Med förbättringen av global industriell automation, intelligens och människors levnadsstandard kommer tillämpningen av motorer inom områden som bilar, hushållsapparater, elektroniskt ljud och video, informationsbehandlingsutrustning och industriell automation att bli alltmer utbredd.
Enligt statistik är det genomsnittliga antalet elmotorer som ägs av varje hushåll i utvecklade länder 80 till 130 st, medan det genomsnittliga antalet elmotorer som ägs av hushåll i stora städer i Kina är cirka 20 till 40 st, vilket fortfarande är långt under den genomsnittliga nivån i utvecklade länder. Därför finns det fortfarande stort utrymme för utveckling inom den inhemska elmotorindustrin.
Jämfört med motorer med en historia på över 200 år,BLDC-motorerär faktiskt relativt unga, med en historia på över 50 år sedan de utvecklades. Men med utvecklingen av halvledarteknik och populariseringen av MCU- och drivkomponenter har den totala kostnaden förBLDC-motorerhar minskat kraftigt. Därför, under senare år,BLDC-motorerhar utvecklats, och deras totala tillväxttakt är också högre än motorernas.
Figur 1: Förutsägelse av marknadens storlek för BLDC-motorer
Det förväntas att den genomsnittliga årliga tillväxttakten förBLDC-motorerkommer att ligga runt 6,5 % under de kommande åren. Enligt statistik var marknadsstorleken för BLDC år 2019 cirka 16,3 miljarder dollar, och den förväntas nå cirka 22,44 miljarder dollar år 2024.
Var ligger marknadens storlek? Vilka är de specifika tillämpningarna?
Marknaden för fordonsapplikationer
Med uppkomsten av nya energifordon, penetrationen av intelligent körning och pilottillämpningen av "Vehicle-to-allt" blir trenden med elektronisering av bilar alltmer uppenbar.
I framtida bilar kommer, förutom drivmotorer, även elektriska servostyrningssystem, elektroniska fjädringssystem, stabilitetskontrollsystem, farthållare, ABS och karosserisystem (som fönster, dörrlås, säten, backspeglar, vindrutetorkare, taklucka etc.) alla att användas i stor utsträckning med elmotorer.
Generellt sett kommer bränsleekonomiska fordon att vara utrustade med cirka 10 motorer, vanliga bilar kommer att vara utrustade med 20 till 30 motorer, lyxbilar kommer att vara utrustade med 60 till 70, eller till och med hundratals motorer, medan nya energifordon i allmänhet kräver 130 till 200 motorer.
Figur 2: Antal motorer som används i bilar
Med den ökande uppmärksamheten som ägnas åt bilars prestanda, särskilt kraven på komfort, säkerhet, bränsleekonomi och miljöskydd, har antalet elektroniska styrenheter och elektrisk utrustning i bilar ökat i motsvarande grad. Användningen av olika elektriska apparater har lett till en ökning av antalet motorutrustningar i bilar.
Nya energifordon har varit en utvecklingstrend de senaste åren, och global politik främjar samtidigt utvecklingen av nya energifordon. Utvecklade länder som Europa och Amerika utformar aktivt marknaden för nya energifordon, främjar utvecklingen av nya energifordon genom olika subventioner och förmånspolitik och lagar, och främjar omvandlingen från traditionella bränslefordon till elfordon.
Efter juli 2019 har tillväxttakten i Kina minskat på grund av den kraftiga minskningen av subventioner. Men med den kontinuerliga introduktionen av nya energimodeller av stora bilföretag under 2020, särskilt lanseringen av TESLA Model 3, Volkswagen ID. 3 och andra modeller, förväntas branschen gå från subventionsdriven till efterfrågedriven och gå in i den andra snabba tillväxtperioden.
5G
2020 var ett avgörande år för utvecklingen av 5G i Kina. Även om det blev en försening i 5G-byggandet under första kvartalet på grund av epidemins effekter, uppgav China Mobile att deras mål att nå 300 000 5G-basstationer i slutet av 2020 förblir oförändrat. China Telecom och China Unicom kommer också att sträva efter att slutföra byggandet av 250 000 nya 5G-basstationer under tredje kvartalet för att återhämta sig från epidemins effekter. Utöver de 50 000 basstationer som planerats av China Radio and Television, kommer Kina att bygga 600 000 basstationer i år.
Figur 3: Antal 5G-basstationer som planeras byggas av de fyra stora operatörerna under 2020
I 5G-basstationer finns det också många ställen där motorer behövs, först och främst basstationsantennen. För närvarande är 5G-basstationsantennen utrustad med styrmotorprodukter som innehåller växellådskomponenter, inklusive två alternativ: stegmotor och borstlös motor. Varje elektriskt justerbar antenn är utrustad med en styrmotor med växellåda.
Generellt sett behöver en vanlig kommunikationsbasstation vara utrustad med cirka 3 antenner, en 4G-basstation behöver vara utrustad med 4 till 6 antenner, och antalet 5G-basstationer och antenner kommer att öka ytterligare.
Förutom basstationens antenn kräver kylsystemet i basstationen även motorprodukter. Såsom datorfläkt, luftkonditioneringskompressor etc.
Drönare/Undervattensdrönare
Drönare har varit populära i flera år, men inte alla drönare använder borstlösa motorer. Numera byter många drönare till borstlösa motorer för att uppnå ett längre, lättare hölje och längre hållbarhet.
Enligt Droneiis rapport var den globala drönarmarknaden värd 14,1 miljarder dollar år 2018, och det förväntas att den globala drönarmarknaden kommer att nå 43,1 miljarder dollar år 2024, med de snabbast växande regionerna Asien och Nordamerika. Den sammansatta tillväxttakten är 20,5.
Enligt Luftfartsverkets "Civil Drone Mission Registration Information System" fanns det 285 000 registrerade drönare i Kina i slutet av 2018. I slutet av 2019 fanns det över 392 000 registrerade drönare och 1,25 miljoner kommersiella flygtimmar med drönare.
Särskilt under epidemin i början av året spelade drönare en betydande roll, såsom att transportera mellan sjukhus och sjukdomsbekämpningscenter, implementera automatiserad transport av akuta läkemedel och prover för förebyggande och kontroll av epidemier; cirkling på motorvägar, vilket ersätter manuellt flygledningsarbete; desinfektionsartefakter med avatarer, fullständigt förebyggande av epidemier samt desinfektion och sterilisering på landsbygden och till och med stadsområden över hela landet; omvandla sig till propagandaexperter, ropa slagord och övertala människor att stanna hemma, och så vidare.
På grund av epidemins effekter har kontaktlös leverans återigen hamnat i framkant. I Kina lanserade Kinas civila luftfartsverk en pilottjänst för drönarlogistik och distribution förra året. På grund av epidemins effekter bör utvecklingstakten i Kina accelerera; i utlandet har logistikjätten UPS och den tyska drönartillverkaren Wingcopter gått samman för att introducera den nya VTOL-drönaren i fraktbranschen för att transportera paket.
Det finns också en undervattensdrönare som vi inte är så bekanta med, och vi börjar sakta men säkert mäta den. Jag minns undervattensdrönarföretaget jag intervjuade 2017, som råkade vara i massproduktion och bara hade levererat hundratals enheter genom crowdfunding. Nu är den årliga leveransvolymen tiotusentals enheter.
Elscooter/elfordon
Elscootern behåller inte bara den ursprungliga körupplevelsen, utan ger också intelligent hjälpkraft. Det är ett transportverktyg som ligger mellan cyklar och traditionella elfordon. Elscooter ger huvudsakligen motsvarande kraftassistans baserat på körsignaler via sensorer, vilket minskar cyklisternas belastning och gör körningen enklare för användarna. Jämfört med cyklar har elscootern lagt till motorer, batterier, sensorer, styrenheter, instrument etc., vilket gör körupplevelsen mer varierad. Jämfört med traditionella elfordon styr inte elscootern fordonets hastighet genom att rotera handen, utan genom att fånga upp körsignalen via sensorer, för att förstå cyklistens körintention, ge motsvarande kraftassistans och göra körningen mer intelligent.
Figur 4: Jämförelse av cyklar, elsparkcyklar och traditionella elfordon
Försäljningspriset för elsparkcyklar i Kina varierar från 2000 till 10000 yuan. Europeiska elsparkcyklar med hjulnav kostar mellan 500 och 1700 euro, medan mittmonterade elsparkcyklar kostar mellan 2300 och 3300 euro. Priset för elsparkcyklar är mycket högre än för cyklar och elfordon.
Motorn är kärnkomponenten i elsparkcykelns elsystem. På grund av miniatyriseringen, lättvikten, driftseffektiviteten och utseendemässigt tillförlitliga elsparkcyklar bestäms deras prestanda direkt. Därför måste motorföretag i allmänhet anpassa utvecklingen av motorer efter elsparkcyklarnas behov. Elmotorer står för 10 % till 30 % av kostnaden för elsparkcyklar.
Det finns en stark efterfrågan på elsparkcyklar i Europa. Enligt data från European Bicycle Industry Association ökade försäljningen av elsparkcyklar på den europeiska marknaden från 98 000 enheter till 2,5 miljoner enheter från 2006 till 2018. Den årliga sammansatta tillväxttakten nådde 31 %.
Den japanska marknaden växer också stadigt. Japan var det tidigaste landet att utveckla, producera och sälja elsparkcyklar. På 1980-talet utvecklade man framgångsrikt den första generationen av elsparkcyklar. Men på grund av Japans kuperade terräng, ojämna vägar och kraftiga åldrande har elsparkcyklar blivit ett nödvändigt val.
Den inhemska marknaden är i sin linda. Det finns betydande utrymme för framtida tillväxt. För närvarande har företag som Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed och Eternal börjat försöka marknadsföra elsparkcyklar i Kina.
Industrirobot
Industrirobotar är huvudsakligen en substitutionsmarknad i Kina, och deras utrymme är ganska stort. Även om Kina är världens största marknad för industriella robotapplikationer, är de världskända tillverkarna inom området industrirobotar huvudsakligen koncentrerade till utvecklade länder, representerade av USA, Japan, Tyskland etc., såsom ABB i Sverige, FANUC i Japan, Yaskawa Electric Corporation och fyra familjer representerade av Kuka i Tyskland.
Figur 5: Försäljning av industrirobotar. (Datakälla: International Federation of Robotics)
Enligt data från International Federation of Robotics var den globala försäljningen av industrirobotar år 2018 422 000 enheter, varav 154 000 enheter såldes i Kina, vilket motsvarar 36,5 %. Dessutom ökar produktionen av industrirobotar i Kina gradvis, enligt data från National Bureau of Statistics, från cirka 33 000 enheter år 2015 till 187 000 enheter år 2018. Tillväxttakten är snabb.
Dessutom har lokaliseringsgraden för inhemska industrirobotar ökat kontinuerligt under senare år, med det kontinuerliga införandet av industriellt stöd från regeringen och det kontinuerliga genombrottet av inhemska företag. Under första halvåret 2018 ökade den inhemska andelen av robotkroppsförsäljningen från 19,42 % år 2015 till 28,48 %. Samtidigt har den totala försäljningen av industrirobotar i Kina också fortsatt att växa.
Fläkt
Fläktar inkluderar: fläktar, köksfläktar, hårtorkar, gardinfläktar, VVS-fläktar etc. De viktigaste tillverkarna i nedströmssegmentet inkluderar Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss och så vidare.
Ur hushållsfläktars perspektiv är detta en mycket stor marknad, och produktionen av hushållsfläktar i Kina är mycket stor. Enligt uppgifter från National Bureau of Statistics var produktionen av hushållsfläktar i Kina 180 miljoner enheter år 2018. Det fanns ingen data för december 2017, men uppgifterna för 11 månader var 160 miljoner enheter. År 2016 var den 160 miljoner enheter, och det uppskattas att det fanns cirka 190 miljoner enheter år 2019.
Figur 6: Produktion av hushållsfläktar i Kina. (Datakälla: National Bureau of Statistics)
För närvarande har de vanliga tillverkarna av små hushållsapparater i Kina, såsom Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett etc., i huvudsak produkter med borstlösa motorer på marknaden. Bland dem har Emmett den största kvantiteten och Xiaomi den lägsta kostnaden.
Med inträdet av gränsöverskridande tillverkare som Xiaomi har konverteringstakten för borstlösa motorer inom hushållsfläktar börjat accelerera. Nu har inhemska tillverkare av borstlösa motorer en plats inom hushållsfläktar.
Förutom hushållsfläktar finns det även datorfläktar. Faktum är att termiska fläktar för utrustningsfläktar började övergå till borstlösa motorer för många år sedan. Det finns ett riktmärkesföretag inom detta område, nämligen Ebm-papst, vars fläkt- och motorprodukter används i stor utsträckning inom många branscher som ventilation, luftkonditionering, kylning, hushållsapparater, uppvärmning och bilindustrin.
För närvarande tillverkar många företag i Kina borstlösa datorfläktar liknande EBM, och har ockuperat många EBM-marknader.
Särskilt med uppkomsten av inhemska laddstationer borde inhemska tillverkare ha stora möjligheter. Nu har landet även inkluderat laddstationer i projektet "Ny infrastruktur", vilket borde få större utveckling i år.
Det finns även kylfläktar för frysar. På grund av påverkan från branschstandarder och nationella energieffektivitetsstandarder har kylfläktarna för frysar börjat byta till BLDC-motorer, och omvandlingshastigheten är relativt snabb, vilket resulterar i ett relativt stort antal produkter. Det förväntas att 60 % av kylmaskinerna för frysar kommer att ersättas med motorer med variabel frekvens år 2022. För närvarande är de inhemska tillverkarna av kylmaskiner för frysar huvudsakligen koncentrerade till regionerna Yangtzeflodens delta och Pearl River Delta.
När det gäller fläktar finns det också en köksfläkt, vilket är en viktig komponent i köksapparater. På grund av kostnadsskäl är dock den borstlösa omvandlingshastigheten för köksfläkten fortfarande inte hög. För närvarande är frekvensomvandlingsschemat cirka 150 yuan, men icke-borstlösa motorscheman kan slutföras inom hundra yuan, och billigare kan till och med kosta runt 30 yuan.
Många nya fläktar och luftrenare använder också borstlösa motorlösningar. För närvarande använder små produkter på marknaden vanligtvis Nedics ytterrotormotorer, medan stora luftrenare vanligtvis använder EBM-fläktar.
Dessutom finns det en luftcirkulationsfläkt som har varit i produktion sedan två år tillbaka, och dess nuvarande värde är relativt högt. Generellt sett kostar den färdiga produkten 781 enheter, och det finns också några dyrare, mellan 2000 och 3000 enheter.
Kompressor
Eftersom kylkompressorns hastighet bestämmer temperaturen inuti kylskåpet, kan hastigheten på kylkompressorn med variabel frekvens ändras baserat på temperaturen, vilket gör att kylskåpet kan justera temperaturen baserat på den aktuella temperatursituationen och bättre bibehålla en konstant temperatur inuti kylskåpet. På så sätt blir matens konserveringseffekt bättre. De flesta kylkompressorer med variabel frekvens använder BLDC-motorer, vilket resulterar i högre effektivitet, lägre buller och längre livslängd under drift.
Figur 7: Försäljning av kylskåp och kylskåp med variabel frekvens i Kina. (Datakälla: National Bureau of Statistics)
Detta område dominerades tidigare av produkter från japanska, koreanska och taiwanesiska tillverkare, men efter 2010 har inhemska tillverkare kommit igång snabbt. Det sägs att en tillverkare i Shanghai har en årlig leveransvolym på nästan 30 miljoner enheter.
Med framstegen hos inhemska halvledartillverkare, oavsett om det är tillverkare av master-MCU, pre-drive gate driver eller Power MOSFET, kan inhemska tillverkare i princip tillhandahålla.
Det finns också luftkonditioneringskompressorer. För närvarande har variabel frekvens luftkonditionering blivit allmänt accepterad, och variabel frekvens luftkonditionering har blivit trendig. Produktionen av luftkonditioneringsapparater i Kina är också ganska stor. Enligt National Bureau of Statistics var produktionen av luftkonditioneringsmotorer år 2018 360 miljoner enheter, och produktionen av BLDC-motorer för luftkonditionering var cirka 96 miljoner enheter. Dessutom ökar produktionen av BLDC-motorer för luftkonditionering i princip varje år.
Elektriska verktyg
Elverktyg är en av de mest använda hårdvaru- och elektromekaniska produkterna. Tack vare sin lätta struktur, enkla portabilitet, höga produktionseffektivitet och låga energiförbrukning används de ofta inom borrning, skärning och slipning inom olika applikationsindustrier som bygg, dekoration, träbearbetning, metallbearbetning och andra tillverkningsindustrier.
Med den kontinuerliga teknikutvecklingen och det gradvisa accepterandet av gör-det-själv-konceptet utökas även användningsområdet för elverktyg ständigt. Många traditionella manuella verktygsoperationer börjar ersättas av elverktyg, och elverktyg expanderar också från industriella tillämpningar till familjelivet. Efterfrågan på elverktyg ökar år för år.
Borstlösa elverktyg började faktiskt för länge sedan. År 2010 introducerade vissa utländska märken elverktyg med borstlösa motorer. Med mognaden av litiumjonbatteritekniken blir priserna mer överkomliga, och storleken på handhållna verktyg ökar år för år. De kan nu delas lika med plug-in-verktyg.
Enligt statistik har elektriska skiftnycklar för hushållsbruk i princip varit borstlösa, medan elektriska borrar, högspänningsverktyg och trädgårdsredskap ännu inte har blivit helt borstlösa, men de är också under ombyggnad.
Detta beror främst på den energibesparande och höga effektiviteten hos borstlösa motorer, vilket gör att handhållna elverktyg kan köras under längre perioder. Numera har många internationella och inhemska tillverkare investerat stora resurser i produktutveckling, såsom Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita, etc.
För närvarande går utvecklingen av elverktyg också mycket snabbt i Kina, särskilt i regionerna Jiangsu och Zhejiang, där många tillverkare av elverktyg är koncentrerade. Under senare år har kostnaden för borstlösa motorstyrningslösningar i regionerna Jiangsu och Zhejiang minskat snabbt, och många tillverkare har inlett priskrig. Det sägs att en borstlös motorstyrningslösning för ett elverktyg bara kostar cirka 6 till 7 yuan, och vissa kostar till och med bara 4 till 5 yuan.
Pump
Vattenpumpar är en relativt traditionell industri med ett brett utbud av typer och lösningar. Även för drivkort med samma effekt finns det för närvarande olika typer tillgängliga på marknaden, med priser från mindre än två yuan till mellan fyrtio och femtio yuan.
Vid tillämpning av vattenpumpar används trefasiga asynkronmotorer huvudsakligen för medelstora till stora effektpumpar, medan bipolära AC-pumpar huvudsakligen används för små och mikrovattenpumpar. Den pågående renoveringen av värmesystemet i norra England är en god möjlighet för teknisk innovation inom pumplösningar.
Om än bara ur ett tekniskt perspektiv är borstlösa motorer mer lämpade för tillämpningar inom pumpar, eftersom de har vissa fördelar vad gäller volym, effekttäthet och till och med kostnad.
Personlig hälsovård
När det gäller personlig hälsovård finns det två representativa produkter, den ena är Dysons populära internetprodukt, luftkanalen, och den andra är fascia-pistolen.
Sedan Dyson lanserade vindkanalprodukten med digitala motorer med hög hastighet har den gett hela marknaden för vindkanaler fart.
Enligt Qian Zhicuns tidigare presentation från Jingfeng Mingyuan finns det för närvarande tre huvudinriktningar för vindtunnelsystem i hemmet: den ena är baserad på Dyson som riktmärke, med ett ultrasnabbt borstlöst motorsystem, med en generell hastighet på cirka 100 000 varv per minut, varav den högsta är 160 000 varv per minut; Det andra alternativet är att ersätta U-motorn, som har en hastighet som liknar U-motorns, men har fördelarna med låg vikt och högt lufttryck; Det tredje är högspänningssystemet med extern rotor, där motorn huvudsakligen imiterar Nedics system.
För närvarande kopieras inte bara inhemska imitationer tidigare, utan har i princip uppnått patentundvikelser och medfört vissa innovationer.
Leveransvolymen av fasciapistoler har börjat öka kraftigt de senaste åren. Det sägs att gymtränare och sportentusiaster nu är utrustade med fasciapistoler. Fasciapistolen använder de mekaniska principerna för vibrationer för att överföra vibrationerna till de djupa fasciamusklerna, vilket uppnår effekten av att avslappna fascian och minska muskelspänningar. Vissa använder fasciapistolen som ett avslappningsverktyg efter träning.
Vattnet i fasciapistolen är dock också mycket djupt nu. Även om utseendet ser likartat ut, varierar priserna från över 100 yuan till över 3000 yuan. Marknadspriset för BLDC-motorstyrkortet som används i fasciapistolen har nu sjunkit till 8 x yuan, och till och med ett styrkort på cirka 6 yuan har dykt upp. Priset på fasciapistolen har sjunkit snabbt.
Det sägs att en biltillverkare var på väg att gå i konkurs, men med hjälp av en fascial vapenprodukt väcktes den omedelbart till liv igen. Och det var ganska närande.
Naturligtvis finns det, förutom dessa två produkter, även en trend mot borstlösa motorer i produkter som rakapparater för pojkar och skönhetsmaskiner för flickor.
Slutsats
Sammantaget är BLDC-motorer fortfarande i ett tidigt skede och deras tillämpningar blomstrar nu. Utöver de jag nämnde här finns det också många, såsom servicerobotar, AGV:er, soprobotar, väggbrytare, fritöser, diskmaskiner och så vidare. Faktum är att det finns många områden i våra liv där vi använder elmotorer, och det finns fortfarande många tillämpningar som väntar på att vi ska utforska i framtiden.
Publiceringstid: 15 juli 2023
