空心杯電機(jī)行業(yè)市場分析

空心杯電機(jī)行業(yè)市場分析1.空心杯電機(jī)：小體積、高效率、高精度驅(qū)動裝置，高精尖應(yīng)用領(lǐng)域廣泛原理及特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、靈敏度高、運(yùn)行穩(wěn)定，空心杯線圈為關(guān)鍵零部件空心杯電機(jī)是一種無鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)?？招谋姍C(jī)，又稱“無鐵芯電機(jī)”、“無齒槽電機(jī)”，是一種特殊結(jié)構(gòu)的直流電機(jī)。和傳統(tǒng)直流電機(jī)相比，空心杯電機(jī)省去鐵芯作為支撐結(jié)構(gòu)，靠空心杯狀的線圈繞組與連接板、主軸等共同組成轉(zhuǎn)子或者定子?？招谋姍C(jī)屬于直流、永磁、伺服微特電機(jī)。根據(jù)《電機(jī)測試技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用》和科力爾招股說明書，電機(jī)可進(jìn)行如下分類，①按照電源類型分類：電機(jī)可以分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。②按照磁場產(chǎn)生方式分類：電機(jī)分為永磁電機(jī)和電磁電機(jī)。③按照電機(jī)用途分類：電機(jī)分為驅(qū)動電機(jī)和控制電機(jī)。④按照功率分類：根據(jù)科力爾招股說明書，電機(jī)分為大型電機(jī)、中小型電機(jī)和微特電機(jī)，其中微特電機(jī)功率通常在750瓦以下，外徑一般不大于160mm。空心杯電機(jī)可按照換向方式分為有刷空心杯電機(jī)和無刷空心杯電機(jī)，有刷、無刷空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)的區(qū)別為定轉(zhuǎn)子工作方式以及是否有換向器。根據(jù)鳴志電器官網(wǎng)，有刷空心杯、無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)有所區(qū)別：①有刷空心杯電機(jī)：主要零件包括帶有換向器的空心杯線圈、永磁體、換向刷和換向刷支架，其中換向器使用機(jī)械電刷，永磁體為定子，空心杯線圈為轉(zhuǎn)子；②無刷空心杯電機(jī)：主要零件包括空心杯線圈、永磁體轉(zhuǎn)子和霍爾傳感器PCB。其中，換向器采用霍爾傳感器探測轉(zhuǎn)子磁場信號，將機(jī)械換向變成電子信號換向，進(jìn)一步簡化空心杯電機(jī)物理結(jié)構(gòu)。無刷空心杯電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，定子為空心杯線圈。應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛用于航空航天、醫(yī)療、自動化等高精尖行業(yè)，逐步拓展至民用領(lǐng)域根據(jù)鳴志電器官網(wǎng)，空心杯電機(jī)可在以下場景中使用：①需要快速響應(yīng)的隨動系統(tǒng)，如導(dǎo)彈的飛行方向快速調(diào)節(jié)，高倍率光驅(qū)的隨動控制，快速自動調(diào)焦，高靈敏的記錄和檢測設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人，仿生義肢等，空心杯電動機(jī)能很好地滿足其技術(shù)要求。②對驅(qū)動元件要求平穩(wěn)持久拖動的產(chǎn)品，如各類便攜式的儀器儀表，個人隨身裝備，野外作業(yè)的儀器設(shè)備等，同樣一組電源，使用空心杯電機(jī)較傳統(tǒng)直流電機(jī)供電時(shí)間可以延長一倍以上。③各種飛行器，包括航空、航天、航模等，利用空心杯電動機(jī)重量輕，體積小，能耗低的優(yōu)點(diǎn)，可以很大程度地減輕飛行器的重量。④光學(xué)儀器、醫(yī)療設(shè)備等，細(xì)分應(yīng)用有牙科設(shè)備、微型泵、紅外鏡頭、移液模塊、電動夾爪、機(jī)器人手、點(diǎn)膠閥、手術(shù)工具等。2.行業(yè)分析：市場規(guī)模受限于應(yīng)用成本，人形機(jī)器人有望帶來需求擴(kuò)容市場規(guī)模：目前市場規(guī)模較小，亞太地區(qū)為全球空心杯電機(jī)的最大市場2021年全球空心杯電機(jī)市場規(guī)模約6.75億美元。根據(jù)NTCysd披露的數(shù)據(jù)，2021年全球空心杯電機(jī)市場規(guī)模約6.75億美元，如果不考慮人形機(jī)器人需求，預(yù)計(jì)到2025年全球空心杯電機(jī)市場規(guī)模將增長至9.36億美元，2021-2025年CAGR為8.52%。空心杯電機(jī)在微特電機(jī)市場中占比較小。根據(jù)AlliedMarketResearch和Market.Us數(shù)據(jù)顯示，2021年全球微特電機(jī)行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到390.52億美元，計(jì)算得當(dāng)年全球空心杯電機(jī)僅占微特電機(jī)市場規(guī)模的1.73%，空心杯電機(jī)在微特電機(jī)市場中占比較小。規(guī)模受限原因：市場規(guī)模受限于應(yīng)用成本，配套成本+生產(chǎn)工藝導(dǎo)致成本偏高空心杯電機(jī)價(jià)格一般高于普通直流電機(jī)。根據(jù)鳴志電器官網(wǎng)，以功率為7.0W的電機(jī)為例，R22系列直流無刷電機(jī)價(jià)格約為278元，ECU16024系列無刷空心杯電機(jī)約為921元，是同功率普通直流無刷電機(jī)約3倍。因此，盡管空心杯電機(jī)可應(yīng)用場景正在持續(xù)拓展，但是目前空心杯電機(jī)主要集中在航空、醫(yī)療、高端電動工具等領(lǐng)域，尤其對直徑6mm65mm的電機(jī)需要精密位置、轉(zhuǎn)速、扭矩控制的場景，市場空間依舊較小?？招谋姍C(jī)配套成本較高，常與減速箱、編碼器和電機(jī)驅(qū)動器等配套設(shè)備搭配以實(shí)現(xiàn)高扭矩、強(qiáng)控制。①減速箱：空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，通常需要搭配減速器成為減速電機(jī)，以滿足高扭矩、低轉(zhuǎn)速的輸出需求。根據(jù)鳴志電器官網(wǎng)，有刷空心杯、無刷空心杯電機(jī)配備減速機(jī)后價(jià)格分別提高約60%和72%；根據(jù)MAXON官網(wǎng)，功率為5W的DC-max系列電機(jī)價(jià)格約為764-824元，搭配該電機(jī)的行星齒輪箱價(jià)格約為884-1932元，價(jià)格提高達(dá)到116%-253%。②編碼器：編碼器是一種適用于電動機(jī)上將信號或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備?？招谋姍C(jī)內(nèi)置編碼器反饋裝置，可實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的定位控制和轉(zhuǎn)矩控制。根據(jù)鳴志電器官網(wǎng)，無刷空心杯電機(jī)配備減速機(jī)和編碼器后價(jià)格分別提高約117%-135%；根據(jù)MAXON官網(wǎng)，功率為5W的DC-max系列電機(jī)配置的ENX系列編碼器價(jià)格約為1046元，空心杯電機(jī)配置編碼器后價(jià)格提升超過1倍以上。③電機(jī)驅(qū)動器：電機(jī)驅(qū)動器能控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度和位置，通常使用晶體管、場效應(yīng)管、IGBT、功率二極管等電子元件控制電機(jī)輸出功率。無刷空心杯電機(jī)以電子換向器取代了機(jī)械換向器，因此需要用到驅(qū)動器；部分有特殊要求的有刷空心杯電機(jī)也需要電機(jī)驅(qū)動器。根據(jù)MAXON官網(wǎng)，搭配EC系列電機(jī)的數(shù)字放大器價(jià)格約為413-838元，ESCON系列伺服驅(qū)動器價(jià)格約為891-2704元。未來發(fā)展：蓄勢迎接人形機(jī)器人發(fā)展機(jī)遇，有望實(shí)現(xiàn)空間擴(kuò)容人形機(jī)器人研究起步于雙足行走的模仿，目前在控制方法和人工智能技術(shù)不斷更迭的基礎(chǔ)上取得了迅速發(fā)展，商業(yè)化條件日益成熟。由日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授率先解決了人形機(jī)器人的雙足行走問題，至此揭開了人形機(jī)器人研究的序幕。1990年以來，機(jī)器人的行走能力、智能化和功能也越來越強(qiáng)大，本田公司的ASIMO是行業(yè)的典范。2010以來，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展推動人形機(jī)器人受到了更多大眾關(guān)注，技術(shù)也愈發(fā)成熟，2015年，Pepper的市售是人形機(jī)器人走入大眾市場的重大嘗試，2021年波士頓動力旗下Atlas的跑酷視頻一經(jīng)發(fā)出便收獲百萬點(diǎn)贊，電動車巨頭Tesla也于2021年宣布將推出人形機(jī)器人產(chǎn)品“擎天柱”，預(yù)計(jì)該項(xiàng)目的價(jià)值將超過電動車和FSD芯片。3.行業(yè)格局：外資廠商占據(jù)全球大部分市場，內(nèi)資廠商快速崛起競爭格局：外資廠商占據(jù)空心杯電機(jī)市場主要份額，內(nèi)資廠商積極布局外資空心杯電機(jī)廠商占據(jù)絕大部分市場份額。根據(jù)QYResearch，2021年全球空心杯電機(jī)CR3為55.43%，市場集中度較高，主要被瑞士Maxon，德國Faulhaber、美國Portescap等外資廠商占據(jù)。外資廠商成立時(shí)間較早，經(jīng)過多年發(fā)展后掌握較多的空心杯電機(jī)專利技術(shù)，產(chǎn)品尺寸范圍較大，應(yīng)用場景較為廣泛，占據(jù)主要市場份額。復(fù)盤海外龍頭：技術(shù)積累、應(yīng)用領(lǐng)域、定制化服務(wù)及全球化布局塑造行業(yè)龍頭外資廠商較早涉足空心杯電機(jī)業(yè)務(wù)，擁有數(shù)十年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。FAULHABER發(fā)展歷史最早可追溯至1958年，F(xiàn)aulhaber博士在德國研發(fā)并注冊“微電機(jī)”專利，目前公司在全球范圍內(nèi)共擁有超過50項(xiàng)專利。MAXON早在20世紀(jì)60年代開始自行設(shè)計(jì)DC迷你型電機(jī)，1970年DC電機(jī)成為MAXON商標(biāo)下的注冊商品。Portescap在1959年推出空心杯轉(zhuǎn)子直流電機(jī)，闖入微型電機(jī)行業(yè)。外資龍頭均在20世紀(jì)60年代左右布局空心杯電機(jī)，經(jīng)過近80多年發(fā)展已經(jīng)擁有豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，形成較為核心的技術(shù)體系?？招谋姍C(jī)龍頭高精度產(chǎn)品處于領(lǐng)先。外資龍頭的空心杯電機(jī)產(chǎn)品在精度方面處于領(lǐng)先，最小尺寸可至3mm，最小扭矩達(dá)到0.0018mN·m。相比于外資廠商，內(nèi)資廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸較少達(dá)到8mm以下，產(chǎn)品的最小扭矩達(dá)到0.3mN·m，與外資廠商產(chǎn)品性能存在一定差距。外資龍頭下游應(yīng)用廣泛，產(chǎn)品涉足航空航天領(lǐng)域。外資龍頭的空心杯電機(jī)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療技術(shù)、航空航天、工業(yè)自動化、機(jī)器人、實(shí)驗(yàn)室自動化、計(jì)量與測試以及民用等領(lǐng)域，尤其在航空航天領(lǐng)域具有先入優(yōu)勢。外資龍頭MAXON、FAULHABER的產(chǎn)品已經(jīng)較多地應(yīng)用于太空探索等具有極端環(huán)境的應(yīng)用場景，產(chǎn)品也能在該環(huán)境中實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)作。相比于外資龍頭，內(nèi)資廠商的空心杯電機(jī)產(chǎn)品主要應(yīng)用于智能運(yùn)輸、汽車部件、醫(yī)療、家居生活等領(lǐng)域，較少涉及航天航空領(lǐng)域。外資龍頭通過收購兼并不斷拓寬區(qū)域覆蓋。在海外空心杯電機(jī)公司發(fā)展過程中，收購兼并是公司擴(kuò)大業(yè)務(wù)面的重要手段。以Faulhaber為例，根據(jù)其官網(wǎng)信息，F(xiàn)aulhaber自1999年以來陸續(xù)收購FeintechnikBertschGmbH&Co.KG、PrecistepSA、RollaMicrogearAG、MinimotorSA等公司，不斷豐富應(yīng)用領(lǐng)域，提升核心技術(shù)、完善產(chǎn)品線、擴(kuò)大市場覆蓋范圍。展望內(nèi)資廠商：技術(shù)進(jìn)步、切入醫(yī)療領(lǐng)域、海外拓展，借助價(jià)格優(yōu)勢加速國產(chǎn)替代國內(nèi)空心杯電機(jī)市場于21世紀(jì)初期開始發(fā)展，內(nèi)資廠商持續(xù)加大研發(fā)投入，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品——設(shè)備——零部件國產(chǎn)替代三步走。①產(chǎn)品國產(chǎn)替代：鳴志電器2018年投放空心杯電機(jī)，逐步實(shí)現(xiàn)空心杯電機(jī)在醫(yī)療儀器等領(lǐng)域的應(yīng)用，2021年空心杯產(chǎn)品已具備與全球一流同行競爭的能力。鼎智科技在2020年開展空心杯電機(jī)相關(guān)研究項(xiàng)目，項(xiàng)目投入近700萬，2022年空心杯電機(jī)產(chǎn)線正在籌建。拓邦股份2007年在精密空心杯電機(jī)等產(chǎn)品上取得了一定的成果；2017年開展兩對極空心杯電機(jī)項(xiàng)目，開發(fā)支出約580萬元。②設(shè)備國產(chǎn)替代：鳴志電器2022年擴(kuò)充空心杯電機(jī)和無刷電機(jī)的自動化生產(chǎn)設(shè)備和改善工程工藝。鼎智科技在2022年空心杯電機(jī)關(guān)鍵繞線工藝設(shè)備實(shí)現(xiàn)自制，能實(shí)現(xiàn)多工位自動化繞線成型。③零部件國產(chǎn)替代：鼎智科技實(shí)現(xiàn)微特電機(jī)產(chǎn)品的核心零部件自主可控，成為在全球線性執(zhí)行器產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)，較少數(shù)具備絲桿部件和螺母部件獨(dú)立生產(chǎn)能力的企業(yè)。鳴志電器通過收購兼并逐漸擁有高端電機(jī)定制化設(shè)計(jì)以及核心零部件自產(chǎn)能力。4.重點(diǎn)公司分析Maxon：全球行業(yè)龍頭，產(chǎn)品譜系豐富，航天領(lǐng)域品牌優(yōu)勢突出，人形機(jī)器人應(yīng)用搶先落地深耕驅(qū)動領(lǐng)域60多年，公司積極布局全球化產(chǎn)銷網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展為全球空心杯電機(jī)龍頭。InterelectricAG為MAXON集團(tuán)的前身，創(chuàng)立于1961年。公司總部位于瑞士，致力于研發(fā)并生產(chǎn)性能強(qiáng)大的電動驅(qū)動器，同時(shí)按客戶要求專門提出定制的驅(qū)動器和系統(tǒng)解決方案。公司在瑞士、德國、匈牙利、韓國、中國等國家擁有8個生產(chǎn)基地，在全球40個國家擁有銷售網(wǎng)絡(luò)。公司構(gòu)建多元化產(chǎn)品矩陣，其中空心杯電機(jī)系列多、性能突出、應(yīng)用場景廣泛。公司產(chǎn)品涵蓋無刷和有刷直流電機(jī)、齒輪箱、傳感器、編碼器、伺服放大器、位置控制等，產(chǎn)量超過500萬件，約12000個品種。公司生產(chǎn)的空心杯電機(jī)直徑范圍在6mm65mm，功率范圍在0.3W-250W，壽命長、設(shè)計(jì)緊湊、效率高，質(zhì)量可克服極端環(huán)境，能用于航天航空等嚴(yán)苛環(huán)境。Faulhaber：空心杯電機(jī)發(fā)明起源，注重高端化+定制化，收購兼并拓寬區(qū)域覆蓋公司為高精度微型和微驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域龍頭，積極打造全球化布局。FAULHABER是一家獨(dú)立的由家族經(jīng)營的集團(tuán)公司，集團(tuán)由FAULHABERDriveSystems（總部位于德國）和MicroPrecisionSystems（總部位于瑞士）兩個業(yè)務(wù)分部組成。公司在瑞士、美國、羅馬尼亞、匈牙利開設(shè)研發(fā)生產(chǎn)基地，在全球30多個國家設(shè)有子公司。2014年公司收購北京眾志恒公司，以完全直銷的方式在國內(nèi)開展業(yè)務(wù)，并且在上海、西安和深圳設(shè)有分公司。公司構(gòu)建多元化產(chǎn)品矩陣，空心杯電機(jī)掌握獨(dú)有創(chuàng)新技術(shù)，性能突出。公司產(chǎn)品系列包括高性能DC電機(jī)、BLDC電機(jī)、線性電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。FAULHABER空心杯電機(jī)型號齊全，產(chǎn)品直徑范圍在?3mm~?44mm，功率范圍在0.065W~282W，并且能提供定制化驅(qū)動配置方案。公司空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子由一個無鐵芯、自承式、帶斜繞組的銅線圈組成，這項(xiàng)技術(shù)由FritzFaulhaberSr.博士開發(fā)，并于1958年獲得專利，成為公司產(chǎn)品的核心技術(shù)。得益于無鐵芯自承式銅線圈，電機(jī)的總重量很輕。此外，這種結(jié)構(gòu)確保最小慣性矩和無齒槽、高精度運(yùn)行。Portescap：背靠RegalRexnord集團(tuán)，聚焦醫(yī)療&工控領(lǐng)域，打造全球化供應(yīng)鏈Portescap是全球領(lǐng)先的微型運(yùn)動技術(shù)供應(yīng)商。Portescap隸屬于RegalRexnord集團(tuán)，RegalRexnord是一家多元化且持續(xù)發(fā)展的工業(yè)性企業(yè)，專業(yè)為工業(yè)自動化和精密儀器設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)。Portescap作為全球領(lǐng)先的微型運(yùn)動技術(shù)供應(yīng)商，為客戶提供專業(yè)化定制化的微型電機(jī)技術(shù)，為醫(yī)療、工業(yè)和商業(yè)客戶設(shè)計(jì)、制造和銷售創(chuàng)新的產(chǎn)品和服務(wù)。根據(jù)KonaEquity，2022年公司營收約為3.04億歐元。全球化供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)客戶需求。公司在瑞士、日本、美國、印度、韓國和中國等6個國家設(shè)立全球主要辦事處和支持中心，Portescap的全球供應(yīng)鏈有多重貨源，在全球的所有主要地區(qū)都設(shè)有工程與客戶服務(wù)中心，在北美、歐洲和亞洲的低成本制造設(shè)施確保供貨，以快速響應(yīng)客戶的需求和提供本地支持。鼎智科技：全球線性執(zhí)行器領(lǐng)先企業(yè)，立足定制化開發(fā)，持續(xù)延伸新產(chǎn)品與新應(yīng)用公司是以微特電機(jī)為主要產(chǎn)品的定制化精密運(yùn)動控制解決方案提供商。公司主要從事線性執(zhí)行器、混合式步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、音圈電機(jī)及其組件等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，公司以客戶需求為導(dǎo)向，將成熟技術(shù)方案向客戶進(jìn)行推廣應(yīng)用，并針對特定需求開展定制化產(chǎn)品開發(fā)。產(chǎn)品行業(yè)領(lǐng)先，直流電機(jī)營收保持高增長。公司產(chǎn)品主要包括線性執(zhí)行器、混合式步進(jìn)電機(jī)、音圈電機(jī)、直流電機(jī)等產(chǎn)品。公司多項(xiàng)產(chǎn)品在醫(yī)療器械、工業(yè)自動化等行業(yè)內(nèi)具有較強(qiáng)競爭力，其中公司線性執(zhí)行器為行業(yè)領(lǐng)先產(chǎn)品，在邁瑞醫(yī)療、深圳新產(chǎn)業(yè)、美國IDEXX、美國Adaptas、韓國三星等企業(yè)產(chǎn)品中得到應(yīng)用；呼吸機(jī)配套音圈電機(jī)打破