步進電機制造
步進電機也可稱為脈沖電機,是一種將輸入脈沖信號轉換成相應角位移的電機,可以實現高精度的角度控制。步進電機區別于其他控制電機的最大特點是:通過輸入脈沖信號來進行控制,即電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定,而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。
根據國家統計局制定的《國民經濟行業分類與代碼(GB/T4754-2011)》,中國把步進電機制造行業歸入電氣機械及器材制造業(C39)下的微特電機及其他電機制造,其統計四級碼為C3819。
- 詞條目錄
- 1.1 (一)步進電機制造行業定義
- 1.2 (二)步進電機制造行業主要產品分類
- 7.1 (一)供應商議價能力分析
- 7.2 (二)購買商議價能力分析
- 7.3 (三)行業替代品威脅分析
- 7.4 (四)行業潛在進入者分析
- 7.5 (五)行業現有企業競爭分析
步進電機制造行業定義與分類
(一)步進電機制造行業定義
步進電機也可稱為脈沖電機,是一種將輸入脈沖信號轉換成相應角位移的電機,可以實現高精度的角度控制。步進電機區別于其他控制電機的最大特點是:通過輸入脈沖信號來進行控制,即電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定,而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。
根據國家統計局制定的《國民經濟行業分類與代碼(GB/T4754-2011)》,中國把步進電機制造行業歸入電氣機械及器材制造業(C39)下的微特電機及其他電機制造,其統計四級碼為C3819。
圖表:步進電機制造行業代碼表
行業代碼 | 行業名稱 |
38 | 電氣機械和器材制造業 |
381 | 電機制造 |
3819 | 微電機及其他電機制造 |
資料來源:國家統計局 前瞻產業研究院整理
(二)步進電機制造行業主要產品分類
步進電機主要分為三種:永磁式步進電機(PM)、反應式步進電機(VR)和混合式步進電機(HB)。
圖表:步進電機產品分類列表
產品分類 | 具體介紹 |
永磁式步進電機 | 永磁式步進一般為兩相,轉矩和體積較小,步進角一般為7.5度或15度。 |
反應式步進電機 | 反應式步進一般為三相,可實現大轉矩輸出,步進角一般為1.5度,但噪聲和振動都很大,在歐美等發達國家80年代已被淘汰。 |
混合式步進電機 | 混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優點,分為兩相和五相,兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度,這種步進電機的應用最為廣泛。 |
資料來源:前瞻產業研究院整理
步進電機制造行業發展環境分析
(一)步進電機制造行業政策環境分析
步進電機制造行業主要標準如下:
圖表:步進電機制造行業相關標準列表
GB/T 20638-2006 步進電動機通用技術條件 | 該標準由國家質量監督檢驗檢疫總局、中國國家 標準化管理委員會于2006年11月8日發布,從2007年4月1日起實施。該標準等同采用IEC/TS 60034-20-1:2002,規定了旋轉步進電動機的要求和適當的試驗方法,也規定了尺寸和銘牌以及制造商應在相關手冊和樣本中提供的細節和內容。 |
GB18211-2000 微電機安全通用要求 | 該標準由國家質量技術監督局于2000年10月17日發布,從2001 年7月1日起實施。該標準規定了設計、制造和使用微電機時的安全通用要求。該標準適用于一般指折算至1000r/min時連續額定功率750W及以下或機 殼外徑不大于160mm或軸中心高不大于90mm的控制電機和其他特殊用途的微電機。 |
JB/T8162-1999 控制微電機包裝技術條件 | 該標準由國家機械工業局于1998年8月6日發布,從2000年 1月1日起實施。該標準規定了控制微電機包裝的技術要求、試驗方法、檢驗規則等。該標準適用于GB/T 345-1994《控制微電機基本技術要求》中所規定的各類控制微電機的包裝,與此類似的其它微電機的包裝也可參照應用。 |
JB/T6760-1993 步進電動機驅動器通用技術條件 | 該標準由機械工業部于1993年8月21日發布,從 2009年10月1日起實施。該標準規定了步進電動機驅動器的通用技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存。該標準適用于機床、石油、化工 機械、計算機外圍設備及工業自動化儀表等設備配套的磁阻式、混合式、永磁式、特種步進電動機的驅動器。 |
JB/T 5452-1991 儀器儀表用電子器件產品規范 | 該標準由國家機械工業局于1991年7月10日發布,從 1992年7月1日起實施。該標準規定了步進電機控制電路的系列品種及相應的邏輯框圖、引出端排列、主要性能和主要電參數。器件的質量評定應符合器件詳細 規范的規定。標準規定了步進電機控制專用集成電路SJ0303CP(SJ0303CD)、SJ0305CP(SJ0305CD)、 SJ0306CP(SJ0306CD)的鑒定和質量評定的全部內容。本標準適用于步進電機控制專用集成電路SJ0303CP(SJ0303CD)的鑒定和 質量評定。 |
GB11281-1989 控制微電機用齒輪減速器系列 | 該標準由中國電器工業協會于1989年3月31日發布,從1990年1月1日起實施。該標準規定了控制微電機用齒輪減速器系列的產品分類和技術要求。該標準適用于控制微電機用齒輪減速器。減速器使用時與控制微電機組裝成一體。 |
資料來源:前瞻產業研究院整理
(二)步進電機制造行業技術環境分析
步進電機制造工序多,涉及精密機械、精細化工、微細加工、磁材料處理、繞組制造、絕緣處理等工藝技術,需要的工藝裝備數量大、精度高,為了保證產品 的質量還需一系列精密的測試儀器。簡而言之,步進電機制造行業是勞動密集型和技術密集型的高新技術產業。但是,我國不是步進電機生產和技術強國,主要表現 在以下幾個方面:
圖表:我國步進電機制造行業技術水平現狀列表
產品檔次低 | 我國步進電機產品檔次不高,尤其是國內民企,主要生產家電和音響領域中用的一般交流電機和有 刷直流電機,是高耗材料產品,競爭激烈,價格低,利潤薄。我國很多民營企業開發能力不強,自主創新能力不足。不少產品是仿制產品,由于步進電機產品更新換 代快,因此仿制產品一般是高效益期已經過去,處于成熟期或衰退期產品,產品利潤薄。 |
以制造為主 | 外資企業只是把生產轉移到我國,他們只是利用我國廉價的勞動力。產品的研究和開發仍然在本國,新品的關鍵技術和爭取新市場的主動權仍在本國公司的開發部門,高效益的前期產品仍在國內生產。 |
生產設備落后 | 我國民營企業生產制造設備不先進,自動化程度低,很難確保產品質量和提高效率。步進電機檢測中心受國家質量監督檢驗檢疫總局委托,多次承擔國內各類步進電機質檢監督任務,結果是外企和較大的民企產品質量穩定,而部分民企產品質量不穩定,可靠性差。 |
高精密設備技術差 | 步進電機專用設備整體水平與國外先進水平有較大差距。我國步進電機專用設備改革開放以來得到迅速發展,但總體而言制造單位數量多而規模普遍不大,產品水平不先進且重復,產品質量不穩定,故障較多,技術力量不強,創新能力弱,高精密步進電機用的精密專用設備仍依賴進口。 |
關鍵零部件材料不足 | 步進電機關鍵零部件和材料與國外先進水平有差距。行業形成規模以來,我國步進電機關鍵零部件和材料 取得很大發展,但是與先進發達工業國家相比,仍有一定差距,企業規模普遍較小、生產自動化水平不高、自主創新意識不強、研發人才明顯不足、產品檔次較低, 較高產品仍然需要進口。 |
資料來源:前瞻產業研究院整理
步進電機制造行業產業鏈
步進電機制造行業的上游主要是原材料,硅鋼片、銅、鋁、磁性材料等都是步進電機生產中重要的原材料。原材料價格的浮動都會引起步進電機生產企業成本的變動。
步進電機制造行業的下游主要為數控機床、工業自動化、辦公自動化、印刷設備和家用電器等。步進電機作為執行元件,是機電一體化的關鍵產品之一,廣泛 應用在各種自動化控制系統中。步進電機產品性能必須滿足這些下游行業的需求,行業的發展依賴于下游行業的拉動,同時又制約著這些行業的發展。
圖表:步進電機制造行業產業鏈示意圖
資料來源:前瞻產業研究院整理
步進電機制造行業發展狀況分析
2007-2013年,我國步進電機制造行業發展較好,除了2009年受金融危機波及導致行業衰退之外,行業產銷規模總體上保持著逐年增長的態勢。 一方面,我國步進電機制造行業的技術發展迅速,所生產的產品已經達到國際水平,國產品種的競爭力在逐漸增強;另一方面,發達國家的步進電機制造行業在向發 展中國家轉移,我國的步進電機制造行業也因此有著較好發展。
圖表:2007-2013年步進電機制造行業產銷規模圖(單位:億元,%)
數據來源:國家統計局 前瞻產業研究院整理
行業財務指標、經濟指標、效益指標等更多內容,詳見前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國步進電機制造行業產銷需求與投資預測分析報告》。
國際步進電機制造行業知名企業
日本三洋電機株式會社
日本日立株式會社
日本東方馬達株式會社
日本信濃電氣株式會社
日本美蓓亞公司
中國步進電機制造行業領先企業
橫店集團聯宜電機有限公司
湖南科力電機股份有限公司
常州市武進雷利電器有限公司
上海鳴志電器有限公司
合肥日上電器有限公司
江蘇華陽電器有限公司
武漢華大新型電機有限責任公司
西安微電機研究所
北京京儀敬業電工集團有限公司
深圳市眾為興數控技術有限公司
中國步進電機制造行業五力競爭模型分析
(一)供應商議價能力分析
步進電機制造行業對上游原材料行業的議價能力較弱,主要原因是步進電機上游原材料價格主要影響因素為國際原材料市場的價格波動。
步進電機原材料價格受原材料企業的影響較小,受國際價格波動的直接影響。步進電機制造行業的上游行業為銅、鋁、硅鋼片和磁性材料,這些材料都屬于大 宗原材料商品,市場已經與國際接軌,原材料的價格走勢和國際市場基本保持一致,價格的決定因素已經不在于企業,而在于國際市場的供需。
(二)購買商議價能力分析
步進電機的下游行業包括數控機床、工業自動化、辦公自動化、印刷設備、家用電器等行業,步進電機制造行業對下游需求行業的議價能力如下表所示:
圖表:中國步進行業對下游行業的議價能力分析列表
下游行業 | 相關因素分析 | 步進電機制造行業對該行業的議價能力 |
數控機床 | 數控機床行業整體供大于求、產能過剩,近年來產量出現負增長;數控機床行業對步進電機制造行業的后向一體化能力較強。 | 較弱 |
工業自動化 | 工業自動化行業需求增長旺盛,未來呈供不應求趨勢;工業自動化行業分布廣泛,集中度較低。 | 較強 |
辦公自動化 | 辦公自動化行業需求受國家宏觀經濟影響較大,需求呈下降趨勢,行業呈供過于求走勢;辦公自動化行業集中度較高。 | 較弱 |
印刷設備 | 印刷設備行業發展狀況良好,呈供不應求態勢;印刷設備行業對步進電機制造行業的后向一體化能力較弱。 | 較強 |
家用電器 | 家用電器行業對步進電機的需求增長有所放緩;家用電器行業集中度較高。 | 較弱 |
資料來源:前瞻產業研究院
(三)行業替代品威脅分析
我國步進電機制造行業非同類產品的替代威脅較大,同類產品間的替代威脅較小。
非同類產品的替代威脅較大
我國步進電機制造行業,在非步進電機產品中,主要的替代產品為全數字式交流伺服電機。兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上全數字式交流伺服電機總體上要優于步進電機,故替代品威脅較大。
圖表:中國步進行業和全數字式交流伺服電機相關性能對比列表
相關性能 | 步進電機 | 全數字式交流伺服電機 |
控制精度 | 兩相混合式步進電機步距角一般為3.6度、1.8度,五相混合式步進電機步距角一般為0.72度、0.36度。 | 全數字式交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。 |
低頻特性 | 步進電機在低速時易出現低頻振動現象。 | 全數字式交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。 |
矩頻特性 | 步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300-600RPM。 | 全數字式交流伺服電機為恒力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。 |
過載能力 | 步進電機一般不具有過載能力。 | 交流伺服電機具有較強的過載能力。 |
運行性能 | 步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過沖的現象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。 | 全數字式交流伺服電機為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象,控制性能更為可靠。 |
速度響應性能 | 步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鐘幾百轉)需要200-400毫秒。 | 全數字式交流伺服電機的加速性能較好,從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒,可用于要求快速啟停的控制場合。 |
資料來源:前瞻產業研究院
同類產品間的替代威脅較小
我國步進電機制造行業,產品主要集中在基礎應用領域,在高精度領域的應用相對其他電機而言較小,產品的生命周期較長,目前在用的步進電機產品較多都有幾年甚至十幾年的使用壽命,新品往往具備一定的競爭優勢,但并不具備明顯的替代效應。
(四)行業潛在進入者分析
我國步進電機制造行業新進入者的威脅較小。主要原因如下:
◆ 行業盈利能力較弱
從行業整體盈利狀況來看,2007-2013年,我國步進電機制造行業的銷售利潤率均不足14%,行業盈利能力較弱。
◆ 行業進入壁壘較高
從行業進入壁壘來看,我國步進電機制造行業存在較高的認證壁壘,特別是要出口海外的中高端產品,均須獲得多項認證,例如歐盟RoHS指令、REACH認證等。
圖表:2007-2013年中國步進行業產品銷售利潤率走勢圖(單位:%)
資料來源:國家統計局 前瞻產業研究院整理
(五)行業現有企業競爭分析
我國步進電機制造行業競爭的激烈程度較低。主要原因如下:
◆ 行業內企業數量較少
從行業企業數量來看,2007-2013年,我國步進電機制造行業的企業數量較少,且企業數量的增長趨勢并不明顯,總數始終保持在120家以內。僅從企業數量來看,企業數量較少,企業間的競爭也較平淡。
圖表:2007-2013年中國步進行業企業數量走勢圖(單位:家)
(注:2011年企業數量減少的主要原因是國家統計局調整了統計口徑所致。)
資料來源:國家統計局 前瞻產業研究院整理
◆ 行業內產品同質化程度較低
從產品同質化方面來看,我國步進電機制造行業產品應用領域較為廣泛,而不同領域對產品的需求大不相同,產品同質化較低。由于產品的差異性,導致產品間的競爭較為緩和。
參考資料
- 1.中國步進電機制造行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻產業研究院