隨著全球工業(yè)自動化、智能化和人們生活水平的提高，電機在汽車、家用電器、電子音像、信息處理設(shè)備，以及工業(yè)自動化等領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛。
據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達國家每個家庭平均擁有的電機數(shù)量是 80 到 130 臺，而我國大城市家庭平均擁有的電機數(shù)量大約在 20 到 40 臺之間，目前還遠低于發(fā)達國家的平均水平，因此，國內(nèi)的電機產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展空間。
相對于電機 200 多年的歷史，BLDC 電機其實是相對來說比較年輕的，從發(fā)展至今也就 50 多年的歷史。但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，MCU 和驅(qū)動組件的普及，使得 BLDC 電機的總體成本降低了很多，因此，這幾年 BLDC 電機得到了發(fā)展，其總體成長率也高于電機的成長率。
圖 1：BLDC 電機市場規(guī)模預(yù)測。
預(yù)計未來幾年 BLDC 電機的年復(fù)合增長率將會是 6.5%左右。據(jù)統(tǒng)計，2019 年 BLDC 的市場規(guī)模約為 163 億美元，預(yù)計到 2024 年將會達到 224.4 億美元左右。
市場規(guī)模擺在那里，那具體應(yīng)用又有哪些呢？最近，在<電子發(fā)燒友網(wǎng)>舉辦的第三屆 2020 年無刷直流電機控制技術(shù)研討會上，其行業(yè)分析師程文智分享了“BLDC 電機的十大潛力應(yīng)用市場分析”報告。在他看來，未來 BLDC 電機使用量比較大的應(yīng)用市場主要有汽車、5G、無人機 / 水下機器人、電踏車 / 電動車、工業(yè)機器人、風(fēng)機、壓縮機、電動工具、泵類和個人保健護理等。
一、汽車應(yīng)用市場
隨著新能源汽車的崛起、智能駕駛的滲透，以及車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用試點，汽車電子化的趨勢越來越明顯。
未來汽車中，除了驅(qū)動電機外，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子懸架系統(tǒng)、汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、汽車巡航控制系統(tǒng)、ABS、車身系統(tǒng)（車窗、門鎖、座椅、后視鏡、雨刷、天窗等）都將會大量使用到電機。
一般來說，經(jīng)濟型燃油車會配備 10 個左右的電機，普通的汽車會配備 20 到 30 臺電機，而豪華型汽車則會配備 60 到 70 臺，甚至上百臺電機，而新能源汽車一般需要 130 到 200 臺電機。
圖 2：汽車內(nèi)使用的電機數(shù)量。
隨著人們對汽車使用性能的日益注重，特別是對汽車舒適性、安全性、燃油經(jīng)濟性，以及環(huán)境保護等要求越來越高，汽車上的電子控制裝置和用電設(shè)備相應(yīng)增加，各種電動裝置的使用，使得汽車電機的裝備數(shù)量上升。
新能源汽車是這幾年的發(fā)展趨勢，現(xiàn)在全球政策都同時在推進新能源汽車發(fā)展。歐美等發(fā)達國家積極布局新能源汽車市場，通過各種補貼優(yōu)惠政策和法案，推動新能源汽車的發(fā)展，促進傳統(tǒng)燃油車到電動汽車的轉(zhuǎn)變。
國內(nèi) 2019 年 7 月之后，由于補貼大幅退坡，增速有所下滑，但隨著 2020 年各大車企的新能源車型不斷推出，特別是 TESLA Model3，大眾 ID.3 等車型的上市，行業(yè)有望由補貼驅(qū)動轉(zhuǎn)向需求驅(qū)動，進入第二個快速增長期。
二、5G
2020 年時中國 5G 發(fā)展的關(guān)鍵之年，雖然受疫情影響，第一季度 5G 建設(shè)出現(xiàn)遲滯，但中國移動表示，力爭 2020 年底，5G 基站數(shù)達到 30 萬的目標(biāo)不變，中國電信也將與中國聯(lián)通力爭在三季度完成新增共建 5G 基站 25 萬站，追回受疫情影響。加上中國廣電計劃籌建的 5 萬座基站，中國在今年將要建設(shè) 60 萬座基站。
圖 3：四大運營商 2020 年計劃建設(shè)的 5G 基站數(shù)量。
在 5G 基站中，需要用到電機的地方也不少，首先是基站天線。目前 5G 基站天線應(yīng)用配套的含齒輪箱組件的控制電機產(chǎn)品，包括步進電機和無刷電機兩種方案，每面電調(diào)天線配套使用一臺加齒輪箱的控制電機。
一般情況下，普通的通訊基站需要配置約 3 面天線，4G 基站需要配置 4 到 6 面天線，5G 基站的數(shù)量和天線數(shù)量將會進一步增加。
除了基站天線，基站中的冷卻系統(tǒng)也需要用到電機產(chǎn)品。比如散熱風(fēng)扇、空調(diào)壓縮機等等。
三、無人機 / 水下無人機
無人機幾年前就已經(jīng)很火了，但并不是所有的無人機都是使用無刷電機的?，F(xiàn)在很多無人機都在向無刷電機轉(zhuǎn)換，以獲得更長輕的機身，更長的續(xù)航時間。
據(jù) Droneii 報告，2018 年，全球無人機市場規(guī)模為 141 億美元，預(yù)計到 2024 年，全球無人機市場規(guī)模將達到 431 億美元，其中增速最快的是亞洲和北美地區(qū)。復(fù)合增長率為 20.5
根據(jù)民航局“民用無人機使命登記信息系統(tǒng)”統(tǒng)計，截至 2018 年底，中國共有 28.5 萬架無人機注冊，到 2019 年底，共有注冊無人機超過 39.2 萬架，無人機商業(yè)飛行 125 萬小時。
特別是在今年年初的疫情期間，無人機發(fā)揮了很大作用，比如它在醫(yī)院和疾控中心間穿梭，實施疫情防控急救藥品和標(biāo)本的自動化轉(zhuǎn)運；在公路上盤旋，代替人工進行空中指揮的工作；化身消毒神器，在全國各地廣大農(nóng)村乃至城區(qū)完成防疫消殺工作；化身宣傳小能手，隔空喊話宣傳勸導(dǎo)，讓人們好好宅在家里等等。
也正式由于疫情的影響，無接觸配送再次被推上風(fēng)口浪尖。國內(nèi)，民航局在去年就開展了無人機物流配送服務(wù)試點。由于疫情的影響，國內(nèi)的推進速度應(yīng)該會加快；國外，物流巨頭 UPS 與德國無人機制造商 Wingcopter 聯(lián)手，將新型垂直起降無人機帶入貨運行業(yè)，以運送包裹。
還有一個我們不太熟悉的水下無人機，也開始慢慢起量。記得我在 2017 年采訪的一家水下無人機企業(yè)，當(dāng)時他們剛好量產(chǎn)，通過眾籌的出貨也就幾百來臺，現(xiàn)在已經(jīng)年出貨量幾萬臺了。
四、電踏車 / 電動車
電踏車既保留了原始騎行體驗，又提供了智能化輔助動力。它是一種介于自行車與傳統(tǒng)電動車之間的交通工具，電踏車主要通過傳感器根據(jù)騎行信號提供相應(yīng)動力輔助，減少騎行者出力，讓用戶騎行更加輕松。與自行車相比，電踏車增加了電機、電池、傳感器、控制器、儀表等，使得騎行體驗更加豐富。與傳統(tǒng)電動車相比，電踏車不是通過手的轉(zhuǎn)握來控制車速，而是通過傳感器捕捉騎行的信號，進而理解騎行者的騎行意圖，提供相應(yīng)的動力輔助，使得騎行更加智能。
圖 4：自行車、電踏車和傳統(tǒng)電動車對比。
國內(nèi)的電踏車售價在 2000 到 10000 元不等。歐洲的輪轂電機電踏車售價在 500 到 1700 歐元之間，中置電機電踏車售價在 2300 到 3300 歐元之間。電踏車的售價遠高于自行車和電動車。
電機是電踏車電氣系統(tǒng)的核心部件。由于電機小型化、輕量化、運行效率及外觀可靠性直接決定了電踏車的性能，因此電機企業(yè)一般要根據(jù)電踏車的需求對電機進行定制化開發(fā)。電機占電踏車成本的 10%~30%。
歐洲對電踏車的需求旺盛。根據(jù)歐洲自行車行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2006 年到 2018 年，歐洲市場電踏車銷量從 9.8 萬輛，增長到了 250 萬輛。年均復(fù)合增長率達到 31%。
日本市場也在穩(wěn)步增長中。日本是最早研發(fā)、生產(chǎn)和銷售電踏車的國家，在 1980 年代就成功開發(fā)出了第一代電踏車，但由于日本多為丘陵地形，道路崎嶇不平，老齡化嚴重，電踏車成為了必要的選擇。
國內(nèi)市場處于起步階段。未來成長空間可觀。目前摩拜、小米、哈羅出行，倍速出行，永久等企業(yè)開始在國內(nèi)嘗試推廣電踏車。
五、工業(yè)機器人
工業(yè)機器人在國內(nèi)主要是替代市場，其空間相當(dāng)廣闊。雖然中國是全球第一大工業(yè)機器人應(yīng)用市場，但在工業(yè)機器人領(lǐng)域，全球知名生產(chǎn)廠商主要集中在以美、日、德國等為代表的發(fā)達國家，如瑞典 ABB、日本發(fā)那科、安川電機，以及德國庫卡為代表的四大家族。
圖 5：工業(yè)機器人銷量。（數(shù)據(jù)來源：國際機器人聯(lián)合會）
根據(jù)國際機器人聯(lián)合會的數(shù)據(jù)，2018 年全球工業(yè)機器人銷量為 42.2 萬套，其中中國區(qū)的銷量是 15.4 萬套，占比 36.5%。另外，根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)可以看出，中國工業(yè)機器人的產(chǎn)量也在逐漸增加，從 2015 年的 3.3 萬套左右，增長到了 2018 年的 18.7 萬套。增長速度迅猛。
不僅如此，隨著近年來政府不斷推出產(chǎn)業(yè)支持，國內(nèi)企業(yè)的不斷突圍，國內(nèi)工業(yè)機器人國產(chǎn)化率不斷提高。2018 年上半年，機器人本體銷售國產(chǎn)占比由 2015 年的 19.42%，上升到了 28.48。與此同時，我國工業(yè)機器人的整體銷量也保持增長。
六、風(fēng)機
風(fēng)機包括：風(fēng)扇、油煙機、吹風(fēng)機、風(fēng)簾機、暖通空調(diào)風(fēng)機等等。主要的下游制造商有美的、艾美特、格力、先鋒、華帝、老板等等。
從家用風(fēng)扇來看，這一塊是非常大的市場，中國家用風(fēng)扇的產(chǎn)量是非常大的，根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2018 年，我國家用風(fēng)扇的產(chǎn)量是 1.8 億臺，2017 年沒有 12 月的數(shù)據(jù)，但 11 個月的數(shù)據(jù)是 1.6 億臺，2016 年是 1.6 億臺，估計 2019 年有 1.9 億臺左右。
圖 6：中國家用風(fēng)扇產(chǎn)量。（數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局）
目前國內(nèi)主流的小家電廠商，比如美的、先鋒、日彩、艾美特等等，基本上都有采用無刷電機的產(chǎn)品面市。其中艾美特的數(shù)量最大，小米的成本最低。
隨著小米等一些跨界廠商的進入，家用風(fēng)扇領(lǐng)域的無刷電機轉(zhuǎn)換率開始加快?，F(xiàn)在，在家用風(fēng)扇領(lǐng)域，國內(nèi)無刷電機廠商已經(jīng)有一席之地了。
除了家用風(fēng)扇，還有設(shè)備散熱風(fēng)扇，設(shè)備扇熱風(fēng)扇其實在多年以前就開始向無刷電機開始轉(zhuǎn)換。在這個領(lǐng)域有一個標(biāo)桿企業(yè)，那就是依必安派特（EBM），該公司的風(fēng)機和電機產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在了通風(fēng)、空調(diào)、制冷、家電、供暖和汽車等多個行業(yè)。
目前，國內(nèi)有不少公司在做與 EBM 類似的無刷散熱風(fēng)扇，而且已經(jīng)搶占了不少 EBM 的市場。
特別是國內(nèi)充電樁的興起，國內(nèi)廠商的機會應(yīng)該很大。現(xiàn)在國家還將充電樁列入了“新基建”項目，今年應(yīng)該會有更大的發(fā)展。
還有冰柜冷卻風(fēng)機，由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家能效標(biāo)準(zhǔn)的影響，冰柜冷卻風(fēng)機開始轉(zhuǎn)向 BLDC 電機，而且轉(zhuǎn)換速度相對較快，產(chǎn)品數(shù)量比較大。預(yù)計在 2022 年之前，60%的冰柜冷卻機將會換成變頻電機。目前冰柜冷卻機方面的國內(nèi)配套廠商主要集中在長三角和珠三角地區(qū)。
風(fēng)機方面，還有抽油煙機，它是廚房電器的重要組成部分。不過由于成本原因，抽油煙機的無刷化轉(zhuǎn)換率還不高。目前變頻的方案大約是 150 元左右，但非無刷電機方案基本百元內(nèi)就能搞定，低成本的甚至只需要 30 元左右。
還有新風(fēng)機和空氣凈化器很多也是采用無刷電機方案來做的。目前市面上的產(chǎn)品，小型的一般采用 Nedic 的外轉(zhuǎn)子電機，大型的空氣凈化器一般都是采用 EBM 的風(fēng)機。
此外，還有一個這兩年開始起量的空氣循環(huán)扇，目前價值量還算高，一般成品都是要七八百一臺，貴一點的兩三千的也有。
七、壓縮機
由于冰箱壓縮機的轉(zhuǎn)速決定了冰箱內(nèi)部的溫度，而變頻冰箱壓縮機的轉(zhuǎn)速可根據(jù)溫度來發(fā)生改變，從而可以讓冰箱根據(jù)當(dāng)前的溫度情況做出調(diào)整，讓冰箱內(nèi)的溫度更好地保持恒定。這樣，食物的保鮮效果將更好。變頻冰箱壓縮機大都選擇 BLDC 電機，因此工作的時候效率更高，噪聲更小，而且使用壽命更高。
圖 7：中國冰箱和變頻冰箱銷量情況。（數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局）
這一領(lǐng)域以前是日、韓、臺系廠商的產(chǎn)品為主，但 2010 年之后，國內(nèi)廠商的起步很快，據(jù)說上海有一家廠商的年出貨量已經(jīng)接近 3000 萬臺左右了。
隨著國內(nèi)半導(dǎo)體廠商的進步，不論是主控 MCU 廠商，預(yù)驅(qū) Gate Driver，還是功率 MOSFET，國內(nèi)廠商基本都能提供了。
還有就是空調(diào)壓縮機，目前變頻空調(diào)已經(jīng)基本上深入人心，空調(diào)變頻化已經(jīng)是大勢所趨。國內(nèi)空調(diào)的產(chǎn)量也是相當(dāng)大的。根據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計，2018 年空調(diào)用電機的產(chǎn)量是 3.6 億臺，空調(diào)用 BLDC 電機的產(chǎn)量為 9600 萬臺左右。而且，空調(diào)用 BLDC 電機的產(chǎn)量基本上每年都在上升。
八、電動工具
電動工具是應(yīng)用最為廣泛的五金機電產(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。
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(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。
據(jù)統(tǒng)計，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。
這主要是由于無刷電機的節(jié)能和高效率，讓手持式電動工具可以運行更長時間?，F(xiàn)在很多國際廠商和國內(nèi)廠商都投入很多資源進行產(chǎn)品開發(fā)，比如 Bosch、Dewalt、Milwaukee、Ryobi、Makita 等。
目前國內(nèi)的電動工具發(fā)展也很迅速，特別是在江浙一帶，集中很多電動工具廠商。最近幾年江浙一帶的無刷電機控制方案成本下降很快，不少廠商已經(jīng)發(fā)動了價格戰(zhàn)，據(jù)說一個電動工具的無刷電機控制方案也就 6、7 元左右，有的甚至只需要 4、5 元。
九、泵類
水泵是一個比較傳統(tǒng)的行業(yè)，其種類繁多，方案類型也多種多樣。就算是相同功率的驅(qū)動板，目前市面上就有多種，價格從不到兩元的，到四、五十元不等。
在水泵應(yīng)用中，中大型功率多以三相異步電機為主，小微型水泵以 AC 兩極泵為主。現(xiàn)在北方取暖改造對于泵類方案的技術(shù)創(chuàng)新是一個好機會。
如果只從技術(shù)的角度來說，無刷電機是比較適合在泵類領(lǐng)域應(yīng)用的，其體積、功率密度，甚至成本都有一定的優(yōu)勢。
十、個人保健護理
在個人保健護理方面，有兩個比較有代表性的產(chǎn)品，一是戴森的網(wǎng)紅產(chǎn)品風(fēng)筒，另一個是筋膜槍。
自從 Dyson 推出了采用高速數(shù)碼電機的風(fēng)筒產(chǎn)品后，帶火了整個風(fēng)筒市場。
根據(jù)以前晶豐明源的錢志存的介紹，目前國內(nèi)的風(fēng)筒方案主要有三個方向：一是以 Dyson 為標(biāo)桿的，采用超高速無刷電機的方案，轉(zhuǎn)速一般是 10 萬轉(zhuǎn)左右，最高的有 16 萬轉(zhuǎn)每分鐘；二是 U 馬達取代方案，轉(zhuǎn)速與 U 馬達類似，其優(yōu)勢是重量輕，風(fēng)壓大；三是外轉(zhuǎn)子高壓方案，其電機主要是仿制 Nedic 的方案。
目前國內(nèi)的仿制產(chǎn)品，不是以前單純的抄了，基本上都做到了專利規(guī)避，并且做了一定的創(chuàng)新。
筋膜槍的出貨量近年來開始井噴。據(jù)說現(xiàn)在健身房教練和運動愛好者都配備了筋膜槍。筋膜槍是利用了震動的力學(xué)原理，通過筋膜槍將震動傳遞到深層的筋膜肌肉，達到放松筋膜的作用，降低肌肉張力。有人將筋膜槍當(dāng)作是運動后的放松神器。
不過現(xiàn)在筋膜槍的水也很深，雖然外形看起來都差不多，但價格從 100 多元的到 3000 多元的都有。現(xiàn)在筋膜槍使用的 BLDC 電機控制驅(qū)動板的市場售價已經(jīng)下降到了 8.x 元，甚至還出現(xiàn)了 6 元左右的控制驅(qū)動板。使得筋膜槍的價格迅速下降了。
據(jù)說有家電機廠商，本來快要倒閉了的，但靠筋膜槍一個產(chǎn)品，立馬起死回生了。而且還過得相當(dāng)滋潤了。
當(dāng)然，除了這兩個產(chǎn)品，還有男生用的剃須刀，女生有的美容儀等產(chǎn)品也都有向無刷電機轉(zhuǎn)換的趨勢。
結(jié)語
總的來說，BLDC 電機還處于起步階段，應(yīng)用現(xiàn)在也是百花齊放。除了我這里講到的一些，還有很多，比如服務(wù)機器人，AGV，掃地機器人、破壁機、炒菜機、洗碗機等等都有它的身影，其實，我們生活中用到電機的地方很多，未來還有很多應(yīng)用等待我們?nèi)ネ诰颉?/p>