2017年步进电机行业深度研究报告
 2020年07月09日 |阅读次数:124

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一、产业规模:全球稳步增长,我国略高于全球增速


       近年来,全年步进电机市场保持了稳步增长。细分来看,据日本 EMJ、日本矢野经济研究所统计, 2013-2015 年全球 HB 步进电机出货量达到 7780 万台、 7900 万台(yoy 1.54%)、 8000 万台(yoy 1.27%)。2013-2015 年全球 PM 步进电机出货量为 12.88 亿台、 13.52 亿台(yoy 5.04%)、14.21 亿台(yoy 5.11%)


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来源:EMJ,矢野经济研究所


       对于我国而言,由于正处在产业转型升级过程中,步进电机作为机电一体化关键部件,而扮演着重要角色。根据深圳前瞻产业研究院预测, 2017-2022 年,我国步进电机制造业市场规模将保持 7%-13%左右年增长速度。其中,工业自动化领域,年均增速在20%以上;办公自动化领域,保持在 0-10%之间;印刷设备制造领域,保持在 6%-10%之间;家用电器领域增速放缓。

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来源:深圳前瞻产业研究院


二、产业趋势:新兴产业崛起,拓宽步进电机市场空间


       (1)平安城市、反恐推动安防需求


       目前,国际反恐形势严峻,我国政府提出建设“国家应急体系”、 “平安城市”、 “平安建设”等,拉动安防产业发展。步进电机为监控摄像头提供自由度,可以扩大摄像头的转动或者移动范围,提高监控的面积。一般筒型(枪型)、半球型摄像机带有 0-1 个自由度,球型摄像机带有 2-3 个自由度。以海康威视深眸系列 400 万球型摄像机水为例,该摄像机具有两个自由度,即水平转动 360°,垂直转动-20°-90°。每个自由度需要 1 台步进电机支持。

       根据 IHS 对 2017 年的预测,今年出货量中网络摄像机占 9800 万台,高清摄像机2900 万台, 整体增速约 20%左右。 我们假设 2018-2020 年出货量复合增速约 25%,至2020 年监控摄像机出货量将达到 2.5 亿台。而随着监控需求的上升,更高自由度的监控摄像机将受到青睐。目前平均每台监控摄像机具有约 0.8 个自由度。假设每年平均自由度数上升 0.1 至 2020 年平均每台监控摄像机自由度为 1.1。 以此估算需要的步进电机数量,预计到 2020 年需要约 2.75 亿台步进电机。


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来源:IHS


       (2)汽车用步进电机市场空间广阔


       微电机是汽车的关键零部件之一。汽车常用的有直流电机、 PM 步进电机等。电机在汽车电动控制的应用主要包括:


       (1)基本传动控制:发动机温度管理的控制风扇电机、发动机管理电机、变速箱及悬挂系统、变速箱及传动系统执行器、阀门执行器等。


       (2)配臵在中高端汽车,提高舒适度、驾驶可操作性:电动助力转向电机、电子驻车制动电机、车头灯转向执行器、栅格执行器、电动车窗驱动器等。
一般情况下,经济型轿车大约配臵 20 台以上电机,中端轿车 30-40 台,高端轿车50 台以上,豪华轿车 70 台以上。随着汽车的安全、节能、舒适等方面不断优化,汽车电机需求会进一步扩大。

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来源:海通证券研究所


       2016 年,全球汽车产量约 9000 万辆,其中中国产量 2811 万辆。目前,假设未来全球汽车产量保持现有水平;随着舒适度,可操作性提升, 对电机的需求量逐步提升(见下表测算)。


       由于 PM 步进电机具有抗电磁干扰、轻薄短小、低能耗、高性能、可靠性高等特点,逐渐有替代传统直流有刷电机的趋势。对于汽车用步进电机需求量的预测如下。 假设 PM步进电机在汽车电机中的运用比例 20%, 对应年需求约 5 亿只。


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来源:海通证券研究所


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来源:海通证券研究所

       (3) 3D 打印维持快速增长


       3D 打印作为专业打印设备典型代表有着广泛应用场景,近年保持较快的增长势头。2016 年, 全球消费级/桌面级 3D 打印机出货量 57.82 万台,同比增 108%;工业级 3D打印机出货量 2.58 万台,同比增 44%。 Wohlers 预测:基于 3D 打印技术的发展现状,2020 年市场规模将达到 211.98 亿美元。

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来源:Wohlers


       步进电机广泛用于打印机、传真机、喷绘机、喷涂设备等。 3D 打印设备中亦使用HB 步进电机来实现控制。根据目前的设备结构,一台桌面级 3D 打印机至少需要 4 台HB 步进电机,而对于工业级 3D 打印机对 HB 步进电机数量和精度要求会更高。根据 Gartner 预测到 2020 年,全球 3D 打印机出货量将达到 670 万台。桌面级 3D打印机将占据出货量的 97.5%。我们假设桌面级 3D 打印机平均使用 4-5 只步进电机、工业级 3D 打印机平均使用 5-6 只步进电机。 预计到 2020 年, 3D 打印机领域需求步进电机数量约为 3000 万台。

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来源:Gartmer


       (4)通信技术升级换代,推动电机需求

       天线是移动通信基站最重要组成部分,天线需要调节下倾角度来优化信号质量。天线分为机械天线(人工调节)与电调天线(电子调节)。步进电机是基站上的电调天线重要组成部分,为天线的下倾角度调节提供动力支持。 3G 时代之前,多用机械天线。 从4G 开始,基本上已使用电调天线。

       “十二五”开始,国家大力发展 4G 移动通信。 2016 年,新增移动基站 92.6 万个,总数达 559 万个,其中 4G 基站新增 86.1 万个,总数已达到 263 万个。
一般而言,对于普通基站配臵三面天线,需要配臵至少 3 个步进电机。对于 4G 基站则需要配臵 4-6 面天线,需要 4-6 个步进电机。而随着 5G 技术的发展, 运用 MassiveMIMO, 将需要更多步进电机调节天线角度,步进电机需求数量将进一步提高。我们预计, 全球范围内 5G 基站建设进行高峰期, 2019-2023 年,新增 5G 基站达100、 200、 250、 200、 180 万个。 我们保守预计,每个基站配 16 个天线, 对应 1600、3200、 4000、 3200、 2880 万个步进电机需求,合计 1.5 亿只。

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来源:中国产业信息网


       (5)医疗领域运用逐步扩张

       随着社会老龄化程度的提高,以及人们保健意识的不断增强,全球医疗器械市场需求持续快速增长。 Evaluate Med Tech 预测, 2022 年全球医疗器械市场将达到 5298 亿美元, 2015-2022 年间的复合年均增长率约为 5.2%。美国、欧洲、日本共同占据全球医疗器械市场的主要市场地位,其中美国是世界上头等医疗器械生产国和消费国。

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来源:EvaluateMedTech


       步进电机在医疗仪器设备的运用广泛并呈现扩大趋势,如棱镜分光单色器、自动生化分析仪、自动稀释器、胰岛素泵、呼吸设备、血液检测设备、眼科检测设备、注射泵、人工透析设备等。未来,替代人工完成治疗任务、动作准备和静音度高使用电机的医疗设备会不断增加应用于临床。 精度更高、多定位的、易于控制的步进电机将在医疗设备中获得更多应用。


(6)工业自动化重要部件


       根据 Oxford Economics 研究表明,截止 2016 年中国的劳动力成本已经趋近于美国,比美国略低 4%。但是中国劳动力生产率仅为美国的 1/7。中国的劳动生产率与印度相当,但劳动力成本是印度的 3 倍。而中国的劳动力成本也远超东南亚国家。从 2012 年开始,劳动密集型企业陆续开始向东南亚国家转移。


       中国人口红利逐步消失, 提高工业生产效率成为当务之急。根据 Markets and Markets 研究报告,全球工厂自动化市场 2015 年达 1088 亿美元,预计 2022 年将达到1533 亿美元, CAGR 约为 4.88%。其中亚太地区将是起首市场, 约占 36%市场份额,而中国将是工厂自动化头等增量市场。


       中国在 2015 年提出了中国版工业 4.0 计划《中国制造 2025》, 不仅提出培育发展新兴产业的路径,更重要的是对传统产业进行改造升级。 中国制造业发展水平参差不齐,相当一部分企业还处在“工业 2.0”的阶段,计划中提出制造业全员劳动生产率增速, “十三五”期间为 7.5%, “十四五”期间为 6.5%;关键工序数控化率 2020 年达到 50%, 2025年达到 64%。


       步进电机因其响应速度快、可靠性高、脉冲开环控制构造简单等特点, 在工厂自动化领域应用广泛, 主要有工厂自动化生产设备(工业机器人)、柔性化输送设备(移动机器人 AGV),智能监控系统、数字化管理系统等。工业自动化产业的快速发展,必将带动步进电机需求的持续扩张。


三、市场空间预估


       我们对步进电机未来市场空间做如下假设和预测:

       (1)需求稳定领域:步进电机出货量占全市场约 60%-70%,假设 2017-2020 年增长率与近年持平。 HB 步进电机增长率约 1.2%, PM 步进电机增长率 5%。

       (2)需求旺盛领域:步进电机出货量占全市场约 15%-25%, 假设 2017-2020 年增长率约 20%左右。

       (3)新兴市场领域:步进电机出货量占全市场约 5%-10%, 假设 2017-2020 年增长率约 20%以上。

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来源:EMJ


       基于以上假设,我们预计,到 2020 年:


       (1) HB 步进电机出货量约 1.24 亿台, 2017-2020 年复合增长率 10%。其中,需求旺盛与新兴市场领域出货量将占到总出货量比例提升至约 50%, 2017-2020 年复合增长率约 22%。


       (2) PM 步进电机出货量约 24 亿台, 2017-2020 年复合增长率 11%。其中,需求旺盛与新兴市场领域出货量将占到总出货量比例提升至 47%, 2017-2020 年复合增长率约 22%。


四、市场竞争格局


       步进电机产业主要企业大部分来自日本。相关日本企业具数十年,甚至近百年的发展积淀,在相关领域具有深厚的技术积淀、庞大客户群。

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来源:EMJ


       根据 EMJ 统计, 2015 年日本厂商 HB 步进电机出货量约 6500 万台。占全球出货量约 80%。日本信浓、日本美蓓亚等 HB 步进电机年出货量高达 2000 万台以上。


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来源:EMJ


       日本厂商占据全球 PM 步进电机市场 65%的份额。日本电产三协、日本美蓓亚 PM步进电机年出货量在 2 万台以上,占主导地位。鸣志电器是全球一线步进电机厂商中,仅有的非日系公司。 2016 年 HB 步进电机产量 1004 万台,全球份额第四。


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