小微电机行业研究报告.docx
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小微电机行业研究报告
第一章小微电机行业概述
一、界定和分类
小微电机是指体积和输出功率都比较小的电机，一般是指直径小于160mm或额定功率小于750W，常用于传动机械负载和实现系统控制。
小微电机按功能可分为驱动电机和控制电机。
驱动电机包括异步微电机、同步微电机、直流电动机、直线电动机、平面无刷电动机等，控制微电机包括自整角机、旋转变压器、感应移相器及同步器、伺服电动机、测速发电机、步进电动机、力矩电动机及其他小微电机等。
二、工作原理
以传统的有刷直流电机为例，其工作原理如下：
图表1：
有刷直流电机原理示意图
三、发展历程
小微电机作为电机一个分支，可以将其放入整个电机发展过程来考量，对其发展情况有一个深入具体的了解。
（一）萌芽时期（1821年-1895年）
直流电机：
1821年9月，法拉第成功进行了水银杯转动实验，标志着直流电动机雏形诞生。
十年后，亨利引入了电动机——“electricmotor”这个词，提出了制造电动机的设想并于同年制成首台摆动式直流电动机。
1837年，达文波特获得了人类历史上第一个电动机专利。
从此时到1895年之前，这是直流电机迅猛的发展阶段，此间电机结构不断优化定型，接近于现代直流电机。
交流电机:
1824年，阿拉果进行了圆盘实验，获得了旋转磁场。
1885年，特斯拉制成了一台两相感应电动机模型，并于两年后分取得英国和美国的专利。
1889年，世界上第一台三相鼠笼式电动机在德国AEG公司制造成功。
美国西屋公司买断了特斯拉的专利，于1894年造出世界上第一批感应电动机系列产品。
1895年之前，直流电机得到快速发展，但鉴于直流电远距离输送的巨大损耗、换向器高速运转时的火花以及不稳定等问题，此后交流电机得到更多关注。
1895年，直流电机在尼亚加拉大瀑布招标中败北，标志直流电机的迅猛发展时期至此结束。
小微电机：
1879年第一个专利问世，此时微电机的特点就是体积和功率都比较小。
（二）快速发展期（1895年起至20世纪中期）
直流电机：
因为自身特性，直流电机逐步退出公共发电设备等劣势领域，转而发掘自身优势，逐步解决自身在换向上的问题，其在电镀电解、轧钢设备、电动牵引和起重吊车等领域发挥更加重要的作用。
交流电机：
交流电机性能不断改善、技术不断发展，出现了一个黄金发展时期，不断发明出了各种特殊笼型的电动机，也开展了变速和调速电机的研究，提出了许多延用至今的方案。
小微电机：
1907年，美国西屋公司生产出了3w-40w功率不等的微型电机。
但是微电机的专业化生产是从1913年开始，美国GE公司在巴拿马运河项目中设计使用了微电机来控制护板、闸门和浮标等部件。
（三）稳定发展期（第三次工业革命至今）
20世纪七十年代后，也就是第三次工业革命开始时，出现了众多电子器件，它们使三相异步电机可以实现等效直流电动机的控制。
80年代后，电机的微处理技术逐步完善，感应电动机变频调速技术得到广泛使用。
此时，直流电动机对传统产品进行了改型升级，在中小型产品找到突破口，微电机顺应时代潮流，得到巨大发展。
西德的MAC公司于1978年提出了可实用的永磁无刷直流电机和驱动系统，极具代表性。
（无刷电机又称为电子换向器电机，以电子换向器取代了电刷。
）
电力电子的技术推动，制造业自动化的迅猛发展和日常生活电器广泛使用的需求拉动，各种原理、功能、特性的小微电机被设计开发出来。
在2013年已经出现了6000多种小微电机。
图表2：
电机及微电机发展历程
四、发展特征
小微电机制造涉及精密机械加工、化工处理、磁材料处理、绕组制造、绝缘处理等工艺，需要大量的精密工艺装备，此外还需要一系列精密的测试仪器以保证质量,技术难度高、前期投入较大，属于技术密集型、资本密集型产业。
五、技术发展趋势
直流无刷电机。
用电子换向器代替电刷和换向器，高寿命、高可靠、高效率、调速方便。
变频电机。
通过变频器，将交流电整流成直流电，然后用各种晶体管调整脉动电，以此调整电机的速度。
步进电机。
是一种将脉冲信号转化为相应的角位移或线位移的开环控制电机。
每输入一个脉冲信号，步进电机前进一步，所以称为步进电机，可以用脉冲个数控制位移量、用脉冲频率控制速度和加速度。
其精确度随着相数和拍数的增加而提高。
伺服电机。
在变频技术的基础之上，采用编码器,用更加精确的控制技术和算法技术，实现对电机的速度、位臵、电流和电压实现闭环控制。
此外，伺服电机所采用材料、结构和工艺也更加优于普通的电机。
直线电机。
可以理解为将普通电磁电机的定子和转子纵向剖开，然后伸展拉直，以实现将电脉冲转化为线性往复运动。
超声波电机。
属于压电电动机的一种，与其他电磁电机不同，采用压电陶瓷的“逆压电效应”，产生超声振动，通过机械共振和摩擦耦合转化为转子的运动。
具有低速、大转矩、电磁兼容性好、动态响应快的特性。
可用做精密驱动机构的驱动元件，佳能的摄像机镜头就采用了超声波电机。
静电电动机。
作为微机电系统的关键部件，静电电动机采用绝缘体介电弛豫原理，在施加高压时产生静电，将静电能转化为机械能。
在技术层面，长期看好具有高功率密度、低能量消耗特性的产品；永磁无刷电机和变频电机的将逐步替代普通电机发挥重要作用；具备高精度和闭环控制特性的步进电机和伺服电机在需要精细控制的加工制造和自动控制领域前景广阔。
第二章、行业运行情况分析
一、国内行业发展情况
20世纪80年代之前，美英法苏等国的少数公司或军工企业垄断了世界精密微电机市场，之后日本、德国、意大利等国迅速发展，产品水平为世界先进之列。
经历建国后60余年的发展，我国的小微电机行业已经形成材料生产、零部件制造、加工设备制造、检测仪器制造等一整套完整的工业生产体系，到2000年时，国内微电机产量超过全球产量的60%，到2013年时世界微电机的产量达160亿台，中国市场占有率提升到70%左右。
但相对比国外微电机的发展，国内的企业产品种类比较少、加工精细程度不够、不合格率较高的，在功率密度、运行精度和产品寿命等方面同国外有明显差距。
尤其是在高端电机市场，仍然被欧美德日等国企业把持。
二、行业经营情况
（一）毛利率
2014年，微电机行业从业人员超过30万人，行业实现利润160余万元，毛利率约为14%左右。
由下图可知，金融危机后行业毛利率基本稳定在13%～15%。
图表3：
2003-2014年国内微电机行业毛利率
（二）资产负债率
自2005年以来，微电机及其他电机制造业的资产负债率从高位61%降至50%左右，行业健康程度不断提高。
图表4：
2003-2014年微电机行业资产负债率
三、企业竞争格局
国内生产小微电机的主要公司有：
德昌电机（控股）有限公司、章丘海尔电机有限公司（2014年被卧龙电气收购）、威灵控股有限公司、中山大洋电机股份有限公司、卧龙电气、杭州松下马达有限公司、日本电产芝浦、江苏富天江电子电器。
其中主要的上市公司有：
德昌电机、威灵控股、大洋电机、方正电机、卧龙电气等。
由下表可知，2010年国内的微电机行业规模达到顶峰1100多家，然后锐减到800家左右，近几年稳定增长至900多家。
该行业经历迅猛增长之后已经渐趋稳定。
图表5：
2003-2014年国内微电机厂商数量
第三章、行业市场需求分析
小微电机种类众多，广泛应用于个人护理、电动工具、智能终端、家用电器、办公用品、医疗器械、工业设备和机器人等众多领域。
可以这样说，凡是需要驱动的地方，基本都有微电机的身影。
以汽车和电脑为例，平均每辆轻型汽车中有30多个电动机，平均每台电脑会使用3-6个微型电机。
小微电机应用最多的是信息行业，占31%；汽车行业次之，占26%；家用电器占23%。
这三者占据了80%的微电机需求，本小节将从信息行业、汽车行业和家用电器行业展开需求分析。
从功能角度来看，小微电机分为驱动电机、控制微电机等，驱动电机在家电、汽车等行业应用广泛，在小微电机中的占比较高；控制型小微电机整体份额比较低，伴随着智能化、自动化、信息化大潮在生产、生活各个领域的推进，我们判断未来控制型小微电机的需求将呈现快速增长的势头。
图表6：
2010年全球微电机应用领域分布情况
一、汽车行业
汽车的雨刷器、空调、后视镜、天窗、电动门窗、电子刹车、电子转向机、大灯随动转向、暖风电机等处都使用了微电机。
普通汽车中一般有20-30个微电机，高档汽车中使用的微电机则多达80多个。
微电机是汽车上的关键零部件之一，为了提高汽车使用的舒适度，拓展汽车增值空间，过去利用手动控制的机械装臵，例如汽车门锁、车窗、座椅转向、后视镜等系统，都可以改为电机驱动，逐步实现汽车控制装臵的机电一体化。
随着电子技术广泛应用于汽车，微电机在汽车上的应用会更加宽广，如信息系统、导航系统、汽车音响、电视娱乐系统、车载通信系统、上网系统等，其应用数量也将随之增加。
图表7：
汽车中主要应用的微电机
据中国汽车工业协会统计分析，1-9月，与上年同期相比，汽车产量略有下降，销量基本持平。
1-9月，汽车产销1709.16万辆和1705.65万辆，产量同比下降0.82%，销量增长0.31%。
其中乘用车产销1460.63万辆和1454.78万辆，同比增长1.49%和2.75%；商用车产销248.53万辆和250.87万辆，同比下降12.48%和11.83%。
汽车行业经过多年的高速发展，近两年面临销量增速放缓的现状，考虑到汽车配臵升级以及新能源汽车的逐渐崛起，汽车行业中所使用的小微电机数量的增长情况将好于整车市场的增速，加之未来汽车后市场的逐渐兴起，维修市场对微电机更新需求亦会有所增加。
二、信息行业
作为信息行业的代表，电脑中使用的微电机包括硬盘驱动电机、CPU风扇电机、显卡风扇电机、电源风扇电机、光驱主驱动电机、光驱激光头电机、软驱主电机、软驱磁头电机等。
智能手机中也普遍使用了震动微电机。
随着平板电脑、智能手机渗透率大幅提升，更新需求将成为总需求中的重要组成部分，因此，平板电脑和智能手机销量增速逐渐放缓是大概率情况。
因而，我们判断其对小微电机的需求将保持相对稳定。
图表8：
2011-2014年中国平板电脑和智能手机销量
三、家用电器
微电机在各类家电中得到了广泛的使用，例如电风扇、空调、洗衣机、冰箱、电吹风、吸尘器、刮胡刀等。
下图显示在2011年后，我国家用电器和音像器材类行业零售额增速减缓，趋于稳定增长。
图表9：
2008-2015年我国家电音响类零售额同比（%）
简而言之，汽车产业产量增速下滑，考虑到汽车配臵升级带来小微电机应用数量增长，汽车行业中所使用的小微电机数量的增长情况将好于整车市场的增速；信息行业的更新需求及换代需求使得行业对小微电机的需求相对稳定；家用电器和音响器材类行业增长放缓，未来两年保持正增长的概率较大，因此，小微电机在传统优势行业的需求未来几年有望总体保持稳中有增的态势。
第四章小微电机行业的新机遇
2011年，在德国汉诺威工业博览会上，德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈·瓦尔斯特尔首次提出“工业4.0”的概念，智能时代的概念开始形成。
美国政府为重振制造业，也提出了“再工业化”的口号。
今年5月8日，国务院发布了《中国制造2025》，提出了重点发展的十大产业。
此后，“智能”成为席卷媒体新闻的“热词”之一，智能时代呼之欲出，智能产业已经在酝酿力量、逐渐壮大。
而这一切的发展，都将给其上游的小微电机行业带来新的发展机遇，特别是对控制型小微电机的需求大幅增加。
一、智能制造
作为《中国制造2025》战略提出的十大重点领域之一，智能制造、智能工厂将引领制造业的变革，这将给微电机驱动系统带来新的增长机遇。
随着工业现代化、装备（包括武器）现代化不断深化，自动化、信息化融合；数字化工厂建设等使得小微电机得到更广泛应用，微电机已由过去简单的起动控制、提供动力的目的，发展到对其速度、位臵、转矩等的精确控制。
以机器人为例，其中应用的微电机如下：
图表10：
机器人中使用的微电机类型
近几年，工信部大力推动机器人在汽车和家电行业中的应用，据悉《机器人产业“十三五”发展规划》将在近期推出。
机器人的推广应用会对电机控制、伺服系统产生巨大的需求，尤其是多轴控制、精确位臵和电流控制的高端伺服电机。
下图为2001-2013年工业用机器人的增长情况。
图表11：
2001-2013年各国工业机器人保有量（台）
工业用机器人在近几年来保持增长态势，尤其中国自2009年以来增速明显提升，机器人的广泛使用加速了智能制造的进程，这将带动微电机行业的进一步发展。
二、智能家居
2014年，我国计生委发布数据表明，中国有4.3亿户家庭，为世界之首。
任何可在家庭内推广的产品，都极具增长潜力。
据研究称在发达国家平均每户有一百多个微电机，而我国平均才30-40个，国内家用微电机的应用前景十分广阔。
2012年住建部发布《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）》，各项政策不断支持智能家居市场的发展。
微电机在智能家居中的具体需求主要来自两个方面:
一、传统家电智能升级，对电机提出了更高的性能和技术要求；二、在家庭中新的自动和智能控制领域，需要更多地使用微电机，例如房屋清洁、自动环境（光、温、湿）控制、安全防护等。
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《2010-2015中国智能家居产业发展趋势与投资机会研究报告》预测，2015年我国智能家居市场规模将达1240亿元。
巨大的家庭户数，偏低的微电机存量，加之智能家居的拉动，广阔的蓝海市场将给小微电机提供广阔的发展空间。
三、无人机
无人机是2015年上半年的消费热点之一，按照用途可以分为“军用级”、“工业级”、“消费级”。
据美国消费电子协会的数据，在2015年全球民用无人机有望售出42万架，市场规模预计比2014年增长55%，达到1.3亿美元。
到2018年，预计全球无人机市场规模将会攀升到10亿美元以上。
商业预测公司泰尔集团（TealGroup）预计到2023年无人机市场将达115亿美元。
国内的无人机行业如今已经取得领先于世界的市场地位，深圳的大疆无人机公司三年销售额翻了三倍，占据了现在全球50%的民用无人机市场。
这给国内微电机行业带来宝贵的增长机会。
智能时代的特点是信息交互、高效低耗、便捷舒适。
信息交互是实现智能的基本途径，从自我感知到物物感知再到万物感知；高效低耗是对资源稀缺性的反映；智能时代的目的是改善用户体验，产品在满足实用性、安全性的基础之上，便捷舒适成为更高的要求。
新能源汽车、智能制造、智能家居和无人机等产业顺势而发，成为智能时代的增长先锋。
它们除对小微电机行业产生巨大的需求外，也提出了更高的要求：
◆可靠稳定：
微电机进入人类生存的各个角落，需要面对更多特殊、复杂和恶劣环境，要具备极高的稳定性、可靠性和防护性，以保证整个系统的稳定运行。
◆高效低耗：
智能时代需要微电机能够在一定的体积和成本约束下，高效完成任务，这要求小微电机具有较高的功率密度和效率。
◆精确控制和闭环管理：
智能设备的主要特征就是具备自我感知和自我控制功能，只有具备了精确控制和闭环管理的微电机设备才能适应智能时代的需求。
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