Što je BLDC motor? Koja je njegova funkcija? S napretkom globalne industrijske automatizacije, inteligencije i porasta životnog standarda, motori će imati sve rašireniju primjenu u sektorima automobilske industrije, kućanskih aparata, elektronike i audio-vizualne opreme, uređaja za obradu informacija i industrijske automatizacije. Statistike pokazuju da kućanstva u razvijenim zemljama posjeduju u prosjeku 80 do 130 motora, dok kućanstva u velikim kineskim gradovima u prosjeku imaju samo 20 do 40 motora-što je još uvijek daleko ispod prosjeka-razvijenih zemalja. Ovo naglašava značajan potencijal rasta za kinesku motornu industriju.
U usporedbi s više od 200 godina dugom poviješću električnih motora, BLDC motori su relativno mladi, s poviješću razvoja od nešto više od 50 godina. Međutim, napredak u tehnologiji poluvodiča i široka primjena mikrokontrolerskih jedinica i pogonskih komponenti značajno su smanjili ukupne troškove BLDC motora. Posljedično, BLDC motori su doživjeli značajan rast u posljednjih nekoliko godina, s njihovom ukupnom stopom rasta koja premašuje onu konvencionalnih motora.
Predviđa se da će godišnja stopa rasta (CAGR) za BLDC motore biti oko 6,5% u nadolazećim godinama. Statistike pokazuju da je veličina tržišta BLDC iznosila približno 16,3 milijarde dolara u 2019. godini, s projekcijama da će doseći oko 22,44 milijarde dolara do 2024. godine.
S obzirom na ovu tržišnu ljestvicu, koje su specifične primjene? Nedavno, na Trećem seminaru o tehnologiji upravljanja istosmjernim motorom bez četkica 2020. koji je organizirao Electronic Enthusiast Network, industrijski analitičar Cheng Wenzhi podijelio je izvješće pod naslovom "Analiza deset najboljih potencijalnih tržišta aplikacija za BLDC motore." Po njegovom mišljenju, primarna tržišta aplikacija sa značajnom budućom upotrebom BLDC motora uključuju automobilsku industriju, 5G, dronove/podvodne robote, e-bicikle/električna vozila, industrijske robote, ventilatore, kompresore, električne alate, pumpe i osobnu zdravstvenu skrb.
I. Tržište automobilskih aplikacija
S porastom novih energetskih vozila, prodiranjem inteligentne vožnje i pilot implementacijom povezivanja vozila-to-sve (V2X), trend prema elektrifikaciji automobila postaje sve izraženiji.
U budućim vozilima, osim pogonskih motora, sustava električnog servoupravljanja, elektroničkih sustava ovjesa, sustava kontrole stabilnosti vozila, sustava tempomata, ABS-a i karoserijskih sustava (prozori, brave na vratima, sjedala, retrovizori, brisači, krovni prozori, itd.) svi će u velikoj mjeri koristiti motore.
Obično benzinska vozila ekonomske{0}}klase imaju oko 10 motora, standardna vozila imaju 20 do 30 motora, dok luksuzna vozila mogu uključivati 60 do 70 motora ili čak više od 100 motora. Nova energetska vozila općenito zahtijevaju 130 do 200 motora.
Kako ljudi sve više daju prioritet performansama vozila, posebno u smislu udobnosti, sigurnosti, učinkovitosti goriva i zaštite okoliša, broj elektroničkih kontrolnih jedinica i električnih uređaja u automobilima je u skladu s tim porastao. Usvajanje različitih električnih sustava dovelo je do porasta broja instaliranih automobilskih električnih motora.
Nova energetska vozila predstavljaju ključni razvojni trend posljednjih godina, a globalne politike sada istodobno pospješuju njihov rast. Razvijene zemlje poput Europe i Sjedinjenih Država aktivno se pozicioniraju na tržištu novih energetskih vozila. Različitim subvencijama, povlaštenim politikama i zakonodavstvom pokreću razvoj novih energetskih vozila i olakšavaju prijelaz s tradicionalnih-vozila na električna vozila.
Na domaćem planu rast je usporen nakon srpnja 2019. zbog značajnih smanjenja subvencija. Međutim, budući da veliki proizvođači automobila neprestano lansiraju nove energetske modele u 2020.-osobito Tesla Model 3 i Volkswagen ID.3-industrija je spremna prijeći s rasta vođenog subvencijama na rast vođen potražnjom, ulazeći u drugu fazu brzog širenja.
II. 5G
2020. označava ključnu godinu za razvoj 5G u Kini. Iako je u prvom tromjesečju došlo do kašnjenja u izgradnji 5G zbog pandemije, China Mobile je izjavio svoju predanost postizanju cilja od 300,000 5G baznih stanica do kraja 2020. China Telecom i China Unicom također namjeravaju zajednički dovršiti izgradnju 250.000 novih 5G baznih stanica u trećem tromjesečju kako bi nadoknadili kašnjenja-povezana s pandemijom. U kombinaciji s planiranih 50.000 baznih stanica China Broadcasting Networka, Kina će ove godine izgraditi ukupno 600.000 baznih stanica.
U 5G baznim stanicama motori su potrebni na brojnim lokacijama, prvenstveno za antene baznih stanica. Trenutačno upravljački motori sa sklopovima mjenjača koji se koriste u antenama 5G baznih stanica uključuju dva rješenja: koračne motore i motore bez četkica. Svaka antena opremljena elektroničkim antenskim kontrolerom (EAC) zahtijeva jedan upravljački motor s mjenjačem.
Standardna komunikacijska bazna stanica obično zahtijeva približno tri antene. 4G bazne stanice zahtijevaju četiri do šest antena, dok će 5G bazne stanice imati još više antena.
Osim antena baznih stanica, motori su također bitni za sustave hlađenja unutar bazne stanice, kao što su ventilatori za hlađenje i kompresori klima uređaja.
III. Dronovi / Podvodni dronovi
Dronovi su stekli značajnu popularnost prije nekoliko godina, iako svi modeli ne koriste motore bez četkica. Mnogi dronovi sada prelaze na motore bez četkica kako bi postigli lakši, kompaktniji dizajn i produljeno trajanje leta.
Prema izvješću Droneiija, globalno tržište bespilotnih letjelica doseglo je 14,1 milijardu dolara u 2018. godini, a predviđa se da će porasti na 43,1 milijardu dolara do 2024. godine, pri čemu će Azija i Sjeverna Amerika doživjeti najbrži rast. Ukupna godišnja stopa rasta (CAGR) iznosi 20,5%.
Statistika Uprave za civilno zrakoplovstvo kineskog "Informacijskog sustava za registraciju misija civilnih dronova" pokazuje da je do kraja 2018. Kina imala 285.000 registriranih dronova. Do kraja 2019. godine broj registriranih dronova premašio je 392.000, a komercijalni letovi dronova iznosili su ukupno 1,25 milijuna sati.
Osobito tijekom pandemije početkom ove godine, dronovi su odigrali značajnu ulogu. Vozili su se između bolnica i centara za kontrolu bolesti, automatizirajući transport hitnih medicinskih potrepština i uzoraka za prevenciju i kontrolu epidemije; lebdio je iznad autocesta, zamjenjujući ručnu kontrolu prometa iz zraka; pretvoreni u alate za dezinfekciju, dovršavajući zadatke prevencije epidemije i dezinfekcije u velikim ruralnim područjima, pa čak i urbanim četvrtima diljem zemlje; i postali su stručnjaci za promidžbu, emitirajući poruke kako bi uvjerili ljude da ostanu kod kuće.
Pandemija je također vratila beskontaktnu dostavu u središte pažnje. Na domaćem planu, kineska Uprava za civilno zrakoplovstvo prošle je godine pokrenula pilot programe za logističku isporuku dronovima. Pandemija će vjerojatno ubrzati ovo domaće uvođenje. Na međunarodnoj razini, logistički div UPS udružio se s njemačkim proizvođačem dronova Wingcopter kako bi u industriju prijevoza tereta uveo nove dronove s vertikalnim uzlijetanjem i slijetanjem za dostavu paketa.
Podvodni dronovi, manje poznata kategorija, također se postupno povećavaju. Sjećam se intervjua s tvrtkom za podvodne dronove 2017. kada su tek započeli masovnu proizvodnju, isporučujući samo nekoliko stotina jedinica putem crowdfundinga. Sada su njihove godišnje isporuke dosegle desetke tisuća.
IV. E-Bicikli/električni bicikli
E-bicikli čuvaju autentično biciklističko iskustvo dok nude inteligentnu pomoć pri snazi. Smješteni između tradicionalnih bicikala i potpunih e-bicikala, prvenstveno koriste senzore za otkrivanje signala vožnje i pružaju odgovarajuću podršku snazi, smanjujući napor vozača za lakšu vožnju. U usporedbi s običnim biciklima, e-bicikli sadrže motore, baterije, senzore, kontrolere i ploče s instrumentima, obogaćujući iskustvo vožnje. Za razliku od tradicionalnih električnih bicikala, e-bicikli se ne oslanjaju na ručnu kontrolu gasa za regulaciju brzine. Umjesto toga, koriste senzore za otkrivanje signala vožnje, tumačenje vozačeve namjere i isporuku odgovarajuće električne pomoći, čineći iskustvo vožnje inteligentnijim.
Cijene domaćih e-bicikala kreću se između 2.000 i 10.000 juana. U Europi, e-bicikli sa središnjim-motorom kreću se od 500 do 1700 eura, dok e-bicikli sa srednjim{11}}motorom koštaju između 2300 i 3300 eura. E-bicikli imaju znatno više cijene od tradicionalnih bicikala i električnih bicikala.
Motor je ključna komponenta električnog sustava e-bicikla. Budući da minijaturizacija motora, lagani dizajn, radna učinkovitost i estetska pouzdanost izravno određuju performanse e-bicikla, proizvođači motora obično razvijaju prilagođene motore prilagođene specifičnim zahtjevima e-bicikala. Motori čine 10% do 30% ukupne cijene e-bicikla.
Potražnja za e-biciklima i dalje je velika u Europi. Prema statistici Europskog udruženja industrije bicikala, prodaja europskih e-bicikala porasla je s 98 000 jedinica u 2006. na 2,5 milijuna jedinica do 2018., postigavši ukupnu godišnju stopu rasta (CAGR) od 31%.
Japansko tržište također bilježi stalan rast. Japan je bio pionir u istraživanju, razvoju, proizvodnji i prodaji e-bicikala, uspješno lansirajući prvu generaciju 1980-ih. S obzirom na pretežno brdovit teren Japana, neravne ceste i sve stariju populaciju, e-bicikli su postali nužan izbor.
Domaće tržište je u povojima i nudi značajan budući potencijal rasta. Tvrtke kao što su Mobike, Xiaomi, Hello Bike, Bisu Travel i Jinyoung sada počinju promovirati električne bicikle u zemlji.
V. Industrijski roboti
Domaće tržište industrijskih robota prvenstveno je usredotočeno na zamjenske aplikacije, nudeći značajan potencijal rasta. Iako je Kina najveće svjetsko tržište aplikacija industrijskih robota, svjetski poznati proizvođači u ovom sektoru pretežno su koncentrirani u razvijenim zemljama poput Sjedinjenih Država, Japana i Njemačke. Tu spadaju "velika četvorka" proizvođača: švedski ABB, japanski Fanuc i Yaskawa Electric te njemačka KUKA.
Prema podacima Međunarodne federacije robotike, globalna prodaja industrijskih robota dosegla je 422.000 jedinica u 2018., pri čemu Kina čini 154.000 jedinica, što predstavlja 36,5% ukupne prodaje. Osim toga, podaci Državnog zavoda za statistiku pokazuju da kineska proizvodnja industrijskih robota u stalnom je porastu, popevši se s približno 33 000 jedinica u 2015. na 187 000 jedinica u 2018. – što predstavlja izuzetnu stopu rasta.
Štoviše, uz stalnu potporu vlade industriji posljednjih godina i domaća poduzeća koja postižu stabilne proboje, stopa lokalizacije domaćih industrijskih robota stalno se poboljšava. U prvoj polovici 2018. domaći udio prodaje tijela robota porastao je s 19,42% u 2015. na 28,48%. Istodobno, ukupni obujam prodaje industrijskih robota u Kini zadržao je stabilan rast.
VI. Navijači
Ventilatori obuhvaćaju: električne ventilatore, kuhinjske nape, sušila za kosu, strojeve za zračne zavjese, HVAC ventilatore, itd. Glavni proizvođači nizvodno uključuju Midea, Airmate, Gree, Pioneer, Vatti, Robam i drugi.
Segment kućanskih ventilatora predstavlja veliko tržište. Obim proizvodnje kućnih ventilatora u Kini je ogroman. Prema podacima Državnog ureda za statistiku, proizvodnja ventilatora u kućanstvima u Kini dosegla je 180 milijuna jedinica u 2018. Podaci za prosinac 2017. nisu dostupni, ali ukupni broj za 11 mjeseci bio je 160 milijuna jedinica. Proizvodnja u 2016. iznosila je 160 milijuna jedinica, s procijenjenim 190 milijuna jedinica za 2019. godinu.
Trenutno su glavni domaći proizvođači malih kućanskih aparata kao što su Midea, Pioneer, Risa i Airmate lansirali proizvode s motorima bez četkica. Među njima Airmate nudi najveću količinu, dok se Xiaomi može pohvaliti najnižim troškovima proizvodnje.
S ulaskom više{0}}industrijskih igrača kao što je Xiaomi, ubrzala se stopa usvajanja motora bez četkica u sektoru ventilatora za kućanstva. Domaći proizvođači motora bez četkica sada su osigurali uporište na ovom tržištu.
Osim kućnih ventilatora, industrijski ventilatori već godinama prelaze na motore bez četkica. Referentna tvrtka u ovom sektoru je EBM-Papst, čiji se ventilatori i motori široko koriste u industriji ventilacije, klimatizacije, hlađenja, kućanskih aparata, grijanja i automobilskoj industriji.
Trenutno brojne domaće tvrtke proizvode ventilatore bez četkica slične EBM-ovim i već su osvojile značajan dio tržišnog udjela EBM-a.
Osobito s porastom broja domaćih punionica, mogućnosti za domaće proizvođače trebale bi biti znatne. Vlada je sada uključila punionice u svoje projekte "Nova infrastruktura", što bi ove godine trebalo dovesti do još većeg razvoja.
Ventilatori za hlađenje hladnjaka također prelaze na BLDC motore zbog industrijskih standarda i nacionalnih propisa o energetskoj učinkovitosti. Ovaj pomak se događa relativno brzo sa značajnim količinama proizvoda. Do 2022. procjenjuje se da će 60% rashladnih ventilatora hladnjaka biti zamijenjeno motorima promjenjive -brzine. Domaći dobavljači ventilatora za hlađenje hladnjaka prvenstveno su koncentrirani u regijama delte rijeke Yangtze i delte Biserne rijeke.
U sektoru ventilatora, kuhinjske nape-ključna komponenta kuhinjskih uređaja-također su u tranziciji. Međutim, ograničenja troškova ograničila su usvajanje motora bez četkica u kuhinjskim napama. Rješenja s promjenjivom-brzinom trenutačno koštaju oko 150 juana, dok se opcije bez-motora bez četkica mogu implementirati za manje od 100 juana, s jeftinim-alternativama dostupnim za približno 30 juana.
Mnoge ventilacijske jedinice i pročistači zraka također imaju rješenja motora bez četkica. Trenutačno manji modeli na tržištu obično koriste Nedićeve motore s vanjskim rotorom, dok veći pročistači zraka uglavnom koriste EBM ventilatore.
Dodatno, ventilatori za cirkulaciju zraka počeli su dobivati na snazi posljednjih godina. Njihova trenutna vrijednost ostaje relativno visoka, s gotovim proizvodima obično po cijeni od 700-800 juana, a premium modeli dosežu 2000-3000 juana.
VII. Kompresori
Budući da brzina kompresora hladnjaka određuje njegovu unutarnju temperaturu, inverterski kompresori mogu prilagoditi svoju brzinu na temelju očitanja temperature. To omogućuje hladnjaku da se prilagodi trenutnim uvjetima, održavajući stabilniju unutarnju temperaturu. Posljedično, očuvanje hrane je značajno poboljšano. Većina kompresora hladnjaka s inverterom koristi BLDC motore, što rezultira većom učinkovitošću, nižom razinom buke i produljenim vijekom trajanja tijekom rada.
Prethodno su ovim sektorom dominirali japanski, korejski i tajvanski proizvođači, no od 2010. domaći su igrači ubrzano jačali. Prijavljeno je da jedan -proizvođač sa sjedištem u Šangaju sada isporučuje gotovo 30 milijuna jedinica godišnje.
S napretkom domaćih poluvodičkih tvrtki, domaći dobavljači sada mogu osigurati gotovo sve komponente-od glavnog upravljačkog MCU-a i pre-driver gate drivera do napajanja MOSFET-a.
Drugo ključno područje su kompresori klima uređaja. Inverterski klima uređaji postali su široko prihvaćeni, a trend prema inverterskoj tehnologiji je neporeciv. Domaća proizvodnja klima uređaja je znatna. Prema Državnom uredu za statistiku, 2018. godine je proizvedeno 360 milijuna AC motora i približno 96 milijuna BLDC motora za klima uređaje. Štoviše, proizvodnja BLDC motora za klima uređaje raste svake godine.
VIII. Električni alati
Električni alati spadaju među najraširenije hardverske i elektromehaničke proizvode. Njihov lagani dizajn, prenosivost, visoka produktivnost i niska potrošnja energije čine ih nezamjenjivima za operacije bušenja, rezanja i brušenja u različitim industrijama uključujući građevinarstvo, dekoraciju, obradu drva, proizvodnju metala i druge proizvodne sektore.
Sa stalnim tehnološkim napretkom i sve većim prihvaćanjem DIY koncepata, opseg primjene električnih alata nastavlja se širiti. Mnoge tradicionalne ručne operacije alata sve se više zamjenjuju električnim alatima, koji također prelaze iz industrijske primjene u upotrebu u kućanstvu. Potražnja za električnim alatima raste iz godine u godinu.
Prelazak na motore bez četkica u električnim alatima započeo je vrlo rano. Još 2010. neki međunarodni brendovi predstavili su električne alate opremljene motorima bez četkica. Sa sazrijevanjem tehnologije litij-ionskih baterija i sve pristupačnijim cijenama, količina bežičnih ručnih alata rasla je iz godine u godinu, sada se po popularnosti nadmašuju s alatima na kabel.
Statistike pokazuju da je tehnologija bez četkica uglavnom prihvaćena za električne ključeve u Kini. Međutim, bušilice, visoko{1}}naponski alati i vrtni alati još nisu u potpunosti prešli, iako su u procesu.
Ova promjena prvenstveno je potaknuta energetskom učinkovitošću i visokom izvedbom motora bez četkica, koji ručnim električnim alatima omogućuju dulji rad. Mnogi svjetski i domaći proizvođači, kao što su Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi i Makita, ulažu značajna sredstva u razvoj proizvoda.
Domaći razvoj električnih alata također brzo napreduje, posebno u regiji Jiangsu-Zhejiang, koja je domaćin brojnim proizvođačima. Posljednjih godina, cijena rješenja za kontrolu motora bez četkica u ovom području značajno je pala. Mnogi su proizvođači započeli ratove cijenama, a izvješća pokazuju da rješenje za upravljanje motorom bez četkica za električni alat sada košta oko 6-7 juana, a neki čak i 4-5 juana.
IX. Pumpe
Industrija pumpi za vodu relativno je tradicionalna, s različitim vrstama proizvoda i varijacijama rješenja. Čak i za pogonske ploče identične snage, na tržištu postoji više opcija, s cijenama u rasponu od ispod 2 juana do 40-50 juana.
U primjenama pumpi za vodu, pumpe srednje-do-velike snage pretežno koriste tro-fazne asinkrone motore, dok mikro-minijaturne pumpe prvenstveno koriste AC dvo-polne pumpe. Trenutne nadogradnje sustava grijanja u sjevernoj Kini predstavljaju povoljnu priliku za tehnološke inovacije u rješenjima pumpi.
Iz čisto tehničke perspektive, motori bez četkica dobro su-prikladni za primjene pumpi, nudeći prednosti u veličini, gustoći snage, pa čak i cijeni.
10. Osobno zdravlje i dobrobit
Dva reprezentativna proizvoda u brizi o osobnom zdravlju su Dysonovo virusno sušilo za kosu i masažni pištolj.
Otkako je Dyson predstavio svoje brzo-sušilo za kosu s digitalnim motorom, zapalio je cijelo tržište sušila za kosu.
Prema Qianu Zhichunu iz Jingfeng Mingyuana, trenutna rješenja kućnih sušila za kosu prvenstveno slijede tri pristupa: Prvo, usporedba Dysona s ultra{0}}brzinskim-motorima bez četkica, koji obično rade na oko 100.000 okretaja u minuti, a neki dosežu i do 160.000 okretaja u minuti; Drugo, pristup zamjeni U-motora, koji nudi slične RPM-ove kao U-motori, ali s prednostima u manjoj težini i većem tlaku zraka; Treće, visokonaponski-pristup vanjskog rotora, gdje motor primarno replicira Nedićev dizajn.
Sadašnje domaće imitacije više nisu jednostavne kopije; općenito postižu izbjegavanje patenata i ugrađuju određene inovacije.
Isporuke vatrenog oružja dramatično su porasle posljednjih godina. Rečeno je da fitness treneri i sportski entuzijasti sada obično nose puške. Ovi uređaji koriste vibracijsku mehaniku za prijenos vibracija duboko u fasciju i mišićno tkivo, postižući opuštanje fascije i smanjenje mišićne napetosti. Neki smatraju fascialne pištolje ključnim alatima za-oporavak nakon vježbanja.
Međutim, tržište za ove uređaje sada je vrlo konkurentno. Iako se njihov dizajn čini sličnim, cijene se kreću od preko 100 juana do više od 3000 juana. Tržišna cijena za upravljačke ploče BLDC motora koje se koriste u ovim puškama pala je na oko 8 juana, a neke su čak dostupne za približno 6 juana. To je dovelo do brzog pada cijena vatrenog oružja.
Rečeno je da je jedan proizvođač kućanskih aparata, na rubu bankrota, odmah oživio samo proizvodom s maskom. Sada napreduju sasvim ugodno.
Naravno, osim ova dva proizvoda, drugi predmeti poput električnih brijača za muškarce i kozmetičkih uređaja za žene također su u trendu usvajanja motora bez četkica.
Zaključak
Općenito, BLDC motori još su u povojima, ali njihove primjene već cvjetaju. Osim ovdje spomenutih primjera, nalaze se u uslužnim robotima, AGV-ima, robotskim usisavačima, blenderima, aparatima za kuhanje, perilicama posuđa itd. Istina, motori prožimaju bezbrojne aspekte našeg svakodnevnog života, s brojnim budućim primjenama koje tek čekaju da budu istražene. Ovo zaključuje našu analizu BLDC motora. Nadam se da će se pokazati korisnim.