现代交流伺服系统的发展现状

发布时间:2010-09-29
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我国从1970 年代开始跟踪开发交流伺服技术,主要研究力量集中在高等院校和科研单位,以军工、宇航卫星为主要应用方向,不考虑成本因素。主要研究机构是北京机床所、西安微电机研究所、中科院沈阳自动化所等。80 年代之后开始进入工业领域,直到2000年,国产伺服停留在小批量、高价格、应用面狭窄的状态,技术水平和可靠性难以满足工业需要。2000 年之后,随着中国变成世界工厂、制造业的快速发展为交流伺服提供了越来越大的市场空间,国内几家单位开始推出自己品牌的交流伺服产品。目前国内主要的伺服品牌或厂家有森创(和利时电机)、华中数控、广数、南京埃斯顿、兰州电机厂等。其中华中数控、广数等主要集中在数控机床领域。

当前国内外交流伺服产品的水平

交流伺服系统的相关技术,一直随着用户的需求而不断发展。电动机、驱动、传感和控制技术等关联技术的不断变化、造就了各种各样的配置。就电动机而言,可以采用盘式电机、无铁芯电机、直线电机、外转子电机等,驱动器可以采用各种功率电子元件,传感和反馈装置可以是不同精度、性能的编码器、旋变和霍尔元件甚至是无传感器技术,控制技术从采用单片机开始,一直到采用高性能DSP 和各种可编程模块,以及现代控制理论的实用化等等。我们从2005 年11 月在德国纽伦堡举办的SPS/IPC/Drives 展览上可以看到世界范围内电气驱动、运动控制和相关软件的最新情况,其中交流伺服产品的亮点很多,代表了当前的国际水平。

欧美和国内市场规模以及基本走势

根据ARC 2001 年的报告,当年全球伺服驱动的市场规模是20.67 亿美元,01 年到06年的复合增长率在7%以上,预计全球伺服系统的市场规模在2006 年会达到29 亿美金左右(这个预测包括了交流伺服和步进电机)。现在回过头来看,恐怕已经不止这个数据,这中间经历了911 等因素造成的02、03 年的市场衰退和04 年之后的恢复性增长。预计未来几年增长率会有所提高。国内交流伺服的市场规模2006 年估计在20 亿人民币左右,市场规模近3 年一直保持了大于25%的年复合增长率,在所有自动化产品中当属发展最快之列。而且随着世界制造业加速向中国转移,国产数控装备在国家政策的扶持下快速向高性能、高附加值发展,国产交流伺服系统的性价比快速提高,交流伺服系统的市场会继续保持快速增长的势头,预计从2007 到2010 年,年平均增长率会维持在20%以上。但是平均单价也将随着竞争加剧不断下降,每年大约下降10%。

中国伺服产品的用户区域主要分布在华东、华南和华北,其中华东市场(上海、江浙和山东)占45%,以广东为主的华南和以京津为主的华北各为15%左右。华中和东北大约是10%。华东市场是伺服最大的消费市场,而且这个趋势会持续下去。伺服驱动厂商面临用户和OEM 厂家不断变化的需求的挑战,伺服驱动器的上位机可以是CNC 系统、通用运动控制器和PLC,还有各种嵌入式控制器,他们必须不断推出样化的产品,满足所有运动控制领域的要求。从功率范围上,当前 100W~2000W 是主流,大约占整个伺服市场的70%,而10KW 以下的品种占到90%。在转速范围上,大约50%的用户需要3000rpm 以内的电机,另外40%需要3000~6000 转,不到10%的人需要10000rpm 或以上转速的电机。

分析当前国内用户的购买因素,占前三位的是稳定可靠性、价格和服务。这也说明目前国内交流伺服市场还处在较低级的阶段,对性能和功能的充分利用没有摆在重要位置。从长远来看,伺服厂商的关键成功因素应该是产品的性价比、可靠性、技术含量、以及市场份额和品牌影响力。

国内外市场发展趋势

国际交流伺服市场处于恢复性增长状态,而国内市场在未来 3~5 年仍将维持高速增长。

国际范围内,政府和国际标准的不断发展给伺服产业带来深远影响,比如美国的能源法案EPactII 对电机系统能效的规定,美国的UL、NEC(NFPA)标准对安全的规定,欧盟的RoHS、WEEE 和CE 标准对环保和安全的规定等。交流伺服系统的市场范围不断扩大,越来越多取代机械传动、液压和气动传动系统;交流伺服不断取代直流伺服的市场份额,导致直流伺服在整个伺服市场的占有率从目前的不到15%每年大约下降0.5%;同时交流伺服成本和尺寸不断缩小,也在蚕食高端步进电机的市场,但是步进电机本身也在不断提高自己的竞争能力,不断延伸市场空间,因此在收到冲击的同时市场也在扩大,只是速度可能不如交流伺服这么快而已。

我们相信,在中国交流伺服市场发展的过程中,一定会出现强势的国产品牌,国际厂商也必然从中获益;在诸强博弈中让广大客户受益,最终促进整个行业的成熟。

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