摘要：伺服電機與減速器、控制器被認為是工業機器人三大核心零部件，也是制約我國工業機器人產業發展的主要瓶頸。其中，伺服電機是一種補充馬達間接變速的裝置，可將電壓信號轉化為轉矩和轉速信號，以控制機器人的具象表現，是工業機器人的動力系統及運動的“心臟”。本文以工業機器人伺服電機的市場現狀和技術難點為基礎，分析了其未來發展趨勢。
2018年工業機器人的總成本中，伺服電機、減速器和控制器三大核心部件的比例約為70%，分別為22%、32%和12%，伺服電機在工業機器人產業的地位從技術和成本上，均為不可或缺的一環，隨著工業自動化和“智能制造”的發展，工業機器人的應用領域不斷延伸，優化伺服電機技術的同時，降低成本是增強國產產品競爭力的必然途徑。
(資料來源：公開資料)
依托工業機器人產業發展
應用市場增速迅猛
在市場上，伺服電機作為工業機器人的配套部件，與工業機器人出貨量比例為1:1，根據國際機器人聯合會(IFR)數據顯示，2018年國內工業機器人伺服電機裝機量為15.64萬套，市場規模為23.2億元，近三年的平均復合增長率為33%，增速迅猛。
圖2 2015～2019年國內工業機器人控制器市場規模及預測
(資料來源：金智創新行業研究中心)
市場競爭激烈
國產向上突圍難度大
目前，國內伺服電機系統供貨商主要分為歐美系、日系、臺系和國產品牌四大陣營。其中，日系憑借良好的產品性能與極具競爭力的價格壟斷了中小型OEM(設備制造業)市場;歐美品牌以大型機械市場為主，占據高端領域;臺灣品牌產品價格和技術水平定位于外資品牌和國產品牌之間。
國產企業技術路線上與日系產品接近，但由于發展較晚，相比日本技術水平還有待提高，向上突圍還需時日。
圖3 國內工業機器人伺服電機市場格局
(資料來源：金智創新行業研究中心)
國產企業以匯川技術、埃斯頓、廣州數控為代表，產品功率范圍多在22KW以內，近年來整體競爭力在不斷提高。
表1 國內工業機器人伺服電機主要企業
(資料來源：金智創新行業研究中心)
小型集成和大功率應用是國產產品兩大短板
工業機器人中，伺服電機用于驅動機器人的關節，對功率質量比、扭矩慣量比、高啟動轉矩等要求較高，造成伺服電機的小體積集成和大功率的應用成為技術的關鍵核心。
國內伺服電機起步較晚，早期研究主要對標中小型設備制造業的日系產品，與日系產品有較強的趨同性，產品以5.5～15kW功率的中小型功率產品為主，導致國產大功率伺服電機產品的研究滯后，并且在小型化集成方面的技術上尚不及日系產品。這兩個方向是國內企業亟需完善的方向。
表2 國產伺服電機產品與國外對比
(資料來源：金智創新行業研究中心)
國內以補齊大功率和小型集成短板為方向
提高產品競爭力
工業機器人是推動產業升級發展的重要支持手段，伺服電機作為機器人中的執行單元，是影響工業機器人性能的主要因素，未來國內伺服電機市場受益于產業升級需要的市場增容影響，將繼續保持較快的增長速度，國產產品進口替代的空間依然巨大，生產與大功率機器人配套的伺服電機和優化小型、高密集成路徑，是國產產品的主要發展方向。
小結
伺服電機將控制器給出的電壓信號轉化為轉矩和轉速信號，控制機器人的具象表現，是工業機器人的動力系統及運動的“心臟”。工業機器人生產成本中伺服電機占22%，是技術和成本中重要的一環。
近年來，伺服電機依托工業機器人產業發展，應用市場增速迅猛，但市場競爭激烈、總體穩定，國產向上突圍難度大，目前小型集成和大功率應用是國產產品的兩大短板，未來國內以補齊大功率和小型集成短板為方向，提高產品競爭力。