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【熱點】(中)電機年產超10億臺,BLDC電機滲透率有望持續提升!什么是BLDC電機

來源:電機通 瀏覽次數:1078 發布時間:2022-02-24

電動工具



       電動工具是應用最為廣泛的五金機電產品之一。因其結構輕盈、攜帶使用方便、出產效率高,能耗低等特點,廣泛應用在建筑、裝飾裝潢、木業加工、金屬加工,以及其他制造業等各應用行業的鉆、切、磨等加工環節。

       隨著技術的不斷發展,以及DIY觀念逐漸被人們接受,電動工具的應用范圍也在不斷擴展,許多傳統手動工具作業的領域開始更多地被電動工具所取代,電動工具也正在從產業應用拓展到家庭生活當中。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的電動工具了。隨著鋰電池技術的成熟,價格越來越親民,手持工具的量級在逐年增加,現在可與插電式的工具平分秋色。

       其實國內的電動工具產量一直都比較大,這幾年有所下滑。根據國家統計局的統計,2021年,我國電動工具的產量為2.2億臺左右。

       據我們了解,國內電扳手基本上已經實現了無刷化,電鉆類、高壓型,以及園林類工具還沒有完全無刷化,不過也轉換過程中。轉化慢的原因主要還是因為成本問題。目前BLDC電機相對傳統電機來說還是比較貴的。

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



電動自行車


       在國內,電動自行車也是一個不小的市場,根據國家統計局的數據,2020年,我國電動自行車產量達到2966.1萬輛。

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

BLDC電機在家電市場的滲透率


       我們也統計了一下BLDC電機在家電領域的滲透率情況。這個更多是我們跟業內的一些比較熟悉市場的人交流后獲得的,并不一定很準確,只是給大家一個參考。

       其實家電產品中的電機用量是非常大的,我們粗略做了一個統計,在沒算上空調、冰箱和洗衣機等大家電的情況下,年需電機量就超過8億臺了。如果算上的話,應該遠超10億臺電機的用量了。

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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,不說做新的產品市場,就是將現有的這些市場替換到50%,或者60%,市場規模也是相當可觀的。

       無刷直流電機(BLDC)克服了有刷直流電機的先天性缺陷,以電子換向器取代了機械換向器,所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調速性能等特點,又具有交流電機結構簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優點。無刷直流電機的實質是直流電源輸入,采用電子逆變器將直流電轉換為交流電,有轉子位置反饋的三相交流永磁同步電機。性能上相較一般的傳統直流電機有很大優勢,是當今最理想的調速電機。

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一、有刷直流電機簡介
介紹無刷直流電機之前,我們先來看看有刷電機:
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直流電機以良好的啟動性能、調速性能等優點著稱,其中屬于直流電機一類的有刷直流電機采用機械換向器,使得驅動方法簡單,其模型示意圖如下圖所示。
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直流電機模型示意圖

圖片
DC電機(有刷電機)的運轉示意圖

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

直流電機有以下缺點
結構相對復雜,增加了制造成本;
容易被環境(如灰塵等)影響,降低了工作的可靠性;
換向時會產生火花,限制了使用范圍;
容易損壞,增加了維護成本等。

二、無刷直流電機簡介

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

無刷直流電機(BLDC)以電子換向器取代了機械換向器,所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調速性能等特點,又具有交流電機結構簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優點。

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圖1:無刷直流電機模型示意圖

圖片
BLDC電機的運轉示意圖

無刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成??梢?,它和直流電機有著很多共同點,定子和轉子的結構差不多(原來的定子變為轉子,轉子變為定子),繞組的連線也基本相同。但是,結構上它們有一個明顯的區別:無刷直流電機沒有直流電機中的換向器和電刷,取而代之的是位置傳感器。這樣,電機結構就相對簡單,降低了電機的制造和維護成本,但無刷直流電機不能自動換向(相),犧牲的代價是電機控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機,有刷直流電機的驅動橋需要 4 只功率管,而無刷直流電機的驅動橋則需要 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,它的定子在內,轉子在外。另一種無刷直流電機的結構和這種剛剛相反,它的定子在外,轉子在內,即定子是線圈繞組組成的機座,而轉子用永磁材料制造。

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