2020伺服电机行业市场竞争格局分析，欧美品牌占据高端市场国产品牌聚焦低端

伺服系统由伺服驱动器、伺服电机、编码器三部分组成，是工业机器人主要的动力来源。伺服驱动器负责将从控制器接收到的信息分解为单个自由度系统能够执行的命令，再传递给执行机构（伺服电机），伺服电机将收到的电流信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，实现每一个关节的角度、角速度和关节转矩的控制。编码器作为伺服系统的反馈装置，很大程度上决定伺服系统精度。编码器安装在伺服电机上，与电机同步旋转，电机转一圈编码器也转一圈，转动的同时将编码信号送回控制器，控制器据以判断伺服电机的转向、转速、位置信息。一般来说，工业机器人的每个关节都会搭配一个伺服电机，即一台六轴工业机器人搭配6套伺服电机。

为了提高工业生产的灵活性，机器人正变得越来越轻，同时为了保证机器人的动态和精度，高功率密度伺服电机至关重要，在精加工作业领域，机器人甚至需要人手所具备的柔顺性，要求电机能以“罐头”大小实现高性能，提高生产质量和效率并保证操作员安全。机器人对伺服电机的高要求主要有以下方面：

第一，要求伺服电机具有快速响应性。由于工业机器人一般运行在频繁的加速、启停的情况下，因此要求伺服电机具有响应能力高，调速范围大的特点，也对伺服系统的散热性有一定需求。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电机的速度环带宽值大小来说明伺服电机快速响应的性能。第二，伺服电机的起动转矩惯量比要大。在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电机的起动转矩大，转动惯量小。第三，为了配合机器人的体形，伺服电机必须体积小、质量小、轴向尺寸短，即功率密度大。第四，能经受得起苛刻的运行条件，具有较高的可靠性与稳定性，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受数倍过载。

图：工业机器人伺服系统组成

1、伺服电机应用领域及规模测算

伺服电机在工业自动化中发挥着重要作用，广泛用于机械、冶金、电力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、科研试验等多个领域。其中，机床工具、电子设备制造和工业机器人等行业伺服应用比例较高。前瞻产业研究院数据显示，2018年机器人占伺服系统下游应用的10%，且高启动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电机在工业机器人中应用较为普及。随着未来机器人零部件实现突破，我国工业机器人行业将迎来快速发展期，伺服系统的应用领域也将继续向电子设备制造、工业机器人等新兴领域深入。

伴随着工业机器人、电子制造设备等产业的迅速扩张，伺服系统在国内应用规模也增长迅速，整体市场规模增长空间较大。据市场相关统计数据显示，2012年我国伺服系统市场规模已达52亿元，并呈现逐年稳定增长态势。2016年我国伺服系统市场规模达到71亿元，同比增长12.7%。到了2017年我国伺服系统市场规模增长至95亿元，

同比增长33.8%。截止至2018年底我国伺服系统市场规模突破百亿元，达到117亿元左右，2012年至2018年年复合增长达到14.5%，增速明显。

国内伺服电机的参与者众多，可以分为日系、欧美系、台系以及国产系四类厂商。目前我国伺服电机中高端市场主要被国外企业垄断，进口产品在我国工业机器人伺服市场上占有率达70%以上。以西门子、施耐德、博世力士乐等为代表的欧美品牌产品过载能力高，动态响应好，驱动器开放性强，但价格昂贵，体积重量大，在高端设备和生产线方面比较有竞争力。日系品牌产品以小功率和中功率为主，以松下、安川、三菱、三洋等为代表的日系品牌技术和性能水平比较符合中国用户的需求，以良好的性价比和较高的可靠性获得了稳定且持续的客户源，占据50%以上国内市场份额。台系以台达电子为代表，其性能接近日系，价格介于国产与日系之间，性价比高，在中低端市场发展较快，市场占有率约10%。

国产伺服电机尽管技术相对落后，产品主要在中低端领域，但国内多家企业均已开发了机器人使用的伺服电机，国产化进程加速。目前我国企业在中低端伺服领域已经可以实现大规模量产，以性价比的优势满足中小型和经济型用户的需求，例如汇川技术、埃斯顿、英威腾、华中数控、广州数控等企业的伺服驱动器及电机产品已相继进入批量化生产阶段。尽管暂时无法像日系品牌一样提供全功率段系统选型方案，但汇川和埃斯顿等国内伺服第一梯队的企业都纷纷针对机器人研发了机器人用伺服电机，国产伺服品牌的市场占有率有明显提升。

对比国内外主要伺服电机产品，我国伺服系统与日系和欧美品牌相比仍然存在不足，具体表现为快速响应性、功率密度、稳定性和工作精度等指标差距较大，电机的惯量、电流、扭矩输出等参数往往不能做到最优化，国产机器人为了满足最大负载和速度参数，使用的电机都比日系选型要大，负载自重比大。

首先，在快速响应能力上，国产伺服电机与日系及欧美品牌差距明显。伺服电机的快速响应性能由响应带宽指标来体现，带宽越大，快速响应性能越好。对比安川电机与国产电机同型号低惯量系列，国产电机速度环带宽为1-2kHz左右，安川电机能够实现3.1kHz。其次，在功率密度上，伺服系统对体积、重量要求较高，比如轻载6kg的桌面型机器人手臂安装空间非常狭小，对伺服电机的长度、质量有着严格要求。受限于国内厂商的设计与制造能力，国产电机外形尺寸偏大，能量密度较小，较难适应工业机器人电机狭小的安装空间。第三，在工作精度上，伺服电机的工作精度主要由编码器决定。

编码器相当于关节模组的神经，时刻地把关节运动的位置数据反馈给控制器，从而实现精准的控制。编码器核心在于芯片与码盘设计，国内主流厂商采取的做法为芯片外购，在此基础上开发自有解码技术，并且高精度编码器仍然依赖进口。电机编码器芯片依赖进口是导致国产伺服电机不能完全替代进口产品的主要原因。国产主流伺服电机编码器分辨率最高仅达到23位绝对值，而日系及欧美品牌已经突破24位，因此目前国产编码器存在一定的精度不足问题。第四，在稳定性及可靠性隐性指标上，由于伺服系统要进行十分频繁的正反向和加减速运动，并在短时间内承受数倍过载，因此要求伺服系统必须在苛刻的运行环境下保持良好的稳定性。日系产品表现非常优秀，而部分国产产品即使初始性能优越，但当面临过载等较为的复杂工况环境时，其性能大打折扣。国产伺服电机在实际使用环境下的性能指标与实验室性能指标无法匹配，这是阻碍国产伺服系统进军高端市场的重要原因之一。

表：主要工业机器人伺服电机产品对比

资料来源：锐观咨询整理