Naarmate de wereldwijde industriële automatisering, intelligentie en de levensstandaard van mensen verbeteren, zullen motoren steeds vaker worden toegepast in sectoren als auto's, huishoudelijke apparaten, elektronische audio- en videoapparatuur, informatieverwerkende apparatuur en industriële automatisering.
Volgens statistieken bedraagt het gemiddelde aantal elektromotoren per huishouden in ontwikkelde landen 80 tot 130 stuks, terwijl het gemiddelde aantal elektromotoren per huishouden in grote Chinese steden rond de 20 tot 40 ligt. Dit ligt nog steeds ver onder het gemiddelde in ontwikkelde landen. Er is dus nog veel ruimte voor ontwikkeling in de binnenlandse elektromotorenindustrie.
Vergeleken met motoren met een geschiedenis van meer dan 200 jaar,BLDC-motorenzijn in feite relatief jong, met een geschiedenis van meer dan 50 jaar sinds hun ontwikkeling. Met de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie en de popularisering van MCU- en drivercomponenten zijn de totale kosten echter gestegen.BLDC-motorenis sterk verminderd. Daarom zijn de afgelopen jarenBLDC-motorenhebben zich ontwikkeld en hun algehele groeisnelheid ligt ook hoger dan die van motoren.
Figuur 1: Voorspelling van de omvang van de BLDC-motormarkt
Er wordt verwacht dat de samengestelde jaarlijkse groeivoet vanBLDC-motorenzal de komende jaren rond de 6,5% liggen. Volgens statistieken bedroeg de marktwaarde van BLDC in 2019 ongeveer $ 16,3 miljard, en naar verwachting zal deze in 2024 rond de $ 22,44 miljard bedragen.
Hoe groot is de markt? Wat zijn de specifieke toepassingen?
Markt voor automobieltoepassingen
Met de opkomst van nieuwe energievoertuigen, de penetratie van intelligent rijden en de pilottoepassing van Vehicle-to-everything wordt de trend van elektronisering van auto's steeds duidelijker.
In toekomstige auto's worden, naast aandrijfmotoren, ook elektrische stuurbekrachtigingssystemen, elektronische veringssystemen, stabiliteitscontrolesystemen, cruise controlsystemen, ABS en carrosseriesystemen (zoals ramen, deursloten, stoelen, achteruitkijkspiegels, ruitenwissers, schuifdak, etc.) veelvuldig voorzien van elektromotoren.
Normaal gesproken zijn zuinige brandstofvoertuigen uitgerust met ongeveer 10 motoren, gewone auto's met 20 tot 30 motoren, luxe auto's met 60 tot 70 of zelfs honderden motoren en nieuwe energievoertuigen hebben over het algemeen 130 tot 200 motoren nodig.
Figuur 2: Aantal motoren in auto's
Met de toenemende aandacht voor de prestaties van auto's, met name de eisen op het gebied van comfort, veiligheid, brandstofverbruik en milieubescherming, is het aantal elektronische regelapparatuur en elektrische apparatuur in auto's evenredig 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 trend in ontwikkeling geweest en wereldwijd beleid stimuleert tegelijkertijd de ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen. Ontwikkelde landen zoals Europa en Amerika oriënteren zich actief op de markt voor nieuwe energievoertuigen, stimuleren de ontwikkeling ervan via diverse subsidies, voorkeursregelingen en wetgeving, en bevorderen de overgang van traditionele brandstofvoertuigen naar elektrische voertuigen.
Na juli 2019 is de groei in China afgenomen door de scherpe daling van subsidies. Door de voortdurende introductie van nieuwe energiemodellen 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 industrie zal overschakelen van subsidiegedreven naar vraaggedreven, waarmee de tweede periode van snelle groei ingaat.
5G
2020 was een cruciaal jaar voor de ontwikkeling van 5G in China. Hoewel de bouw van 5G in het eerste kwartaal vertraging opliep door de impact van de epidemie, verklaarde China Mobile dat het doel om tegen eind 2020 300.000 5G-basisstations te bereiken, ongewijzigd blijft. China Telecom en China Unicom streven er tevens naar om de bouw van 250.000 nieuwe 5G-basisstations in het derde kwartaal te voltooien om de impact van de epidemie te compenseren. Naast de 50.000 basisstations die China Radio en Televisie heeft gepland, zal China dit jaar 600.000 basisstations bouwen.
Figuur 3: Aantal 5G-basisstations dat in 2020 door de vier grootste operators gebouwd zal worden
In 5G-basisstations zijn er ook veel plaatsen waar motoren nodig zijn, met name de antenne van het basisstation. Momenteel is de antenne van het 5G-basisstation uitgerust met regelmotoren die tandwielcomponenten bevatten, waaronder twee opties: een stappenmotor en een borstelloze motor. Elke elektrisch verstelbare antenne is uitgerust met een regelmotor met een tandwielkast.
Over het algemeen heeft een regulier communicatiebasisstation ongeveer 3 antennes nodig, een 4G-basisstation heeft er 4 tot 6 antennes nodig en het aantal 5G-basisstations en -antennes zal verder toenemen.
Naast de antenne van het basisstation zijn er voor het koelsysteem in 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 body en een langere vliegduur te krijgen.
Volgens het rapport van Droneii bedroeg de wereldwijde dronemarkt in 2018 $ 14,1 miljard en naar verwachting zal de wereldwijde dronemarkt in 2024 $ 43,1 miljard bedragen, met Azië en Noord-Amerika als snelst groeiende regio's. De samengestelde groei bedraagt 20,5.
Volgens het "Civil Drone Mission Registration Information System" van de Civil Aviation Administration waren er eind 2018 285.000 geregistreerde drones in China. Eind 2019 waren er meer dan 392.000 geregistreerde drones en waren er 1,25 miljoen commerciële vlieguren met drones gemaakt.
Vooral tijdens de epidemie aan het begin van dit jaar speelden drones een belangrijke rol. Ze konden bijvoorbeeld pendelen tussen ziekenhuizen en ziektebestrijdingscentra, zorgen voor geautomatiseerd transport van noodmedicijnen en monsters voor de preventie en bestrijding van epidemieën. Ze konden cirkels op snelwegen cirkelen en handmatig werk vanuit de lucht vervangen. Ze konden worden gebruikt als desinfectie-artefacten om de preventie en desinfectie en sterilisatie van epidemieën in landelijke gebieden en zelfs stedelijke gebieden in het hele land te voltooien. Ze konden ook fungeren als een propaganda-expert, slogans roepen en mensen overtuigen om thuis te blijven, enzovoort.
Door de impact van de epidemie is contactloze bezorging opnieuw naar de voorgrond gedrongen. In China lanceerde de Chinese burgerluchtvaartautoriteit vorig jaar een pilot met dronelogistiek en -distributie. Door de impact van de epidemie zou de voortgang in China moeten versnellen; in het buitenland hebben logistieke gigant UPS en de Duitse dronefabrikant Wingcopter de handen ineengeslagen om de nieuwe VTOL UAV in de vrachtsector te introduceren voor het vervoer van pakketten.
Er is ook een onderwaterdrone waar we nog niet zo bekend mee zijn, en die we langzaam maar zeker gaan meten. Ik herinner me het onderwaterdronebedrijf dat ik in 2017 interviewde, dat toevallig in massaproductie was en slechts honderden exemplaren via crowdfunding had verzonden. Nu ligt het jaarlijkse verzendvolume in de tienduizenden.
Elektrische scooter/elektrisch voertuig
De elektrische step behoudt niet alleen de originele rijervaring, maar biedt ook intelligente hulpkracht. Het is een vervoersmiddel dat zich tussen fietsen en traditionele elektrische voertuigen bevindt. Elektrische steps bieden voornamelijk bijbehorende ondersteuning op basis van rijsignalen via sensoren, waardoor de output van fietsers wordt verminderd en het rijden voor gebruikers gemakkelijker wordt. Vergeleken met fietsen hebben elektrische steps extra motoren, accu's, sensoren, controllers, instrumenten, enz., waardoor de rijervaring diverser is. Vergeleken met traditionele elektrische voertuigen regelen elektrische steps de snelheid van het voertuig niet door de hand te draaien, maar door het rijsignaal via sensoren vast te leggen om de rijintentie van de fietser te begrijpen, de bijbehorende ondersteuning te bieden en het rijden intelligenter te maken.
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. Europese elektrische scooters met wielnaaf kosten tussen de 500 en 1700 euro, terwijl elektrische scooters met middenmontage tussen de 2300 en 3300 euro kosten. De prijs van elektrische scooters is aanzienlijk hoger dan die van fietsen en elektrische voertuigen.
De motor is het belangrijkste onderdeel 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, worden de prestaties ervan direct bepaald. Daarom moeten autofabrikanten de ontwikkeling van motoren over het algemeen afstemmen op de behoeften van elektrische scooters. Elektromotoren vertegenwoordigen 10% tot 30% van de kosten van elektrische scooters.
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 stuks naar 2,5 miljoen stuks. De jaarlijkse samengestelde groei bedroeg 31%.
Ook de Japanse markt groeit gestaag. Japan was het eerste land dat elektrische scooters ontwikkelde, produceerde en verkocht. In de jaren 80 ontwikkelde het land met succes de eerste generatie elektrische scooters. Door het heuvelachtige landschap, de ruige wegen en de sterke veroudering van Japan zijn elektrische scooters echter een onmisbare keuze geworden.
De binnenlandse markt staat nog in de kinderschoenen. Er is nog 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 aanbod is vrij groot. Hoewel China 's werelds grootste markt voor industriële robots is, zijn de bekendste fabrikanten op het gebied van industriële robots voornamelijk geconcentreerd in ontwikkelde landen, zoals de Verenigde Staten, Japan en Duitsland, zoals ABB in Zweden, FANUC in Japan, Yaskawa Electric Corporation en vier families, vertegenwoordigd door Kuka in Duitsland.
Figuur 5: Verkoop van industriële robots. (Gegevensbron: International Federation of Robotics)
Volgens gegevens van de International Federation of Robotics bedroeg de wereldwijde verkoop van industriële robots in 2018 422.000 stuks, waarvan 154.000 in China, goed voor 36,5%. Daarnaast neemt de productie van industriële robots in China volgens gegevens van het Nationaal Bureau voor de Statistiek geleidelijk toe, van ongeveer 33.000 stuks in 2015 tot 187.000 stuks in 2018. De groei is snel.
Bovendien is de lokalisatiegraad van binnenlandse industriële robots de afgelopen jaren gestaag toegenomen, dankzij de voortdurende introductie van industriële ondersteuning door de overheid en de voortdurende doorbraak van binnenlandse ondernemingen. In de eerste helft van 2018 steeg het binnenlandse aandeel van de verkoop van robotcarrosserieën van 19,42% in 2015 naar 28,48%. Tegelijkertijd is de totale verkoop van industriële robots in China ook blijven groeien.
Fan
Onder ventilatoren vallen: afzuigkappen, haardrogers, gordijnventilatoren, HVAC-ventilatoren, enz. De belangrijkste fabrikanten zijn Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss, enzovoort.
Vanuit het perspectief van huishoudelijke ventilatoren is dit een zeer grote markt en de productie ervan in China is zeer hoog. Volgens gegevens van het Nationaal Bureau voor de Statistiek bedroeg de productie van huishoudelijke ventilatoren in China in 2018 180 miljoen stuks. Er waren geen gegevens voor december 2017, maar de gegevens voor 11 maanden bedroegen 160 miljoen stuks. In 2016 waren het er 160 miljoen en naar schatting waren er in 2019 ongeveer 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 en Emmett, voornamelijk producten met borstelloze motoren op de markt. Emmett heeft de grootste hoeveelheid en Xiaomi de laagste prijs.
Met de komst van grensoverschrijdende fabrikanten zoals Xiaomi is de conversie van borstelloze motoren naar huishoudelijke ventilatoren versneld. Nu hebben binnenlandse fabrikanten van borstelloze motoren een positie op het gebied van huishoudelijke ventilatoren.
Naast ventilatoren voor huishoudelijk gebruik zijn er ook computerventilatoren verkrijgbaar. Thermische ventilatoren voor apparatuur zijn al jaren geleden overgestapt op borstelloze motoren. Ebm-papst is een toonaangevend bedrijf op dit gebied. Hun ventilatoren en motoren worden veel gebruikt in diverse sectoren, zoals ventilatie, airconditioning, koeltechniek, huishoudelijke apparaten, verwarming en auto's.
Momenteel produceren veel bedrijven in China borstelloze computerventilatoren die lijken op EBM. Ze zijn actief op veel EBM-markten.
Vooral met de opkomst van binnenlandse laadstations zouden binnenlandse fabrikanten grote kansen moeten hebben. Het land heeft laadstations nu ook opgenomen in het project "Nieuwe Infrastructuur", dat dit jaar verder ontwikkeld zou moeten worden.
Er zijn ook koelventilatoren voor vriezers. Door de invloed van industrienormen en nationale normen voor energie-efficiëntie zijn de koelventilatoren voor vriezers overgestapt op BLDC-motoren. De ombouwsnelheid is relatief hoog, wat resulteert in een relatief groot aantal producten. Naar verwachting zal 60% van de koelmachines voor vriezers in 2022 vervangen zijn door motoren met variabele frequentie. Momenteel zijn de binnenlandse fabrikanten van koelmachines voor vriezers voornamelijk geconcentreerd in de regio's van de Yangtze-rivierdelta en de Parelrivierdelta.
Wat betreft ventilatoren, is er ook een afzuigkap, een belangrijk onderdeel van keukenapparatuur. Vanwege de kosten is de omzettingssnelheid van een borstelloze afzuigkap echter nog steeds niet hoog. Momenteel kost een frequentieomzettingssysteem ongeveer 150 yuan, maar systemen zonder borstelloze motor kunnen al binnen honderd yuan worden geïnstalleerd, en goedkope systemen kunnen zelfs rond de 30 yuan kosten.
Veel nieuwe ventilatoren en luchtreinigers maken ook gebruik van borstelloze motoren. Momenteel gebruiken kleine producten op de markt over het algemeen Nedic-motoren met buitenrotor, terwijl grote luchtreinigers doorgaans EBM-ventilatoren gebruiken.
Daarnaast is er een luchtcirculatieventilator die al twee jaar in productie is en waarvan de huidige waarde relatief hoog is. Over het algemeen kost het eindproduct 781 stuks, en er zijn ook duurdere exemplaren, variërend van 2000 tot 3000 stuks.
Compressor
Omdat de snelheid van de koelkastcompressor de temperatuur in de koelkast bepaalt, kan de snelheid van de compressor met variabele frequentie worden aangepast op basis van de temperatuur. Hierdoor kan de koelkast zich aanpassen aan de huidige temperatuur en een constante temperatuur in de koelkast handhaven. Dit zorgt voor een betere conservering van voedsel. De meeste koelkastcompressoren met variabele frequentie maken gebruik van BLDC-motoren, die zorgen voor een hogere efficiëntie, minder geluid en een langere levensduur.
Figuur 7: Verkoop van koelkasten en koelkasten met variabele frequentie in China. (Gegevensbron: Nationaal Bureau voor de Statistiek)
Vroeger werd deze sector gedomineerd door producten van Japanse, Koreaanse en Taiwanese fabrikanten, maar na 2010 zijn binnenlandse fabrikanten snel op gang gekomen. Naar verluidt heeft één fabrikant in Shanghai een jaarlijks verzendvolume van bijna 30 miljoen eenheden.
Dankzij de vooruitgang van binnenlandse halfgeleiderfabrikanten, of het nu gaat om de fabrikanten van master MCU's, de pre-drive Gate Driver of de Power MOSFET, kunnen binnenlandse fabrikanten in principe alle benodigde apparatuur leveren.
Ook is er de airconditioningcompressor. Momenteel is airconditioning met variabele frequentie breed geaccepteerd en is dit de trend geworden. De productie van airconditioners in China is ook vrij groot. Volgens het Nationaal Bureau voor de Statistiek bedroeg de productie van airconditioningmotoren in 2018 360 miljoen stuks en de productie van BLDC-motoren voor airconditioning ongeveer 96 miljoen stuks. Bovendien neemt de productie van BLDC-motoren voor airconditioning elk jaar toe.
Elektrisch gereedschap
Elektrisch gereedschap is een van de meest gebruikte hardware- en elektromechanische producten. Dankzij de lichte constructie, de handige draagbaarheid, de hoge productie-efficiëntie en het lage energieverbruik wordt het veel gebruikt in boor-, snij- en slijpprocessen in diverse sectoren, zoals de bouw, decoratie, houtverwerking, metaalverwerking en andere productiesectoren.
Met de voortdurende ontwikkeling van technologie en de geleidelijke acceptatie van het doe-het-zelfconcept, breidt het toepassingsbereik van elektrisch gereedschap zich ook voortdurend uit. Veel traditionele handmatige bewerkingen worden steeds meer vervangen door elektrisch gereedschap, en elektrisch gereedschap breidt zich ook uit van industriële toepassingen naar het gezinsleven. De vraag naar elektrisch gereedschap neemt jaar na jaar toe.
Borstelloos elektrisch gereedschap bestaat eigenlijk al lang. In 2010 introduceerden enkele buitenlandse merken elektrisch gereedschap met borstelloze motoren. Met de volwassenheid van lithium-ionaccutechnologie worden de prijzen betaalbaarder en neemt het formaat van handgereedschap elk jaar toe. Ze kunnen nu gelijk verdeeld worden met plug-in-gereedschappen.
Volgens de statistieken zijn elektrische sleutels voor huishoudelijk gebruik over het algemeen borstelloos, terwijl elektrische boormachines, hoogspanningsgereedschap en tuingereedschap nog niet volledig borstelloos zijn, maar ook hiervoor een omschakeling gaande is.
Dit komt vooral door de energiezuinigheid en hoge efficiëntie van borstelloze motoren, waardoor handgereedschappen langer mee kunnen gaan. Tegenwoordig hebben veel internationale en binnenlandse fabrikanten veel geïnvesteerd in productontwikkeling, zoals Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita, enzovoort.
De ontwikkeling van elektrisch gereedschap in China verloopt momenteel razendsnel, met name in de regio's Jiangsu en Zhejiang, waar veel fabrikanten van elektrisch gereedschap geconcentreerd zijn. De afgelopen jaren zijn de kosten van borstelloze motorbesturingsoplossingen in de regio's Jiangsu en Zhejiang snel gedaald en zijn veel fabrikanten prijsoorlogen begonnen. Een borstelloze motorbesturingsoplossing voor elektrisch gereedschap kost naar verluidt slechts 6 tot 7 yuan, en sommige zelfs slechts 4 tot 5 yuan.
Pomp
Waterpompen zijn een relatief traditionele industrie met een grote verscheidenheid aan typen en oplossingen. Zelfs voor aandrijfprintplaten met hetzelfde vermogen zijn er momenteel verschillende typen op de markt, met prijzen variërend van minder dan twee yuan tot tussen de veertig en vijftig yuan.
Bij waterpompen worden asynchrone driefasemotoren voornamelijk gebruikt voor middelgrote tot grote vermogens, terwijl bipolaire wisselstroompompen voornamelijk worden gebruikt voor kleine en microwaterpompen. De huidige renovatie van de Noorderverwarmingsinstallatie biedt een goede gelegenheid voor technologische innovatie in pompoplossingen.
Alleen al vanuit technisch oogpunt zijn borstelloze motoren geschikter voor toepassing in pompen, omdat ze bepaalde voordelen hebben op het gebied van volume, vermogensdichtheid en zelfs kosten.
Persoonlijke gezondheidszorg
Op het gebied van persoonlijke gezondheidszorg zijn er twee representatieve producten: het populaire internetproduct van Dyson, de luchtslang, en het fascia-pistool.
Sinds Dyson het windkanaalproduct met digitale supersnelle motoren op de markt bracht, heeft het de hele windkanaalmarkt aangewakkerd.
Volgens de eerdere introductie van Qian Zhicun van Jingfeng Mingyuan zijn er momenteel drie hoofdrichtingen voor binnenlandse windtunnelsystemen: de eerste is gebaseerd op Dyson als benchmark, met een borstelloze motor met ultrahoge snelheid, met een algemene snelheid van ongeveer 100.000 omwentelingen per minuut, waarbij de hoogste 160.000 omwentelingen per minuut is. De tweede optie is om de U-motor te vervangen, die een snelheid heeft die vergelijkbaar is met die van de U-motor, maar de voordelen heeft van een licht gewicht en een hoge luchtdruk. De derde is het hoogspanningsschema met externe rotor, waarbij de motor grotendeels het schema van Nedic imiteert.
Tegenwoordig worden binnenlandse imitatieproducten niet langer alleen maar gekopieerd, maar is er in feite sprake van patentontduiking en bepaalde innovaties.
Het aantal verzonden fascia guns is de laatste jaren sterk toegenomen. Naar verluidt zijn fitnesstrainers en sportliefhebbers nu uitgerust met fascia guns. De fascia gun maakt gebruik van de mechanische principes van vibratie om de trillingen over te brengen op de diepe fasciaspieren, waardoor de fascia ontspant en de spierspanning afneemt. Sommige mensen gebruiken de fascia gun als ontspanningsinstrument na het sporten.
Het water in het fascia-kanon is nu echter ook erg diep. Hoewel het uiterlijk vergelijkbaar lijkt, variëren de prijzen van meer dan 100 yuan tot meer dan 3000 yuan. De marktprijs van de BLDC-motorbesturingskaart die in het fascia-kanon wordt gebruikt, is nu gedaald tot 8.000 yuan, en er is zelfs een besturingskaart van ongeveer 6 yuan verschenen. De prijs van het fascia-kanon is snel gedaald.
Er wordt gezegd dat een autofabrikant op het punt stond failliet te gaan, maar met behulp van een fasciaal wapen kwam hij meteen weer tot leven. En het was behoorlijk voedzaam.
Naast deze twee producten is er uiteraard ook een trend gaande naar borstelloze motoren in producten zoals scheerapparaten voor jongens en beautyapparaten voor meisjes.
Conclusie
Over het algemeen bevinden BLDC-motoren zich nog in een vroeg stadium en hun toepassingen floreren nu. Naast de motoren die ik hier noemde, zijn er nog veel meer, zoals servicerobots, AGV's, veegrobots, muurbrekers, frituurpannen, vaatwassers, enzovoort. Sterker nog, er zijn veel plekken in ons leven waar we elektromotoren gebruiken, en er liggen nog talloze toepassingen te wachten om in de toekomst te ontdekken.
Plaatsingstijd: 15 juli 2023
