(1)全球微特电机行业发展概况
1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应,奠定了电磁学基础;1821 年,英国物理学家法拉第制成了第一个实验性电机模型。1834 年,德裔俄国科学家雅可比制造出第一台具备实用能力的旋转电动机;1871 年,比利时人格拉姆通过改进电枢结构,发明了首台商业化大功率直流电动机,并于 1873 年在维也纳博览会上推广,推动了电动机的大规模工业应用。
历经百余年的发展,电动机已广泛应用于工业机械、机器人、汽车、航空航天、船舶、家用电器、计算机、医疗器械、军事装备等各个领域。随着越来越多电机使用场景对小型化、高性能、低能耗、低噪音等特性的追求,诞生了微特电机。
微特电机的发明可以追溯到 19 世纪末,从 19 世纪末到 20 世纪初,欧美国家城镇和农村逐步电气化,为洗衣机、电冰箱等家用电器创造了潜在市场,逐渐发掘了微特电机的应用领域。
20 世纪30 年代,应工业自动化、军工行业的发展需要和科技的进步,微特电机行业迎来了快速发展。20世纪 60 年代,半导体技术的发展和集成电路的出现,使得微特电机的电控技术得到了大幅的提升,并被逐渐应用于通信和医疗设备等领域,直流无刷电机亦在此期间被发明。20 世纪 70 年代,微特电机开始被应用于家用电器和办公设备,如打印机、录音机等。
20 世纪 80 年代,随着电子技术和材料科学的发展,日本电机公司如尼得科(Nidec)、美蓓亚(Minebea)大量生产微特电机并广泛应用于家用电器、汽车、工业自动化等领域,改变了微特电机以往主要集中在军工、航空航天等领域的状况。
21 世纪初至今,随着控制理论的完善和集成电路的广泛应用,电机控制技术也得到了迅速发展,微特电机应用领域不断拓宽,除用于作为机械设备的动力装置外,微特电机亦常用于控制系统,实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行、转换等功能,开始被更广泛地应用于智能家居、可穿戴设备、无人机、医疗器械、智能机器人等新兴科技行业。历经数十年的发展,微特电机行业已成为全球工业体系中的重要环节之一。
微特电机作为基础电子元器件,覆盖面广、下游关联企业众多,在国民经济和日常生活中占据着重要的地位。目前,微特电机的应用领域已经覆盖了消费电子、家用电器、医疗器械、汽车电子、航空航天、军事装备和工业控制等板块,微特电机是经济和先进制造业发展过程中不可或缺的机电产品。
资料来源:中国电子元件行业协会,中商产业研究院,国盛证券研究所,思瀚
(2023 年 4 月 16 日)微特电机目前主要民用方向的应用如下:
1)消费电子行业
微特电机是消费电子产品中不可或缺的重要组成部分,广泛应用于硬盘主轴电机、计算机散热风扇电机、手机线性震动电机等设备,为终端产品实现高速运转、温控散热、精准反馈等关键功能提供支撑。尽管近年该领域整体增长放缓,但消费电子产品的保有量高、技术更迭快,仍存在大量的更新换代需求,支撑对微特电机产品的稳定需求。
2)家用电器行业
微特电机作为家用电器中的核心功能部件,广泛应用于空调、吸尘器、洗衣机、冰箱等产品,驱动相关部件实现通风、驱动、水泵、搅拌等关键动作。随着家电产品朝智能化、节能化、差异化方向发展,对电机的性能、能效和智能控制能力提出更高要求,持续带动高效节能电机和智能电机产品的需求增长。
3)医疗器械行业
微特电机是众多医疗设备实现自动化和精密控制的关键驱动单元,应用于体外诊断设备、手术器械、康复辅助装置等设备中,承担抓取、定位、推进等精准动作的执行功能。随着人口老龄化加快、居民健康意识增强,医疗服务智能化、自动化趋势不断推进,微特电机在该领域的应用规模有望持续扩大。
4)汽车电子行业
微特电机在现代汽车中承担大量控制功能,是实现车载舒适性、操控性与智能化的关键零部件之一,应用于雨刮器、空调、电动门窗、电子油泵、座椅调节、后视镜折叠等多个系统。伴随新能源汽车渗透率提升和智能驾驶技术发展,整车电气化程度快速提高,单车微特电机使用量持续增长,市场需求空间广阔。
5)工业控制行业
微特电机在工业自动化系统中承担执行和反馈的核心任务,是各类工业机器人、自动化产线及智能装备不可替代的基础部件。步进电机、伺服电机等微特电机产品广泛应用于搬运、装配、喷涂、检测等场景。
在制造业精度提升与劳动力成本上升背景下,工业自动化进程加快,带动该领域微特电机持续扩容。应用领域的持续拓展,驱动全球微特电机产业规模的迅速扩张,2024 年,全球微特电机市场规模已达到 492.76 亿美元,据预测,全球微特电机市场规模将以 5.76%的年复合增长率持续增长,预计到 2029 年将达到 664.12 亿美元。
微特电机行业的先发国家主要有德国、瑞士、日本等,凭借数十年的生产、研发经验的积累,以及对核心技术及工艺的打磨,使其成为该行业的技术强国,涌现出一批如德国的布勒电机(BühlerMotor)、依必安派特(ebm-papst)、福尔哈贝(Faulhaber),瑞士的 Maxon,日本的万宝至马达(MabuchiMotor Company)、尼得科(Nidec)、美蓓亚三美(Minebea Mitsumi)、三叶电机(Mitsuba),韩国的三星电机等行业龙头公司,掌握着高精尖新型微特电机技术并将其运用在各类高精尖领域,对全球微特电机行业的发展起到主导性影响。
(2)我国微特电机行业发展概况
中国微特电机行业的发展历史可以追溯到 20 世纪 50 年代。早期,该行业的研究和生产主要为满足国防的需求,建成了一些专业生产微特电机的研究所,如设立于 1958 年的成都国营电机厂,以及设立于 1963 年的中电第二十一研究所等。这一时期,我国自行设计生产了交、直流伺服电机、接触式自整角机等微特电机产品。
进入 90 年代后,随着国外家用电器产能向国内转移和国内家用电器市场的快速发展,中国微特电机行业加快了发展速度。凭借丰富的劳动力资源和较低的原材料成本优势,以及改革开放进程的推进,中国自 20 世纪80 年代、90 年代逐渐承接了自日本、韩国、德国等国转移出的微特电机产业,万宝至马达(MabuchiMotor Company)、尼得科(Nidec)、美蓓亚三美(Minebea Mitsumi)、三星电机、依必安派特(ebm-papast)等国际领先的微电机生产企业均先后在中国投资建厂。
中国微特电机行业积极学习国外先进技术,并引进各类专用设备和生产线,实现规模化、专业化生产。经过代工、仿制、改进和自主创新设计阶段的演变,如今,该行业已经形成基本完整的工业体系,包括产品开发、规模化生产以及关键零部件、关键材料、专用制造设备和测试仪器的配套。
我国目前已形成一批具有先进核心技术与国际竞争力的优质微特电机制造企业,如德昌电机、大洋电机、江苏雷利和星德胜等,逐步形成了包括广州、深圳、珠海、中国香港在内的大珠江三角和江浙沪长三角微特电机产业集群。根据中国工业统计年鉴公布的数据,2023 年中国规模以上微特电机及组件制造企业共有 686 家。
随着我国经济的快速发展,微特电机应用领域的拓宽,国内外需求的双重增长进一步带动了我国微特电机行业规模的迅速扩张。据统计及预测,我国微特电机市场规模将从 2020 年的 167.42 亿美元增长至 2029 年的 342.73 亿美元,期间的年复合增长率达到 8.29%。
据统计及预测,我国微特电机销量将从 2020 年的 87.6 亿台增长至 2029 年的 136.1 亿台,期间的年复合增长率达到 5.02%。
根据 QYresearch 统计的中国电子元件行业协会信息中心数据,2020 年到 2024 年,中国微特电机出口量从 20.65 亿台上升至 22.63 亿台,出口量呈波动上升的趋势。
中国目前已占据全球微特电机产量的 70%以上1,是全球最大的微特电机生产国。但在产品结构方面,中低端的微特电机占比较高,整体技术附加值和品牌影响力有待提升,尚未迈入微特电机生产强国行列。
例如硬盘主轴电机、手机线性震动电机等应用领域,全球范围内瑞士、德国、日本、韩国等国家依然具备一定程度的领先地位。
未来,我国如要在全球微特电机产业链中实现从“制造大国”向“制造强国”的跃升,仍需在高端电机结构设计、电磁控制算法、精密装配与集成制造工艺等核心环节持续加大研发投入,全面提升自主创新能力与在全球价值链中的地位。
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