相對(duì)于電機(jī)200多年的歷史,直流無(wú)刷電機(jī)其實(shí)是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較年輕的,從發(fā)展至今也就50多年的歷史。但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,MCU和驅(qū)動(dòng)組件的普及,使得直流無(wú)刷電機(jī)的總體成本降低了很多,因此,這幾年直流無(wú)刷電機(jī)得到了發(fā)展,其總體成長(zhǎng)率也高于電機(jī)的成長(zhǎng)率。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年直流無(wú)數(shù)電機(jī)的年復(fù)合增長(zhǎng)率將會(huì)是6.5%左右,據(jù)統(tǒng)計(jì),2019年直流無(wú)刷電機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模約為163億美元,預(yù)計(jì)到2024年將會(huì)達(dá)到224.4億美元左右。
市場(chǎng)規(guī)模擺在那里,那具體應(yīng)用又有哪些呢?
汽車(chē)應(yīng)用市場(chǎng):隨著新能源汽車(chē)的崛起、智能駕駛的滲透,以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用試點(diǎn),汽車(chē)電子化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯,未來(lái)汽車(chē)中,除了驅(qū)動(dòng)電機(jī)外,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子懸架系統(tǒng)、汽車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、汽車(chē)巡航控制系統(tǒng)、ABS、車(chē)身系統(tǒng)(車(chē)窗、門(mén)鎖、座椅、后視鏡、雨刷、天窗等)都將會(huì)大量使用到電機(jī)。一般來(lái)說(shuō),經(jīng)濟(jì)型燃油車(chē)會(huì)配備10個(gè)左右的電機(jī),普通的汽車(chē)會(huì)配備20到30臺(tái)電機(jī),而豪華型汽車(chē)則會(huì)配備60到70臺(tái),甚至上百臺(tái)電機(jī),而新能源汽車(chē)一般需要130到200臺(tái)電機(jī)。隨著人們對(duì)汽車(chē)使用性能的日益注重,特別是對(duì)汽車(chē)舒適性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性,以及環(huán)境保護(hù)等要求越來(lái)越高,汽車(chē)上的電子控制裝置和用電設(shè)備相應(yīng)增加,各種電動(dòng)裝置的使用,使得汽車(chē)電機(jī)的裝備數(shù)量上升。新能源汽車(chē)是這幾年的發(fā)展趨勢(shì),現(xiàn)在全球政策都同時(shí)在推進(jìn)新能源汽車(chē)發(fā)展。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家積極布局新能源汽車(chē)市場(chǎng),通過(guò)各種補(bǔ)貼優(yōu)惠政策和法案,推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展,促進(jìn)傳統(tǒng)燃油車(chē)到電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)變。
5G行業(yè):2020年時(shí)中國(guó)5G發(fā)展的關(guān)鍵之年,雖然受疫情影響,第一季度5G建設(shè)出現(xiàn)遲滯,但中國(guó)移動(dòng)表示,力爭(zhēng)2020年底,5G基站數(shù)達(dá)到30萬(wàn)的目標(biāo)不變,中國(guó)電信也將與中國(guó)聯(lián)通力爭(zhēng)在三季度完成新增共建5G基站25萬(wàn)站,追回受疫情影響。加上中國(guó)廣電計(jì)劃籌建的5萬(wàn)座基站,中國(guó)在今年將要建設(shè)60萬(wàn)座基站。在5G基站中,需要用到電機(jī)的地方也不少,首先是基站天線。目前5G基站天線應(yīng)用配套的含齒輪箱組件的控制電機(jī)產(chǎn)品,包括步進(jìn)電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)兩種方案,每面電調(diào)天線配套使用一臺(tái)加齒輪箱的控制電機(jī)。一般情況下,普通的通訊基站需要配置約3面天線,4G基站需要配置4到6面天線,5G基站的數(shù)量和天線數(shù)量將會(huì)進(jìn)一步增加。除了基站天線,基站中的冷卻系統(tǒng)也需要用到電機(jī)產(chǎn)品。比如散熱風(fēng)扇、空調(diào)壓縮機(jī)等等。
無(wú)人機(jī)/水下無(wú)人機(jī):無(wú)人機(jī)幾年前就已經(jīng)很火了,但并不是所有的無(wú)人機(jī)都是使用直流無(wú)刷電機(jī)的。現(xiàn)在很多無(wú)人機(jī)都在向無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)換,以獲得更長(zhǎng)輕的機(jī)身,更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。據(jù)Droneii報(bào)告,2018年,全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為141億美元,預(yù)計(jì)到2024年,全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到431億美元,其中增速最快的是亞洲和北美地區(qū)。復(fù)合增長(zhǎng)率為20.5,根據(jù)民航局“民用無(wú)人機(jī)使命登記信息系統(tǒng)”統(tǒng)計(jì),截至2018年底,中國(guó)共有28.5萬(wàn)架無(wú)人機(jī)注冊(cè),到2019年底,共有注冊(cè)無(wú)人機(jī)超過(guò)39.2萬(wàn)架,無(wú)人機(jī)商業(yè)飛行125萬(wàn)小時(shí)。特別是在今年年初的疫情期間,無(wú)人機(jī)發(fā)揮了很大作用,比如它在醫(yī)院和疾控中心間穿梭,實(shí)施疫情防控急救藥品和標(biāo)本的自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn);在公路上盤(pán)旋,代替人工進(jìn)行空中指揮的工作;化身消毒神器,在全國(guó)各地廣大農(nóng)村乃至城區(qū)完成防疫消殺工作;化身宣傳小能手,隔空喊話宣傳勸導(dǎo),讓人們好好宅在家里等等。也正式由于疫情的影響,無(wú)接觸配送再次被推上風(fēng)口浪尖。國(guó)內(nèi),民航局在去年就開(kāi)展了無(wú)人機(jī)物流配送服務(wù)試點(diǎn)。由于疫情的影響,國(guó)內(nèi)的推進(jìn)速度應(yīng)該會(huì)加快;國(guó)外,物流巨頭UPS與德國(guó)無(wú)人機(jī)制造商Wingcopter聯(lián)手,將新型垂直起降無(wú)人機(jī)帶入貨運(yùn)行業(yè),以運(yùn)送包裹。還有一個(gè)我們不太熟悉的水下無(wú)人機(jī),也開(kāi)始慢慢起量。記得我在2017年采訪的一家水下無(wú)人機(jī)企業(yè),當(dāng)時(shí)他們剛好量產(chǎn),通過(guò)眾籌的出貨也就幾百來(lái)臺(tái),現(xiàn)在已經(jīng)年出貨量幾萬(wàn)臺(tái)了。
電踏車(chē)/電動(dòng)車(chē):電踏車(chē)既保留了原始騎行體驗(yàn),又提供了智能化輔助動(dòng)力。它是一種介于自行車(chē)與傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)之間的交通工具,電踏車(chē)主要通過(guò)傳感器根據(jù)騎行信號(hào)提供相應(yīng)動(dòng)力輔助,減少騎行者出力,讓用戶騎行更加輕松。與自行車(chē)相比,電踏車(chē)增加了電機(jī)、電池、傳感器、控制器、儀表等,使得騎行體驗(yàn)更加豐富。與傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)相比,電踏車(chē)不是通過(guò)手的轉(zhuǎn)握來(lái)控制車(chē)速,而是通過(guò)傳感器捕捉騎行的信號(hào),進(jìn)而理解騎行者的騎行意圖,提供相應(yīng)的動(dòng)力輔助,使得騎行更加智能。國(guó)內(nèi)的電踏車(chē)售價(jià)在2000到10000元不等。歐洲的輪轂電機(jī)電踏車(chē)售價(jià)在500到1700歐元之間,中置電機(jī)電踏車(chē)售價(jià)在2300到3300歐元之間。電踏車(chē)的售價(jià)遠(yuǎn)高于自行車(chē)和電動(dòng)車(chē)。電機(jī)是電踏車(chē)電氣系統(tǒng)的核心部件。由于電機(jī)小型化、輕量化、運(yùn)行效率及外觀可靠性直接決定了電踏車(chē)的性能,因此電機(jī)企業(yè)一般要根據(jù)電踏車(chē)的需求對(duì)電機(jī)進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)。電機(jī)占電踏車(chē)成本的10%~30%。歐洲對(duì)電踏車(chē)的需求旺盛。根據(jù)歐洲自行車(chē)行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2006年到2018年,歐洲市場(chǎng)電踏車(chē)銷(xiāo)量從9.8萬(wàn)輛,增長(zhǎng)到了250萬(wàn)輛。年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到31%。日本市場(chǎng)也在穩(wěn)步增長(zhǎng)中。日本是最早研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售電踏車(chē)的國(guó)家,在1980年代就成功開(kāi)發(fā)出了第一代電踏車(chē),但由于日本多為丘陵地形,道路崎嶇不平,老齡化嚴(yán)重,電踏車(chē)成為了必要的選擇。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)處于起步階段。未來(lái)成長(zhǎng)空間可觀。目前摩拜、小米、哈羅出行,倍速出行,永久等企業(yè)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)嘗試推廣電踏車(chē)。
工業(yè)機(jī)器人:工業(yè)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)主要是替代市場(chǎng),其空間相當(dāng)廣闊。雖然中國(guó)是全球第一大工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng),但在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域,全球知名生產(chǎn)廠商主要集中在以美、日、德國(guó)等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家,如瑞典ABB、日本發(fā)那科、安川電機(jī),以及德國(guó)庫(kù)卡為代表的四大家族。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù),2018年全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量為42.2萬(wàn)套,其中中國(guó)區(qū)的銷(xiāo)量是15.4萬(wàn)套,占比36.5%。另外,根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)可以看出,中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量也在逐漸增加,從2015年的3.3萬(wàn)套左右,增長(zhǎng)到了2018年的18.7萬(wàn)套。增長(zhǎng)速度迅猛。
不僅如此,隨著近年來(lái)政府不斷推出產(chǎn)業(yè)支持,國(guó)內(nèi)企業(yè)的不斷突圍,國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化率不斷提高。2018年上半年,機(jī)器人本體銷(xiāo)售國(guó)產(chǎn)占比由2015年的19.42%,上升到了28.48。與此同時(shí),我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的整體銷(xiāo)量也保持增長(zhǎng)。
風(fēng)機(jī):風(fēng)機(jī)包括:風(fēng)扇、油煙機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、風(fēng)簾機(jī)、暖通空調(diào)風(fēng)機(jī)等等。主要的下游制造商有美的、艾美特、格力、先鋒、華帝、老板等等。從家用風(fēng)扇來(lái)看,這一塊是非常大的市場(chǎng),中國(guó)家用風(fēng)扇的產(chǎn)量是非常大的,根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù),2018年,我國(guó)家用風(fēng)扇的產(chǎn)量是1.8億臺(tái),2017年沒(méi)有12月的數(shù)據(jù),但11個(gè)月的數(shù)據(jù)是1.6億臺(tái),2016年是1.6億臺(tái),估計(jì)2019年有1.9億臺(tái)左右。目前國(guó)內(nèi)主流的小家電廠商,比如美的、先鋒、日彩、艾美特等等,基本上都有采用無(wú)刷電機(jī)的產(chǎn)品面市。其中艾美特的數(shù)量最大,小米的成本最低。隨著小米等一些跨界廠商的進(jìn)入,家用風(fēng)扇領(lǐng)域的無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)換率開(kāi)始加快?,F(xiàn)在,在家用風(fēng)扇領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)無(wú)刷電機(jī)廠商已經(jīng)有一席之地了。除了家用風(fēng)扇,還有設(shè)備散熱風(fēng)扇,設(shè)備扇熱風(fēng)扇其實(shí)在多年以前就開(kāi)始向無(wú)刷電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)換。在這個(gè)領(lǐng)域有一個(gè)標(biāo)桿企業(yè),那就是依必安派特(EBM),該公司的風(fēng)機(jī)和電機(jī)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在了通風(fēng)、空調(diào)、制冷、家電、供暖和汽車(chē)等多個(gè)行業(yè)。目前,國(guó)內(nèi)有不少公司在做與EBM類似的無(wú)刷散熱風(fēng)扇,而且已經(jīng)搶占了不少EBM的市場(chǎng)。特別是國(guó)內(nèi)充電樁的興起,國(guó)內(nèi)廠商的機(jī)會(huì)應(yīng)該很大?,F(xiàn)在國(guó)家還將充電樁列入了“新基建”項(xiàng)目,今年應(yīng)該會(huì)有更大的發(fā)展。還有冰柜冷卻風(fēng)機(jī),由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家能效標(biāo)準(zhǔn)的影響,冰柜冷卻風(fēng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)向BLDC電機(jī),而且轉(zhuǎn)換速度相對(duì)較快,產(chǎn)品數(shù)量比較大。預(yù)計(jì)在2022年之前,60%的冰柜冷卻機(jī)將會(huì)換成變頻電機(jī)。目前冰柜冷卻機(jī)方面的國(guó)內(nèi)配套廠商主要集中在長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)。風(fēng)機(jī)方面,還有抽油煙機(jī),它是廚房電器的重要組成部分。不過(guò)由于成本原因,抽油煙機(jī)的無(wú)刷化轉(zhuǎn)換率還不高。目前變頻的方案大約是150元左右,但非無(wú)刷電機(jī)方案基本百元內(nèi)就能搞定,低成本的甚至只需要30元左右。還有新風(fēng)機(jī)和空氣凈化器很多也是采用無(wú)刷電機(jī)方案來(lái)做的。目前市面上的產(chǎn)品,小型的一般采用Nedic的外轉(zhuǎn)子電機(jī),大型的空氣凈化器一般都是采用EBM的風(fēng)機(jī)。此外,還有一個(gè)這兩年開(kāi)始起量的空氣循環(huán)扇,目前價(jià)值量還算高,一般成品都是要七八百一臺(tái),貴一點(diǎn)的兩三千的也有。
壓縮機(jī):由于冰箱壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了冰箱內(nèi)部的溫度,而變頻冰箱壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可根據(jù)溫度來(lái)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(jī)大都選擇直流無(wú)刷電機(jī),因此工作的時(shí)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(tái)系廠商的產(chǎn)品為主,但2010年之后,國(guó)內(nèi)廠商的起步很快,據(jù)說(shuō)上海有一家廠商的年出貨量已經(jīng)接近3000萬(wàn)臺(tái)左右了。隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商的進(jìn)步,不論是主控MCU廠商,預(yù)驅(qū)Gate Driver,還是功率MOSFET,國(guó)內(nèi)廠商基本都能提供了。還有就是空調(diào)壓縮機(jī),目前變頻空調(diào)已經(jīng)基本上深入人心,空調(diào)變頻化已經(jīng)是大勢(shì)所趨。國(guó)內(nèi)空調(diào)的產(chǎn)量也是相當(dāng)大的。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì),2018年空調(diào)用電機(jī)的產(chǎn)量是3.6億臺(tái),空調(diào)用BLDC電機(jī)的產(chǎn)量為9600萬(wàn)臺(tái)左右。而且,空調(diào)用直流無(wú)刷電機(jī)的產(chǎn)量基本上每年都在上升。
電動(dòng)工具:電動(dòng)工具是應(yīng)用最為廣泛的五金機(jī)電產(chǎn)品之一。因其結(jié)構(gòu)輕盈、攜帶使用方便、出產(chǎn)效率高,能耗低等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在建筑、裝飾裝潢、木業(yè)加工、金屬加工,以及其他制造業(yè)等各應(yīng)用行業(yè)的鉆、切、磨等加工環(huán)節(jié)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,以及DIY觀念逐漸被人們接受,電動(dòng)工具的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展,許多傳統(tǒng)手動(dòng)工具作業(yè)的領(lǐng)域開(kāi)始更多地被電動(dòng)工具所取代,電動(dòng)工具也正在從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用拓展到家庭生活當(dāng)中。電動(dòng)工具的需求量正在逐年增加。電動(dòng)工具的無(wú)刷化其實(shí)很早就開(kāi)始了,在2010年時(shí),國(guó)外有些品牌就推出了采用無(wú)刷電機(jī)的電動(dòng)工具了。隨著鋰電池技術(shù)的成熟,價(jià)格越來(lái)越親民,手持工具的量級(jí)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(jì),國(guó)內(nèi)電扳手基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷化,電鉆類、高壓型,以及園林類工具還沒(méi)有完全無(wú)刷化,不過(guò)也轉(zhuǎn)換過(guò)程中。這主要是由于無(wú)刷電機(jī)的節(jié)能和高效率,讓手持式電動(dòng)工具可以運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間。
泵類:水泵是一個(gè)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(dòng)板,目前市面上就有多種,價(jià)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(jī)為主,小微型水泵以AC兩極泵為主。現(xiàn)在北方取暖改造對(duì)于泵類方案的技術(shù)創(chuàng)新是一個(gè)好機(jī)會(huì)。如果只從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō),無(wú)刷電機(jī)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(shì)。
總的來(lái)說(shuō),直流無(wú)刷電機(jī)還處于起步階段,應(yīng)用現(xiàn)在也是百花齊放。除了我這里講到的一些,還有很多,比如服務(wù)機(jī)器人,AGV,掃地機(jī)器人、破壁機(jī)、炒菜機(jī)、洗碗機(jī)等等都有它的身影,其實(shí),我們生活中用到電機(jī)的地方很多,未來(lái)還有很多應(yīng)用等待我們?nèi)ネ诰颉?/span>