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BLDC创新应用,未来可期
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BLDC创新应用,未来可期

2024-06-13 13:56:41 来源:半导体器件应用网 作者:厉丹 点击:1213

【哔哥哔特导读】电机政策新导向,原来助力节能减排也没那么难?随着国家对节能减排、智能制造等领域的支持力度持续加大,半导体器件厂商可以抓住政策机遇,加强与政府、行业协会等的合作,共同推动BLDC电机市场的发展。

前言:

直流无刷电机由于其高能效、低功耗、高扭矩、低噪音、长寿命、响应快等优势,在多个领域都有广泛的应用。随着消费者生活质量的提升和消费市场的升级,终端市场对电机控制性能的要求也越来越高。BLDC电机以其特有的性能优异性,满足了下游应用领域对节能减排的迫切需求,特别是在家电、风机、泵类、电动工具、机器人、电动车等领域。BLDC电机逐渐成为主流。

1、蛋糕做大

BLDC电机的市场规模近年一直在增大,而且预计未来数年仍会持续增大。根据Grand View Research的数据,2022年BLDC电机的市场规模达189亿美元,预计到2025年将增长至223亿美元,年复合增长率为5.7%。

根据Grand View Research数据,亚太地区是BLDC市场规模占比最大的区域;在细分应用占比方面,受益于家电智能化与变频化升级趋势,家电端与HVAC设备的BLDC应用占比将稳步提升;在工业机械领域,其在2023年即已拥有超过24%的市场份额,并在节能减排政策推动下,工业市场BLDC应用的空间还将进一步扩大。从功率分级市场分析,则是功率低于750W的BLDC细分市场以49%占据着最大的市场份额。

从细分市场来看,新能源汽车是全球BLDC电机最大的应用领域,占据了38.7%的市场份额。随着汽车行业向智能化、轻量化等方向发展,对于BLDC电机的需求也不断增加。目前,BLDC电机主要应用于汽车的启动系统、制动系统、转向系统、空调系统、冷却系统、雨刮系统等部件。

BLDC创新应用,未来可期

图源包图网

预计到2027年,全球汽车领域对于BLDC电机的需求将达到105.8亿美元,年复合增长率为6.8%。其中,新能源汽车市场也是增长最快的细分市场。随着电动化和智能化的趋势,新能源汽车成为BLDC电机的重点拓展领域。此外,工业BLDC电机在工业机械设备市场中业务占据可观的市场份额。

2、驱动控制做主力

BLDC是MCU厂商的一个重要目标应用,市场竞争从产品到服务等极为激烈,国内外各家都在积极参与,甚至将其作为产品的主要目标市场。在电机驱动控制芯片领域,全球市场长期由德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、英飞凌(Infineon)、赛普拉斯(Cypress)等国际大厂主导。亚太地区,特别是中国,在BLDC市场中占据主导地位,拥有较高的成本效益和市场份额。国内电机企业正逐步向无刷电机等高端电机产品迈进,与国际厂商展开竞争,如峰岹科技、航顺芯片、凌鸥创芯、极海半导体等。

目前极海半导体根据用户需求,提供主控“MCU+LDO+HVIC+MOS”的分立方案,保留了高灵活度的解决方案以满足多样化的应用需求,同时即将推出主控MCU集成预驱、运放、LDO产品,为用户提供高集成度的硬件解决方案,简化系统设计、提高系统稳定性与可靠性、提高系统效率。

据其高级产品经理刘洋介绍,极海半导体电机控制专用产品线面向家电、风机水泵、通信设备、电动工具、暖通设备、伺服变频、运动出行等众多应用市场,提供灵活全面的软硬件开发工具及生态平台,并不断向新的应用方向拓展创新,帮助客户实现产品性能的创新与突破。

另外,深圳航顺芯片技术研发有限公司(下称,航顺芯片)一直以工匠精神在车规SoC、高端MCU领域踔厉进行应用创新。航顺芯片持续看好BLDC电机市场,特别是工业级产品的市场发展。航顺芯片已经有几个BLDC电机控制MCU系列在批量出货,公司还在深入理解用户使用习惯的基础上,设计了新一代的BLDC电机控制专用MCU,将大幅提高MCU的易用性,并使电机控制算法更为高效。

航顺芯片高级产品经理侯新荣表示,航顺芯片持续关注行业应用的发展,很多新的应用类型都大有发展的潜力。同时现在已有应用也有大量的升级迭代的需求。我们和客户紧密合作,无论是新应用的实现还是老应用的迭代,航顺的目标都是把目标应用做到最好,做到客户满意,市场认可。

3、高性能磁材是抓手

BLDC电机市场的增长很大一部分得益于高性能磁材在BLDC电机中的广泛应用,特别是稀土永磁材料,对BLDC电机的性能至关重要。

安森美系统应用工程师卜仕锋介绍到,永磁电机里面需要用到磁性材料,主要包含钕铁硼磁体、钐钴磁铁和铁氧体永磁体等,其中钕铁硼磁性材料是目前应用最为广泛的永磁体。

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而永磁BLDC电机主要是使用高性能永磁材料作为转子的无刷直流电机。这种电机因其高效率、低噪音、高精度和长寿命等特性而受到青睐。尤其是家电、汽车、电动工具等领域,BLDC电机的制造对高性能磁材的需求不断增长,以确保电机运行的高效率和高可靠性。

随着各国对节能和环保要求的提高,高性能磁材在BLDC电机中的应用将会进一步渗透。根据市场研究数据,BLDC电机市场规模正在稳步增长,预计在未来几年内将保持较高的增长率。同时,随着新材料和新技术的不断发展,高性能磁材的性能将进一步提升,为BLDC电机的发展提供更多可能性。

在电机的实际应用当中,高性能磁材的使用渗透率大大提升。稀土在高性能电机中的使用比例也在大大提升。

但根据此前的数据,新能源汽车永磁电机的产品和样件指标,均可比肩或者超过欧美日韩等一线汽车电机制造商的产品水平。其中,高端稀土永磁体的重稀土使用量降低近50%;绝缘材料长期耐温超200℃,圆电磁线耐电晕寿命达国标数倍以上;漆包扁线耐电晕寿命大于90小时。

4、顺应趋势

BLDC电机在节能减排、提高效率等方面的显著优势,使得其在新能源、智能制造等领域具有巨大的市场增长空间。

在新能源领域,新能源汽车对高性能、高效率电机的需求将持续增长,特别是BLDC电机在电动助力转向系统、电子悬架系统、汽车稳定性控制系统等中的应用越来越广泛。特别是新能源汽车对三电系统的精确温度控制需求,使得电子水泵等使用BLDC电机的部件需求大增。

在智能制造领域,智能制造对电机的要求日益提高,需要电机具备高精度、高可靠性、高效率等特点。BLDC电机正好符合这些要求,因此在智能制造领域的应用将不断增加。随着工业自动化、机器人等技术的不断发展,BLDC电机的市场需求将持续增长。

此外,家电领域,空调、电冰箱、洗衣机等白色家电领域已经开始应用BLDC电机,未来随着消费者对节能、高效产品的需求增加,BLDC电机在家电领域的应用将进一步扩大。

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目前,国家政府也在大力推行实现相关政策。就在5月11日,国家发改委发布了关于深入开展重点用能单位能效诊断的通知。通知要求落实节能法规政策标准,开展重点用能单位能效诊断,支撑分领域分行业节能降碳专项行动,推动节能降碳改造和用能设备更新。

侯新荣提到,BLDC电机在节能和降噪方面从原理上就有优势,在工业和商业的产品实践中更是有用户显而易见的效果。航顺芯片投资了专业的算法团队,并且与多个产业经验丰富的方案商紧密合作,不断推出符合行业和用户期望的电机控制方案。除了前面提到的近期将推出的入门电机专用MCU,在未来的几年,航顺芯片还将不断推出中级和高性能电机专用MCU,满足更多高速、高效率、高集成度、高可靠性、简便易用等不同客户的需求。

电机设计方面,卜仕锋认为需要综合考虑多种因数,其中磁路设计、绕组设计、永磁体设计,散热设计等技术是关键。通过进一步优化完善这些技术,也可以获得更高效、高功率、高可靠性、低噪音、小体积的电机。绕组的传统绕线方式效率低可靠性差,在材料选择和制造工艺的提升对电机生产效率和电机一致性会具有很大帮助。

5、抓住时机

不可否认,随着BLDC电机市场的增长,对BLDC电机控制器的需求也将大幅增加。BLDC电机控制器市场的发展趋势是智能化、高效化和可靠性提升。半导体器件厂商可以通过技术创新,提高BLDC电机控制器的性能,如采用先进的制程技术、优化驱动算法等;同时通过成本优化和普及策略,提高BLDC电机控制器的性价比,进一步推动BLDC电机市场的普及。

更有前瞻性的是,随着国家对节能减排、智能制造等领域的支持力度持续加大,半导体器件厂商可以抓住政策机遇,加强与政府、行业协会等的合作,共同推动BLDC电机市场的发展。

结语:

BLDC电机驱动控制芯片作为BLDC电机的核心部件,其技术创新将推动BLDC电机技术的进一步发展和优化。预计未来将有更多的高性能、低成本的BLDC电机驱动控制芯片问世,以满足市场的需求。

同时,随着国内电机企业逐步向无刷电机等高端电机产品迈进,其在BLDC电机市场中的竞争力将逐渐增强。预计未来国内企业将在BLDC电机市场中发挥更大的作用,推动市场的进一步发展。然而,随着BLDC电机制造工艺流程日趋成熟,材料成本将成为掣肘行业发展的瓶颈。如果在成本控制上得以突破,BLDC电机未来一定会在量上面有一个大幅度的爆发,在细分市场上也会有越来越更多的厂商进来,使上下游产业链能够得到良性、协同发展。

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