。充分利用節(jié)能減排等現(xiàn)有資金渠道，對電機能效提升重點項目給予支持。鼓勵有關(guān)行業(yè)協(xié)會、企業(yè)按照本計劃確定的目標任務(wù)，結(jié)合本領(lǐng)域、本企業(yè)實際，制定專項工作方案，統(tǒng)籌推進計劃落實。推動完善廢舊電機回收利用體系，鼓勵廢舊電機回收利用、電機高效再制造與電機使用企業(yè)加強合作，創(chuàng)新電機高效再制造運營模式。加強再制造電機與負載匹配技術(shù)研究，推進再制造電機質(zhì)量控制、工藝裝備和檢測能力建設(shè)。組織開展電機高效再制造產(chǎn)品認定，進一步規(guī)范再制造電機生產(chǎn)，引導(dǎo)再制造電機產(chǎn)品應(yīng)用。積極實施電機高效再制造推動完善廢舊電機回收利用體系，鼓勵廢舊電機回收利用、電機高效再制造與電機使用企業(yè)加強合作，創(chuàng)新電機高效再制造運營模式。加強再制造電機與負載匹配技術(shù)研究，推進再制造電機質(zhì)量控制、工藝裝備和檢測能力建設(shè)。組織開展電機高效再制造產(chǎn)品認定，進一步規(guī)范再制造電機生產(chǎn)，引導(dǎo)再制造電機產(chǎn)品應(yīng)用。伺服系統(tǒng)行業(yè)基本風(fēng)險特征（一）伺服系統(tǒng)行業(yè)下游行業(yè)景氣度下降導(dǎo)致的風(fēng)險伺服系統(tǒng)是工業(yè)自動化設(shè)備的重要組成部分，伺服產(chǎn)品在機床工具、包裝機械、紡織機械、印刷機械等傳統(tǒng)OEM行業(yè)中應(yīng)用廣泛，并保持為伺服產(chǎn)品的主流應(yīng)用行業(yè)。預(yù)計未來新興產(chǎn)業(yè)將會保持快速發(fā)展趨勢，從而也進一步提高市場空間。面對勞動力成本上升的壓力和產(chǎn)業(yè)升級的需求，我國制造業(yè)智能裝置系統(tǒng)和服務(wù)的需求逐年上升，這對本行業(yè)是個長期利好。但下游行業(yè)中的傳統(tǒng)行業(yè)容易受到國家宏觀經(jīng)濟形勢、固定資產(chǎn)投資規(guī)模變動、信貸調(diào)控、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響，所以宏觀經(jīng)濟走勢成為行業(yè)發(fā)展的重要影響因素。當(dāng)宏觀經(jīng)濟不景氣時，下游行業(yè)則會減少對工業(yè)自動化設(shè)備的投資。（二）伺服系統(tǒng)行業(yè)市場競爭加劇帶來的風(fēng)險國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場長期以來形成內(nèi)外資品牌構(gòu)成的共同發(fā)展的格局，但內(nèi)外資品牌側(cè)重并不相同，外資品牌如西門子、三菱、安川等企業(yè)憑借技術(shù)和資本優(yōu)勢，占據(jù)高端市場，以服務(wù)中大型客戶為主；內(nèi)資品牌憑借性價比和本土化優(yōu)勢，依靠對客戶個性化需求的快速響應(yīng)，在以中小型客戶為主的中低端市場贏得市場份額。但近幾年隨著外資企業(yè)在華增加投資，產(chǎn)業(yè)鏈正不斷向中低端市場延伸，而內(nèi)資企業(yè)原有的成本和價格優(yōu)勢也不斷減弱，若服務(wù)和創(chuàng)新能力不能得到提升，將受到外資品牌更大的競爭壓力。另外，本土企業(yè)中的競爭對手在各細分產(chǎn)品市場之間相互滲透，也使細分產(chǎn)品市場的競爭也進一步加劇。（三）伺服系統(tǒng)行業(yè)研發(fā)風(fēng)險目前在伺服系統(tǒng)行業(yè)乃至整個工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的先進技術(shù)主要被國際知名廠商所掌握，隨著技術(shù)創(chuàng)新的深入，技術(shù)創(chuàng)新的突破在深度和廣度上都將會更加困難，內(nèi)資品牌制造商大多以進口替代為研發(fā)目標。本行業(yè)是技術(shù)密集型行業(yè)，核心競爭力取決于技術(shù)研發(fā)能力和持續(xù)創(chuàng)新能力。從研發(fā)到產(chǎn)品推出一般需要半年甚至更長的時間。通常在進行產(chǎn)品開發(fā)實施前企業(yè)會進行詳盡的市場調(diào)研和技術(shù)預(yù)研，但研發(fā)最終能否成功，還受到產(chǎn)品開發(fā)周期、推出時機、客戶偏好、競爭對手的產(chǎn)品策略、應(yīng)用市場的發(fā)展階段等諸多因素的影響。一旦產(chǎn)品研發(fā)的方向出現(xiàn)偏差或研發(fā)失敗，研發(fā)項目可能無法實現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟效益。（四）伺服系統(tǒng)行業(yè)部分核心器件國產(chǎn)化進程較慢的風(fēng)險伺服系統(tǒng)產(chǎn)品中所需的高精度編碼器、芯片主要依靠進口，編碼器是安裝在伺服電機上用來測量磁極位置和伺服電機轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速的一種傳感器，可分為光電編碼器、磁電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等，是伺服驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)位置控制的核心組件，高精度的光電編碼器主要依賴進口。芯片是伺服驅(qū)動器的重要物料，2021年，在全球宏觀政策變動和新冠疫情的雙重影響下，全球芯片市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的情況。雖然內(nèi)資企業(yè)不斷加大技術(shù)投入，但高精度高性能編碼器與芯片短期內(nèi)仍存在難題，國內(nèi)伺服系統(tǒng)要發(fā)展高端產(chǎn)品仍然存在進口依賴的風(fēng)險。嚴格監(jiān)督管理嚴格執(zhí)行《電動機能效限定值及能效等級》（GB18613-2020）等國家能效標準，加強能效標識符合性檢查，嚴禁購買、使用和生產(chǎn)國家明令淘汰的電機產(chǎn)品。組織實施工業(yè)專項節(jié)能監(jiān)察，對電機用戶開展能效監(jiān)管，會同有關(guān)部門依法督促企業(yè)淘汰達不到強制性能效標準限定值的電機產(chǎn)品。伺服系統(tǒng)行業(yè)壁壘（一）伺服系統(tǒng)行業(yè)技術(shù)與人才壁壘伺服系統(tǒng)產(chǎn)品屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，需要綜合應(yīng)用運動控制、電力電子、計算機、自動控制、電機等諸多學(xué)科的技術(shù)知識。在產(chǎn)品設(shè)計上需要較高的技術(shù)水平，在制造工藝上，也需要一定的經(jīng)驗積累。而對于直驅(qū)功能部件產(chǎn)品及五軸加工中心而言，需要對下游行業(yè)的工藝和應(yīng)用環(huán)境有深入的了解，行業(yè)新進入者由于沒有足夠的知識技術(shù)積累和成熟穩(wěn)定的研發(fā)團隊，缺乏成熟有效的技術(shù)研發(fā)流程，較難在本行業(yè)立足。（二）伺服系統(tǒng)行業(yè)客戶壁壘伺服系統(tǒng)產(chǎn)品作為智能制造裝備的核心部件之一，客戶除了考慮產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性、質(zhì)量可靠性，也會考慮產(chǎn)品的兼容性、技術(shù)維護服務(wù)的及時性、延續(xù)性等多方面因素，因此客戶對原有供應(yīng)商會形成一定程度的依賴。成熟的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品廠家不僅提供產(chǎn)品，還會提供配套的技術(shù)服務(wù)、售后服務(wù)，越來越多的設(shè)備制造企業(yè)需要伺服產(chǎn)品供應(yīng)商從產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)即介入，為客戶提供所需的產(chǎn)品和技術(shù)解決方案。而在業(yè)務(wù)合作中，供應(yīng)商能更加深入了解下游制造企業(yè)的需求并提供配套產(chǎn)品方案，從而強化與客戶的緊密協(xié)作與互動。行業(yè)新進入者則因缺少與下游制造企業(yè)深入溝通的渠道，缺少熟悉客戶產(chǎn)品應(yīng)用場景的機會，難以了解客戶的真實需要，增加了進入本行業(yè)的難度。（三）伺服系統(tǒng)行業(yè)品牌壁壘國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場分為日系、歐美系、中國臺灣系、國產(chǎn)品牌四個陣營。國際品牌廠商起步早，經(jīng)過多年的技術(shù)積累和市場開拓，其產(chǎn)品憑借技術(shù)性能和質(zhì)量優(yōu)勢在行業(yè)內(nèi)樹立了穩(wěn)定的品牌地位，國內(nèi)的高端市場被其所占據(jù)，與國際知名企業(yè)相比，國產(chǎn)品牌在整體性能、可靠性上仍存在一定差距。如果沒有具備競爭力的設(shè)計、技術(shù)、產(chǎn)品及方案，國內(nèi)品牌廠商較難進入這些市場，這在一定程度上形成了品牌壁壘。伺服系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展概況伺服系統(tǒng)是一種自動化運動控制裝置，主要用于精確地實現(xiàn)對機械部件的位置、方位、狀態(tài)等進行控制。它決定了自動化機械的精度、控制速度和穩(wěn)定性，是工業(yè)自動化設(shè)備的核心。從工業(yè)自動化部件的產(chǎn)品線層次來看，產(chǎn)品分為控制層、驅(qū)動層和執(zhí)行層，伺服系統(tǒng)屬于驅(qū)動層和執(zhí)行層，包括伺服驅(qū)動和伺服電機。控制層是自動化設(shè)備的大腦，負責(zé)發(fā)出指令；驅(qū)動層是自動化設(shè)備的中樞神經(jīng)，負責(zé)指令的上傳下達，將控制層的脈沖信號放大、變換、調(diào)制為控制電機的信號；執(zhí)行層是自動化設(shè)備的肌肉骨骼，負責(zé)執(zhí)行指令。伺服系統(tǒng)經(jīng)歷了從液壓、氣動到電氣的發(fā)展過程，目前應(yīng)用最為廣泛的是電氣伺服系統(tǒng)。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動的電機類型分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。隨著電氣控制技術(shù)的發(fā)展，20世紀50年代出現(xiàn)直流伺服系統(tǒng)并開始在機械設(shè)備上逐步普及應(yīng)用；20世紀70年代后期，集成電路、交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展使得交流伺服系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。20世紀80年代以來，由于電機永磁材料制造工藝的發(fā)展以及其性價比的日益提高，性能和成本更具優(yōu)勢的交流伺服系統(tǒng)得到快速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。相比國外伺服系統(tǒng)行業(yè)，我國伺服系統(tǒng)行業(yè)起步較晚，產(chǎn)品最初主要應(yīng)用于國防科技、等高端制造行業(yè)，伺服系統(tǒng)產(chǎn)品主要以進口為主。自2000年以后，我國制造業(yè)水平得到很大提升，高端制造業(yè)的發(fā)展促使國內(nèi)伺服系統(tǒng)市場快速增長。國內(nèi)廠商自主研發(fā)的伺服系統(tǒng)開始進入快速發(fā)展階段，并逐漸在國內(nèi)市場中取得一定的份額。目前，國產(chǎn)品牌在功能、性能和工藝方面和國外產(chǎn)品仍存在一定的差距，但國內(nèi)伺服系統(tǒng)廠商對下游新興應(yīng)用場景更為熟悉，對客戶需求的響應(yīng)速度更快，產(chǎn)品性價比較高，逐漸形成了本土競爭優(yōu)勢。國產(chǎn)伺服系統(tǒng)產(chǎn)品的技術(shù)水平不斷提高，并在部分產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域加速實現(xiàn)進口替代。伺服系統(tǒng)行業(yè)競爭格局伺服系統(tǒng)行業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè)，國外品牌由于起步早，產(chǎn)品成熟，因而長期占據(jù)了國內(nèi)伺服系統(tǒng)的中高端市場，如安川、三菱、松下、西門子等。近年來，國內(nèi)品牌，如匯川技術(shù)、埃斯頓、川禾科技等，通過技術(shù)不斷升級，以性價比優(yōu)勢逐漸提升市場份額，特別是在疫情期間，呈現(xiàn)加速的態(tài)勢。伺服系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展趨勢（一）伺服系統(tǒng)行業(yè)高性能化高性能化體現(xiàn)在伺服系統(tǒng)的可靠性、高動態(tài)響應(yīng)能力、快速精準定位。高性能化是伺服系統(tǒng)的核心競爭力。芯片運算能力的提升、電機控制算法的優(yōu)化、編碼器技術(shù)的升級，為伺服系統(tǒng)性能的提升提供了基礎(chǔ)，各大伺服系統(tǒng)制造企業(yè)都在提升伺服系統(tǒng)的性能上不遺余力?！妒奈逯悄苤圃彀l(fā)展規(guī)劃》中提出智能制造裝備創(chuàng)新發(fā)展行動，就包括研發(fā)高精度伺服驅(qū)動系統(tǒng)。高性能化成為伺服系統(tǒng)未來的發(fā)展方向之一。（二）伺服系統(tǒng)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化伺服網(wǎng)絡(luò)化是控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的綜合應(yīng)用。工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)，使伺服系統(tǒng)與上位控制系統(tǒng)間能高速交互數(shù)據(jù)，在提升系統(tǒng)控制性能的同時，上位機還可根據(jù)實時獲取的伺服系統(tǒng)的反饋信息，預(yù)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)和趨勢，減少系統(tǒng)非正常停機的可能?，F(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結(jié)點的數(shù)字通信技術(shù)。構(gòu)建總線型伺服是實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的必要途徑之一。隨著國內(nèi)對大規(guī)模分布式控制裝置的需求增加，伺服系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化成為未來發(fā)展的必然趨勢。（三）伺服系統(tǒng)行業(yè)智能化伺服智能化表現(xiàn)在以下幾個方面：一是參數(shù)記憶功能，系統(tǒng)的所有運行參數(shù)都可以保存在伺服單元內(nèi)部，通過通信接口，這些參數(shù)甚至可以在運行途中由上位計算機加以修改，應(yīng)用起來十分方便；二是它們都具有故障自診斷與分析功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，就會將故障的類型以及可能引起故障的原因通過用戶界面清楚地顯示出來，這就簡化了維修與調(diào)試的復(fù)雜性；三是參數(shù)自整定的功能，帶有自整定功能的伺服單元可以通過幾次試運行，自動將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來，并自動實現(xiàn)其最優(yōu)化。伺服智能化使加工過程簡單化，從而使得驅(qū)動系統(tǒng)在盡量少的人為干預(yù)下性能穩(wěn)定。（四）伺服系統(tǒng)行業(yè)集成化集成化也是伺服系統(tǒng)未來發(fā)展的趨勢之一，集成化有多軸合一、控制+驅(qū)動和驅(qū)動+電機一體化等形式。控制+驅(qū)動一體化可極大地降低系統(tǒng)成本與體積，提升系統(tǒng)總體性能；驅(qū)動+電機一體化，能有效提高系統(tǒng)可靠性，提高電磁兼容能力。伺服系統(tǒng)一體化有利于設(shè)備制造廠商節(jié)省接線人工、減少線路干擾、降低電纜成本及節(jié)約安裝空間，符合其接線簡單、操作簡便的要求，同時還能達到體積小巧和性能穩(wěn)定需求，并顯著減少其采購和管理操控成本。不足之處在于高集成度開發(fā)難度較大，適合用于物理空間集成度相對較高的場合。協(xié)同推進電機系統(tǒng)數(shù)字化鼓勵搭建數(shù)字化協(xié)同制造平臺，推動生產(chǎn)計劃、工藝技術(shù)、物料配送、設(shè)備監(jiān)控與維護、質(zhì)