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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:2582 發布時間:2022-02-24

電(dian)動工(gong)具



       電動工(gong)具是應(ying)用(yong)(yong)最為廣(guang)泛的五金機電產品之(zhi)一。因其(qi)結構輕盈、攜(xie)帶使用(yong)(yong)方便、出產效率高,能耗低等(deng)特點(dian),廣(guang)泛應(ying)用(yong)(yong)在建筑、裝(zhuang)(zhuang)飾裝(zhuang)(zhuang)潢、木業(ye)(ye)加工(gong)、金屬加工(gong),以及(ji)其(qi)他(ta)制造業(ye)(ye)等(deng)各應(ying)用(yong)(yong)行業(ye)(ye)的鉆、切(qie)、磨(mo)等(deng)加工(gong)環節。

       隨著技術(shu)的不(bu)(bu)斷發(fa)展,以及DIY觀念(nian)逐(zhu)漸(jian)被人(ren)們(men)接受,電(dian)動(dong)(dong)工具的應用范圍也在(zai)(zai)不(bu)(bu)斷擴(kuo)展,許多傳統手動(dong)(dong)工具作業(ye)的領域開(kai)始更多地被電(dian)動(dong)(dong)工具所(suo)取(qu)代,電(dian)動(dong)(dong)工具也正(zheng)在(zai)(zai)從產業(ye)應用拓展到家庭生活當中(zhong)。電(dian)動(dong)(dong)工具的需求量正(zheng)在(zai)(zai)逐(zhu)年增加(jia)。

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       電(dian)動(dong)工(gong)具的無刷化其實很早就開始(shi)了(le)(le),在(zai)2010年(nian)(nian)時,國外(wai)有些品牌就推(tui)出了(le)(le)采用無刷電(dian)機的電(dian)動(dong)工(gong)具了(le)(le)。隨(sui)著鋰(li)電(dian)池技術(shu)的成熟,價格越來(lai)越親民,手持工(gong)具的量級(ji)在(zai)逐(zhu)年(nian)(nian)增加,現在(zai)可(ke)與插電(dian)式(shi)的工(gong)具平分秋(qiu)色。

       其實國(guo)內(nei)的電動工(gong)具(ju)產量(liang)一直都比(bi)較大(da),這幾年(nian)有所(suo)下滑。根據(ju)國(guo)家統(tong)計(ji)局(ju)的統(tong)計(ji),2021年(nian),我國(guo)電動工(gong)具(ju)的產量(liang)為(wei)2.2億臺左右。

       據我(wo)們了(le)解,國內電(dian)扳手基本(ben)上已經實現了(le)無(wu)刷化(hua),電(dian)鉆(zhan)類、高壓型(xing),以及園林類工具還沒(mei)有完全(quan)無(wu)刷化(hua),不(bu)過(guo)也轉(zhuan)換(huan)過(guo)程中。轉(zhuan)化(hua)慢的(de)原因(yin)主(zhu)要還是因(yin)為(wei)成本(ben)問題。目前BLDC電(dian)機相(xiang)對傳統電(dian)機來說還是比較(jiao)貴的(de)。

       目前(qian)國內的電(dian)動工具主要集(ji)中在(zai)華東(dong)、華南、西南地(di)(di)區(qu)生產;其中華東(dong)地(di)(di)區(qu)產量最高,特別是浙江省貢獻了最多產量;浙江和江蘇(su)兩省產量加起(qi)來超過了80%。



電動自行車


       在(zai)國內,電動(dong)自行車(che)也是一個不(bu)小的市場,根(gen)據國家統(tong)計局(ju)的數據,2020年,我(wo)國電動(dong)自行車(che)產量(liang)達到2966.1萬輛。

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       國內對電動自行(xing)車(che)的(de)需(xu)求大,隨著(zhu)新(xin)國標(biao)的(de)執(zhi)行(xing),以(yi)前的(de)存量(liang)市(shi)場(chang)也(ye)將會需(xu)要替換成(cheng)新(xin)國標(biao)的(de)電動自行(xing)車(che)。據我們(men)了(le)解,這個(ge)存量(liang)超過了(le)1億。想想這個(ge)市(shi)場(chang)也(ye)是蠻大的(de)。

BLDC電(dian)機在(zai)家電(dian)市場的滲透率(lv)


       我(wo)們也統計了一(yi)下BLDC電機(ji)在家電領域的(de)滲透率(lv)情(qing)況。這個(ge)更(geng)多是我(wo)們跟業內的(de)一(yi)些比較(jiao)熟(shu)悉市場的(de)人交(jiao)流后獲(huo)得的(de),并(bing)不(bu)一(yi)定很準確,只是給大家一(yi)個(ge)參考。

       其實家(jia)電產(chan)品中(zhong)的(de)(de)(de)電機用量(liang)(liang)是非常大(da)的(de)(de)(de),我們粗略做了(le)一個統(tong)計,在沒算上空調、冰箱和(he)洗衣機等大(da)家(jia)電的(de)(de)(de)情況下,年(nian)需電機量(liang)(liang)就超過8億(yi)臺了(le)。如果算上的(de)(de)(de)話,應該遠超10億(yi)臺電機的(de)(de)(de)用量(liang)(liang)了(le)。

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       這幾個市場的(de)滲透(tou)率普遍(bian)在10%以(yi)下,暢想一下未來,不說做新(xin)的(de)產品(pin)市場,就是將現(xian)有的(de)這些市場替(ti)換到(dao)50%,或者(zhe)60%,市場規模也是相當可觀的(de)。

       無刷直流電機(BLDC)克服了有刷直流電機(ji)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(xiang)較一般(ban)的傳統直流電(dian)(dian)機有很大優勢,是(shi)當今最(zui)理(li)想的調(diao)速電(dian)(dian)機。

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一、有刷直流電機簡介
介紹無刷直流電(dian)(dian)機之前,我(wo)們先來看(kan)看(kan)有刷電(dian)(dian)機:
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直(zhi)流(liu)(liu)電機(ji)以良好的啟動(dong)性(xing)能(neng)、調速(su)性(xing)能(neng)等優點著稱,其中屬于直(zhi)流(liu)(liu)電機(ji)一類的有刷直(zhi)流(liu)(liu)電機(ji)采用機(ji)械換向器,使得驅動(dong)方法(fa)簡單,其模(mo)型示意圖如下圖所示。
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直流電機(ji)模型示(shi)意圖

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DC電機(有刷電機)的運轉示(shi)意圖(tu)

電(dian)(dian)機(ji)主要由永磁(ci)材料制造的定子(zi)、繞有線圈繞組的轉(zhuan)子(zi)(電(dian)(dian)樞) 、換(huan)向(xiang)(xiang)器(qi)和(he)電(dian)(dian)刷等構成。只要在電(dian)(dian)刷的A和(he)B兩端通入一定的直流電(dian)(dian)流, 電(dian)(dian)機(ji)的換(huan)向(xiang)(xiang)器(qi)就會(hui)自動改變(bian)電(dian)(dian)機(ji)轉(zhuan)子(zi)的磁(ci)場方向(xiang)(xiang),這樣,直流電(dian)(dian)機(ji)的轉(zhuan)子(zi)就會(hui)持續(xu)運轉(zhuan)下去。

直流電機有以下缺點
結構相對(dui)復雜,增(zeng)加(jia)了制造(zao)成本;
容易(yi)被環境(如灰塵等)影響,降(jiang)低了工(gong)作的可(ke)靠(kao)性(xing);
換向時會產生火(huo)花,限(xian)制了(le)使用范(fan)圍(wei);
容易損壞(huai),增(zeng)加了維護(hu)成(cheng)本等。

二、無刷直流電機簡介

BLDC電(dian)(dian)機(ji)中的(de)“BL”意為“無刷”,就是DC電(dian)(dian)機(ji)(有刷電(dian)(dian)機(ji))中的(de)“電(dian)(dian)刷”沒有了。

無(wu)刷直流(liu)電機(ji)(ji)(BLDC)以電子換(huan)向器(qi)取(qu)代了機(ji)(ji)械換(huan)向器(qi),所以無(wu)刷直流(liu)電機(ji)(ji)既具有直流(liu)電機(ji)(ji)良好的調速(su)性(xing)能等特(te)點,又具有交流(liu)電機(ji)(ji)結構簡(jian)單、無(wu)換(huan)向火花(hua)、運行(xing)可靠(kao)和易于維護等優點。

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圖(tu)1:無刷直流電(dian)機模型示意(yi)圖(tu)

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BLDC電機的運轉示(shi)意圖

無(wu)刷(shua)(shua)(shua)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)主要由用永(yong)磁材(cai)料制(zhi)造的轉子(zi)、帶有(you)線圈繞(rao)組的定(ding)子(zi)和(he)位置(zhi)傳感(gan)器(qi)(可有(you)可無(wu))組成。可見,它(ta)和(he)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)有(you)著很多(duo)共(gong)同(tong)點(dian),定(ding)子(zi)和(he)轉子(zi)的結(jie)構(gou)差不多(duo)(原來的定(ding)子(zi)變為轉子(zi),轉子(zi)變為定(ding)子(zi)),繞(rao)組的連(lian)線也基本(ben)相同(tong)。但(dan)是(shi),結(jie)構(gou)上它(ta)們有(you)一個明顯的區別:無(wu)刷(shua)(shua)(shua)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)沒有(you)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)中的換向器(qi)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua),取而代之(zhi)的是(shi)位置(zhi)傳感(gan)器(qi)。這樣(yang),電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)結(jie)構(gou)就相對簡單(dan),降(jiang)低了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的制(zhi)造和(he)維護成本(ben),但(dan)無(wu)刷(shua)(shua)(shua)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)不能自動換向(相),犧牲(sheng)的代價是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)控制(zhi)器(qi)成本(ben)的提高(如同(tong)樣(yang)是(shi)三(san)相直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji),有(you)刷(shua)(shua)(shua)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的驅動橋需要 4 只功率(lv)管,而無(wu)刷(shua)(shua)(shua)直(zhi)(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的驅動橋則需要 6 只功率(lv)管)。

圖(tu)1所示為其中(zhong)一(yi)種(zhong)小功(gong)率三(san)相(xiang)、星形(xing)連(lian)接、單副磁(ci)對極的(de)無刷直(zhi)流(liu)電機(ji),它的(de)定(ding)(ding)子(zi)在(zai)內(nei),轉(zhuan)子(zi)在(zai)外。另(ling)一(yi)種(zhong)無刷直(zhi)流(liu)電機(ji)的(de)結構(gou)和這種(zhong)剛剛相(xiang)反,它的(de)定(ding)(ding)子(zi)在(zai)外,轉(zhuan)子(zi)在(zai)內(nei),即定(ding)(ding)子(zi)是線圈繞組(zu)組(zu)成的(de)機(ji)座,而轉(zhuan)子(zi)用永磁(ci)材料制(zhi)造(zao)。

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