Čo je to BLDC motor? Akú má funkciu? S pokrokom globálnej priemyselnej automatizácie, inteligencie a rastúcej životnej úrovne sa motory budú čoraz viac využívať v automobilovom priemysle, domácich spotrebičoch, elektronike a audio{0}}vizuálnych zariadeniach, zariadeniach na spracovanie informácií a priemyselnej automatizácii. Štatistiky ukazujú, že domácnosti vo vyspelých krajinách vlastnia v priemere 80 až 130 motorov, zatiaľ čo domácnosti vo veľkých čínskych mestách majú v priemere len 20 až 40 motorov,-čo je stále hlboko pod priemerom vyspelej-krajiny. To poukazuje na významný rastový potenciál pre čínsky automobilový priemysel.
V porovnaní s viac ako 200-ročnou históriou elektromotorov sú BLDC motory relatívne mladé, s históriou vývoja niečo vyše 50 rokov. Pokrok v polovodičovej technológii a rozšírené prijatie MCU a komponentov pohonu však výrazne znížili celkové náklady na BLDC motory. V dôsledku toho motory BLDC zaznamenali v posledných rokoch značný rast, pričom ich celková miera rastu prevyšuje rýchlosť konvenčných motorov.
Predpokladá sa, že zložená ročná miera rastu (CAGR) pre motory BLDC bude v nasledujúcich rokoch približne 6,5 %. Štatistiky naznačujú, že veľkosť trhu BLDC bola v roku 2019 približne 16,3 miliardy USD, pričom projekcie dosiahli do roku 2024 približne 22,44 miliardy USD.
Aké sú konkrétne aplikácie vzhľadom na tento rozsah trhu? Nedávno, na treťom seminári technológie riadenia bezuhlíkových jednosmerných motorov v roku 2020, ktorý organizovala sieť Electronic Enthusiast Network, priemyselný analytik Cheng Wenzhi zdieľal správu s názvom „Analýza desiatich najlepších potenciálnych aplikačných trhov pre motory BLDC“. Podľa jeho názoru medzi hlavné aplikačné trhy s významným budúcim využitím BLDC motorov patria automobilový priemysel, 5G, drony/podvodné roboty, e-bicykle/elektrické vozidlá, priemyselné roboty, ventilátory, kompresory, elektrické náradie, čerpadlá a osobná zdravotná starostlivosť.
I. Trh automobilových aplikácií
S nárastom nových energetických vozidiel, prenikaním inteligentného riadenia a pilotnou implementáciou prepojenia vozidla-na{1}}všetko (V2X) je trend smerom k elektrifikácii automobilov čoraz výraznejší.
V budúcich vozidlách okrem hnacích motorov, elektrických posilňovačov riadenia, elektronických systémov odpruženia, systémov riadenia stability vozidla, tempomatov, ABS a systémov karosérie (okná, zámky dverí, sedadlá, zrkadlá, stierače, strešné okná atď.) budú všetky vo veľkej miere využívať motory.
Benzínové vozidlá ekonomickej{0}}triedy zvyčajne obsahujú približne 10 motorov, štandardné vozidlá majú 20 až 30 motorov, zatiaľ čo luxusné vozidlá môžu obsahovať 60 až 70 motorov alebo dokonca viac ako 100 motorov. Nové energetické vozidlá vo všeobecnosti vyžadujú 130 až 200 motorov.
Keďže ľudia čoraz viac uprednostňujú výkon vozidla, najmä pokiaľ ide o pohodlie, bezpečnosť, palivovú úspornosť a ochranu životného prostredia, počet elektronických riadiacich jednotiek a elektrických zariadení v automobiloch zodpovedajúcim spôsobom vzrástol. Prijatie rôznych elektrických systémov viedlo k zvýšeniu počtu inštalovaných automobilových elektromotorov.
Nové energetické vozidlá predstavujú v posledných rokoch kľúčový vývojový trend, pričom globálne politiky teraz súčasne podporujú ich rast. Vyspelé štáty ako Európa a Spojené štáty sa aktívne umiestňujú na trhu nových energetických vozidiel. Prostredníctvom rôznych dotácií, preferenčných politík a legislatívy podnecujú vývoj nových energetických vozidiel a uľahčujú prechod od tradičných palivových-vozidiel na elektrické vozidlá.
V domácom prostredí sa rast po júli 2019 spomalil v dôsledku výrazného zníženia dotácií. Avšak vzhľadom na to, že hlavní výrobcovia automobilov v roku 2020 neustále uvádzajú na trh nové energetické modely-najmä Tesla Model 3 a Volkswagen ID.3-odvetvie je pripravené prejsť od rastu poháňaného dotáciami k rastu poháňanému dopytom, čím vstupuje do druhej fázy rýchlej expanzie.
II. 5G
Rok 2020 je kľúčovým rokom pre rozvoj 5G v Číne. Hoci v prvom štvrťroku došlo v dôsledku pandémie k oneskoreniam vo výstavbe 5G, China Mobile sa zaviazala dosiahnuť cieľ 300{5}}základňových staníc G do konca roka 2020. China Telecom a China Unicom sa tiež snažia v treťom štvrťroku spoločne dokončiť výstavbu 250 000 nových základňových staníc 5G, aby sa vykompenzovali}oneskorenia súvisiace s pandémiou{10}. V kombinácii s plánovanými 50 000 základňovými stanicami China Broadcasting Network vybuduje Čína v tomto roku celkovo 600 000 základňových staníc.
V základňových staniciach 5G sú motory potrebné na mnohých miestach, predovšetkým pre antény základňových staníc. V súčasnosti riadiace motory so zostavami prevodovky používané v anténach základňových staníc 5G zahŕňajú dve riešenia: krokové motory a bezkomutátorové motory. Každá anténa vybavená elektronickým ovládačom antény (EAC) vyžaduje jeden riadiaci motor s prevodovkou.
Štandardná komunikačná základňová stanica zvyčajne vyžaduje približne tri antény. 4Základňové stanice G si vyžadujú štyri až šesť antén, zatiaľ čo základňové stanice 5G budú mať ešte viac antén.
Okrem antén základnej stanice sú motory nevyhnutné aj pre chladiace systémy v základnej stanici, ako sú chladiace ventilátory a kompresory klimatizácie.
III. Drony / Podvodné drony
Drony si pred niekoľkými rokmi získali významnú popularitu, hoci nie všetky modely využívajú bezkomutátorové motory. Mnoho dronov teraz prechádza na bezkomutátorové motory, aby dosiahli ľahší, kompaktnejší dizajn a predĺženú dobu letu.
Podľa správy Droneii dosiahol globálny trh s dronmi v roku 2018 14,1 miliardy dolárov a predpokladá sa, že do roku 2024 vzrastie na 43,1 miliardy dolárov, pričom najrýchlejší rast zaznamenajú Ázia a Severná Amerika. Zložená ročná miera rastu (CAGR) predstavuje 20,5 %.
Štatistiky z „Informačného systému registrácie misií civilných dronov“ od Úradu civilného letectva Číny ukazujú, že do konca roka 2018 mala Čína 285 000 registrovaných dronov. Ku koncu roka 2019 počet registrovaných dronov prekročil 392 000, pričom komerčné lety dronov mali celkovo 1,25 milióna hodín.
Najmä počas pandémie začiatkom tohto roka zohrali drony významnú úlohu. Kyvadlo medzi nemocnicami a centrami na kontrolu chorôb, automatizovali prepravu núdzových zdravotníckych potrieb a vzoriek na prevenciu a kontrolu epidémií; vznášal sa nad diaľnicami a nahradil manuálne riadenie leteckej dopravy; transformované na dezinfekčné nástroje, čím sa dokončujú úlohy v oblasti prevencie epidémií a dezinfekcie v rozsiahlych vidieckych oblastiach a dokonca aj v mestských štvrtiach v celej krajine; a stali sa odborníkmi na publicitu, vysielajúc správy, ktoré mali ľudí presvedčiť, aby zostali doma.
Pandémia tiež posunula bezkontaktné doručovanie späť do centra pozornosti. Čínsky Úrad civilného letectva na domácej pôde minulý rok spustil pilotné programy pre logistiku dronov. Pandémia pravdepodobne urýchli toto domáce zavádzanie. Na medzinárodnej úrovni sa logistický gigant UPS spojil s nemeckým výrobcom bezpilotných lietadiel Wingcopter, aby zaviedli nové drony s vertikálnym vzletom a pristátím do odvetvia nákladnej dopravy na doručovanie balíkov.
Postupne pribúdajú aj podvodné drony, menej známa kategória. Spomínam si na rozhovor s podvodnou spoločnosťou zaoberajúcou sa dronmi v roku 2017, keď práve začali sériovú výrobu, pričom prostredníctvom crowdfundingu odoslali iba niekoľko stoviek jednotiek. Teraz ich ročné zásielky dosiahli desaťtisíce.
IV. E-Bicykle / Elektrické bicykle
E-bicykle zachovávajú autentický zážitok z jazdy na bicykli a zároveň ponúkajú inteligentnú asistenciu napájania. Sú umiestnené medzi tradičnými bicyklami a úplnými e-bicyklami a primárne využívajú senzory na zisťovanie jazdných signálov a poskytujú zodpovedajúcu podporu výkonu, čím znižujú námahu jazdca pre ľahšiu jazdu. V porovnaní s bežnými bicyklami obsahujú elektrobicykle -motory, batérie, senzory, ovládače a prístrojové panely, ktoré obohacujú zážitok z jazdy. Na rozdiel od tradičných elektrických bicyklov sa e-bicykle nespoliehajú na manuálnu reguláciu rýchlosti. Namiesto toho využívajú senzory na detekciu jazdných signálov, interpretáciu zámerov jazdca a poskytovanie zodpovedajúcej asistencie výkonu, vďaka čomu je zážitok z jazdy inteligentnejší.
Domáce e-bicykle majú cenu od 2 000 do 10 000 juanov. V Európe sa cenové -motorové-bicykle pohybujú v rozmedzí od 500 do 1 700 eur, zatiaľ čo bicykle so stredným{11}}pohonom- stoja od 2 300 do 3 300 eur. E-bicykle majú výrazne vyššie ceny ako tradičné bicykle a elektrické bicykle.
Motor je základnou súčasťou elektrického systému e-bicykla. Keďže miniaturizácia motora, ľahká konštrukcia, prevádzková účinnosť a estetická spoľahlivosť priamo určujú výkon e-bicykla, výrobcovia motorov zvyčajne vyvíjajú prispôsobené motory prispôsobené špecifickým požiadavkám na e-bicykle. Motory predstavujú 10 % až 30 % z celkových nákladov e-bicykla.
Dopyt po e-bicykloch zostáva v Európe veľký. Podľa štatistík European Bicycle Industry Association vzrástol európsky predaj e-bicyklov z 98 000 kusov v roku 2006 na 2,5 milióna kusov do roku 2018, čím sa dosiahla zložená ročná miera rastu (CAGR) 31 %.
Japonský trh tiež zažíva stabilný rast. Japonsko bolo priekopníkom vo výskume, vývoji, výrobe a predaji e-bicyklov a v 80. rokoch úspešne uviedlo na trh prvú generáciu. Vzhľadom na prevažne kopcovitý terén Japonska, nerovné cesty a starnúcu populáciu sa e-bicykle stali nevyhnutnou voľbou.
Domáci trh je v plienkach a ponúka značný potenciál budúceho rastu. Spoločnosti ako Mobike, Xiaomi, Hello Bike, Bisu Travel a Jinyoung teraz začínajú propagovať elektrické bicykle na domácom trhu.
V. Priemyselné roboty
Domáci trh s priemyselnými robotmi sa primárne zameriava na náhradné aplikácie, ktoré ponúkajú značný potenciál rastu. Hoci je Čína najväčším svetovým trhom s aplikáciami priemyselných robotov, celosvetovo renomovaní výrobcovia v tomto sektore sa sústreďujú prevažne vo vyspelých krajinách, ako sú Spojené štáty americké, Japonsko a Nemecko. Patria sem výrobcovia „veľkej štvorky“: švédska ABB, japonská Fanuc a Yaskawa Electric a nemecká KUKA.
Podľa údajov Medzinárodnej federácie robotiky dosiahol celosvetový predaj priemyselných robotov v roku 2018 422 000 kusov, pričom Čína predstavuje 154 000 kusov, čo predstavuje 36,5 % z celkového počtu. Údaje z Národného štatistického úradu navyše ukazujú, že výroba priemyselných robotov v Číne neustále rastie, pričom vzrástla z približne 33 000 jednotiek v roku 2015 na 187 000 jednotiek v roku 2018 – čo je pozoruhodné tempo rastu.
Navyše, s nepretržitou vládnou podporou priemyslu v posledných rokoch a domácimi podnikmi, ktoré neustále prenikajú, sa miera lokalizácie domácich priemyselných robotov neustále zlepšuje. V prvom polroku 2018 vzrástol domáci podiel predaja karosérií robotov z 19,42 % v roku 2015 na 28,48 %. Celkový objem predaja priemyselných robotov v Číne si zároveň udržal stabilný rast.
VI. Fanúšikovia
Ventilátory zahŕňajú: elektrické ventilátory, odsávače pár, sušiče vlasov, vzduchové clony, ventilátory HVAC atď. Medzi hlavných nadväzujúcich výrobcov patria Midea, Airmate, Gree, Pioneer, Vatti, Robam a ďalší.
Segment ventilátorov pre domácnosť predstavuje obrovský trh. Objem výroby ventilátorov pre domácnosť v Číne je obrovský. Podľa údajov Národného štatistického úradu dosiahol výkon ventilátorov pre domácnosť v Číne v roku 2018 180 miliónov jednotiek. Údaje z decembra 2017 nie sú k dispozícii, ale celkový počet za 11 mesiacov bol 160 miliónov jednotiek. Výroba v roku 2016 bola 160 miliónov kusov, pričom v roku 2019 sa odhaduje 190 miliónov kusov.
V súčasnosti hlavní výrobcovia domácich malých spotrebičov ako Midea, Pioneer, Risa a Airmate uviedli na trh produkty s bezkomutátorovými motormi. Spomedzi nich ponúka Airmate najväčší objem, zatiaľ čo Xiaomi sa môže pochváliť najnižšími výrobnými nákladmi.
So vstupom hráčov z rôznych odvetví, ako je Xiaomi, sa miera prijatia bezkomutátorových motorov v sektore ventilátorov pre domácnosti zrýchlila. Domáci výrobcovia bezkomutátorových motorov si teraz zabezpečili oporu na tomto trhu.
Okrem domácich ventilátorov už roky prechádzajú priemyselné chladiace ventilátory na bezkomutátorové motory. Referenčnou spoločnosťou v tomto sektore je spoločnosť EBM-Papst, ktorej ventilátory a motory sa široko používajú v oblasti vetrania, klimatizácie, chladenia, domácich spotrebičov, vykurovania a automobilového priemyslu.
V súčasnosti mnohé domáce spoločnosti vyrábajú bezkomutátorové chladiace ventilátory podobné EBM a už získali značnú časť podielu EBM na trhu.
Najmä s nárastom domácich nabíjacích staníc by príležitosti pre domácich výrobcov mali byť značné. Vláda teraz zaradila nabíjacie stanice do svojich projektov „Nová infraštruktúra“, čo by malo v tomto roku viesť k ešte väčšiemu rozvoju.
Chladiace ventilátory chladničiek tiež prechádzajú na motory BLDC v dôsledku priemyselných noriem a národných predpisov o energetickej účinnosti. Tento posun nastáva relatívne rýchlo pri veľkých objemoch produktov. Odhaduje sa, že do roku 2022 bude 60 % chladiacich ventilátorov chladničiek nahradených motormi s premenlivými-otáčkami. Domáci dodávatelia chladiacich ventilátorov sa sústreďujú predovšetkým v oblasti delty rieky Yangtze a delty Perlovej rieky.
V sektore ventilátorov sa tiež menia odsávače pár,-kľúčový komponent kuchynských spotrebičov-. Nákladové obmedzenia však obmedzili používanie bezkomutátorových motorov v digestoroch. Riešenia s premenlivou{4}}rýchlosťou v súčasnosti stoja približne 150 juanov, zatiaľ čo -bezkefové motory možno implementovať za menej ako 100 juanov, pričom lacné-alternatívy sú dostupné za približne 30 juanov.
Mnoho ventilačných jednotiek a čističiek vzduchu využíva aj bezkomutátorové riešenia motora. V súčasnosti menšie modely na trhu zvyčajne používajú motory Nedic s vonkajším rotorom, zatiaľ čo väčšie čističky vzduchu zvyčajne využívajú ventilátory EBM.
Okrem toho sa v posledných rokoch začali presadzovať ventilátory cirkulácie vzduchu. Ich súčasná hodnota zostáva relatívne vysoká, s cenami hotových výrobkov zvyčajne 700-800 juanov za kus a prémiové modely dosahujú 2000-3000 juanov.
VII. Kompresory
Keďže rýchlosť kompresora chladničky určuje jej vnútornú teplotu, invertorové kompresory môžu upraviť svoju rýchlosť na základe údajov o teplote. To umožňuje chladničke prispôsobiť sa aktuálnym podmienkam a udržiavať stabilnejšiu vnútornú teplotu. V dôsledku toho sa výrazne zlepší konzervácia potravín. Väčšina invertorových kompresorov chladničiek využíva BLDC motory, čo má za následok vyššiu účinnosť, nižšiu hladinu hluku a predĺženú životnosť počas prevádzky.
V tomto sektore predtým dominovali japonskí, kórejskí a taiwanskí výrobcovia, no od roku 2010 sa domáci hráči rýchlo presadili. Uvádza sa, že jeden výrobca so sídlom v Šanghaji-v súčasnosti dodáva takmer 30 miliónov kusov ročne.
S pokrokom domácich polovodičových firiem môžu teraz domáci dodávatelia poskytovať prakticky všetky komponenty-od hlavných riadiacich MCU a pred-ovládačov brány až po napájanie MOSFETov.
Ďalšou kľúčovou oblasťou sú kompresory klimatizácií. Invertorové klimatizácie sa stali všeobecne akceptovanými a trend smerom k invertorovej technológii je nepopierateľný. Výroba domácich klimatizácií je značná. Podľa Národného štatistického úradu bolo v roku 2018 vyrobených 360 miliónov striedavých motorov a približne 96 miliónov BLDC motorov vyrobených pre klimatizácie. Okrem toho sa výroba BLDC motorov pre klimatizácie každoročne zvyšuje.
VIII. Elektrické náradie
Elektrické náradie patrí medzi najpoužívanejšie hardvérové a elektromechanické produkty. Ich ľahká konštrukcia, prenosnosť, vysoká produktivita a nízka spotreba energie z nich robí nepostrádateľné pre vŕtanie, rezanie a brúsenie v rôznych priemyselných odvetviach vrátane stavebníctva, dekorácií, spracovania dreva, výroby kovov a iných výrobných odvetví.
S neustálym technologickým pokrokom a rastúcim akceptovaním konceptov pre domácich majstrov sa rozsah použitia elektrického náradia neustále rozširuje. Mnoho tradičných operácií s ručným náradím sa čoraz viac nahrádza elektrickým náradím, ktoré tiež prechádza z priemyselných aplikácií na použitie v domácnostiach. Dopyt po elektrickom náradí z roka na rok stúpa.
Posun smerom k bezkomutátorovým motorom v elektrickom náradí sa začal pomerne skoro. Už v roku 2010 niektoré medzinárodné značky predstavili elektrické náradie vybavené bezkomutátorovými motormi. S vyspelosťou technológie lítium-iónových batérií a čoraz dostupnejšími cenami sa objem bezdrôtového ručného náradia z roka na rok zvyšuje a teraz v popularite konkuruje sieťovému náradiu.
Štatistiky naznačujú, že bezuhlíková technológia bola v Číne vo veľkej miere prijatá pre elektrické kľúče. Vŕtačky, vysokonapäťové{1}}náradie a záhradné náradie však ešte úplne neprešli, hoci práve prebiehajú.
Tento posun je primárne poháňaný energetickou účinnosťou a vysokým výkonom bezkomutátorových motorov, ktoré umožňujú ručnému elektrickému náradiu pracovať dlhšie. Mnoho medzinárodných a domácich výrobcov, ako Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi a Makita, investuje značné prostriedky do vývoja produktov.
Domáci vývoj elektrického náradia tiež rýchlo napreduje, najmä v regióne Jiangsu-Zhejiang, ktorý je hostiteľom mnohých výrobcov. V posledných rokoch náklady na riešenia riadenia bezkomutátorových motorov v tejto oblasti výrazne klesli. Mnoho výrobcov začalo cenové vojny, pričom správy uvádzajú, že riešenie riadenia bezuhlíkového motora pre elektrické náradie teraz stojí okolo 6-7 juanov a niektorí dokonca len 4-5 juanov.
IX. Čerpadlá
Odvetvie vodných čerpadiel je relatívne tradičné a obsahuje rôzne typy produktov a variácie riešení. Dokonca aj pre riadiace dosky s rovnakými menovitými výkonmi existuje na trhu viacero možností s cenami od 2 juanov do 40 – 50 juanov.
V aplikáciách vodných čerpadiel využívajú čerpadlá so stredným{0}}až{1}}veľkým výkonom prevažne troj-fázové asynchrónne motory, zatiaľ čo mikro-miniatúrne čerpadlá primárne využívajú dvojpólové čerpadlá so striedavým prúdom-. Súčasné modernizácie vykurovacieho systému v severnej Číne predstavujú priaznivú príležitosť pre technologické inovácie v riešeniach čerpadiel.
Z čisto technického hľadiska sú bezkomutátorové motory-vhodné pre čerpacie aplikácie a ponúkajú výhody vo veľkosti, hustote výkonu a dokonca aj v nákladoch.
10. Osobné zdravie a wellness
Dva reprezentatívne produkty v osobnej zdravotnej starostlivosti sú vírusový fén Dyson a masážna pištoľ.
Odkedy spoločnosť Dyson predstavila svoj vysokorýchlostný-sušič vlasov s digitálnym motorom, podnietila celý trh so sušičmi vlasov.
Podľa Qian Zhichun z Jingfeng Mingyuan sa súčasné domáce riešenia sušičov vlasov riadia predovšetkým tromi prístupmi: Po prvé, porovnávanie Dyson s ultra{0}}vysokorýchlostnými{1}}bezkefovými motormi, ktoré zvyčajne pracujú pri rýchlosti okolo 100 000 otáčok za minútu, pričom niektoré dosahujú až 160 000 otáčok za minútu; Po druhé, prístup výmeny U-motora, ktorý ponúka podobné otáčky ako U-motory, ale s výhodami v nižšej hmotnosti a vyššom tlaku vzduchu; Po tretie, vysokonapäťový- prístup s externým rotorom, kde motor primárne kopíruje Nedicov dizajn.
Súčasné domáce napodobeniny už nie sú jednoduchými kópiami; vo všeobecnosti umožňujú vyhýbanie sa patentom a obsahujú určité inovácie.
Dodávky fasciálnych zbraní v posledných rokoch dramaticky vzrástli. Hovorí sa, že fitness tréneri a športoví nadšenci teraz bežne nosia fascia pištole. Tieto zariadenia využívajú vibračnú mechaniku na prenos vibrácií hlboko do fascie a svalového tkaniva, čím sa dosiahne uvoľnenie fascie a zníženie svalového napätia. Niektorí považujú fascia pištole za základné nástroje na zotavenie po-tréningu.
Trh s týmito zariadeniami je však v súčasnosti vysoko konkurenčný. Aj keď ich dizajn vyzerá podobne, ceny sa pohybujú od viac ako 100 juanov do viac ako 3 000 juanov. Trhová cena ovládacích dosiek motora BLDC používaných v týchto zbraniach klesla na približne 8 juanov, pričom niektoré sú dokonca dostupné za približne 6 juanov. To viedlo k rýchlemu poklesu cien fascia zbraní.
Hovorí sa, že jedného výrobcu domácich spotrebičov, ktorý bol na pokraji bankrotu, okamžite oživil samotný produkt fascia gun. Teraz sa im celkom pohodlne darí.
Samozrejme, okrem týchto dvoch produktov smerujú k prijatiu bezuhlíkového motora aj ďalšie položky, ako sú pánske elektrické holiace strojčeky a kozmetické zariadenia pre ženy.
Záver
Celkovo sú motory BLDC v plienkach, no ich aplikácie už prekvitajú. Okrem tu uvedených príkladov sa nachádzajú v servisných robotoch, AGV, robotických vysávačoch, mixéroch, kuchynských spotrebičoch, umývačkách riadu a ďalších. V skutočnosti motory prenikajú do nespočetných aspektov nášho každodenného života, pričom mnohé budúce aplikácie ešte len čakajú na preskúmanie. Toto uzatvára našu analýzu BLDC motorov. Dúfam, že to pomôže.