隨著全球工業自動化、智能化和人們生活水平的提高,電機在汽車、家用電器、電子音像、信息處理設備,以及工業自動化等領域的應用將越來越廣泛。據統計,發達每個家庭平均擁有的電機數量是 80 到 130 臺,而我國大城市家庭平均擁有的電機數量大約在 20 到 40 臺之間,目前還遠低于發達的平均水平,因此,國內的電機產業還有很大的發展空間。
相對于電機200多年的歷史,BLDC電機其實是相對來說比較年輕的,從發展至今也就50多年的歷史。但是隨著半導體技術的發展,MCU和驅動組件的普及,使得 BLDC電機的總體成本降低了很多,因此,這幾年 BLDC 電機得到了發展,其總體成長率也高于電機的成長率。
預計未來幾年 BLDC 電機的年復合增長率將會是 6.5%左右。據統計,2019 年 BLDC 的市場規模約為 163 億美元,預計到 2024 年將會達到 224.4 億美元左右。
市場規模擺在那里,那具體應用又有哪些呢?最近,在《電子發燒友網》舉辦的第三屆 2020 年無刷直流電機控制技術研討會上,其行業分析師程文智分享了“BLDC 電機的十大潛力應用市場分析”報告。在他看來,未來 BLDC 電機使用量比較大的應用市場主要有汽車、5G、無人機 / 水下機器人、電踏車 / 電動車、工業機器人、風機、壓縮機、電動工具、泵類和個人保健護理等。
隨著新能源汽車的崛起、智能駕駛的滲透,以及車聯網的應用試點,汽車電子化的趨勢越來越明顯。
未來汽車中,除了驅動電機外,電動助力轉向系統、電子懸架系統、汽車穩定性控制系統、汽車巡航控制系統、ABS、車身系統(車窗、門鎖、座椅、后視鏡、雨刷、天窗等)都將會大量使用到電機。
一般來說,經濟型燃油車會配備 10 個左右的電機,普通的汽車會配備 20 到 30 臺電機,而豪華型汽車則會配備 60 到 70 臺,甚至上百臺電機,而新能源汽車一般需要 130 到 200 臺電機。
隨著人們對汽車使用性能的日益注重,特別是對汽車舒適性、安全性、燃油經濟性,以及環境保護等要求越來越高,汽車上的電子控制裝置和用電設備相應增加,各種電動裝置的使用,使得汽車電機的裝備數量上升。
新能源汽車是這幾年的發展趨勢,現在全球政策都同時在推進新能源汽車發展。歐美等發達積極布局新能源汽車市場,通過各種補貼優惠政策和法案,推動新能源汽車的發展,促進傳統燃油車到電動汽車的轉變。
國內 2019 年 7 月之后,由于補貼大幅退坡,增速有所下滑,但隨著 2020 年各大車企的新能源車型不斷推出,特別是 TESLA Model3,大眾 ID.3 等車型的上市,行業有望由補貼驅動轉向需求驅動,進入第二個快速增長期。
2020 年時中國 5G 發展的關鍵之年,雖然受疫情影響,季度 5G 建設出現遲滯,但中國移動表示,力爭 2020 年底,5G 基站數達到 30 萬的目標不變,中國電信也將與中國聯通力爭在三季度完成新增共建 5G 基站 25 萬站,追回受疫情影響。加上中國廣電計劃籌建的 5 萬座基站,中國在今年將要建設 60 萬座基站。
圖 3:四大運營商 2020 年計劃建設的 5G 基站數量 在 5G 基站中,需要用到電機的地方也不少,首先是基站天線。目前 5G 基站天線應用配套的含齒輪箱組件的控制電機產品,包括步進電機和無刷電機兩種方案,每面電調天線配套使用一臺加齒輪箱的控制電機。
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 基站的數量和天線數量將會進一步增加。
除了基站天線,基站中的冷卻系統也需要用到電機產品。比如散熱風扇、空調壓縮機等等。
無人機幾年前就已經很火了,但并不是所有的無人機都是使用無刷電機的。現在很多無人機都在向無刷電機轉換,以獲得更長輕的機身,更長的續航時間。
據 Droneii 報告,2018 年,全球無人機市場規模為 141 億美元,預計到 2024 年,全球無人機市場規模將達到 431 億美元,其中增速最快的是亞洲和北美地區。復合增長率為 20.5。
根據民航局“民用無人機使命登記信息系統”統計,截至 2018 年底,中國共有 28.5 萬架無人機注冊,到 2019 年底,共有注冊無人機超過 39.2 萬架,無人機商業飛行 125 萬小時。
特別是在今年年初的疫情期間,無人機發揮了很大作用,比如它在醫院和疾控中心間穿梭,實施疫情防控急救藥品和標本的自動化轉運;在公路上盤旋,代替人工進行空中指揮的工作;化身消毒神器,在全國各地廣大農村乃至城區完成防疫消殺工作;化身宣傳小能手,隔空喊話宣傳勸導,讓人們好好宅在家里等等。
也正式由于疫情的影響,無接觸配送再次被推上風口浪尖。國內,民航局在去年就開展了無人機物流配送服務試點。由于疫情的影響,國內的推進速度應該會加快;國外,物流巨頭 UPS 與德國無人機制造商 Wingcopter 聯手,將新型垂直起降無人機帶入貨運行業,以運送包裹。
還有一個我們不太熟悉的水下無人機,也開始慢慢起量。記得我在 2017 年采訪的一家水下無人機企業,當時他們剛好量產,通過眾籌的出貨也就幾百來臺,現在已經年出貨量幾萬臺了。
電踏車既保留了原始騎行體驗,又提供了智能化輔助動力。它是一種介于自行車與傳統電動車之間的交通工具,電踏車主要通過傳感器根據騎行信號提供相應動力輔助,減少騎行者出力,讓用戶騎行更加輕松。與自行車相比,電踏車增加了電機、電池、傳感器、控制器、儀表等,使得騎行體驗更加豐富。與傳統電動車相比,電踏車不是通過手的轉握來控制車速,而是通過傳感器捕捉騎行的信號,進而理解騎行者的騎行意圖,提供相應的動力輔助,使得騎行更加智能。