С развитием глобальной промышленной автоматизации, интеллекта и повышением уровня жизни людей применение двигателей в таких областях, как автомобилестроение, бытовая техника, электроника, аудио- и видеотехника, оборудование для обработки информации и промышленная автоматизация, будет становиться все более распространенным.
Согласно статистике, среднее количество электродвигателей, принадлежащих каждому домохозяйству в развитых странах, составляет от 80 до 130 шт., в то время как среднее количество электродвигателей, принадлежащих домохозяйствам в крупных городах Китая, составляет около 20–40 шт., что все еще намного ниже среднего уровня в развитых странах. Таким образом, в отечественной электродвигательной промышленности все еще есть большой потенциал для развития.
По сравнению с двигателями, история которых насчитывает более 200 лет,Двигатели BLDCна самом деле относительно молоды, с историей более 50 лет с момента их разработки. Однако с развитием полупроводниковой технологии и популяризацией микроконтроллеров и компонентов драйверов общая стоимостьДвигатели BLDCзначительно сократилось. Поэтому в последние годыДвигатели BLDCразвились, и их общие темпы роста также выше, чем у двигателей.
Рисунок 1: Прогноз размера рынка двигателей BLDC
Ожидается, что совокупный годовой темп ростаДвигатели BLDCсоставит около 6,5% в ближайшие годы. Согласно статистике, размер рынка BLDC в 2019 году составил около 16,3 млрд долларов, а к 2024 году ожидается, что он достигнет около 22,44 млрд долларов.
Где размер рынка? Каковы конкретные области применения?
Рынок автомобильных приложений
С появлением новых энергетических транспортных средств, проникновением интеллектуального вождения и пилотным применением технологии «транспорт-для-всего» тенденция электронизации автомобилей становится все более очевидной.
В будущих автомобилях, помимо приводных двигателей, электроусилители рулевого управления, электронные системы подвески, системы контроля устойчивости, круиз-контроля, ABS и кузовные системы (такие как окна, дверные замки, сиденья, зеркала заднего вида, дворники, люк и т. д.) будут активно использоваться с электродвигателями.
Как правило, автомобили на экономичном топливе будут оснащены примерно 10 двигателями, обычные автомобили будут оснащены 20–30 двигателями, автомобили класса люкс будут оснащены 60–70 или даже сотнями двигателей, в то время как транспортным средствам на новых источниках энергии обычно требуется от 130 до 200 двигателей.
Рисунок 2: Количество двигателей, используемых в автомобилях
С ростом внимания к эксплуатационным характеристикам автомобилей, особенно к требованиям комфорта, безопасности, экономии топлива и защиты окружающей среды, соответственно увеличилось количество электронных устройств управления и электрооборудования в автомобилях. Использование различных электрических устройств привело к увеличению количества моторного оборудования в автомобилях.
Новые энергетические транспортные средства стали тенденцией развития в последние годы, и глобальная политика одновременно содействует развитию новых энергетических транспортных средств. Развитые страны, такие как Европа и Америка, активно разрабатывают рынок новых энергетических транспортных средств, содействуют развитию новых энергетических транспортных средств посредством различных субсидий и преференциальных политик и законов, а также содействуют переходу от традиционных топливных транспортных средств к электромобилям.
После июля 2019 года в Китае из-за резкого сокращения субсидий темпы роста снизились. Однако с непрерывным внедрением новых энергетических моделей крупными автомобильными предприятиями в 2020 году, особенно запуском TESLA Model 3, Volkswagen ID. 3 и других моделей, ожидается, что отрасль перейдет от субсидирования к спросу, вступив во второй период быстрого роста.
5G
2020 год стал решающим для развития 5G в Китае. Хотя в первом квартале из-за последствий эпидемии строительство 5G было отложено, China Mobile заявила, что ее цель достичь 300000 базовых станций 5G к концу 2020 года остается неизменной. China Telecom и China Unicom также будут стремиться завершить строительство 250000 новых базовых станций 5G в третьем квартале, чтобы восстановиться после эпидемии. В дополнение к 50000 базовых станций, запланированных China Radio and Television, в этом году Китай построит 600000 базовых станций.
Рисунок 3: Количество базовых станций 5G, которые четыре основных оператора планируют построить в 2020 году
В базовых станциях 5G также есть много мест, где необходимы двигатели, в первую очередь, антенна базовой станции. В настоящее время антенна базовой станции 5G оснащена продуктами управления двигателем, содержащими компоненты редуктора, включая два варианта: шаговый двигатель и бесщеточный двигатель. Каждая электрически регулируемая антенна оснащена двигателем управления с редуктором.
В целом, базовая станция обычной связи должна быть оснащена примерно 3 антеннами, базовая станция 4G должна быть оснащена 4–6 антеннами, а количество базовых станций и антенн 5G будет еще больше увеличиваться.
Помимо антенны базовой станции, система охлаждения базовой станции также требует моторных изделий. Например, компьютерный вентилятор, компрессор кондиционера и т. д.
Дроны/Подводные дроны
Дроны популярны уже несколько лет, но не все дроны используют бесщеточные двигатели. В настоящее время многие дроны переходят на бесщеточные двигатели, чтобы получить более длинный, легкий корпус и большую выносливость.
Согласно отчету Droneii, объем мирового рынка дронов в 2018 году составил $14,1 млрд, и ожидается, что к 2024 году объем мирового рынка дронов достигнет $43,1 млрд, при этом наиболее быстрорастущими регионами будут Азия и Северная Америка. Совокупный темп роста составляет 20,5.
По данным «Информационной системы регистрации миссий гражданских дронов» Управления гражданской авиации, по состоянию на конец 2018 года в Китае было зарегистрировано 285000 дронов. К концу 2019 года было зарегистрировано более 392000 дронов и 1,25 миллиона часов коммерческих полетов дронов.
Особенно во время эпидемии в начале этого года дроны сыграли значительную роль, например, для перемещения между больницами и центрами по контролю и профилактике заболеваний, осуществления автоматизированной транспортировки экстренных препаратов и образцов для профилактики и контроля эпидемий; кружения на автомагистралях, заменяя ручную работу по управлению воздушными судами; дезинфекционного артефакта «Аватар», полного предотвращения эпидемий, дезинфекции и стерилизации в сельской местности и даже в городских районах по всей стране; превращения в эксперта по пропаганде, выкрикивания лозунгов и убеждения людей оставаться дома и так далее.
Из-за последствий эпидемии бесконтактная доставка снова оказалась на переднем плане. В Китае Управление гражданской авиации Китая в прошлом году запустило пилотную службу логистики и дистрибуции с использованием дронов. Из-за последствий эпидемии темпы прогресса в Китае должны ускориться; В зарубежных странах логистический гигант UPS и немецкий производитель беспилотных летательных аппаратов Wingcopter объединили усилия, чтобы вывести новый беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки в грузовую отрасль для транспортировки посылок.
Есть также подводный дрон, с которым мы не очень знакомы, и мы медленно начинаем его измерять. Я помню компанию по производству подводных дронов, у которой я брал интервью в 2017 году, которая как раз занималась массовым производством и отгрузила только сотни единиц через краудфандинг. Сейчас годовой объем поставок составляет десятки тысяч единиц.
Электросамокат/электромобиль
Электросамокат не только сохраняет оригинальный опыт езды, но и обеспечивает интеллектуальную вспомогательную мощность. Это транспортное средство, которое находится между велосипедами и традиционными электромобилями. Электросамокаты в основном обеспечивают соответствующую помощь в езде на основе сигналов езды через датчики, снижая выход велосипедистов и облегчая езду для пользователей. По сравнению с велосипедами, электросамокаты имеют дополнительные двигатели, батареи, датчики, контроллеры, приборы и т. д., что делает опыт езды более разнообразным. По сравнению с традиционными электромобилями, электросамокаты не контролируют скорость транспортного средства путем вращения руки, а улавливают сигнал езды через датчики, чтобы понять намерение езды велосипедиста, обеспечить соответствующую помощь в езде и сделать езду более интеллектуальной.
Рисунок 4: Сравнение велосипедов, электросамокатов и традиционных электромобилей
Цена продажи электросамокатов в Китае колеблется от 2000 до 10000 юаней. Европейские электросамокаты с колесной ступицей стоят от 500 до 1700 евро, а электросамокаты с креплением в середине — от 2300 до 3300 евро. Цена электросамокатов намного выше, чем у велосипедов и электромобилей.
Двигатель является основным компонентом электрической системы электросамоката. Благодаря миниатюризации, легкому весу, эксплуатационной эффективности и надежности внешнего вида электросамокатов, производительность электросамокатов напрямую определяется. Поэтому автомобильным компаниям обычно необходимо настраивать разработку двигателей в соответствии с потребностями электросамокатов. Электродвигатели составляют от 10% до 30% стоимости электросамокатов.
В Европе наблюдается высокий спрос на электросамокаты. По данным Европейской ассоциации производителей велосипедов, с 2006 по 2018 год продажи электросамокатов на европейском рынке выросли с 98000 единиц до 2,5 млн единиц. Годовой совокупный темп роста достиг 31%.
Японский рынок также неуклонно растет. Япония была первой страной, которая разрабатывала, производила и продавала электросамокаты. В 1980-х годах она успешно разработала первое поколение электросамокатов. Однако из-за холмистого рельефа Японии, неровных дорог и сильного старения электросамокаты стали необходимым выбором.
Внутренний рынок находится в зачаточном состоянии. Существует значительный потенциал для будущего роста. В настоящее время такие компании, как Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed и Eternal, начали пытаться продвигать электросамокаты в Китае.
Промышленный робот
Промышленные роботы в основном являются рынком замены в Китае, и их пространство довольно обширно. Хотя Китай является крупнейшим в мире рынком применения промышленных роботов, в области промышленных роботов известные мировые производители в основном сосредоточены в развитых странах, представленных США, Японией, Германией и т. д., например, ABB в Швеции, FANUC в Японии, Yaskawa Electric Corporation и четыре семейства, представленные Kuka в Германии.
Рисунок 5: Продажи промышленных роботов. (Источник данных: Международная федерация робототехники)
По данным Международной федерации робототехники, мировые продажи промышленных роботов в 2018 году составили 422000 единиц, из которых 154000 единиц были проданы в Китае, что составляет 36,5%. Кроме того, по данным Национального бюро статистики, производство промышленных роботов в Китае постепенно увеличивается, с примерно 33000 комплектов в 2015 году до 187000 комплектов в 2018 году. Темпы роста быстрые.
Более того, в последние годы, с постоянным введением промышленной поддержки со стороны правительства и постоянным прорывом отечественных предприятий, уровень локализации отечественных промышленных роботов непрерывно растет. В первой половине 2018 года внутренняя доля продаж корпусов роботов увеличилась с 19,42% в 2015 году до 28,48%. В то же время общие продажи промышленных роботов в Китае также сохранили рост.
Вентилятор
Вентиляторы включают в себя: вентиляторы, вытяжки, фены, шторные вентиляторы, вентиляторы для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и т. д. Основными производителями оборудования являются Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss и т. д.
С точки зрения бытовых вентиляторов, это очень большой рынок, и производство бытовых вентиляторов в Китае очень большое. По данным Национального бюро статистики, в 2018 году производство бытовых вентиляторов в Китае составило 180 миллионов единиц. Данных за декабрь 2017 года не было, но данные за 11 месяцев составили 160 миллионов единиц. В 2016 году было 160 миллионов единиц, и, по оценкам, в 2019 году было около 190 миллионов единиц.
Рисунок 6: Производство бытовых вентиляторов в Китае. (Источник данных: Национальное бюро статистики)
В настоящее время основные производители мелкой бытовой техники в Китае, такие как Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett и т. д., в основном имеют на рынке продукцию с бесщеточными двигателями. Среди них у Emmett самое большое количество, а у Xiaomi самая низкая стоимость.
С приходом на рынок трансграничных производителей, таких как Xiaomi, скорость конверсии бесщеточных двигателей в сфере бытовых вентиляторов начала ускоряться. Теперь в сфере бытовых вентиляторов есть место и у отечественных производителей бесщеточных двигателей.
В дополнение к бытовым вентиляторам, есть также вентиляторы для компьютеров. Фактически, вентиляторы для оборудования и тепловые вентиляторы начали переходить на бесщеточные двигатели много лет назад. В этой области есть эталонное предприятие, а именно Ebm-papst, чья продукция для вентиляторов и двигателей широко используется во многих отраслях, таких как вентиляция, кондиционирование воздуха, охлаждение, бытовая техника, отопление и автомобилестроение.
В настоящее время многие компании в Китае производят бесщеточные компьютерные вентиляторы, аналогичные EBM, и заняли многие рынки EBM.
Особенно с ростом отечественных зарядных станций, отечественные производители должны иметь большие возможности. Теперь страна также включила зарядные станции в проект «Новая инфраструктура», который должен получить большее развитие в этом году.
Также существуют вентиляторы для охлаждения морозильных камер. Из-за влияния отраслевых стандартов и национальных стандартов энергоэффективности вентиляторы для охлаждения морозильных камер начали переходить на двигатели BLDC, и скорость преобразования относительно высока, что приводит к относительно большому количеству продуктов. Ожидается, что к 2022 году 60% холодильных машин для морозильных камер будут заменены двигателями переменной частоты. В настоящее время отечественные производители холодильных машин для морозильных камер в основном сосредоточены в регионах дельты реки Янцзы и дельты реки Чжуцзян.
Что касается вентиляторов, то есть еще и вытяжка, которая является важным компонентом кухонной техники. Однако из-за соображений стоимости коэффициент преобразования бесщеточного двигателя вытяжки все еще не высок. В настоящее время схема преобразования частоты стоит около 150 юаней, но схемы без бесщеточного двигателя можно выполнить в пределах ста юаней, а недорогие могут стоить даже около 30 юаней.
Многие новые вентиляторы и очистители воздуха также используют бесщеточные решения двигателя. В настоящее время небольшие продукты на рынке обычно используют двигатели с внешним ротором Nedic, в то время как большие очистители воздуха обычно используют вентиляторы EBM.
Кроме того, есть вентилятор циркуляции воздуха, который находится в производстве с последних двух лет, и его текущая стоимость относительно высока. Как правило, готовое изделие стоит 781 единиц, а также есть несколько более дорогих, от 2000 до 3000 единиц.
Компрессор
В связи с тем, что скорость компрессора холодильника определяет температуру внутри холодильника, скорость компрессора холодильника с переменной частотой может быть изменена в зависимости от температуры, что позволяет холодильнику вносить коррективы в зависимости от текущей температурной ситуации и лучше поддерживать постоянную температуру внутри холодильника. Таким образом, эффект сохранения продуктов будет лучше. Большинство компрессоров холодильников с переменной частотой выбирают двигатели BLDC, которые обеспечивают более высокую эффективность, меньший шум и более длительный срок службы при работе.
Рисунок 7: Продажи холодильников и холодильников с переменной частотой в Китае. (Источник данных: Национальное бюро статистики)
Раньше в этой области доминировали продукты японских, корейских и тайваньских производителей, но после 2010 года отечественные производители начали быстро. Говорят, что один производитель в Шанхае имеет годовой объем поставок около 30 миллионов единиц.
Благодаря прогрессу отечественных производителей полупроводников, будь то производители основных микроконтроллеров, предварительных драйверов затворов или силовых МОП-транзисторов, отечественные производители в принципе могут обеспечить...
Также есть компрессор кондиционера. В настоящее время кондиционер с переменной частотой широко принят, и кондиционер с переменной частотой стал тенденцией. Производство кондиционеров в Китае также довольно велико. По данным Национального бюро статистики, производство двигателей для кондиционеров в 2018 году составило 360 миллионов единиц, а производство двигателей BLDC для кондиционеров составило около 96 миллионов единиц. Более того, производство двигателей BLDC для кондиционеров в основном увеличивается с каждым годом.
Электроинструменты
Электроинструменты являются одним из наиболее широко используемых аппаратных и электромеханических продуктов. Благодаря своей легкой конструкции, удобной переносимости, высокой производительности и низкому потреблению энергии они широко используются в процессах сверления, резки и шлифования в различных отраслях промышленности, таких как строительство, отделка, деревообработка, металлообработка и другие производственные отрасли.
С непрерывным развитием технологий и постепенным принятием концепции DIY, область применения электроинструментов также постоянно расширяется. Многие традиционные операции с ручными инструментами начинают заменяться электроинструментами, а электроинструменты также расширяются от промышленного применения до домашнего быта. Спрос на электроинструменты растет с каждым годом.
Бесщеточные электроинструменты на самом деле появились давно. В 2010 году некоторые иностранные бренды представили электроинструменты с бесщеточными двигателями. С развитием технологии литий-ионных аккумуляторов цены становятся более доступными, а размер ручных инструментов увеличивается с каждым годом. Теперь их можно разделить поровну с подключаемыми инструментами.
По статистике, бытовые электрогайковерты в основном бесщеточные, а вот электродрели, высоковольтные инструменты и садовые инструменты пока не стали полностью бесщеточными, но и они находятся в процессе перехода на бесщеточные двигатели.
Это в основном связано с энергосбережением и высокой эффективностью бесщеточных двигателей, что позволяет ручным электроинструментам работать дольше. В настоящее время многие международные и отечественные производители вложили много ресурсов в разработку продукции, такие как Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita и т. д.
В настоящее время развитие электроинструментов в Китае также происходит очень быстро, особенно в регионах Цзянсу и Чжэцзян, где сосредоточено множество производителей электроинструментов. В последние годы стоимость решений по управлению бесщеточным двигателем в регионах Цзянсу и Чжэцзян стремительно снизилась, и многие производители начали ценовые войны. Говорят, что решение по управлению бесщеточным двигателем для электроинструмента стоит всего около 6–7 юаней, а некоторые даже стоят всего 4–5 юаней.
Насос
Водяные насосы являются относительно традиционной отраслью с широким разнообразием типов и решений. Даже для плат привода с одинаковой мощностью в настоящее время на рынке доступны различные типы, с ценами от менее двух юаней до сорока-пятидесяти юаней.
В применении водяных насосов трехфазные асинхронные двигатели в основном используются для средних и больших мощностей, в то время как двухполюсные насосы переменного тока в основном используются для малых и микроводяных насосов. Текущая реконструкция северного отопления является хорошей возможностью для технологических инноваций в решениях для насосов.
Если говорить только о технической стороне вопроса, то бесщеточные двигатели более подходят для применения в насосной отрасли, поскольку имеют определенные преимущества по объему, удельной мощности и даже стоимости.
Персональная медицинская помощь
Что касается средств индивидуальной гигиены, то здесь представлены два типичных продукта: популярный интернет-продукт Dyson — воздуховод и пистолет-пылесос.
С тех пор как компания Dyson выпустила на рынок ветряные воздуховоды, использующие высокоскоростные цифровые двигатели, это вызвало фурор на всем рынке ветряных воздуховодов.
Согласно представлению Цянь Чжицуня из Jingfeng Mingyuan в прошлом, в настоящее время существует три основных направления для схем отечественных аэродинамических труб: одно основано на Dyson в качестве эталона, используя схему сверхвысокой скорости бесщеточного двигателя с общей скоростью около 100000 оборотов в минуту, при этом максимальная скорость составляет 160000 оборотов в минуту; второй вариант заключается в замене двигателя U, который имеет скорость, аналогичную скорости двигателя U, но имеет преимущества в виде небольшого веса и высокого давления воздуха; третий вариант - это схема высокого напряжения с внешним ротором, при этом двигатель в основном имитирует схему Недича.
В настоящее время отечественные поддельные продукты не просто копируют прошлые, а фактически обходят патенты и вносят определенные инновации.
Объем поставок фасциальных пистолетов начал расти в последние годы. Говорят, что тренеры спортзалов и любители спорта теперь оснащены фасциальными пистолетами. Фасциальный пистолет использует механические принципы вибрации для передачи вибрации глубоким фасциальным мышцам, достигая эффекта расслабления фасции и снижения мышечного напряжения. Некоторые люди используют фасциальный пистолет в качестве инструмента для релаксации после тренировки.
Однако вода в пистолете-фасции теперь тоже очень глубокая. Хотя внешний вид выглядит похожим, цены варьируются от более 100 юаней до более 3000 юаней. Рыночная цена платы привода управления двигателем BLDC, используемой в пистолете-фасции, теперь упала до 8, x юаней, и даже появилась плата привода управления около 6 юаней. Цена пистолета-фасции быстро снизилась.
Говорят, что производитель двигателей был на грани банкротства, но с помощью продукта фасциального пистолета он тут же вернулся к жизни. И он был весьма питательным.
Конечно, помимо этих двух продуктов, также наблюдается тенденция к использованию бесщеточных двигателей в таких изделиях, как бритвы для мальчиков и косметические аппараты для девочек.
Заключение
В целом, двигатели BLDC все еще находятся на ранних стадиях развития, и их применение сейчас процветает. Помимо тех, что я упомянул здесь, есть еще много других, таких как сервисные роботы, AGV, подметальные роботы, стеноломы, фритюрницы, посудомоечные машины и так далее. На самом деле, в нашей жизни есть много мест, где мы используем электродвигатели, и есть еще много приложений, которые ждут, когда мы их изучим в будущем.
Время публикации: 15 июля 2023 г.
