BLDC電機(馬達)的若大熱門應(yīng)用及參考方案--GC4931/A4931/MS4931
去年全球BLDC電機市場的規(guī)模為153.6億美元，據(jù)估計，未來幾年的市場增長率為6.5%左右，預(yù)計2022年BLDC電機市場規(guī)模將達197.6億美元左右。這主要是由于全球各國的能效標(biāo)準變得越來越嚴格；BLDC電機相關(guān)技術(shù)變得越來越成熟，比如說鋰電池的價格更加親民，國內(nèi)半導(dǎo)體廠商逐漸強大，元器件成本降低；以及BLDC電機驅(qū)動電路成本的下降，無刷電機與有刷電機相比，因為多了驅(qū)動電路，增加了電氣元器件，特別是在初期電機本體與驅(qū)動電路的價格大約為1：10，高昂的價格制約了無刷電機的發(fā)展。但近年來，隨著技術(shù)的進步電機本體與驅(qū)動電路的價格比已經(jīng)降至1：1~3，這為無刷電機的大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造的先決條件。
BLDC電機的應(yīng)用場景越來越多，如下為幾大應(yīng)用場景：
一、吸塵器/掃地機器人
吸塵器和掃地機器人是BLDC電機應(yīng)用中備受重視的一個領(lǐng)域，目前新型的吸塵器和掃地機器人主要以Dyson和萊克等為代表。
這幾年來，心塵器的開發(fā)熱點主要集中在高速電機上，各個廠家的方案有所不同，其中Dyson以單相高速電機為主，國內(nèi)很多廠家為了規(guī)避專利，以三相居多。另外，Nedic直接開發(fā)性價比很好的高度電機，對國內(nèi)廠家造成了一定的沖擊。
二、電動工具
電動工具的無刷化其實很早就開始了，在2010年時，國外有些品牌就推出了采用無刷電機的電動工具了。隨著鋰電池技術(shù)的成熟，價格越來越親民，手持工具的量級在逐年增加，現(xiàn)在可與插電式的工具平分秋色。
據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)電扳手基本上已經(jīng)實現(xiàn)了無刷化，電鉆類、高壓型，以及園林類工具還沒有完全無刷化，不過也轉(zhuǎn)換過程中。
這主要是由于無刷電機的節(jié)能和高效率，讓手持式電動工具可以運行更長時間。現(xiàn)在很多國際廠商和國內(nèi)廠商都投入很多資源進行產(chǎn)品開發(fā)，比如Bosch、Dewalt、Milwaukee、Ryobi、Makita等。
目前國內(nèi)的電動工具發(fā)展也很迅速，特別是在江浙一帶，集中很多電動工具廠商。最近幾年江浙一帶的無刷電機控制方案成本下降很快，不少廠商已經(jīng)發(fā)動了價格戰(zhàn)，據(jù)說一個電動工具的無刷電機控制方案也就6、7元左右，有的甚至只需要4、5元。
三、設(shè)備散熱風(fēng)扇
設(shè)備散熱風(fēng)扇在多年以前就開始向BLDC電機方向轉(zhuǎn)換，在這個領(lǐng)域內(nèi)有一個標(biāo)桿企業(yè)，那就是依必安派特（EBM），該公司的風(fēng)機和電機產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在了通風(fēng)、空調(diào)、制冷、家電、供暖、汽車等多個行業(yè)。
據(jù)錢志存透露，目前國內(nèi)有不少公司在做與EBM類似的無刷散熱風(fēng)機，而且搶占了不少EBM的市場，甚至有好幾公司已經(jīng)成功上市。
特別是國內(nèi)充電樁的興起，給了很多廠家以信心。現(xiàn)在國內(nèi)很多廠家都加大了在DC風(fēng)扇，可實現(xiàn)智能互聯(lián)的EC技術(shù)風(fēng)扇上的創(chuàng)新投入，在技術(shù)和工藝上與臺資廠商的產(chǎn)品已經(jīng)非常接近了。
三、冰柜冷卻風(fēng)機
由于行業(yè)標(biāo)準和國家能效標(biāo)準的影響，冰柜冷卻風(fēng)機開始轉(zhuǎn)向BLDC電機，而且轉(zhuǎn)換速度相對較快，產(chǎn)品數(shù)量比較大。據(jù)錢志存觀察，現(xiàn)在出口使用SP電機的產(chǎn)品越來越少，他預(yù)計在2022年之前，60%的冰柜冷卻機將會換成變頻電機。
冰柜冷卻機使用的BLDC電機有三相的，也有單相的；電壓也有高壓和低壓的區(qū)分，一般來說，功率大于30W的BLDC電機將會采用高壓方案。
在冰柜冷卻機方面，目前國內(nèi)配套的廠家，主要集中在長三角和珠三角一帶。
四、設(shè)備散熱風(fēng)扇
設(shè)備散熱風(fēng)扇在多年以前就開始向BLDC電機方向轉(zhuǎn)換，在這個領(lǐng)域內(nèi)有一個標(biāo)桿企業(yè)，那就是依必安派特（EBM），該公司的風(fēng)機和電機產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在了通風(fēng)、空調(diào)、制冷、家電、供暖、汽車等多個行業(yè)。
據(jù)錢志存透露，目前國內(nèi)有不少公司在做與EBM類似的無刷散熱風(fēng)機，而且搶占了不少EBM的市場，甚至有好幾公司已經(jīng)成功上市。
特別是國內(nèi)充電樁的興起，給了很多廠家以信心。現(xiàn)在國內(nèi)很多廠家都加大了在DC風(fēng)扇，可實現(xiàn)智能互聯(lián)的EC技術(shù)風(fēng)扇上的創(chuàng)新投入，在技術(shù)和工藝上與臺資廠商的產(chǎn)品已經(jīng)非常接近了。
五、冰箱壓縮機、絞肉機
冰箱已經(jīng)是各個家庭必備電器。由于冰箱壓縮機的轉(zhuǎn)速決定了冰箱內(nèi)部的溫度，而變頻冰箱壓縮機的轉(zhuǎn)速可根據(jù)溫度來發(fā)生改變，從而可以讓冰箱根據(jù)當(dāng)前的溫度情況做出調(diào)整，讓冰箱內(nèi)的溫度更好地保持恒定。這樣，食物的保鮮效果將更好。變頻冰箱壓縮機大都選擇BLDC電機，因此工作的時候效率更高，噪聲更小，而且使用壽命更高。
這一領(lǐng)域以前是日、韓、臺系廠商的產(chǎn)品為主，但2010年之后，國內(nèi)廠商的起步很快，據(jù)說上海有一家廠商的年出貨量已經(jīng)接近3000萬臺左右了。
隨著國內(nèi)半導(dǎo)體廠商的進步，不論是主控MCU廠商，預(yù)驅(qū)Gate Driver，還是功率MOSFET，國內(nèi)廠商基本都能提供了。
六、空氣凈化器
自從前幾年霧霾天氣加劇后，人們對空氣凈化器的需求量越來越大。現(xiàn)在有很多廠家都進入了這個領(lǐng)域。
據(jù)錢志存透露，目前空氣凈化器市場上的產(chǎn)品，小型的一般采用NMB和Nedic的外轉(zhuǎn)子電機，大型的空氣凈化器一般都使用EBM的風(fēng)機。
空氣凈化器使用的國產(chǎn)電機，大多是仿制Nedic的產(chǎn)品，不過現(xiàn)在國產(chǎn)電機平臺的種類也變得越來越豐富了。
七、落地扇
落地扇歷來都是小家電電機廠家必爭的領(lǐng)域。目前國內(nèi)主流的小家電廠商，比如美的，先鋒、日彩、艾美特等，基本上都有采用無刷電機的產(chǎn)品面市。其中艾美特的出貨數(shù)量最大，小米的成本最低。
當(dāng)然，也有部分家電廠商在向無刷電機轉(zhuǎn)換的過程中，不是那么順暢，這主要是跟這些廠商原來的研發(fā)和生產(chǎn)體系有關(guān)，比如前期在有刷電機的研發(fā)和生產(chǎn)設(shè)備投入較大，再轉(zhuǎn)換成無刷電機有要投入大量資金，因此轉(zhuǎn)換動力不足。
但現(xiàn)在有些跨界的廠商正在進入落地扇領(lǐng)域，導(dǎo)致落地扇的無刷變頻轉(zhuǎn)換率加快了。再加上國內(nèi)電機廠的進步，在落地扇應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)把不少日系電機廠商擠出了中國市場。可以說，國內(nèi)無刷電機廠家已經(jīng)在落地扇主流品牌中占有一席之地了。
八、水泵
水泵是一個比較傳統(tǒng)的行業(yè)，其種類繁多，方案類型也多種多樣。就算是相同功率的驅(qū)動板，目前市面上就有多種，價格從不到兩元的，到四、五十元不等。
在水泵應(yīng)用中，中大型功率多以三相異步電機為主，小微型水泵以AC兩極泵為主。現(xiàn)在北方取暖改造對于泵類方案的技術(shù)創(chuàng)新是一個好機會。
如果只從技術(shù)的角度來說，無刷電機是比較適合在泵類領(lǐng)域應(yīng)用的，其體積、功率密度，甚至成本都有一定的優(yōu)勢。
九、風(fēng)筒
風(fēng)筒是個人護理領(lǐng)域出貨量比較大的一個應(yīng)用，特別是自從Dyson推出了高速數(shù)碼電機產(chǎn)品后，帶火了整個風(fēng)筒市場。
目前國內(nèi)的風(fēng)筒方案主要有三個方向：一是以Dyson為標(biāo)桿的，采用超高速無刷電機的方案，轉(zhuǎn)速一般是10萬轉(zhuǎn)左右，最高的有16萬轉(zhuǎn)每分鐘；二是U馬達取代方案，轉(zhuǎn)速與U馬達類似，其優(yōu)勢是重量輕，風(fēng)壓大；三是外轉(zhuǎn)子高壓方案，其電機主要是仿制Nedic的方案。
目前國內(nèi)的仿制產(chǎn)品，不是以前單純的抄了，基本上都做到了專利規(guī)避，并且做了一定的創(chuàng)新。比如凌鷗創(chuàng)芯的高速風(fēng)筒控制方案就很好地規(guī)避了Dyson的專利。據(jù)其CEO李鵬介紹，該方案啟動平穩(wěn)，最高轉(zhuǎn)速達12萬轉(zhuǎn)，擁有100%的知識產(chǎn)權(quán)，不用擔(dān)心專利問題。
十、吊扇及吊扇燈
近年來市場上很多的燈廠，陸續(xù)轉(zhuǎn)型生產(chǎn)吊扇燈。吊扇燈產(chǎn)品的主要銷往印度、馬來西亞、澳大利亞、美國等國家，不過近年來，國內(nèi)市場也開始火熱起來。
目前國內(nèi)的的廠商主要以代工為主，廠商集中在中山、佛山等地，產(chǎn)品出貨量比較大，據(jù)說有的廠商一個月有400K的出貨量。
以前的吊扇主要以電容感應(yīng)馬達為主，因為電容感應(yīng)馬達容易控制，但效率不高，所以現(xiàn)在國內(nèi)不少廠商陸續(xù)開發(fā)了以外轉(zhuǎn)子為主的無刷電機吊扇燈方案。吊扇燈方案分為高壓和低壓兩種類型，一般低功率的產(chǎn)品以低壓為主，大于50W的產(chǎn)品以高壓為主。現(xiàn)在高壓方案的產(chǎn)品出貨量增長速度很快
十一、排氣扇
排氣扇的無刷化轉(zhuǎn)換其實很早之前就開始了，但是由于排氣扇的種類相當(dāng)多，功率范圍特別廣，再加上SP馬達的價格實在太低了，其轉(zhuǎn)化率一直不高，也相當(dāng)混亂。
由于國外的能效標(biāo)準更加嚴格，其轉(zhuǎn)化率更高一點，但出貨量其實不算大。錢志存表示，“據(jù)我接觸的一些給國外排氣扇廠家做配套的國內(nèi)廠商，現(xiàn)在有采用無刷電機方案的排氣扇，但幾個大的廠商加起來，出貨量不到1000萬臺。”
據(jù)錢志存觀察，傳統(tǒng)的排氣扇主要高壓電機、SP馬達和電容馬達為主，在中小功率，特別是小于200W的排氣扇中，轉(zhuǎn)換成無刷電機已經(jīng)成為了一種趨勢。
十二、抽油煙機
抽油煙機是廚房電器的重要組成部分，傳統(tǒng)動力部分為單相感應(yīng)異步電機。其實抽油煙機是無刷化轉(zhuǎn)換時間長，但轉(zhuǎn)換率不高的一個應(yīng)用，這其中一個重要的原因是變頻的成本控制得不夠好，目前變頻的方案大概需要150元左右，而非無刷電機方案不要100元就能搞定，低成本的可能只需要30元左右。
如果抽油煙機的無刷電機方案能夠把成本控制下來，轉(zhuǎn)換率應(yīng)該會更高，畢竟無刷電機的優(yōu)勢擺在那里，比如傳統(tǒng)的SP馬達、PSC馬達功率范圍是60W~300W，改成變頻后，功率范圍可降至30W~150W之間。
十三、個人護理，現(xiàn)在喜歡健身的人越來越多，專業(yè)玩家鍛煉后往往會給肌肉放松，因此，筋膜槍的出貨量近年來開始井噴。據(jù)說現(xiàn)在健身房教練和運動愛好者都配備了筋膜槍。筋膜槍是利用了震動的力學(xué)原理，通過筋膜槍將震動傳遞到深層的筋膜肌肉，達到放松筋膜的作用，降低肌肉張力。有人將筋膜槍當(dāng)作是運動后的放松神器。
不過現(xiàn)在筋膜槍的水也很深，雖然外形看起來都差不多，但價格從100多元的到3000多元的都有。從技術(shù)上來說，筋膜槍多數(shù)都是采用無感外轉(zhuǎn)子無刷電機。
十四、運動健身器材，按摩筋膜槍
近兩年來，健身房的相關(guān)器械電動化趨勢越來越明顯，特別是跑步機。現(xiàn)在采用外轉(zhuǎn)子無刷電機的跑步機也是越來越多，其功率范圍800W~2000W，轉(zhuǎn)速多數(shù)在2000rpm~4000rpm之間，以高壓方案為主。一般專業(yè)級別的跑步機產(chǎn)品里面有飛輪，以增加慣性，防止在停電時急停。
跑步機產(chǎn)品并不好調(diào)試，因為跑步機的“腳感”相當(dāng)重要，這就要求電機的控制精度很準確。
十五、廣告機
近年來，還有一個比較熱門的應(yīng)用就是各大商場的廣告機。廣告機以其新穎的結(jié)構(gòu)，靚麗的3D展示，靈活的擺放等特點成為新應(yīng)用中的一匹黑馬。雖然出貨量不大，但值得期待。
因為廣告機需要電機和燈進行配合，加上對轉(zhuǎn)速精度要求比較高，所以基本都采用變頻方案。
十六，寵物理發(fā)器
近些年，隨著生活壓力增加，養(yǎng)寵物的人越來越多，與寵物的接觸交流，可以緩解壓力。養(yǎng)寵物就像養(yǎng)孩子一樣，必須給以照顧，每個月就要給寵物理發(fā)。
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