微特电机的历史最早可追溯到 19 世纪初,随着物理学的进步,人类对电、磁规律的掌握推动了电动机的快速发展。微特电机行业涉及材料学、流体力学、电机控制技术、微电机技术、传感技术等,属多学科、多技术领域交叉的行业。
不同学科和技术领域中的最新成果能很快在微特电机领域中得到应用,尤其是新材料的发展和应用、新一代驱动技术的应用、网络化控制技术的发展,都能给微特电机带来新的发展理念,并深入到产品应用中。
目前,微特电机的应用几乎遍布生产、生活的各个领域,从汽车到家电,从计算机到机器人,从工业生产到航空航天均有微特电机的身影。微特电机发挥着控制、驱动等各种功能,已成为不可缺少的基础机电产品,它既有低中档、低投资的劳动密集型产品,又有采用先进制造技术、新兴电子技术和新材料技术应用相结合的高投资技术密集型产品,生产和销售已经全球化。
(1)国际微特电机行业发展概况
微特电机作为基础性的电子器件广泛存在于各种机电设备中,但它本身并不构成最终消费品,其需求方主要是各类机电设备制造商。这些机电设备的消费与经济发展水平密切相关,如果通过这些设备的使用情况来测算,西方发达国家是微特电机最大的最终消费地区,每个家庭平均拥有 80-130 台微特电机。
相比之下发展中国家的家庭平均拥有量较低,以我国城市居民为例,每个家庭平均拥有量约为 20-40 台(数据来源:特种电机市场分析:我国市场规模为 2,423 亿元,2023 年 01 月 28 日;https://caifuhao.eastmoney.co m/ news/20230128170204584419040)。
目前,微特电机行业的生产强国主要是日本、德国、美国、英国、瑞士、瑞典等国家,这些国家的知名公司凭借其数十年甚至上百年的生产经验和关键工艺技术,掌控着全球大部分高档、精密、新型微特电机的技术和产品,对世界微特电机行业的发展起到了主导性的影响。
尤其是日本凭借其精密加工技术,在电子信息产品用微型电机制造领域具有较大优势,代表着世界先进水平,引领着高档精密微型电机的技术发展。总体而言,国际市场上日本是微特电机行业强国,掌握高端产品的研发和生产;中国是微特电机的生产大国,掌握较大份额的中低端产品生产;欧美其他发达国家在一些细分领域存在优势,例如美国在军用微特电机的研发和生产方面技术实力较强。
(2)我国微特电机行业发展概况
我国微特电机行业起步于 20 世纪 50 年代,开始时主要是为满足国防武器装备的需要而进行研究和生产,之后随着国民经济的发展,微电机的需求量越来越大,应用也扩展到家电、信息设备、汽车等多种领域
。在市场需求的引导下,我国微电机行业通过积极考察学习国外先进技术,引进各类专用设备和生产线开启了规模化、专业化生产的进程,先后经历了仿制、改进、再到自主创新设计阶段,至今已有 60 余年的发展历史。目前我国微电机行业已形成产品开发、生产,以及关键零部件、关键材料、专用制造设备、专用测试仪器相互配套、基本完整的微电机工业体系。
根据中国工业统计年鉴公布的数据,2020 年中国规模以上电动机企业数量有 2039 家,其中 1137 家为电动机制造企业,535 家为微特电机及组件制造企业,367 家为其他电机制造企业。整体来看较 2019 年多 127 家企业。初步统计 2022 年约有 2,270 家电机企业。
从地理分布来看,我国微特电机行业分布呈现“东强西弱”格局,主要集中在东部沿海地区。其中,长江三角洲、珠江三角洲、环渤海湾三大地区已形成我国微特电机的主要生产基地和出口基地,同时东部沿海地区也是微电机关键零部件材料和专用设备配套能力最强的地区。近几年来,随着东部沿海地区劳动力和商务成本的不断上升和中西部地区的政策扶持,存在部分生产企业向中西部地区转移的情况。
由于人力成本较低、技术水平的不断提高和经济快速发展等因素,中国生产的微特电机具有成本相对较低、质量较高的性价比优势,中国成为微特电机生产和出口大国,欧美等成熟市场是中国微特电机的主要出口国。
(3)微特电机行业的下游应用
微特电机的下游应用、行业发展与经济发展程度、技术水平密切相关。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,微特电机产品已有数千品种,应用领域也非常广泛,主要的下游应用包括家用电器、汽车、计算机设备、办公设备、空气净化设备、医疗器械、视听设备、工业生产设备、机器人、电动工具等行业。
可以说,凡是需要驱动的地方基本都有微电机的身影。根据中国电子元件行业协会数据,消费电子及家用电器是微特电机的主要应用领域,分别占到 29%和 26%;武器、航空、农业、纺织、医疗、包装等占到 20%;汽车电子占到 13%;影像处理、工业控制及其他占比较小,分别占 7%和 5%。
数据来源:中国电子元件行业协会
近年来,随着精密微特电机及传动技术的发展和自动化、智能化等需求的提升,微特电机的应用领域也在逐步拓展。在家用电器、汽车、工业控制等应用领域保持着稳定增长的同时,医疗器械、可穿戴设备、机器人、无人机、智能家居等新兴领域的快速发展将为微特电机行业带来新的增长动力。
(4)微特电机行业的需求状况
我国微特电机行业已形成包含设计开发、关键材料生产、关键零部件制造、专用设备制造、专用检测和试验设备配套的完整工业体系,实现超 5,000 个规格的微特电机产品规模化生产。2018-2021 年中国微特电机的需求量分别约为 125亿台、129 亿台、133 亿台、138 亿台,预计 2023 年需求量将达到 147 亿台。
微特电机制造行业的增长主要由下游需求拉动,在汽车电动化、工业自动化的驱动下全球微特电机市场将继续稳定增长。由于成本优势及巨大的产品应用市场,我国已经取代日韩,成为中、低档微特电机的主要生产国;同时随着技术进步和微电机应用范围的拓展,我国企业正逐步扩大中、高档微特电机的生产规模和国际市场份额。根据 Allied Market Research 预测,2021-2030 年全球微特电机市场规模复合增长率将达到 4.10%,预计到 2030 年全球微特电机市场规模将达到 560.66 亿美元。根据 WIND 数据显示,我国微特电机市场规模从 2018 年的 1,024.1 亿元增长至 2021 年的 1,343.7 亿元,期间复合增长率为 9.48%,微特电机作为各领域支撑产品,以及系统中不可缺少的执行元件和动力元件,其市场规模预计将继续增长,到 2023 年达到 1,610.4 亿元。微特电机主要应用品类如下:
①信息设备用微特电机
上世纪 80 年代开始,以个人电脑的普及应用为标志,全球经济信息化水平迅猛提高,各种信息处理设备、通信设备大量出现。这些产品及相关半导体制造设备、输入输出设备、存储设备都涉及微特电机的使用。
信息产业也因此成为微特电机应用的一个重要增长点。以个人电脑为例,其使用的微特电机包括:硬盘驱动电机、磁头定位电机、CPU 风扇电机、显卡风扇电机、电源风扇电机、光驱主轴电机、光驱激光头电机、软驱主轴电机、软驱磁头电机等。通信设备方面,智能手机普遍需要震动微特电机。目前,尽管这些产品的市场规模增长存在放缓的可能,但其庞大的市场存量带来了巨大的更新替代需求。预计微特电机在该领域的需求将保持稳定或温和上涨。
根据工业和信息化部发布的数据,2022 年,规模以上电子信息制造业增加值同比增长 7.6%,分别超出工业、高技术制造业 4 个和 0.2 个百分点;出口交货值同比增长 1.8%,营业收入同比增长 5.5%,利润总额同比下降 13.1%,固定资产投资同比增长 18.8%,比同期工业投资增速高 8.5 个百分点。
②家用电器用微特电机
微特电机广泛运用于家电行业。目前全球家电市场稳步增长,在全球范围内,家电市场规模持续增长,根据 Statista 的预测,2023 年全球家电市场收入规模将达到 7,200 亿美元,2023-2028 年市场增速预计达到 4.81%。
我国幅员辽阔、人口众多、市场基础好,家电市场有良好的基本面支撑。从供给端来看,我国家电企业持续进行转型升级和技术创新,研发能力显著提高,创新产品层出不穷,呈现出新品种多、新功能强、新趋势足的特点,拓展了家电
品类的内涵和外延,丰富了我国消费者的产品选择范围;从消费端来看,我国人均可支配收入逐步提高,城乡收入消费差异持续缩小,直播等新兴营销方式盛行,以及政府持续推出促进消费的相关政策,均使得我国家电市场需求保持旺盛,市场规模不断扩大,消费者升级、购置家电的意愿较高。
此外,中国农村家电保有量仍有较大空间,微特电机需求稳健增长。2015-2021 年,中国农村居民空调百户保有量从 38.8 台增长至 89 台,复合增长率达到 14.84%;中国城镇居民空调百户保有量从 114.6 台增长至 161.7 台,复合增长率达到 5.91%(数据来源:国家统计局)。农村与城市的家电百户保有量差距不断减小,但仍有一定差距,依据中国的农村体量,为未来家电提供充足空间。
③汽车用微特电机
微特电机在汽车领域的应用随着汽车工业的发展而不断扩大。为了提高汽车使用的舒适度,改善操控体验,越来越多的汽车制造商以电机驱动代替手动控制的机械装置。此外,对于以电力驱动的新能源汽车而言,电机还构成其动力系统。
微特电机是汽车上的关键零部件之一。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、暖风电机等部件皆需要使用微特电机。普通汽车中一般存在 20-30 个微特电机,而高档汽车中使用的微特电机能达到 80 个甚至更多。根据中国汽车工业协会的数据,2022 年我国汽车产销分别完成 2,702.1 万辆和 2,686.4 万辆,产销量同比分别增长 3.4%和 2.1%,为汽车微电机的应用提供了广阔的国内市场。
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 2022 年新能源汽车产量 700.3 万台(数据来源:国家统计局),全球 2022 年新能源汽车销售量 1,065万台(数据来源:同花顺 iFinD),按照 2 台/辆的驱动电机装机量、2,000 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 280.12 亿元,全球新能源车驱动电机市场规模约 426 亿元。
汽车电子化趋势明确单车微特电机需求有较大潜力,除新能源动力系统将变速箱增加/改为 1-2 个驱动电机外,电动助力转向系统、电子悬架系统、汽车稳定性控制系统、汽车巡航控制系统、ABS、车身系统(车窗、门锁、座椅、后视镜、雨刷、天窗等)将大量使用到微特电机。5G 背景下智能驾驶进入商用阶段,车用电机的数量将持续增长。
④各类机械设备、机器人、武器装备、医疗保健设备等用微特电机
除了上述领域外,微特电机在大量其它领域也扮演重要角色。工业自动化装备、医疗健康器械,办公自动化设备、机器人、航空航天装备、军用武器系统都大量使用了各种微特电机。微特电机已由过去简单的启动控制、动力提供的目的,发展到对其速度、位置、转矩等的精确控制。同时,为了适应各种工作环境的需求,微特电机越来越演化成品种繁多、功能各异、具有一定智能化水平的机电一体化模块。
上述领域的规模和发展与经济发展水平息息相关,未来随着全球经济信息化、自动化、智能化水平的进一步提高,高端工业装备、机器人系统、医疗器械必然以更高质量和更大数量得以普及,微特电机作为这些领域不可或缺的基础零部件和模块,其市场需求将同步提升。
以国内市场来看,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》明确提出聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业,加快关键核心技术创新应用,增强要素保障能力,培育壮大产业发展新动能。这些战略性新兴产业对微特电机有重要依赖,这些领域的发展和突破必然要求微特电机行业的加速发展,特别是在高端精密微特电机方面将创造巨大市场需求。