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【熱點】(中)電機(jī)年產(chǎn)超10億臺,BLDC電機(jī)滲透率有望持續(xù)提升!什么是BLDC電機(jī)

來源:電機(jī)通 瀏覽次數(shù):4630 發(fā)布時間:2022-02-24

電動工具



       電動工具是應(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,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,電動工具的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展,許多傳統(tǒng)手動工具作業(yè)的領(lǐng)域開始更多地被電動工具所取代,電動工具也正在從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用拓展到家庭生活當(dāng)中。電動工具的需求量正在逐年增加。

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       電動工具的無刷化其實很早就開始了,在2010年時,國外有些品牌就推出了采用無刷電機(jī)的電動工具了。隨著鋰電池技術(shù)的成熟,價格越來越親民,手持工具的量級在逐年增加,現(xiàn)在可與插電式的工具平分秋色。

       其實國內(nèi)的電動工具產(chǎn)量一直都比較大,這幾年有所下滑。根據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計,2021年,我國電動工具的產(chǎn)量為2.2億臺左右。

       據(jù)我們了解,國內(nèi)電扳手基本上已經(jīng)實現(xiàn)了無刷化,電鉆類、高壓型,以及園林類工具還沒有完全無刷化,不過也轉(zhuǎn)換過程中。轉(zhuǎn)化慢的原因主要還是因為成本問題。目前BLDC電機(jī)相對傳統(tǒng)電機(jī)來說還是比較貴的。

       目前國內(nèi)的電動工具主要集中在華東、華南、西南地區(qū)生產(chǎn);其中華東地區(qū)產(chǎn)量最高,特別是浙江省貢獻(xiàn)了最多產(chǎn)量;浙江和江蘇兩省產(chǎn)量加起來超過了80%。



電動自行車


       在國內(nèi),電動自行車也是一個不小的市場,根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù),2020年,我國電動自行車產(chǎn)量達(dá)到2966.1萬輛。

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       國內(nèi)對電動自行車的需求大,隨著新國標(biāo)的執(zhí)行,以前的存量市場也將會需要替換成新國標(biāo)的電動自行車。據(jù)我們了解,這個存量超過了1億。想想這個市場也是蠻大的。

BLDC電機(jī)在家電市場的滲透率


       我們也統(tǒng)計了一下BLDC電機(jī)在家電領(lǐng)域的滲透率情況。這個更多是我們跟業(yè)內(nèi)的一些比較熟悉市場的人交流后獲得的,并不一定很準(zhǔn)確,只是給大家一個參考。

       其實家電產(chǎn)品中的電機(jī)用量是非常大的,我們粗略做了一個統(tǒng)計,在沒算上空調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)等大家電的情況下,年需電機(jī)量就超過8億臺了。如果算上的話,應(yīng)該遠(yuǎn)超10億臺電機(jī)的用量了。

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       這幾個市場的滲透率普遍在10%以下,暢想一下未來,不說做新的產(chǎn)品市場,就是將現(xiàn)有的這些市場替換到50%,或者60%,市場規(guī)模也是相當(dāng)可觀的。

       無刷直流電機(jī)(BLDC)克服了有刷直流電機(jī)的先天性缺陷,以電子換向器取代了機(jī)械換向器,所以無刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點,又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點。無刷直流電機(jī)的實質(zhì)是直流電源輸入,采用電子逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,有轉(zhuǎn)子位置反饋的三相交流永磁同步電機(jī)。性能上相較一般的傳統(tǒng)直流電機(jī)有很大優(yōu)勢,是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī)。

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一、有刷直流電機(jī)簡介
介紹無刷直流電機(jī)之前,我們先來看看有刷電機(jī):
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直流電機(jī)以良好的啟動性能、調(diào)速性能等優(yōu)點著稱,其中屬于直流電機(jī)一類的有刷直流電機(jī)采用機(jī)械換向器,使得驅(qū)動方法簡單,其模型示意圖如下圖所示。
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直流電機(jī)模型示意圖

圖片
DC電機(jī)(有刷電機(jī))的運轉(zhuǎn)示意圖

電機(jī)主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉(zhuǎn)子(電樞) 、換向器和電刷等構(gòu)成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流, 電機(jī)的換向器就會自動改變電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場方向,這樣,直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會持續(xù)運轉(zhuǎn)下去。

直流電機(jī)有以下缺點
結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,增加了制造成本;
容易被環(huán)境(如灰塵等)影響,降低了工作的可靠性;
換向時會產(chǎn)生火花,限制了使用范圍;
容易損壞,增加了維護(hù)成本等。

二、無刷直流電機(jī)簡介

BLDC電機(jī)中的“BL”意為“無刷”,就是DC電機(jī)(有刷電機(jī))中的“電刷”沒有了。

無刷直流電機(jī)(BLDC)以電子換向器取代了機(jī)械換向器,所以無刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點,又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點。

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圖1:無刷直流電機(jī)模型示意圖

圖片
BLDC電機(jī)的運轉(zhuǎn)示意圖

無刷直流電機(jī)主要由用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成。可見,它和直流電機(jī)有著很多共同點,定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)差不多(原來的定子變?yōu)檗D(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子變?yōu)槎ㄗ?,繞組的連線也基本相同。但是,結(jié)構(gòu)上它們有一個明顯的區(qū)別:無刷直流電機(jī)沒有直流電機(jī)中的換向器和電刷,取而代之的是位置傳感器。這樣,電機(jī)結(jié)構(gòu)就相對簡單,降低了電機(jī)的制造和維護(hù)成本,但無刷直流電機(jī)不能自動換向(相),犧牲的代價是電機(jī)控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機(jī),有刷直流電機(jī)的驅(qū)動橋需要 4 只功率管,而無刷直流電機(jī)的驅(qū)動橋則需要 6 只功率管)。

圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對極的無刷直流電機(jī),它的定子在內(nèi),轉(zhuǎn)子在外。另一種無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和這種剛剛相反,它的定子在外,轉(zhuǎn)子在內(nèi),即定子是線圈繞組組成的機(jī)座,而轉(zhuǎn)子用永磁材料制造。

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