Hva er en BLDC-motor? Hva er dens funksjon? Med utviklingen av global industriell automasjon, intelligentisering og økende levestandard, vil motorer se stadig mer utbredte applikasjoner på tvers av bilindustrien, husholdningsapparater, elektronikk og -audiovisuelt utstyr, informasjonsbehandlingsenheter og industriell automasjonssektor. Statistikk indikerer at husholdninger i utviklede land eier et gjennomsnitt på 80 til 130 motorer, mens husholdninger i Kinas storbyer i gjennomsnitt bare er 20 til 40 motorer-fortsatt langt under gjennomsnittet for utviklede-land. Dette fremhever et betydelig vekstpotensial for Kinas bilindustri.
Sammenlignet med den over 200-årige historien til elektriske motorer, er BLDC-motorer relativt unge, med en utviklingshistorie på litt over 50 år. Fremskritt innen halvlederteknologi og den utbredte bruken av MCU-er og drivkomponenter har imidlertid redusert de totale kostnadene for BLDC-motorer betydelig. Følgelig har BLDC-motorer opplevd betydelig vekst de siste årene, med den totale veksthastigheten som overstiger konvensjonelle motorer.
Den sammensatte årlige vekstraten (CAGR) for BLDC-motorer anslås å være rundt 6,5 % i de kommende årene. Statistikk indikerer at BLDC-markedsstørrelsen var omtrent 16,3 milliarder dollar i 2019, med anslag som nådde rundt 22,44 milliarder dollar innen 2024.
Gitt denne markedsskalaen, hva er de spesifikke bruksområdene? Nylig, på det tredje 2020 Brushless DC Motor Control Technology Seminar arrangert av Electronic Enthusiast Network, delte industrianalytiker Cheng Wenzhi en rapport med tittelen "Analyse av de ti beste potensielle applikasjonsmarkedene for BLDC-motorer." Etter hans syn inkluderer de primære applikasjonsmarkedene med betydelig fremtidig BLDC-motorbruk bilindustrien, 5G, droner/undervannsroboter, e-sykler/elektriske kjøretøy, industriroboter, vifter, kompressorer, elektroverktøy, pumper og personlig helsehjelp.
I. Automotive Application Market
Med fremveksten av nye energikjøretøyer, inntrengningen av intelligent kjøring og pilotimplementeringen av kjøretøy-til-tilkobling (V2X), blir trenden mot bilelektrifisering stadig mer uttalt.
I fremtiden vil kjøretøy, utover drivmotorer, elektriske servostyringssystemer, elektroniske fjæringssystemer, kjøretøystabilitetskontrollsystemer, cruisekontrollsystemer, ABS og karosserisystemer (vinduer, dørlåser, seter, speil, vindusviskere, soltak osv.) i stor grad bruke motorer.
Vanligvis har bensinbiler i økonomi-klasse rundt 10 motorer, standardkjøretøyer har 20 til 30 motorer, mens luksusbiler kan inneholde 60 til 70 motorer eller til og med over 100 motorer. Nye energikjøretøyer krever vanligvis 130 til 200 motorer.
Ettersom folk i økende grad prioriterer kjøretøyytelse, spesielt når det gjelder komfort, sikkerhet, drivstoffeffektivitet og miljøvern, har antallet elektroniske kontrollenheter og elektriske enheter i biler vokst tilsvarende. Bruken av forskjellige elektriske systemer har ført til en økning i antall installerte elektriske motorer for biler.
Nye energikjøretøyer representerer en sentral utviklingstrend de siste årene, med global politikk som nå samtidig fremmer veksten. Utviklede nasjoner som Europa og USA posisjonerer seg aktivt i markedet for nye energibiler. Gjennom ulike subsidier, fortrinnsrettslige retningslinjer og lovgivning driver de utviklingen av nye energikjøretøyer og legger til rette for overgangen fra tradisjonelle-drivstoffdrevne kjøretøyer til elektriske kjøretøyer.
Innenlands avtok veksten etter juli 2019 på grunn av betydelige subsidiereduksjoner. Men med store bilprodusenter som kontinuerlig lanserer nye energimodeller i 2020-spesielt Tesla Model 3 og Volkswagen ID.3-, er industrien klar til å skifte fra subsidiedrevet til etterspørselsdrevet vekst, og gå inn i en andre fase med rask ekspansjon.
II. 5G
2020 er et sentralt år for Kinas 5G-utvikling. Selv om det første kvartalet var forsinkelser i 5G-byggingen på grunn av pandemien, uttalte China Mobile sin forpliktelse til å nå målet på 300,000 5G-basestasjoner innen utgangen av 2020. China Telecom og China Unicom har også som mål å i fellesskap fullføre byggingen av 250 000 nye 5G-basestasjoner i tredje kvartal for å ta opp forsinkede{10 pandemien. Kombinert med China Broadcasting Networks planlagte 50.000 basestasjoner, vil Kina bygge totalt 600.000 basestasjoner i år.
I 5G-basestasjoner kreves motorer på en rekke steder, først og fremst for basestasjonsantenner. For tiden inkluderer kontrollmotorer med girkasseenheter som brukes i 5G-basestasjonsantenner to løsninger: trinnmotorer og børsteløse motorer. Hver antenne utstyrt med en elektronisk antennekontroller (EAC) krever én kontrollmotor med girkasse.
Vanligvis krever en standard kommunikasjonsbasestasjon omtrent tre antenner. 4G-basestasjoner krever fire til seks antenner, mens 5G-basestasjoner vil ha enda flere antenner.
Utover basestasjonsantenner er motorer også essensielle for kjølesystemer i basestasjonen, for eksempel kjølevifter og klimaanleggkompressorer.
III. Droner / Undervannsdroner
Droner fikk betydelig popularitet for flere år siden, selv om ikke alle modeller bruker børsteløse motorer. Mange droner går nå over til børsteløse motorer for å oppnå lettere, mer kompakt design og utvidet flyvarighet.
I følge en Droneii-rapport nådde det globale dronemarkedet 14,1 milliarder dollar i 2018 og forventes å vokse til 43,1 milliarder dollar innen 2024, med Asia og Nord-Amerika som opplever den raskeste veksten. Sammensatt årlig vekstrate (CAGR) er på 20,5 %.
Statistikk fra Civil Aviation Administration of Chinas "Civil Drone Mission Registration Information System" viser at ved utgangen av 2018 hadde Kina 285 000 registrerte droner. Ved utgangen av 2019 oversteg antallet registrerte droner 392 000, med kommersielle droneflyvninger på totalt 1,25 millioner timer.
Spesielt under pandemien tidlig i år spilte droner en betydelig rolle. De pendlet mellom sykehus og sykdomskontrollsentre, og automatiserte transporten av akuttmedisinske forsyninger og prøver for epidemisk forebygging og kontroll; svevet over motorveier, og erstattet manuell lufttrafikkkontroll; transformert til desinfeksjonsverktøy, fullført epidemiforebygging og desinfeksjonsoppgaver på tvers av store landlige områder og til og med bydistrikter over hele landet; og ble publisitetseksperter, og sendte meldinger for å overtale folk til å bli hjemme.
Pandemien har også ført kontaktløs levering tilbake i søkelyset. Innenlands lanserte Kinas sivile luftfartsadministrasjon pilotprogrammer for dronelogistikklevering i fjor. Pandemien vil sannsynligvis fremskynde denne innenlandske utrullingen. Internasjonalt samarbeidet logistikkgiganten UPS med den tyske droneprodusenten Wingcopter for å introdusere nye vertikale start- og landingsdroner i fraktindustrien for levering av pakker.
Undervannsdroner, en mindre kjent kategori, skaleres også gradvis opp. Jeg husker jeg intervjuet et undervannsdroneselskap i 2017 da de nettopp hadde begynt masseproduksjon, og sendte bare noen få hundre enheter via crowdfunding. Nå har deres årlige forsendelser nådd titusenvis.
IV. E-Sykler / El-sykler
El-sykler bevarer den autentiske sykkelopplevelsen samtidig som de tilbyr intelligent kraftassistanse. Plassert mellom tradisjonelle sykler og fulle-e-sykler, bruker de først og fremst sensorer for å oppdage kjøresignaler og gi tilsvarende kraftstøtte, noe som reduserer syklistens innsats for en mer uanstrengt tur. Sammenlignet med vanlige sykler har e-sykler motorer, batterier, sensorer, kontrollere og instrumentpaneler, noe som beriker kjøreopplevelsen. I motsetning til tradisjonelle elektriske sykler, er ikke e-sykler avhengige av manuell gasskontroll for hastighetsregulering. I stedet bruker de sensorer for å oppdage kjøresignaler, tolke førerens hensikt og levere tilsvarende kraftassistanse, noe som gjør kjøreopplevelsen mer intelligent.
Innenlandse-e-sykler koster mellom 2000 og 10 000 yuan. I Europa varierer nav-motorsykler-fra 500 til 1700 euro, mens motorsykler med{11}}motorsykler koster mellom 2300 og 3300 euro. El-sykler har betydelig høyere priser enn tradisjonelle sykler og elsykler.
Motoren er kjernekomponenten i en e-sykkels elektriske system. Siden motorens miniatyrisering, lettvektsdesign, driftseffektivitet og estetiske pålitelighet direkte bestemmer e-sykkelens ytelse, utvikler motorprodusenter vanligvis tilpassede motorer skreddersydd for spesifikke e-krav til e-sykkelen. Motorer står for 10 % til 30 % av den totale kostnaden for en e-sykkel.
Etterspørselen etter e-sykler er fortsatt stor i Europa. I følge European Bicycle Industry Association-statistikk økte salget av europeiske e-sykkel fra 98 000 enheter i 2006 til 2,5 millioner enheter innen 2018, og oppnådde en sammensatt årlig vekstrate (CAGR) på 31 %.
Det japanske markedet opplever også jevn vekst. Japan var pioner innen forskning, utvikling, produksjon og salg av e-sykler, og lanserte den første generasjonen på 1980-tallet. Gitt Japans overveiende kuperte terreng, ujevne veier og aldrende befolkning, har e-sykler blitt et nødvendig valg.
Hjemmemarkedet er i sin spede begynnelse, og tilbyr et betydelig fremtidig vekstpotensial. Selskaper som Mobike, Xiaomi, Hello Bike, Bisu Travel og Jinyoung begynner nå å markedsføre elektriske sykler innenlands.
V. Industriroboter
Hjemmemarkedet for industriroboter fokuserer først og fremst på erstatningsapplikasjoner, og tilbyr et betydelig vekstpotensial. Selv om Kina er verdens største industrirobotapplikasjonsmarked, er verdenskjente produsenter i denne sektoren hovedsakelig konsentrert i utviklede land som USA, Japan og Tyskland. Disse inkluderer "Big Four"-produsentene: Sveriges ABB, Japans Fanuc og Yaskawa Electric, og Tysklands KUKA.
I følge data fra International Federation of Robotics nådde det globale industrirobotsalget 422 000 enheter i 2018, med Kina som står for 154 000 enheter, som representerer 36,5 % av totalen. I tillegg viser data fra National Bureau of Statistics at Kinas industrirobotproduksjon har økt jevnt og trutt, og steg fra omtrent 33 000 enheter i 2015 til 187 000 enheter i 2018 - en bemerkelsesverdig vekstrate.
Dessuten, med kontinuerlig statlig støtte til industrien de siste årene og innenlandske bedrifter som har gjort jevne gjennombrudd, har lokaliseringshastigheten til innenlandske industriroboter blitt stadig bedre. I første halvdel av 2018 steg den innenlandske andelen av robotkarosserisalg fra 19,42 % i 2015 til 28,48 %. Samtidig har Kinas samlede salgsvolum for industriroboter opprettholdt jevn vekst.
VI. Fans
Vifter omfatter: elektriske vifter, vifter, hårfønere, luftgardinmaskiner, HVAC-vifter osv. Store nedstrømsprodusenter inkluderer Midea, Airmate, Gree, Pioneer, Vatti, Robam og andre.
Husholdningsviftesegmentet representerer et massivt marked. Kinas produksjonsvolum for husholdningsvifter er enormt. Ifølge National Bureau of Statistics-data nådde Kinas husholdningsvifteproduksjon 180 millioner enheter i 2018. Data fra desember 2017 er utilgjengelige, men totalen på 11 måneder var 160 millioner enheter. Produksjonen i 2016 var 160 millioner enheter, med anslagsvis 190 millioner enheter for 2019.
For tiden har vanlige innenlandske produsenter av små apparater som Midea, Pioneer, Risa og Airmate alle lansert produkter med børsteløse motorer. Blant dem tilbyr Airmate det største volumet, mens Xiaomi har de laveste produksjonskostnadene.
Med inntoget av aktører på tvers av-bransje som Xiaomi, har bruksraten for børsteløse motorer i husholdningsviftesektoren akselerert. Innenlandske produsenter av børsteløse motorer har nå sikret seg fotfeste i dette markedet.
Utover husholdningsvifter har industrielle kjølevifter gått over til børsteløse motorer i årevis. Et referanseselskap i denne sektoren er EBM-Papst, hvis vifter og motorer er mye brukt i ventilasjon, klimaanlegg, kjøling, hvitevarer, oppvarming og bilindustri.
For tiden produserer mange innenlandske selskaper børsteløse kjølevifter som ligner på EBMs, og de har allerede tatt en betydelig del av EBMs markedsandel.
Spesielt med fremveksten av innenlandske ladestasjoner, bør mulighetene for innenlandske produsenter være betydelige. Regjeringen har nå inkludert ladestasjoner i sine «Ny infrastruktur»-prosjekter, noe som bør føre til enda større utbygging i år.
Kjøleskapskjølevifter går også over til BLDC-motorer på grunn av industristandarder og nasjonale energieffektivitetsforskrifter. Dette skiftet skjer relativt raskt med betydelige produktvolumer. Innen 2022 vil anslagsvis 60 % av kjøleskapskjøleviftene bli erstattet med motorer med variabel-hastighet. Innenlandske leverandører for kjøleskapskjølevifter er først og fremst konsentrert i Yangtze River Delta og Pearl River Delta-regionene.
I viftesektoren er vifter -en nøkkelkomponent i kjøkkenapparater- også i endring. Imidlertid har kostnadsbegrensninger begrenset bruken av børsteløse motorer i avtrekkshetter. Løsninger med variabel-hastighet koster for tiden rundt 150 yuan, mens ikke-børsteløse motoralternativer kan implementeres for under 100 yuan, med lav-alternativer tilgjengelig for ca. 30 yuan.
Mange ventilasjonsenheter og luftrensere tar også i bruk børsteløse motorløsninger. For tiden bruker mindre modeller på markedet typisk Nedics eksterne rotormotorer, mens større luftrensere vanligvis bruker EBM-vifter.
I tillegg har luftsirkulasjonsvifter begynt å få trekkraft de siste årene. Deres nåværende verdi er fortsatt relativt høy, med ferdige produkter typisk priset til 700-800 yuan hver, og premium-modeller når 2000-3000 yuan.
VII. Kompressorer
Siden et kjøleskaps kompressorhastighet bestemmer dens indre temperatur, kan inverterkompressorer justere hastigheten basert på temperaturavlesninger. Dette gjør at kjøleskapet kan tilpasse seg gjeldende forhold, og opprettholde en mer stabil innvendig temperatur. Følgelig forbedres matkonserveringen betydelig. De fleste inverter-kjølekompressorer bruker BLDC-motorer, noe som resulterer i høyere effektivitet, lavere støynivå og forlenget levetid under drift.
Denne sektoren var tidligere dominert av japanske, koreanske og taiwanske produsenter, men siden 2010 har innenlandske aktører raskt vunnet terreng. Det er rapportert at en Shanghai-basert produsent nå sender nesten 30 millioner enheter årlig.
Med fremgangen til innenlandske halvlederfirmaer, kan innenlandske leverandører nå tilby praktisk talt alle komponenter-fra hovedkontroll-MCU-er og pre-drivergatedrivere til strøm-MOSFET-er.
Et annet nøkkelområde er klimaanleggets kompressorer. Inverter klimaanlegg har blitt allment akseptert, og trenden mot inverterteknologi er ubestridelig. Den innenlandske klimaanleggproduksjonen er betydelig. I følge National Bureau of Statistics ble det i 2018 produsert 360 millioner AC-motorer og omtrent 96 millioner BLDC-motorer for klimaanlegg. Dessuten har BLDC-motorproduksjonen for klimaanlegg økt årlig.
VIII. Elektroverktøy
Elektroverktøy er blant de mest brukte maskinvare- og elektromekaniske produktene. Deres lette design, bærbarhet, høye produktivitet og lave energiforbruk gjør dem uunnværlige for bore-, skjære- og slipeoperasjoner på tvers av ulike bransjer, inkludert konstruksjon, dekorasjon, trebearbeiding, metallproduksjon og andre produksjonssektorer.
Med kontinuerlige teknologiske fremskritt og den økende aksepten av DIY-konsepter, fortsetter bruksomfanget til elektroverktøy å utvide seg. Mange tradisjonelle manuelle verktøyoperasjoner blir i økende grad erstattet av elektroverktøy, som også går over fra industrielle applikasjoner til husholdningsbruk. Etterspørselen etter elektroverktøy øker år for år.
Skiftet mot børsteløse motorer i elektroverktøy begynte ganske tidlig. Allerede i 2010 introduserte noen internasjonale merker elektroverktøy utstyrt med børsteløse motorer. Med modningen av litium-ionbatteriteknologi og stadig rimeligere priser, har volumet av trådløse håndholdte verktøy vokst år for år, og konkurrerer nå med ledningsverktøy i popularitet.
Statistikk indikerer at børsteløs teknologi i stor grad har blitt tatt i bruk for elektriske skiftenøkler i Kina. Bor,-høyspentverktøy og hageverktøy er imidlertid ikke fullstendig overført, selv om de er i ferd med å gjøre det.
Dette skiftet er først og fremst drevet av energieffektiviteten og den høye ytelsen til børsteløse motorer, noe som gjør at håndholdte elektroverktøy kan fungere over lengre tid. Mange internasjonale og innenlandske produsenter, som Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi og Makita, investerer betydelige ressurser i produktutvikling.
Utviklingen av innenlands elektroverktøy går også raskt fremover, spesielt i Jiangsu-Zhejiang-regionen, som huser en rekke produsenter. De siste årene har kostnadene for børsteløse motorstyringsløsninger på dette området falt betydelig. Mange produsenter har startet priskriger, med rapporter som indikerer at en børsteløs motorstyringsløsning for et elektroverktøy nå koster rundt 6-7 yuan, og noen til og med så lavt som 4-5 yuan.
IX. Pumper
Vannpumpeindustrien er relativt tradisjonell, med ulike produkttyper og løsningsvariasjoner. Selv for drivkort med identisk effekt, finnes det flere alternativer på markedet, med priser som varierer fra under 2 yuan til 40-50 yuan.
I vannpumpeapplikasjoner bruker middels-til-store kraftpumper hovedsakelig tre-fase asynkronmotorer, mens mikro-miniatyrpumper primært bruker to-vekselstrømspumper. De nåværende oppgraderingene av varmesystem i Nord-Kina gir en gunstig mulighet for teknologisk innovasjon innen pumpeløsninger.
Fra et rent teknisk perspektiv er børsteløse motorer godt-egnet for pumpeapplikasjoner, og gir fordeler i størrelse, krafttetthet og til og med kostnad.
10. Personlig helse og velvære
To representative produkter innen personlig helsevesen er Dysons virale hårføner og massasjepistolen.
Siden Dyson introduserte sin høyhastighets-digitale motorhårføner, har den antent hele hårfønermarkedet.
I følge Qian Zhichun fra Jingfeng Mingyuan følger nåværende hårfønerløsninger for hjemmebruk primært tre tilnærminger: For det første, benchmarking av Dyson med ultra-høy-børsteløse motorer, som vanligvis opererer rundt 100 000 RPM, med noen som når opp til 160 000 RPM; For det andre, U-motorerstatningstilnærmingen, som tilbyr lignende turtall som U-motorer, men med fordeler i lettere vekt og høyere lufttrykk; For det tredje, tilnærmingen til den eksterne rotorens høyspenning-, der motoren primært gjenskaper Nedics design.
Nåværende innenlandske imitasjonsprodukter er ikke lenger enkle kopier; de oppnår generelt patentunngåelse og inkorporerer visse innovasjoner.
Fascia-våpenforsendelser har økt dramatisk de siste årene. Det sies at treningstrenere og sportsentusiaster nå vanligvis bærer fasciapistoler. Disse enhetene bruker vibrasjonsmekanikk for å overføre vibrasjoner dypt inn i fascia og muskelvev, for å oppnå fasciaavslapning og redusere muskelspenninger. Noen anser fasciapistoler som essensielle verktøy for restitusjon etter-trening.
Imidlertid er markedet for disse enhetene nå svært konkurransedyktig. Mens designene deres ser like ut, varierer prisene fra over 100 yuan til mer enn 3000 yuan. Markedsprisen for BLDC-motorkontrollkortene som brukes i disse kanonene har falt til rundt 8 yuan, med noen til og med tilgjengelig for ca. 6 yuan. Dette har ført til en rask nedgang i prisene på fasciavåpen.
Det sies at en produsent av husholdningsapparater, på randen av konkurs, øyeblikkelig ble gjenopplivet av fasciapistolproduktet alene. De trives nå ganske komfortabelt.
Selvfølgelig, utover disse to produktene, trender også andre elementer som elektriske barbermaskiner for menn og skjønnhetsutstyr for kvinner mot børsteløs motoradopsjon.
Konklusjon
Totalt sett forblir BLDC-motorer i sin spede begynnelse, men applikasjonene deres blomstrer allerede. Utover eksemplene som er nevnt her, finnes de i serviceroboter, AGV-er, robotstøvsugere, blendere, kokeapparater, oppvaskmaskiner og mer. I sannhet gjennomsyrer motorer utallige aspekter av vårt daglige liv, med mange fremtidige applikasjoner som fortsatt venter på å bli utforsket. Dette avslutter vår analyse av BLDC-motorer. Jeg håper det viser seg nyttig.