伺服電機作為現代工業裝備中的核心部件，其市場地位日益凸顯。本文重點介紹了伺服電機的概況、市場規模和格局及伺服電機未來發展趨勢。

一、伺服電機概況

伺服電機servo motor

“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思。伺服英文為 servo，指系統跟隨外部 指令進行人們所期望的運動，實現對位置、速度、加速度和力矩的精準控制。 ? “伺服電機”可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機：在控制信號發出之前，轉子靜止不動;當控制信號發出時，轉子立即轉動；當控制信號消失時，轉子能即時停轉。 伺服電機是工業自動化行業中應用最廣的電機。伺服電機具有響應速度快、精度高、加減速度快、速度不受負載影響等優點，且轉速范圍寬、高速性能好、低速運行平穩，同時抗過載能力強，能承受3倍于額定轉矩的負載，適用于對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合。 ? 伺服電機是一種能夠將電能轉化為機械能的裝置，它可以精確地控制速度和位置，具有反應快速等特點，通常被應用在自動控制系統中執行元件，是伺服系統中的重要組成部分。

伺服電機的內部結構

伺服電機的內部結構：伺服電機主要由定子和轉子構成。定子上有兩個繞組，勵磁繞組和控制繞組。其內部的轉子是永磁鐵或感應線圈，導磁材料，轉子在由勵磁繞組產生的旋轉磁場的作用下轉動。同時伺服電機自帶編碼器，驅動器實時的接受到編碼器的反饋信號，再根據反饋值與目標值進行比較來調整轉子轉動的角度。由此可見，伺服電機的控制精確度很大程度決定于編碼器的精度。

伺服電機的工作原理

伺服電機主要由伺服驅動器、電動機和其他相關部件組成。伺服馬達用來提供動力，而伺服控制器則負責調整輸出速度和位置，并將其轉化為電信號發送給執行機構。

伺服電動機通常由兩部分組成：一組感應電動機，另一組是被稱為轉子的飛輪。當轉子旋轉時，產生電磁場，帶動另一個被稱為馬達的小型機械零件工作。轉子上有兩個不同的線圈，它們與吸盤連接在一起。吸盤會把轉子上面的線纏繞起來，使整個馬達看起來像一把劍。齒輪裝置使得轉子旋轉順暢，同時也限制了噪音。

伺服電機的分類

伺服電機分為直流和交流伺服電動機。 1）直流伺服電機分為有刷和無刷電機： ? ①有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產生電磁干擾，對使用環境有要求（無塵、易爆環境不宜），通常用于對成本敏 感的普通工業和民用場合； ②無刷電機體積小重量輕，出力大響應快，速度高慣量小，力矩穩定轉動平滑，控制復雜，智能化，電子換相方式靈活，可以實現方波或正弦波換相， 電機免維護，高效節能，電磁輻射小，溫升低壽命長，適用于各種環境。 ? 2）交流伺服電動機又分為異步伺服電動機和同步伺服電動機。 ? 交流伺服電機優點在于速度控制特性良好， 在整個速度區內可實現平滑控制，幾乎無振蕩，90%以上的高效率，發熱少，高速控制，高精確度位置控制，額定運行區域內可實現恒力矩，慣量低，低噪音，無電刷磨損，免維護。 ? 缺點在于控制較復雜，驅動器參數需要現場調整PID參數確定，需要更多的連線。高性能的伺服系統大多采用永磁同步交流伺服電動機，控制驅動器多采用快速、準確定位的全數字位置伺服系統。

二、伺服電機市場規模與格局

伺服電機作為工業自動化的核心零部件，市場規模隨產業自動化升級穩步增長。

1）替代需求：在機床、紡織機械、印刷機械和包裝機械等領域，伺服電機相比步進電機具有精 度、扭矩、過載等性能方面的優勢，滲透率不斷提升； ? 2）新增需求：工業機器人、電子智造裝備等行業對精度性能要求較高，其迅速增長為伺服電機市場貢獻較大增量。根據 Grand View Research 與 MIR 數據統計，2020年全球伺服電機市場規模367億元，預計2026年有望達到539億元。我國伺服電機起步較晚，尚處于成長階段，2020年我國伺服電機市場規模149億元，預計2026年有望達到225億元。 ? 伺服電機行業65%份額為外資品牌，高端市場基本被外資壟斷。根據MIR數據，我國伺服電機競爭格局中外資品牌占65%，國產品牌占35%。根據前瞻產業研究院報告，目前主流品牌可分為歐系、日系和國產品牌等類別，其中歐系日系占據中高端市場，國產主要集中在中低端市場。

①歐系品牌占比20%：如西門子、倫茨、博世力士樂等，過載能力高、 動態響應好、驅動器開放性強，但價格昂貴、體積重量大； ? ②日系品牌占比45%：如安川、 三菱、松下等，品牌性能和價格相對低、體積小、重量輕、可靠性和穩定性強，但動態響 應能力較弱、開放性較差低，總體上性價比更高，最適合中端需求； ? ③國產伺服占比35%：如臺灣臺達、匯川技術、華中數控等，產品基本成熟，精度和可靠性較差，中小功率居多， 中低端伺服系統已實現大規模量產，但高端伺服系統尚未形成商品化和批量生產能力。

匯川技術在國內市場份額第一，市占率15.9%，其次為日本安川（11.9%）、臺灣臺達（8.9%）、日本松下（8.8%）、日本三菱（8.3%），CR5為53.8%，集中度較高。 當前我國中低端伺服系統已經能夠實現大規模量產，但高端伺服系統尚未形成商品化和批量生產能力，國內對精密伺服電機控制系統的需求主要依賴進口。機器人產業發展風生水起，隨著扶持政策對機器人產業的推進，以及國產伺服技術的不斷提升，我國伺服系統進口替代的步伐將加快。如下為大家盤點一下國內伺服電機行業知名廠家。

三、伺服電機產業鏈

作為生產磁性材料的主要原料——稀土，該原料和儲量及產量均居世界第一，未來將保持長期寬松供給的狀態。上游整體供給相對較為寬松。作為伺服系統必不可少的器件，編碼器、傳感器受國家政策支持，關鍵技術取得不斷突破。但隨著原材料價格的上漲，伺服企業生產制造成本隨著上升。 ? （1）上游為稀土磁材、電子零部件等材料。 （2）中游為伺服系統制造，包括伺服電機、伺服驅動器、數控系統。 （3）下游廣泛應用于醫療器械、機器人、汽車制造、工業等領域。

四、中國伺服電機行業展望

隨著時代的不斷發展，伺服電機作為重要的動力元件，在機械和電子行業中得到了廣泛的應用。根據市場需求和技術發展，伺服電機的發展趨勢也會緊跟時代的潮流，未來的發展趨勢是：

1、采用高效功率驅動電路 高效功率驅動電路具有低功耗、高可靠性和穩定性，能夠滿足各種應用領域的高性能要求，是伺服電機未來發展的重要方向。 ? 2、發展低噪聲伺服電機 由于伺服電機無法完全避免噪音，所以發展低噪聲伺服電機無疑是企業技術發展中的熱點。企業將努力改善結構設計，研發一系列低噪聲伺服電機，以滿足不同應用場合的需求，提高伺服電機的適應性。 ? 3、發展高性能伺服電機 主流的伺服電機功率不斷提高，加上智能控制系統，伺服電機的精度、響應速度和穩定性也得到了顯著的改善。未來進一步研究市場需求和技術發展，企業將發展更高性能的伺服電機，從而滿足市場的需求。 ? 4、研發更加節能的伺服電機 伺服電機直接耗費的大部分能量是電能，一般情況下，電動機只能轉換50%的電能為機械能，其余50%損失為熱能。

伺服系統一般由驅動器、電機、編碼器構成。伺服系統屬于工業自動化控制產品，技術難點主要在于是否具備自調整功能、伺服驅動器響應速度、電磁設計技術等方面，由于集成度高、產品設計和工藝復雜，需要長時間的經驗積累才能生產出可靠性和穩定性高的產品。

①伺服驅動器（指令裝置）屬于驅動層，又稱“伺服控制器”、“伺服放大器”，一般通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機?進行控制，實現高精度的傳動系統定位；改變控制電壓可以變更伺服電機的轉速及轉向。

②伺服電機屬于執行層，伺服電機在自動控制系統中作為執行元件，把輸入的電壓信號變?換成轉軸的角位移或角速度輸出。

③編碼器（反饋裝置）通常內置在伺服電機末端，用來?測量電機的轉角、轉速和位置，對控制精度具有關鍵作用。驅動器根據反饋值與目標值進?行比較，調整轉子轉動的角度，達到伺服控制的目的。

香磁磁業生產的磁編碼器磁環產品精度高，在工業自動化設備和過程控制、機器人技術、醫療設備、能源、航空航天等領域廣泛應用。磁編碼器磁環提供基于位置、速度、距離和方向等基本數據，在優化伺服系統的性能中發揮重要作用。

審核編輯：黃飛

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