Ce este un motor BLDC? Care este funcția sa? Odată cu avansarea automatizării industriale globale, a inteligenței și a standardelor de viață în creștere, motoarele vor avea aplicații din ce în ce mai răspândite în sectorul auto, al aparatelor electrocasnice, al echipamentelor electronice și audio-vizuale, al dispozitivelor de procesare a informațiilor și al automatizării industriale. Statisticile indică faptul că gospodăriile din țările dezvoltate dețin în medie 80 până la 130 de motoare, în timp ce gospodăriile din marile orașe ale Chinei au în medie doar 20 până la 40 de motoare-încă cu mult sub media țărilor dezvoltate-. Acest lucru evidențiază un potențial semnificativ de creștere pentru industria auto din China.
În comparație cu istoria de peste 200 de ani a motoarelor electrice, motoarele BLDC sunt relativ tinere, cu o istorie de dezvoltare de puțin peste 50 de ani. Cu toate acestea, progresele în tehnologia semiconductoarelor și adoptarea pe scară largă a MCU-urilor și a componentelor de antrenare au redus semnificativ costul total al motoarelor BLDC. În consecință, motoarele BLDC au cunoscut o creștere substanțială în ultimii ani, rata lor generală de creștere depășind-o pe cea a motoarelor convenționale.
Rata de creștere anuală compusă (CAGR) pentru motoarele BLDC este estimată să fie de aproximativ 6,5% în următorii ani. Statisticile indică faptul că dimensiunea pieței BLDC a fost de aproximativ 16,3 miliarde de dolari în 2019, cu proiecții ajungând la aproximativ 22,44 miliarde de dolari până în 2024.
Având în vedere această amploare a pieței, care sunt aplicațiile specifice? Recent, la cel de-al treilea seminar de tehnologie de control al motoarelor DC fără perii din 2020, găzduit de Electronic Enthusiast Network, analistul din industrie Cheng Wenzhi a distribuit un raport intitulat „Analiza primelor zece piețe potențiale de aplicații pentru motoarele BLDC”. În opinia sa, piețele principale de aplicații cu utilizare semnificativă a motoarelor BLDC în viitor includ autovehicule, 5G, drone/roboți subacvatici, biciclete electrice/vehicule electrice, roboți industriali, ventilatoare, compresoare, scule electrice, pompe și îngrijire personală.
I. Piața de aplicații auto
Odată cu creșterea vehiculelor cu energie noi, pătrunderea condusului inteligent și implementarea pilot a conectivității vehiculului-la-totul (V2X), tendința către electrificarea automobilelor devine din ce în ce mai pronunțată.
În vehiculele viitoare, dincolo de motoarele de propulsie, sistemele electrice de servodirecție, sistemele electronice de suspensie, sistemele de control al stabilității vehiculului, sistemele de control al vitezei de croazieră, ABS și sistemele de caroserie (geamuri, încuietori uși, scaune, oglinzi, ștergătoare, trape etc.) vor folosi toate în mod extensiv motoare.
De obicei, vehiculele pe benzină de clasa economică-încorporează aproximativ 10 motoare, vehiculele standard au între 20 și 30 de motoare, în timp ce vehiculele de lux pot include între 60 și 70 de motoare sau chiar peste 100 de motoare. Vehiculele cu energie nouă necesită în general 130 până la 200 de motoare.
Pe măsură ce oamenii acordă tot mai multă prioritate performanței vehiculelor, în special în ceea ce privește confortul, siguranța, eficiența consumului de combustibil și protecția mediului, numărul de unități de control electronice și dispozitive electrice din automobile a crescut în mod corespunzător. Adoptarea diferitelor sisteme electrice a dus la o creștere a numărului de motoare electrice auto instalate.
Vehiculele cu energie noi reprezintă o tendință cheie de dezvoltare în ultimii ani, politicile globale care acum își avansează simultan creșterea. Națiunile dezvoltate precum Europa și Statele Unite se poziționează activ pe piața vehiculelor cu energie nouă. Prin diferite subvenții, politici preferențiale și legislație, acestea stimulează dezvoltarea de vehicule cu energie nouă și facilitează tranziția de la vehiculele tradiționale alimentate cu combustibil-la vehicule electrice.
Pe plan intern, creșterea a încetinit după iulie 2019 din cauza reducerilor semnificative ale subvențiilor. Cu toate acestea, având în vedere că marii producători de automobile lansează în mod continuu noi modele energetice în 2020-în special Tesla Model 3 și Volkswagen ID.3-, industria este pe cale să treacă de la o creștere determinată de subvenții la cea bazată pe cerere, intrând într-o a doua fază de expansiune rapidă.
II. 5G
2020 marchează un an crucial pentru dezvoltarea 5G a Chinei. Deși în primul trimestru s-au înregistrat întârzieri în construcția rețelei 5G din cauza pandemiei, China Mobile și-a declarat angajamentul de a atinge obiectivul de 300,000 5stații de bază G până la sfârșitul anului 2020. China Telecom și China Unicom urmăresc, de asemenea, să finalizeze în comun construcția a 250.000 de stații de bază 5G noi în trimestrul al treilea, pentru a compensa pandemia{10}}întârziată. În combinație cu cele 50.000 de stații de bază planificate de China Broadcasting Network, China va construi un total de 600.000 de stații de bază în acest an.
În stațiile de bază 5G, motoarele sunt necesare în numeroase locații, în primul rând pentru antenele stațiilor de bază. În prezent, motoarele de control cu ansambluri cutie de viteze utilizate în antenele stației de bază 5G includ două soluții: motoare pas cu pas și motoare fără perii. Fiecare antenă echipată cu un controler electronic de antenă (EAC) necesită un motor de control cu o cutie de viteze.
De obicei, o stație de bază de comunicații standard necesită aproximativ trei antene. 4Stațiile de bază G necesită patru până la șase antene, în timp ce stațiile de bază 5G vor avea și mai multe antene.
Dincolo de antenele stației de bază, motoarele sunt, de asemenea, esențiale pentru sistemele de răcire din stația de bază, cum ar fi ventilatoarele de răcire și compresoarele de aer condiționat.
III. Drones / Drones subacvatice
Dronele au câștigat o popularitate semnificativă în urmă cu câțiva ani, deși nu toate modelele folosesc motoare fără perii. Multe drone trec acum la motoare fără perii pentru a obține modele mai ușoare, mai compacte și durate de zbor extinse.
Potrivit unui raport Droneii, piața globală a dronelor a atins 14,1 miliarde de dolari în 2018 și se preconizează că va crește la 43,1 miliarde de dolari până în 2024, Asia și America de Nord înregistrând cea mai rapidă creștere. Rata de creștere anuală compusă (CAGR) este de 20,5%.
Statisticile „Civil Drone Mission Registration Information System” din Administrația Aviației Civile din China arată că până la sfârșitul anului 2018, China avea 285.000 de drone înregistrate. Până la sfârșitul anului 2019, numărul de drone înregistrate a depășit 392.000, zborurile comerciale cu drone totalizând 1,25 milioane de ore.
În special în timpul pandemiei de la începutul acestui an, dronele au jucat un rol important. S-au transferat între spitale și centrele de control al bolilor, automatizând transportul de materiale medicale de urgență și de specimene pentru prevenirea și controlul epidemiei; a plutit deasupra autostrăzilor, înlocuind controlul manual al traficului aerian; transformat în instrumente de dezinfecție, completând sarcinile de prevenire și dezinfecție a epidemiei în zone rurale vaste și chiar districte urbane la nivel național; și au devenit experți în publicitate, difuzând mesaje pentru a convinge oamenii să stea acasă.
Pandemia a propulsat, de asemenea, livrarea fără contact înapoi în centrul atenției. Pe plan intern, Administrația Aviației Civile din China a lansat anul trecut programe pilot pentru livrarea logisticii cu drone. Este posibil ca pandemia să accelereze această lansare pe plan intern. La nivel internațional, gigantul logistic UPS a colaborat cu producătorul german de drone Wingcopter pentru a introduce noi drone verticale pentru decolare și aterizare în industria de transport de marfă pentru livrarea pachetelor.
Dronele subacvatice, o categorie mai puțin familiară, se extind treptat. Îmi amintesc că am intervievat o companie de drone subacvatice în 2017, când tocmai începuseră producția de masă, livrând doar câteva sute de unități prin crowdfunding. Acum, livrările lor anuale au ajuns la zeci de mii.
IV. E-Biciclete/Biciclete electrice
E-bicicletele păstrează experiența autentică de ciclism, oferind în același timp asistență inteligentă. Poziționați între bicicletele tradiționale și bicicletele e-complete, acestea folosesc în primul rând senzori pentru a detecta semnalele de mers și pentru a oferi suportul de putere corespunzător, reducând efortul ciclistului pentru o călătorie mai fără efort. În comparație cu bicicletele obișnuite, e-bicicletele încorporează motoare, baterii, senzori, controlere și panouri de instrumente, îmbogățind experiența de mers. Spre deosebire de bicicletele electrice tradiționale, e-bicicletele nu se bazează pe controlul manual al accelerației pentru reglarea vitezei. În schimb, folosesc senzori pentru a detecta semnalele de mers, pentru a interpreta intenția călărețului și pentru a oferi asistență energetică corespunzătoare, făcând experiența de mers mai inteligentă.
Bicicletele electrice domestice au prețuri între 2.000 și 10.000 de yuani. În Europa, bicicletele electrice cu motor cu hub-motoare- variază de la 500 la 1.700 de euro, în timp ce bicicletele cu motor electric-mid{12}}cu tracțiunea medie costă între 2.300 și 3.300 de euro. E-bicicletele au prețuri semnificativ mai mari decât bicicletele tradiționale și bicicletele electrice.
Motorul este componenta de bază a sistemului electric al unei biciclete electrice. Deoarece miniaturizarea motorului, designul ușor, eficiența operațională și fiabilitatea estetică determină direct performanța bicicletei electrice, producătorii de motoare dezvoltă de obicei motoare personalizate, adaptate cerințelor specifice de bicicletă electrică. Motoarele reprezintă 10% până la 30% din costul total al unei e-biciclete.
Cererea de e-biciclete rămâne puternică în Europa. Conform statisticilor Asociației Europene a Industriei Bicicletelor, vânzările europene de biciclete electronice au crescut de la 98.000 de unități în 2006 la 2,5 milioane de unități până în 2018, atingând o rată de creștere anuală compusă (CAGR) de 31%.
Piața japoneză se confruntă, de asemenea, cu o creștere constantă. Japonia a fost pionier în cercetarea, dezvoltarea, producția și vânzările de biciclete e-, lansând cu succes prima generație în anii 1980. Având în vedere terenul predominant deluros al Japoniei, drumurile denivelate și populația îmbătrânită, bicicletele e-au devenit o alegere necesară.
Piața internă este la început, oferind un potențial substanțial de creștere în viitor. Companii precum Mobike, Xiaomi, Hello Bike, Bisu Travel și Jinyoung încep acum să promoveze bicicletele electrice pe plan intern.
V. Roboti industriali
Piața internă a roboților industriali se concentrează în primul rând pe aplicații de înlocuire, oferind un potențial de creștere substanțial. Deși China este cea mai mare piață de aplicații pentru roboți industriali din lume, producătorii de renume global din acest sector sunt concentrați predominant în țările dezvoltate, cum ar fi Statele Unite, Japonia și Germania. Acestea includ producătorii „Big Four”: ABB din Suedia, Fanuc și Yaskawa Electric din Japonia și KUKA din Germania.
Conform datelor Federației Internaționale de Robotică, vânzările globale de roboți industriali au ajuns la 422.000 de unități în 2018, China reprezentând 154.000 de unități, reprezentând 36,5% din total. În plus, datele Biroului Național de Statistică arată că producția de roboți industriali din China a crescut constant, crescând de la aproximativ 33.000 de unități în 2015 la 187.000 de unități în 2018 - o rată de creștere remarcabilă.
În plus, cu sprijinul guvernamental continuu pentru industrie în ultimii ani și cu întreprinderile autohtone care au făcut progrese constante, rata de localizare a roboților industriali autohtoni s-a îmbunătățit constant. În prima jumătate a anului 2018, cota internă a vânzărilor de corpuri robotice a crescut de la 19,42% în 2015 la 28,48%. În același timp, volumul global de vânzări de roboți industriali din China a menținut o creștere constantă.
VI. Fani
Ventilatoarele includ: ventilatoare electrice, hote, uscătoare de păr, mașini cu perdele de aer, ventilatoare HVAC etc. Principalii producători din aval includ Midea, Airmate, Gree, Pioneer, Vatti, Robam și alții.
Segmentul ventilatoarelor de uz casnic reprezintă o piață masivă. Volumul producției de ventilatoare de uz casnic din China este enorm. Potrivit datelor Biroului Național de Statistică, producția de ventilatoare de uz casnic din China a ajuns la 180 de milioane de unități în 2018. Datele din decembrie 2017 nu sunt disponibile, dar totalul pe 11 luni a fost de 160 de milioane de unități. Producția în 2016 a fost de 160 de milioane de unități, cu aproximativ 190 de milioane de unități pentru 2019.
În prezent, producătorii domestici de electrocasnice mici, cum ar fi Midea, Pioneer, Risa și Airmate, au lansat toți produse cu motoare fără perii. Dintre acestea, Airmate oferă cel mai mare volum, în timp ce Xiaomi se laudă cu cele mai mici costuri de producție.
Odată cu intrarea jucătorilor din -industrie precum Xiaomi, rata de adoptare a motoarelor fără perii în sectorul ventilatoarelor de uz casnic a crescut. Producătorii autohtoni de motoare fără perii și-au asigurat acum un punct de sprijin pe această piață.
Dincolo de ventilatoarele de uz casnic, ventilatoarele de răcire industriale au trecut de ani de zile la motoare fără perii. O companie de referință în acest sector este EBM-Papst, ale cărei ventilatoare și motoare sunt utilizate pe scară largă în industria de ventilație, aer condiționat, refrigerare, electrocasnice, încălzire și industria auto.
În prezent, numeroase companii interne produc ventilatoare de răcire fără perii similare cu cele ale EBM și au capturat deja o parte semnificativă din cota de piață a EBM.
În special odată cu creșterea stațiilor de încărcare autohtone, oportunitățile pentru producătorii autohtoni ar trebui să fie substanțiale. Guvernul a inclus acum stații de încărcare în proiectele sale „Noua infrastructură”, ceea ce ar trebui să conducă la o dezvoltare și mai mare în acest an.
Ventilatoarele de răcire ale frigiderelor trec, de asemenea, la motoarele BLDC datorită standardelor din industrie și reglementărilor naționale privind eficiența energetică. Această schimbare are loc relativ rapid cu volume substanțiale de produse. Până în 2022, se estimează că 60% dintre ventilatoarele de răcire ale frigiderului vor fi înlocuite cu motoare-variabile. Furnizorii interni de ventilatoare de răcire pentru frigidere sunt concentrați în principal în regiunile Deltei râului Yangtze și Deltei râului Pearl.
În sectorul ventilatoarelor, hotele de bucătărie-o componentă cheie a aparatelor de bucătărie-trec, de asemenea, în tranziție. Cu toate acestea, constrângerile de cost au limitat adoptarea motoarelor fără perii în hotele. Soluțiile cu-viteză variabilă costă în prezent aproximativ 150 de yuani, în timp ce opțiunile cu motor fără-brushless pot fi implementate pentru mai puțin de 100 de yuani, cu alternative cu-cost redus disponibile pentru aproximativ 30 de yuani.
Multe unități de ventilație și purificatoare de aer adoptă, de asemenea, soluții de motor fără perii. În prezent, modelele mai mici de pe piață folosesc de obicei motoarele cu rotor extern Nedic, în timp ce purificatoarele de aer mai mari folosesc în general ventilatoare EBM.
În plus, ventilatoarele de circulație a aerului au început să câștige acțiune în ultimii ani. Valoarea lor actuală rămâne relativ mare, produsele finite având de obicei un preț de 700-800 de yuani fiecare, iar modelele premium ajungând la 2000-3000 de yuani.
VII. Compresoare
Deoarece viteza compresorului unui frigider determină temperatura sa internă, compresoarele cu invertor își pot regla viteza pe baza citirilor de temperatură. Acest lucru permite frigiderului să se adapteze la condițiile actuale, menținând o temperatură internă mai stabilă. În consecință, conservarea alimentelor este îmbunătățită semnificativ. Majoritatea compresoarelor frigorifice cu inverter utilizează motoare BLDC, ceea ce duce la o eficiență mai mare, niveluri de zgomot mai scăzute și o durată de viață extinsă în timpul funcționării.
Acest sector a fost dominat anterior de producătorii japonezi, coreeni și taiwanezi, dar din 2010, jucătorii autohtoni au câștigat rapid teren. Se raportează că un producător din Shanghai-livează acum aproape 30 de milioane de unități anual.
Odată cu progresul firmelor autohtone de semiconductori, furnizorii autohtoni pot furniza acum practic toate componentele-de la MCU-urile de control principal și driverele pre-poarta driverului până la MOSFET-urile de alimentare.
Un alt domeniu cheie îl reprezintă compresoarele de aer condiționat. Aparatele de aer condiționat inverter au devenit larg acceptate, iar tendința către tehnologia inverter este incontestabilă. Producția de aparate de aer condiționat este substanțială. Potrivit Biroului Național de Statistică, în 2018 au fost fabricate 360 de milioane de motoare cu curent alternativ și aproximativ 96 de milioane de motoare BLDC pentru aparatele de aer condiționat. Mai mult, producția de motoare BLDC pentru aparatele de aer condiționat a crescut anual.
VIII. Scule electrice
Uneltele electrice se numără printre cele mai utilizate produse hardware și electromecanice. Designul lor ușor, portabilitatea, productivitatea ridicată și consumul redus de energie le fac indispensabile pentru operațiunile de găurire, tăiere și șlefuire în diverse industrii, inclusiv construcții, decorațiuni, prelucrarea lemnului, fabricarea metalelor și alte sectoare de producție.
Odată cu progresele tehnologice continue și acceptarea tot mai mare a conceptelor de bricolaj, domeniul de aplicare al sculelor electrice continuă să se extindă. Multe operațiuni tradiționale cu unelte manuale sunt din ce în ce mai mult înlocuite cu scule electrice, care, de asemenea, trec de la aplicații industriale la uz casnic. Cererea de scule electrice crește de la an la an.
Trecerea către motoarele fără perii în sculele electrice a început destul de devreme. Încă din 2010, unele mărci internaționale au introdus scule electrice echipate cu motoare fără perii. Odată cu maturizarea tehnologiei bateriilor cu litiu-ion și prețurile din ce în ce mai accesibile, volumul uneltelor portabile fără fir a crescut de la an la an, rivalizând acum cu popularitatea instrumentelor cu fir.
Statisticile indică faptul că tehnologia fără perii a fost adoptată în mare măsură pentru cheile electrice în China. Cu toate acestea, mașinile de găurit, uneltele de-înaltă tensiune și uneltele de grădină nu au făcut încă o tranziție completă, deși sunt în curs de a face acest lucru.
Această schimbare este determinată în primul rând de eficiența energetică și performanța ridicată a motoarelor fără perii, permițând uneltelor electrice portabile să funcționeze pe durate mai lungi. Mulți producători internaționali și autohtoni, precum Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi și Makita, investesc resurse semnificative în dezvoltarea produselor.
Dezvoltarea uneltelor electrice la nivel intern avansează, de asemenea, rapid, în special în regiunea Jiangsu-Zhejiang, care găzduiește numeroși producători. În ultimii ani, costul soluțiilor de control al motoarelor fără perii în acest domeniu a scăzut semnificativ. Mulți producători au inițiat războaie ale prețurilor, rapoartele indicând că o soluție de control al motorului fără perii pentru o unealtă electrică costă acum aproximativ 6-7 yuani, iar unii chiar și până la 4-5 yuani.
IX. Pompe
Industria pompelor de apă este relativ tradițională, prezentând diverse tipuri de produse și variante de soluție. Chiar și pentru plăcile de propulsie cu puteri identice, există mai multe opțiuni pe piață, cu prețuri variind de la sub 2 yuani la 40-50 de yuani.
În aplicațiile cu pompe de apă, pompele de putere medie-și-mare utilizează în principal motoare asincrone trifazate, în timp ce micro-pompele miniaturale folosesc în principal pompe cu doi-poli de curent alternativ. Modernizările actuale ale sistemului de încălzire din nordul Chinei reprezintă o oportunitate favorabilă pentru inovația tehnologică în soluțiile de pompe.
Din punct de vedere pur tehnic, motoarele fără perii sunt potrivite-pentru aplicațiile cu pompe, oferind avantaje în ceea ce privește dimensiunea, densitatea puterii și chiar costurile.
10. Sănătate personală și bunăstare
Două produse reprezentative în îngrijirea personală a sănătății sunt uscătorul de păr viral Dyson și pistolul de masaj.
De când Dyson și-a introdus uscătorul de păr cu motor digital de mare-viteză, acesta a aprins întreaga piață a uscătorului de păr.
Potrivit lui Qian Zhichun de la Jingfeng Mingyuan, soluțiile actuale de uscător de păr pentru uz casnic urmează în primul rând trei abordări: în primul rând, compararea Dyson cu motoare fără perii de viteză ultra-înaltă-, care funcționează de obicei la aproximativ 100.000 RPM, unele ajungând până la 160.000 RPM; În al doilea rând, abordarea de înlocuire a motorului U-, care oferă turații similare cu motoarele U-, dar cu avantaje în ceea ce privește greutatea mai ușoară și presiunea aerului mai mare; În al treilea rând, abordarea de înaltă-tensiune a rotorului extern, în care motorul reproduce în primul rând designul lui Nedic.
Imitațiile autohtone actuale nu mai sunt simple copii; în general, acestea realizează evitarea brevetelor și încorporează anumite inovații.
Livrările de arme cu fascia au crescut dramatic în ultimii ani. Se spune că antrenorii de fitness și pasionații de sport poartă acum de obicei arme cu fascia. Aceste dispozitive folosesc mecanica vibrațională pentru a transmite vibrațiile adânc în fascie și țesutul muscular, realizând relaxarea fasciei și reducând tensiunea musculară. Unii consideră că pistoalele cu fascia sunt instrumente esențiale pentru-recuperarea după antrenament.
Cu toate acestea, piața acestor dispozitive este acum extrem de competitivă. În timp ce modelele lor par similare, prețurile variază de la peste 100 de yuani la mai mult de 3.000 de yuani. Prețul de piață pentru plăcile de control al motorului BLDC utilizate în aceste arme a scăzut la aproximativ 8 yuani, unele chiar fiind disponibile pentru aproximativ 6 yuani. Acest lucru a dus la o scădere rapidă a prețurilor armelor fascia.
Se spune că un producător de electrocasnice, aflat în pragul falimentului, a fost reînviat instantaneu doar de produsul cu pistol fascia. Acum se dezvoltă destul de confortabil.
Desigur, dincolo de aceste două produse, alte articole precum aparatele de ras electric pentru bărbați și dispozitivele de înfrumusețare pentru femei sunt, de asemenea, în tendință spre adoptarea motorului fără perii.
Concluzie
În general, motoarele BLDC rămân la început, dar aplicațiile lor sunt deja înfloritoare. Dincolo de exemplele menționate aici, se găsesc în roboți de service, AGV-uri, aspiratoare robotizate, blendere, aparate de gătit, mașini de spălat vase și multe altele. Într-adevăr, motoarele pătrund în nenumărate aspecte ale vieții noastre de zi cu zi, cu numeroase aplicații viitoare care așteaptă încă să fie explorate. Aceasta încheie analiza noastră a motoarelor BLDC. Sper să se dovedească de ajutor.