电机行业分析报告.docx

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电机行业分析报告

2021年电机行业分析报告

2021年2月

电机品类丰富，应用领域广泛。

按照最常用的电源分类方式可将电机分为直流电机和交流电机，其中直流电机根据有无电刷分为有刷和无刷电机，交流电机根据转子和磁场的运转同步与否分为同步电机和异步电机。

据测算国内电机市场规模约万亿。

电动机通用性较强，凡是需要电能和机械能相互转换的场景都需要用到电机，因此电机普遍用于制造业各个领域。

随着我国制造业的复苏，以及全球YQ后经济回暖，消费升级和工业自动化渗透加快，电机需求有望保持稳步增长。

电机行业呈现“两端高、中间低”的竞争格局，微型电机、大型电机由于技术难度高、前期投入较大、技术门槛较高，竞争格局相对集中，且高端产品基本由外资品牌垄断，而小中型电机技术门槛相对较低，竞争更加充分。

国内企业处于技术追赶阶段，也不乏研发实力较强，技术持续进步，逐渐在高端市场形成国产替代的企业。

一、驱动电机VS控制电机

电机广义上指电动机和发电机，但一般情况下就以电机作为电动机的简称，且电动机和发电机原理可逆，都是利用电磁感应原理进行电能和机械能的相互转换。

按照最常用的电源分类方式可将电机分为直流电机和交流电机，其中直流电机根据有无电刷分为有刷和无刷电机，交流电机根据转子和磁场的运转同步与否分为同步电机和异步电机；电机的另外一种分类方式是按照用途划分，主要分为驱动电机和控制电机两类，驱动电机的应用领域较为常见，如家电、电动工具及其他通用设备等，控制电机包括步进电机和伺服电机。

电机主要由三部分组成，固定部分、转动部分和辅助部分。

固定部分也叫定子，主要由定子机座、机架、定子铁心、定子绕组、端盖及底板等导磁、导电和支撑固定等结构部件组成；电机的转动部分也称为转子，包括转轴、转子铁心、转子支架、转子绕组、集电环等部件；辅助部分包括轴承、电刷和换向器（直流有刷电机）和冷却器等。

定转子成本占比约30%。

根据功率大小又可将电机分为大型电机、中型电机、小型电机、小功率电机（又称为分马力电机）和微特电机。

微特电机即微型特种电机，指体积、容量较小，输出功率均在数百瓦以下的电机，主要用于家用电器、汽车用微特电机、视听设备、信息处理机器、工业机械、医疗、武器等领域。

大中型电机产品主要应用于冶金、电力、石化、煤炭、矿山、建材、造纸、市政、水利和造船等行业。

驱动电机用于提供动力，品类较为丰富，而控制电机需具备良好的控制精度，因此主要以同步电机或直流电机为主，步进电机和伺服电机都属于控制电机。

二、同步VS异步

1、直流电机

有刷直流电机和无刷直流电机的区别在于有无电刷和换向器。

有刷电机绕组和换向器旋转，主磁极（定子）和电刷固定，直流电源经电刷加到转子绕组上，固定电刷和旋转换向器的作用就是每旋转180度是电流改变方向，形成绕组电流方向的交替性变化。

无刷直流电动机的转子由永久磁钢构成，圆周设有多对磁极，绕组绕制在定子上，当接通直流电源时，电源为定子绕组供电，磁钢受到定子磁场的作用而产生转矩并旋转。

而在直流电和没有换向器的情况下如何实现转子的旋转，这就需要磁感应传感器，通常采用霍尔元件。

霍尔元件通过检测磁场变化传递信号，从而改变电流方向，使转子持续旋转。

2、同步电机

交流电机中所分的同步和异步就是指定子绕组产生的旋转磁场和转子自身旋转的同步性和异步性，而这个旋转磁场只能由交流电产生，因此交流电机分为同步电机和异步电机，两者的工作原理是不同的。

同步电机的工作原理是，定子是对称的三相绕组（也称电枢绕组），接到三相交流电源上，便有三相对称电流流过而在空间形成旋转磁场。

转子是永磁体，或者是电励磁绕组，励磁绕组接入直流电源后，就有电流流过并产生大小和极性不变的恒定磁场。

从而形成定子磁场和转子同方向、同转速旋转。

3、异步电机

区别于同步电机，异步电机中磁场和转子的旋转不是同步的，而是转子由磁场旋转切割磁感线带动旋转的，因此转子的转动滞后于磁场的转动，正是由于转子旋转是来自于感应磁场的变化，因此异步电机也称作感应电机。

异步电机的定子与同步电机相同，都是接上三相交流电源的绕组，可以产生旋转磁场，当然也可以是对称的单相电源，但转子与同步电机不同，是闭合线圈，工作原理就是磁场的旋转使得闭合线圈切割磁感线产生电流，进而受到磁场力发生旋转。

为了保证转速的稳定，一般闭合线圈采用鼠笼式结构。

三、电机市场规模约万亿，预计保持稳增

1、2000年以来我国电机行业大概经历了四个阶段

2000-2011年随着国民经济的快速发展电机行业增长较快，年均增速约30%，2012-2015年进入平稳期，增速有所回落，2016-2018年是下行期，电机市场规模呈现负增长，2019年以来随着制造业复苏以及工业自动化的大趋势，电机市场增速实现较快回升，尽管2020年上半年受到YQ影响，但下半年以来经济复苏强劲，全年规模以上电动机销售收入逆势同增37%，当然这也包含风电抢装的因素。

2、估算目前国内电机市场规模在万亿左右

据国家统计局数据显示，2020年国内规模以上电机收入为6427.5亿，该统计口径是2000万以上收入的规模企业纳入统计，参考2014年以前的统计口径，2014年500万以上规模企业的销售收入为7948.1亿元，与2000万以上规模收入的比例关系大概是3：

2，这也侧面表明电机行业的集中度较低，2000万规模以下企业占比较高。

由此估算国内全口径下电机市场规模接近万亿。

电动机与制造业收入增速变化较为一致，主要是由于电动机通用性较强，凡是需要电能和机械能相互转换的场景都需要用到电机，因此电机普遍用于制造业各个领域。

随着我国制造业的复苏，以及全球YQ后经济回暖，消费升级和工业自动化渗透加快，电机需求有望保持稳步增长。

电机分类别来看，发电机和电动机规模约2:

1，2020年受风电抢装影响，我国规模以上发电机收入4656.9亿，同比增长51.9%。

3、微特电机占比过半，电机出口增长较快

2020年我国微特电机（规模以上口径）收入1069.46亿元，占电动机总体销售收入的56.52%。

随着我国电机技术的持续进步，国际竞争力在不断增强，2019年我国电机出口额为114.38亿美元，多年来保持快速增长态势，与进口额差距逐渐拉开。

但不可否认的是，国内高端电机市场仍然基本由外资和进口占据，2019年我国电机进口额为37.19亿美元，近几年电机进口规模保持相对稳定。

4、受益于全球电动化趋势，新能源车驱动电机市场前景广阔

全球电动化趋势明确，欧洲碳排政策保持力度，多国制定禁燃时间表，全球头部车企相继落实电动化战略，国内新能源车市场也将持续扩容，全球电动化将带来新能源车驱动电机市场需求的高速增长，是电机行业新的重要增长点。

我国2020年新能源车（包括纯电和混插）产量136万台，按照2台/辆的驱动电机装机量、2000元/台的驱动电机单价估算国内新能源车驱动电机市场规模约54亿，全球新能源车驱动电机市场规模约110亿。

新能源车驱动电机是电动车的核心部件之一，主要以永磁同步电机为主，占比超80%，其他包括交流异步电机和开关磁阻电机等。

永磁同步电机体积小、质量轻，功率密度大，可靠性高，调速精度高，响应速度快，主要用在对能量体积比要求最高的新能源乘用车上。

交流异步电机价格低、运行可靠；但其功率密度低、控制复杂、调速范围小是固有限制，在客车中应用较广泛，另外特斯拉等美国车企和部分欧洲车企也有应用。

开关磁阻电机价格低、电路简单可靠、调速范围宽；但震动、噪声大，控制系统复杂，且对直流电源会产生很大的脉冲电流，一般用于大型客车。

5、工业智能化、消费升级趋势加快，控制电机渗透率提升带动需求

劳动力成本逐年攀升，劳动力红利逐步向工程师红利转换，成本推动、技术拉动下工业自动化趋势持续加快。

目前我国工业机器人每万名产业工人拥有量仅约百台（详细参见信达证券机械组工业机器人研究报告），远低于德日韩等发达国家，提升空间较大。

另外消费升级背景下，消费者对于终端电器（如智能家居和汽车电子）的自动化和智能化需求也在不断提升，目前我国大城市微电机的家庭平均拥有量仅约20-40台，远低于发达国家家庭平均拥有量80-130台的水平。

因此，无论是中游制造，还是终端应用，均呈现自动化趋势，在此背景下控制电机（包括伺服电机和步进电机）需求仍将稳步攀升。

6、电机高效节能化趋势驱动存量更新需求提升

我国电机耗电量在全国总用电量中的占比超70%，电机效率对节能和环保有重要意义。

我国高效节能电机市场份额仅3%左右，电机系统整体运行效率较发达国家低20%左右，存量改造空间大。

政策方面我国支持高效节能电机的应用，产业方面由于电机使用成本在全生命周期成本中占绝大比重，随着政策和技术驱动高效节能电机持续降本，经济性逐步显现，由高效节能电机替代传统电机的存量更换需求将逐步提升。

2013年工信部发布《电机能效提升计划（2013-2015年）》，明确提出加快淘汰低效电机，大力开发和推广高效电机产品，扩大高效电机市场份额；加快实施电机系统节能改造，建立健全废旧电机回收机制，推进电机高效再制造。

提出到2015年实现电机产品升级换代，累计推广高效电机1.7亿千瓦，淘汰在用低效电机1.6亿千瓦，实施电机系统节能技改1亿千瓦，实施淘汰电机高效再制造2000万千瓦。

2015年国务院发布《中国制造2025》，明确提出加强绿色产品研发应用，推广轻量化、低功耗、易回收等技术工艺，持续提升电机、锅炉、内燃机及电器等终端用能产品能效水平，加快淘汰落后机电产品和技术。

积极引领新兴产业高起点绿色发展，大幅降低电子信息产品生产、使用能耗及限用物质含量，建设绿色数据中心和绿色基站，大力促进新材料、新能源、高端装备、生物产业绿色低碳发展。

四、国际巨头VS进口替代

电机的技术壁垒体现在制造工序比较复杂，涉及精密机械、精细化及微细加工，还包括磁材料处理、绕组制造、绝缘处理等工艺技术，需要的工艺装备数量多、精度高。

日本、德国、美国、英国、瑞士、瑞典等发达国家是电机先进技术的代表，在高档精密加工产品方面具备优势，但我国电机制造业发展较快，技术快速追赶，产业链各环节有望持续实现国产替代。

电机行业呈现“两端高、中间低”的竞争格局，微型电机、大型电机由于技术难度高、前期投入较大、技术门槛较高，竞争格局相对集中，且高端产品基本由外资品牌垄断，而小中型电机技术门槛相对较低，竞争更加充分。

方正电机和鸣志电器分别主营大功率电机和微特控制电机，毛利率超30%，大洋电机和方正电机主营小功率电机，毛利率相对较低。

国际电机巨头通用电气（GE）、西门子（SIEMENS）、ABB、东芝三菱（TMEIC）、安川电机、松下电机等大型跨国集团以绝对的电机收入规模处于行业第一梯队。

从发展的趋势来看，国内的电机行业近些年虽然通过合作、引进等方式提升了设计及制造水平，但受限于国内基础工业（主要为绝缘材料和电加工设备）的发展水平，以及基础研究及有限元数值分析手段的缺乏，国内厂商与国际巨头还有一定差距。

电机品类很多，覆盖的领域广泛，不同细分领域均有相对应的全球代表性企业。

如工业自动化的微特电机领域，代表性企业有西门子、施耐德、日本安川、松下等。

美国则在军事、航天电机领域占据较大优势，代表性企业有科尔摩根（KOLLMORGEN）等。

这些领域对生产微特电机的原材料品质、生产技术和制造工艺要求较高。

1、IT微特电机领域，日本企业相对领先

硬盘主轴电机是技术含量较高的微电机，光盘驱动器主轴电机技术含量其次，Nidec（电产）市场占有率最高，但云计算可能会形成替代；Minebea（美蓓亚）、Nidec（电产）等是轴流风扇电机的代表厂商；手机用线性震动电机仅SEMCO（三星电机）等少数企业可以供货。

汽车微特电机领域，同样是日本企业主导市场。

Nidec（电产）、ASMO（阿斯莫）、Mitsuba（三叶）、Denso（电装）占据主要市场份额，欧洲重要的汽车微电机厂商是Brose（博泽），而汽车大国美国，主要从中国大陆