摘要：伺服电机与减速器、控制器被认为是工业机器人三大核心零部件，也是制约我国工业机器人产业发展的主要瓶颈。其中，伺服电机是一种补充马达间接变速的装置，可将电压信号转化为转矩和转速信号，以控制机器人的具象表现，是工业机器人的动力系统及运动的“心脏”。本文以工业机器人伺服电机的市场现状和技术难点为基础，分析了其未来发展趋势。
2018年工业机器人的总成本中，伺服电机、减速器和控制器三大核心部件的比例约为70%，分别为22%、32%和12%，伺服电机在工业机器人产业的地位从技术和成本上，均为不可或缺的一环，随着工业自动化和“智能制造”的发展，工业机器人的应用领域不断延伸，优化伺服电机技术的同时，降低成本是增强国产产品竞争力的必然途径。
(资料来源：公开资料)
依托工业机器人产业发展
应用市场增速迅猛
在市场上，伺服电机作为工业机器人的配套部件，与工业机器人出货量比例为1:1，根据国际机器人联合会(IFR)数据显示，2018年国内工业机器人伺服电机装机量为15.64万套，市场规模为23.2亿元，近三年的平均复合增长率为33%，增速迅猛。
图2 2015～2019年国内工业机器人控制器市场规模及预测
(资料来源：金智创新行业研究中心)
市场竞争激烈
国产向上突围难度大
目前，国内伺服电机系统供货商主要分为欧美系、日系、台系和国产品牌四大阵营。其中，日系凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场;欧美品牌以大型机械市场为主，占据高端领域;台湾品牌产品价格和技术水平定位于外资品牌和国产品牌之间。
国产企业技术路线上与日系产品接近，但由于发展较晚，相比日本技术水平还有待提高，向上突围还需时日。
图3 国内工业机器人伺服电机市场格局
(资料来源：金智创新行业研究中心)
国产企业以汇川技术、埃斯顿、广州数控为代表，产品功率范围多在22KW以内，近年来整体竞争力在不断提高。
表1 国内工业机器人伺服电机主要企业
(资料来源：金智创新行业研究中心)
小型集成和大功率应用是国产产品两大短板
工业机器人中，伺服电机用于驱动机器人的关节，对功率质量比、扭矩惯量比、高启动转矩等要求较高，造成伺服电机的小体积集成和大功率的应用成为技术的关键核心。
国内伺服电机起步较晚，早期研究主要对标中小型设备制造业的日系产品，与日系产品有较强的趋同性，产品以5.5～15kW功率的中小型功率产品为主，导致国产大功率伺服电机产品的研究滞后，并且在小型化集成方面的技术上尚不及日系产品。这两个方向是国内企业亟需完善的方向。
表2 国产伺服电机产品与国外对比
(资料来源：金智创新行业研究中心)
国内以补齐大功率和小型集成短板为方向
提高产品竞争力
工业机器人是推动产业升级发展的重要支持手段，伺服电机作为机器人中的执行单元，是影响工业机器人性能的主要因素，未来国内伺服电机市场受益于产业升级需要的市场增容影响，将继续保持较快的增长速度，国产产品进口替代的空间依然巨大，生产与大功率机器人配套的伺服电机和优化小型、高密集成路径，是国产产品的主要发展方向。
小结
伺服电机将控制器给出的电压信号转化为转矩和转速信号，控制机器人的具象表现，是工业机器人的动力系统及运动的“心脏”。工业机器人生产成本中伺服电机占22%，是技术和成本中重要的一环。
近年来，伺服电机依托工业机器人产业发展，应用市场增速迅猛，但市场竞争激烈、总体稳定，国产向上突围难度大，目前小型集成和大功率应用是国产产品的两大短板，未来国内以补齐大功率和小型集成短板为方向，提高产品竞争力。