Met de verbetering van de wereldwijde industriële automatisering, intelligentie en de stijgende levensstandaard zal de toepassing van motoren in sectoren zoals de auto-industrie, huishoudelijke apparaten, elektronische audio- en videoapparatuur, informatieverwerkingsapparatuur en industriële automatisering steeds gangbaarder worden.
Volgens statistieken bezit elk huishouden in ontwikkelde landen gemiddeld 80 tot 130 elektromotoren, terwijl dit aantal in grote Chinese steden rond de 20 tot 40 ligt. Dit is nog steeds ver onder het gemiddelde in ontwikkelde landen. Er is dus nog veel ruimte voor ontwikkeling in de binnenlandse elektromotorenindustrie.
Vergeleken met motoren die al meer dan 200 jaar bestaan,BLDC-motorenzijn eigenlijk relatief jong, met een geschiedenis van meer dan 50 jaar sinds hun ontwikkeling. Echter, met de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie en de popularisering van MCU- en drivercomponenten, zijn de totale kosten vanBLDC-motorenis sterk verminderd. Daarom is de afgelopen jarenBLDC-motorenhebben zich ontwikkeld en hun algehele groeisnelheid is ook hoger dan die van motoren.
Figuur 1: Voorspelling van de marktgrootte van BLDC-motoren
Naar verwachting zal het samengestelde jaarlijkse groeipercentage vanBLDC-motorenHet aandeel zal de komende jaren rond de 6,5% liggen. Volgens statistieken bedroeg de marktgrootte van BLDC in 2019 circa 16,3 miljard dollar en naar verwachting zal deze in 2024 oplopen tot ongeveer 22,44 miljard dollar.
Hoe groot is de markt? Wat zijn de specifieke toepassingen?
Automotive-toepassingenmarkt
Met de opkomst van elektrische voertuigen, de toenemende toepassing van intelligent rijden en de pilotprojecten rondom Vehicle-to-Everything, wordt de trend van elektronisering in de automobielindustrie steeds duidelijker.
In toekomstige auto's zullen, naast de elektromotor, ook elektrische stuurbekrachtigingssystemen, elektronische veersystemen, stabiliteitscontrole, cruisecontrol, ABS en carrosseriesystemen (zoals ramen, deursloten, stoelen, achteruitkijkspiegels, ruitenwissers, schuifdak, enz.) veelvuldig gebruikmaken van elektromotoren.
Over het algemeen zullen zuinige brandstofvoertuigen ongeveer 10 motoren hebben, gewone auto's 20 tot 30 motoren, luxe auto's 60 tot 70, of zelfs honderden motoren, terwijl voertuigen op nieuwe energiebronnen doorgaans 130 tot 200 motoren nodig hebben.
Figuur 2: Aantal motoren gebruikt in auto's
Door de toenemende aandacht voor de prestaties van auto's, met name de eisen op het gebied van comfort, veiligheid, brandstofverbruik en milieuvriendelijkheid, is het aantal elektronische regelapparaten en elektrische apparatuur in auto's navenant toegenomen. Het gebruik van diverse elektrische apparaten heeft geleid tot een toename van het aantal motoronderdelen in auto's.
Nieuwe energievoertuigen zijn de afgelopen jaren een belangrijke ontwikkelingstrend geweest, en wereldwijd wordt de ontwikkeling ervan gestimuleerd door beleidsmaatregelen. Ontwikkelde landen zoals Europa en Amerika richten zich actief op de markt voor nieuwe energievoertuigen, bevorderen de ontwikkeling ervan door middel van diverse subsidies, preferentiële regelingen en wetten, en stimuleren de overgang van traditionele brandstofvoertuigen naar elektrische voertuigen.
Na juli 2019 is de groei in China afgenomen als gevolg van de sterke daling van de subsidies. Met de continue introductie van nieuwe energiezuinige modellen door grote autofabrikanten in 2020, met name de lancering van de Tesla Model 3, Volkswagen ID.3 en andere modellen, wordt echter verwacht dat de sector zal verschuiven van een door subsidies gedreven naar een door de vraag gedreven groei, waarmee een tweede periode van snelle groei aanbreekt.
5G
2020 was een cruciaal jaar voor de ontwikkeling van 5G in China. Hoewel de aanleg van 5G-netwerken in het eerste kwartaal vertraging opliep door de gevolgen van de epidemie, verklaarde China Mobile dat de doelstelling om eind 2020 300.000 5G-basisstations te realiseren ongewijzigd blijft. China Telecom en China Unicom zullen er ook naar streven om in het derde kwartaal de bouw van 250.000 nieuwe 5G-basisstations af te ronden om de gevolgen van de epidemie te compenseren. Naast de 50.000 basisstations die China Radio en Televisie heeft gepland, zal China dit jaar in totaal 600.000 basisstations bouwen.
Figuur 3: Aantal 5G-basisstations dat de vier grote operators in 2020 willen bouwen.
Ook in 5G-basisstations zijn motoren op veel plaatsen nodig, met name in de antenne van het basisstation. Momenteel is de 5G-basisstationantenne uitgerust met een motor met tandwielkast, in twee varianten: stappenmotor en borstelloze motor. Elke elektrisch verstelbare antenne is voorzien van een motor met tandwielkast.
Over het algemeen heeft een standaard communicatiebasisstation ongeveer 3 antennes nodig, een 4G-basisstation 4 tot 6 antennes, en het aantal 5G-basisstations en antennes zal nog verder toenemen.
Naast de antenne van het basisstation heeft het koelsysteem van het basisstation ook motoronderdelen nodig, zoals een computerventilator, een airconditioningcompressor, enzovoort.
Drones/onderwaterdrones
Drones zijn al jaren populair, maar niet alle drones gebruiken borstelloze motoren. Tegenwoordig stappen veel drones over op borstelloze motoren om een langere, lichtere behuizing en een langere vliegtijd te realiseren.
Volgens het rapport van Droneii bedroeg de wereldwijde dronemarkt in 2018 $14,1 miljard en wordt verwacht dat deze in 2024 $43,1 miljard zal bereiken, met Azië en Noord-Amerika als de snelstgroeiende regio's. Het samengestelde groeipercentage is 20,5%.
Volgens het "Registratiesysteem voor civiele dronevluchten" van de Chinese burgerluchtvaartautoriteit waren er eind 2018 285.000 geregistreerde drones in China. Eind 2019 waren dat er meer dan 392.000, met 1,25 miljoen commerciële vlieguren.
Vooral tijdens de epidemie aan het begin van dit jaar speelden drones een belangrijke rol, bijvoorbeeld door te pendelen tussen ziekenhuizen en centra voor ziektebestrijding, door geautomatiseerd transport van medicijnen en monsters voor de bestrijding van de epidemie; door boven snelwegen te cirkelen en handmatig luchtcommandowerk te vervangen; door als ontsmettingsmiddel te fungeren en de epidemie in landelijke en zelfs stedelijke gebieden in het hele land te bestrijden; en door slogans te scanderen en mensen aan te sporen thuis te blijven, enzovoort.
Door de impact van de epidemie is contactloze levering opnieuw op de voorgrond getreden. In China lanceerde de Chinese burgerluchtvaartautoriteit vorig jaar een pilotproject voor logistieke en distributiediensten met drones. Door de gevolgen van de epidemie zal de vooruitgang in China naar verwachting versnellen. In het buitenland hebben logistiekgigant UPS en de Duitse dronefabrikant Wingcopter de handen ineengeslagen om een nieuwe VTOL-drone (Vertical Take-Off and Landing) in te zetten voor het transport van pakketten in de vrachtsector.
Er is ook een onderwaterdrone waar we nog niet zo bekend mee zijn, en we beginnen er langzaam maar zeker metingen aan te verrichten. Ik herinner me het bedrijf dat onderwaterdrones produceerde dat ik in 2017 interviewde. Dat bedrijf was toen al in massaproductie en had via crowdfunding slechts honderden exemplaren verzonden. Nu bedraagt het jaarlijkse verzendvolume tienduizenden stuks.
Elektrische scooter/elektrisch voertuig
De elektrische scooter behoudt niet alleen de authentieke rijervaring, maar biedt ook intelligente extra ondersteuning. Het is een vervoersmiddel dat zich bevindt tussen fietsen en traditionele elektrische voertuigen. Elektrische scooters bieden voornamelijk de juiste vermogensondersteuning op basis van rijsignalen via sensoren, waardoor de inspanning van de fietser wordt verminderd en het rijden voor de gebruiker gemakkelijker wordt. In vergelijking met fietsen hebben elektrische scooters motoren, accu's, sensoren, controllers, instrumenten, enzovoort, waardoor de rijervaring gevarieerder is. In tegenstelling tot traditionele elektrische voertuigen wordt de snelheid van een elektrische scooter niet geregeld door te sturen, maar door rijsignalen via sensoren op te vangen. Zo wordt de rijintentie van de fietser begrepen, de juiste vermogensondersteuning geboden en het rijden intelligenter gemaakt.
Figuur 4: Vergelijking van fietsen, elektrische scooters en traditionele elektrische voertuigen
De verkoopprijs van elektrische scooters in China varieert van 2000 tot 10.000 yuan. Elektrische scooters met een Europese naafmotor kosten tussen de 500 en 1700 euro, terwijl scooters met een middenmotor tussen de 2300 en 3300 euro kosten. De prijs van elektrische scooters ligt aanzienlijk hoger dan die van fietsen en elektrische voertuigen.
De motor is het kernonderdeel van het elektrische systeem van de elektrische scooter. Door de miniaturisatie, het lichte gewicht, de operationele efficiëntie en de betrouwbaarheid van het uiterlijk van elektrische scooters, wordt de prestatie ervan direct bepaald door de motor. Daarom moeten motorfabrikanten de ontwikkeling van motoren doorgaans afstemmen op de specifieke behoeften van elektrische scooters. Elektromotoren vertegenwoordigen 10% tot 30% van de kosten van een elektrische scooter.
Er is een grote vraag naar elektrische scooters in Europa. Volgens gegevens van de European Bicycle Industry Association is de verkoop van elektrische scooters op de Europese markt tussen 2006 en 2018 gestegen van 98.000 naar 2,5 miljoen stuks. De samengestelde jaarlijkse groei bedroeg 31%.
De Japanse markt groeit ook gestaag. Japan was het eerste land dat elektrische scooters ontwikkelde, produceerde en verkocht. In de jaren tachtig ontwikkelde het met succes de eerste generatie elektrische scooters. Door het heuvelachtige terrein, de ruige wegen en de snel verouderende infrastructuur zijn elektrische scooters echter een onmisbare keuze geworden.
De binnenlandse markt staat nog in de kinderschoenen. Er is aanzienlijke ruimte voor toekomstige groei. Momenteel proberen bedrijven zoals Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed en Eternal elektrische scooters in China te promoten.
Industriële robot
Industriële robots vormen in China voornamelijk een substitutiemarkt, en hun potentieel is enorm. Hoewel China de grootste markt ter wereld is voor industriële robots, zijn de bekendste fabrikanten wereldwijd geconcentreerd in ontwikkelde landen zoals de Verenigde Staten, Japan en Duitsland, bijvoorbeeld ABB in Zweden, FANUC in Japan, Yaskawa Electric Corporation en de vier grootste bedrijven in de branche, waaronder Kuka in Duitsland.
Figuur 5: Verkoopcijfers van industriële robots. (Gegevensbron: Internationale Federatie van Robotica)
Volgens gegevens van de Internationale Federatie van Robotica werden er in 2018 wereldwijd 422.000 industriële robots verkocht, waarvan 154.000 in China, goed voor 36,5%. Bovendien blijkt uit gegevens van het Nationaal Bureau voor de Statistiek dat de productie van industriële robots in China gestaag toeneemt, van ongeveer 33.000 stuks in 2015 tot 187.000 stuks in 2018. De groei is dus aanzienlijk.
Bovendien is de lokalisatiegraad van industriële robots in China de afgelopen jaren gestaag toegenomen dankzij de voortdurende overheidssteun aan de industrie en de aanhoudende doorbraken van binnenlandse bedrijven. In de eerste helft van 2018 steeg het aandeel van de verkoop van robotbehuizingen in China van 19,42% in 2015 naar 28,48%. Tegelijkertijd is de totale verkoop van industriële robots in China ook blijven groeien.
Fan
Tot de ventilatoren behoren: afzuigkappen, haardrogers, gordijnventilatoren, HVAC-ventilatoren, enzovoort. De belangrijkste fabrikanten in de toeleveringsketen zijn onder andere Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage en Boss.
Vanuit het perspectief van huishoudelijke ventilatoren is dit een zeer grote markt, en de productie van huishoudelijke ventilatoren in China is enorm. Volgens gegevens van het Nationaal Bureau voor de Statistiek bedroeg de productie van huishoudelijke ventilatoren in China in 2018 180 miljoen stuks. Er zijn geen gegevens voor december 2017, maar de cijfers over de eerste elf maanden van het jaar laten een productie van 160 miljoen stuks zien. In 2016 was de productie eveneens 160 miljoen stuks, en de schatting voor 2019 ligt rond de 190 miljoen stuks.
Figuur 6: Productie van huishoudelijke ventilatoren in China. (Gegevensbron: Nationaal Bureau voor de Statistiek)
Momenteel hebben de belangrijkste fabrikanten van kleine huishoudelijke apparaten in China, zoals Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett, enz., vrijwel alle producten met borstelloze motoren op de markt. Emmett heeft de grootste productieaantallen en Xiaomi biedt de laagste prijzen.
Met de intrede van internationale fabrikanten zoals Xiaomi is de toepassing van borstelloze motoren in huishoudelijke ventilatoren in een stroomversnelling geraakt. Inmiddels hebben binnenlandse fabrikanten van borstelloze motoren een belangrijke positie in de markt voor huishoudelijke ventilatoren.
Naast huishoudelijke ventilatoren zijn er ook ventilatoren voor computerapparatuur. Sterker nog, de overstap naar borstelloze motoren voor ventilatoren in apparatuur is al jaren geleden begonnen. Een toonaangevend bedrijf op dit gebied is Ebm-papst, waarvan de ventilator- en motorproducten op grote schaal worden gebruikt in diverse industrieën, zoals ventilatie, airconditioning, koeling, huishoudelijke apparaten, verwarming en de automobielindustrie.
Momenteel produceren veel bedrijven in China borstelloze computerventilatoren die vergelijkbaar zijn met EBM-ventilatoren, en hebben ze een groot deel van de EBM-markt veroverd.
Vooral met de opkomst van laadstations in eigen land liggen er grote kansen voor binnenlandse fabrikanten. Nu het land laadstations ook heeft opgenomen in het project "Nieuwe Infrastructuur", zal dit naar verwachting dit jaar een flinke impuls krijgen.
Er zijn ook koelventilatoren voor vriezers. Door de invloed van industrienormen en nationale energie-efficiëntienormen is men begonnen met de overstap naar BLDC-motoren voor koelventilatoren. De conversiesnelheid is relatief hoog, wat resulteert in een relatief groot aantal producten. Naar verwachting zal 60% van de koelventilatoren voor vriezers in 2022 worden vervangen door frequentiegestuurde motoren. Momenteel zijn de binnenlandse fabrikanten van ondersteunende koelventilatoren voor vriezers voornamelijk geconcentreerd in de Yangtze-delta en de Parelrivierdelta.
Wat betreft ventilatoren is er ook de afzuigkap, een belangrijk onderdeel van keukenapparatuur. Vanwege de kosten is het percentage afzuigkappen met borstelloze motoren echter nog niet hoog. Momenteel kost een frequentieomvormer ongeveer 150 yuan, maar varianten met een conventionele motor zijn al voor 100 yuan te realiseren, en goedkopere modellen kosten zelfs maar zo'n 30 yuan.
Veel nieuwe ventilatoren en luchtreinigers maken ook gebruik van borstelloze motoren. Momenteel gebruiken kleinere producten op de markt over het algemeen de externe rotormotoren van Nedic, terwijl grotere luchtreinigers meestal EBM-ventilatoren gebruiken.
Daarnaast is er een luchtcirculatieventilator die al twee jaar in productie is en waarvan de huidige waarde relatief hoog is. Het eindproduct kost doorgaans 781 stuks, maar er zijn ook enkele duurdere varianten die tussen de 2000 en 3000 stuks kosten.
Compressor
Omdat de snelheid van de compressor de temperatuur in de koelkast bepaalt, kan de snelheid van een compressor met variabele frequentie worden aangepast aan de temperatuur. Hierdoor kan de koelkast zich aanpassen aan de actuele temperatuur en een constante temperatuur in de koelkast beter handhaven. Op deze manier wordt de houdbaarheid van voedsel verbeterd. De meeste compressoren met variabele frequentie maken gebruik van BLDC-motoren, die zorgen voor een hoger rendement, een lager geluidsniveau en een langere levensduur.
Figuur 7: Verkoop van koelkasten en frequentiegestuurde koelkasten in China. (Bron: Nationaal Bureau voor de Statistiek)
Deze markt werd voorheen gedomineerd door producten van Japanse, Koreaanse en Taiwanese fabrikanten, maar na 2010 hebben binnenlandse fabrikanten een snelle groei doorgemaakt. Naar verluidt heeft één fabrikant in Shanghai een jaarlijks verzendvolume van bijna 30 miljoen eenheden.
Dankzij de vooruitgang van binnenlandse halfgeleiderfabrikanten kunnen ze in principe aan alle behoeften voldoen, of het nu gaat om master-MCU-fabrikanten, pre-drive gate drivers of power MOSFET's.
Daarnaast is er de airconditioningcompressor. Variabele frequentie airconditioning (VFR) is tegenwoordig wijdverbreid en een trend geworden. De productie van airconditioners in China is ook aanzienlijk. Volgens het Nationaal Bureau voor de Statistiek bedroeg de productie van airconditioningmotoren in 2018 360 miljoen stuks, waarvan ongeveer 96 miljoen BLDC-motoren voor airconditioning. Bovendien neemt de productie van BLDC-motoren voor airconditioning jaarlijks toe.
Elektrisch gereedschap
Elektrisch gereedschap is een van de meest gebruikte hardware- en elektromechanische producten. Dankzij de lichte constructie, het gemakkelijke transport, de hoge productie-efficiëntie en het lage energieverbruik wordt het veelvuldig gebruikt voor boor-, snij- en slijpprocessen in diverse toepassingsgebieden zoals de bouw, decoratie, houtbewerking, metaalbewerking en andere maakindustrieën.
Door de voortdurende technologische ontwikkeling en de groeiende acceptatie van het doe-het-zelf-concept, breidt het toepassingsgebied van elektrisch gereedschap zich steeds verder uit. Veel traditionele handelingen met handgereedschap worden vervangen door elektrisch gereedschap, en ook elektrisch gereedschap vindt steeds vaker zijn weg van industriële toepassingen naar het dagelijks leven in huis. De vraag naar elektrisch gereedschap neemt jaar na jaar toe.
Borstelloze elektrische gereedschappen bestaan eigenlijk al een tijdje. In 2010 introduceerden enkele buitenlandse merken elektrische gereedschappen met borstelloze motoren. Met de ontwikkeling van lithium-ion-accutechnologie worden de prijzen steeds betaalbaarder en neemt het formaat van handgereedschappen jaar na jaar toe. Ze kunnen nu qua grootte gelijkwaardig worden beschouwd aan gereedschappen met een snoer.
Volgens de statistieken zijn huishoudelijke elektrische sleutels in principe borstelloos, terwijl elektrische boormachines, hoogspanningsgereedschap en tuingereedschap nog niet volledig borstelloos zijn, maar ook zij bevinden zich in het omschakelingsproces.
Dit is voornamelijk te danken aan de energiebesparing en het hoge rendement van borstelloze motoren, waardoor handgereedschap langer kan worden gebruikt. Tegenwoordig hebben veel internationale en binnenlandse fabrikanten veel middelen geïnvesteerd in productontwikkeling, zoals Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita, enz.
De ontwikkeling van elektrisch gereedschap in China gaat momenteel erg snel, vooral in de regio's Jiangsu en Zhejiang, waar veel fabrikanten van elektrisch gereedschap gevestigd zijn. De afgelopen jaren zijn de kosten van borstelloze motorbesturingsoplossingen in deze regio's sterk gedaald, wat heeft geleid tot een prijsoorlog tussen verschillende fabrikanten. Naar verluidt kost een borstelloze motorbesturingsoplossing voor elektrisch gereedschap slechts 6 tot 7 yuan, en sommige zelfs maar 4 tot 5 yuan.
Pomp
De waterpompindustrie is een relatief traditionele sector met een grote verscheidenheid aan typen en oplossingen. Zelfs voor aandrijfprintplaten met hetzelfde vermogen zijn er momenteel diverse types op de markt verkrijgbaar, met prijzen variërend van minder dan twee yuan tot tussen de veertig en vijftig yuan.
Bij de toepassing van waterpompen worden driefasige asynchrone motoren voornamelijk gebruikt voor middelgrote tot grote vermogens, terwijl wisselstroom bipolaire pompen vooral worden ingezet voor kleine en micro-waterpompen. De huidige renovatie van verwarmingssystemen in het noorden biedt een goede gelegenheid voor technologische innovatie in pompoplossingen.
Vanuit puur technisch oogpunt zijn borstelloze motoren geschikter voor toepassingen in pompen, omdat ze bepaalde voordelen bieden op het gebied van volume, vermogensdichtheid en zelfs kosten.
Persoonlijke gezondheidszorg
Wat betreft persoonlijke verzorging zijn er twee representatieve producten: de populaire Dyson-luchtkanaalreiniger en het gevelreinigingspistool.
Sinds Dyson het luchtkanaalproduct met snelle digitale motoren op de markt bracht, heeft het de hele luchtkanaalmarkt een impuls gegeven.
Volgens een eerdere introductie van Qian Zhicun door Jingfeng Mingyuan zijn er momenteel drie belangrijke richtingen voor windtunnelontwerpen in China: de eerste is gebaseerd op Dyson als referentiepunt, waarbij gebruik wordt gemaakt van een ultrasnelle borstelloze motor met een gemiddelde snelheid van ongeveer 100.000 omwentelingen per minuut, met een maximum van 160.000 omwentelingen per minuut; de tweede optie is het vervangen van de U-motor, die een vergelijkbare snelheid heeft als de U-motor, maar de voordelen biedt van een laag gewicht en een hoge luchtdruk; de derde is het ontwerp met een externe rotor en hoge spanning, waarbij de motor voornamelijk het ontwerp van Nedic nabootst.
Tegenwoordig kopiëren binnenlandse imitatieproducten niet langer simpelweg producten zoals vroeger, maar worden ze in principe gebruikt om patenten te omzeilen en bepaalde innovaties door te voeren.
De verkoop van fascia guns is de laatste jaren sterk gestegen. Naar verluidt zijn fitnesscoaches en sportliefhebbers tegenwoordig allemaal uitgerust met een fascia gun. De fascia gun maakt gebruik van de mechanische principes van vibratie om trillingen over te brengen op de dieper gelegen fascia-spieren, waardoor de fascia ontspant en spierspanning afneemt. Sommige mensen gebruiken de fascia gun als ontspanningstool na het sporten.
De markt voor gevelspuitpistolen is echter flink gegroeid. Hoewel ze er hetzelfde uitzien, variëren de prijzen van meer dan 100 yuan tot meer dan 3000 yuan. De marktprijs van de BLDC-motorbesturingsprintplaat die in gevelspuitpistolen wordt gebruikt, is nu gedaald tot 8 yuan, en er zijn zelfs al besturingsprintplaten voor ongeveer 6 yuan verkrijgbaar. De prijs van gevelspuitpistolen is dus snel gedaald.
Er wordt verteld dat een autofabrikant op het punt stond failliet te gaan, maar met behulp van een product voor het spuiten van carrosseriedelen kwam het bedrijf direct weer tot leven. En dat was nogal wat.
Naast deze twee producten is er natuurlijk ook een trend naar borstelloze motoren in producten zoals scheerapparaten voor jongens en schoonheidsapparaten voor meisjes.
Conclusie
Over het algemeen bevinden BLDC-motoren zich nog in een vroeg stadium en hun toepassingen floreren nu. Naast de hierboven genoemde toepassingen zijn er nog veel meer, zoals servicerobots, AGV's, veegrobots, muurbrekers, frituurpannen, vaatwassers, enzovoort. Sterker nog, we gebruiken elektromotoren op veel plekken in ons dagelijks leven en er zijn nog talloze toepassingen die we in de toekomst kunnen ontdekken.
Geplaatst op: 15 juli 2023
