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淺談無刷電機(jī)的10大應(yīng)用

其利天下技術(shù) ? 2024-02-12 22:03 ? 次閱讀

BLDC 電機(jī)的應(yīng)用

近年來,隨著全球提出的低碳,高能效的概念提出,作為高效動力來源的BLDC技術(shù),越來越受到各界的追捧。

BLDC(無刷電機(jī))的發(fā)展史不過幾十年時(shí)間,隨著近年來,新磁性材料的運(yùn)用、微電子技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展,大功率開關(guān)元件的發(fā)展也取得了很大進(jìn)步。這為BLDC的小型化控制奠定了基礎(chǔ)。尤其是這些年AI智能機(jī)器人、無人機(jī)和電動車的迅猛發(fā)展,促使BLDC電機(jī)在航空、工業(yè)、汽車、民用控制系統(tǒng),以及家用電器等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,BLDC的運(yùn)用越來越常見。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,2018年BLDC電機(jī)市場的規(guī)模為153.6億美元,未來幾年的市場增長率為6.5%左右,隨著驅(qū)動電路組件成本的降低,未來BLDC的高性價(jià)比將取代傳統(tǒng)電機(jī)組件只是時(shí)間問題。經(jīng)有關(guān)機(jī)構(gòu)的調(diào)查數(shù)據(jù)說,BLDC無刷電機(jī)和驅(qū)動電路的價(jià)格將越來越接近,這將更有利于BLDC的普及。我們盤點(diǎn)下身邊的無刷電機(jī)的一些運(yùn)用場景:

01按摩器材個護(hù)類(筋膜槍)

wKgZomWzcfKAa1viAAWa_ivi3Dk823.png其利天下技術(shù)—筋膜槍方案

這些年,隨著人們生活水平的提高,大家對生活品質(zhì)的要求發(fā)生了很大的變化。熱愛運(yùn)動的玩家鍛煉后往往會給肌肉放松。

因此,筋膜槍的出貨量近年來開始井噴。通過筋膜槍將震動傳遞到深層的筋膜肌肉,達(dá)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(yùn)動后的放松神器。從技術(shù)上來說,筋膜槍多數(shù)都是采用無感外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)。

其次按摩設(shè)備的話,如個人護(hù)理類按摩的小型按摩器,按摩椅等等很多都是無刷馬達(dá)做的。其性價(jià)比高和故障率都很低。

wKgaomWzcp6ANUJBAAMqNlWKSAk829.png其利天下技術(shù)—筋膜槍

02電動工具

wKgZomWzd_SAIo3zAATUD19SHQI801.png其利天下技術(shù)—多功能手電鉆

電動工具的無刷馬達(dá)更迭其實(shí)早就開始了的,早在2010年前后,國外就有很多品牌已經(jīng)大量采用無刷馬達(dá)的產(chǎn)品出來了,比如知名品牌BOSH/Dewalt /Ryobi/Makita等等,隨著鋰電池技術(shù)的成熟度越來越高,價(jià)格越來越低,電動工具隨著國內(nèi)建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展,也得到了快速的更迭。

據(jù)可靠消息,國內(nèi)電動扳手、電鉆類等都基本實(shí)現(xiàn)了無刷化,這主要是由于無刷電機(jī)的節(jié)能和高效,一個小電池可以工作2-3個小時(shí),電動工具節(jié)省了不少人力和時(shí)間,效率提升明顯。

電動工具是市場需求量很大的行業(yè),關(guān)鍵是,其無刷電機(jī)驅(qū)動的價(jià)格PK基本也是到了白熱化的地步。產(chǎn)品特點(diǎn)主要是方波技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,對穩(wěn)定性要求還是比較高,當(dāng)然對成本也是要求很高,競爭異常激烈。

03高速吹風(fēng)筒/小風(fēng)機(jī)類

wKgZomWzeE2AOYJCAAWuRMh7YZY099.png其利天下技術(shù)—高速風(fēng)筒

高速風(fēng)筒的興起最早來源于戴森對產(chǎn)品的革新,高速風(fēng)筒成為個人護(hù)理領(lǐng)域一璀璨的明星。從傻大粗變成了白富美,吹風(fēng)筒從此有了高速風(fēng)筒的智能化理念。

目前國內(nèi)風(fēng)筒方案主要有三個方向:

1、如戴森一樣的,采用超高速無刷電機(jī)實(shí)現(xiàn)的,轉(zhuǎn)速一般在10萬轉(zhuǎn)左右/分鐘,最高的到做16萬轉(zhuǎn)/分鐘。

2、U馬達(dá)取代方案,轉(zhuǎn)速和U馬達(dá)類似,其優(yōu)勢是重量輕,風(fēng)量大。

3、外轉(zhuǎn)子高壓方案,其電機(jī)主要是仿制Nedic方案。

04風(fēng)扇類/吊扇類

wKgZomWzeXOACpRXAAFiBudWOpM005.png其利天下技術(shù)—風(fēng)扇燈

設(shè)備散熱風(fēng)扇在多年以前就開始向BLDC電機(jī)方向轉(zhuǎn)換,在這個領(lǐng)域內(nèi)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(jī)和電機(jī)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在了通風(fēng)、空調(diào)、制冷、家電、供暖、汽車等多個行業(yè)。設(shè)備風(fēng)扇運(yùn)用是很廣的,比如火車上,電動機(jī)車,服務(wù)器風(fēng)扇等都是無刷馬達(dá)的運(yùn)用。

其次,如吊扇,以前的吊扇主要以電容感應(yīng)馬達(dá)為主,因?yàn)殡娙莞袘?yīng)馬達(dá)容易控制,但效率不高,現(xiàn)在國內(nèi)不少廠商陸續(xù)開發(fā)了以外轉(zhuǎn)子為主的無刷電機(jī)吊扇燈方案。吊扇燈方案分為高壓和低壓兩種類型,一般低功率的產(chǎn)品以低壓為主,大于50W的產(chǎn)品以高壓為主,現(xiàn)在高壓方案的產(chǎn)品出貨量增長速度很快。

05空調(diào)壓縮機(jī)/冰箱壓縮機(jī)

wKgaomWzeZOAesDzAAO_HcD_LUE376.png其利天下技術(shù)—空調(diào)pcb板

由于冰箱壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速決定了冰箱內(nèi)部的溫度,而變頻冰箱壓縮機(jī)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(jī)大都選擇BLDC電機(jī),因此工作的時(shí)候效率更高,噪聲更小,而且使用壽命更高。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(jìn)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。

06掃地、清潔機(jī)器人

wKgZomWzekiAa1Q6AAMWiIGWUlI379.png其利天下技術(shù)—掃地機(jī)器人

近些年來,智能家居行業(yè)蓬勃發(fā)展,其中代替人勞動的掃地機(jī)器人,清潔類的拖洗一體機(jī)、吸塵器等產(chǎn)品層出不窮。而這些產(chǎn)品大多都是居于無刷馬達(dá)開發(fā)的。吸塵器和掃地機(jī)器人是BLDC電機(jī)應(yīng)用中備受重視的一個領(lǐng)域,目前新型的吸塵器和掃地機(jī)器人主要以Dyson和萊克等為代表。

這幾年來,吸塵器的開發(fā)熱點(diǎn)主要集中在高速電機(jī)上,各個廠家的方案有所不同,其中Dyson以單相高速電機(jī)為主,國內(nèi)很多廠家為了規(guī)避專利,以三相居多。另外,Nedic直接開發(fā)性價(jià)比很好的高度電機(jī),對國內(nèi)廠家造成了一定的沖擊。

一般掃地機(jī)里都有幾個無刷馬達(dá)配件,所以通常情況下一個掃地機(jī)都有幾個無刷驅(qū)動芯片的需求。而吸拖一體機(jī)其實(shí)也是無刷馬達(dá)的運(yùn)用場景之一!

07水泵

wKgaomWzetmAeVplAAYBr89Xkzc754.png其利天下技術(shù)—水泵

說到水泵,估計(jì)很多人都說,水泵也有無刷馬達(dá)的?

其實(shí)在水泵應(yīng)用中,中大型功率多以三相異步電機(jī)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(jī)會。近年來,由于無刷馬達(dá)的興起,有一些廠家在該領(lǐng)域有投入,但效果還不太明顯。單只從技術(shù)的角度來說,無刷電機(jī)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。

聽幾個朋友聊起,疫情三年過去,無刷馬達(dá)水泵市場逐步在取代傳統(tǒng)的水泵市場了,行業(yè)里有幾家出貨已經(jīng)能達(dá)到200K級的用量了。尤其是未來中低壓的運(yùn)用場景比較多的情況下,無刷水泵在農(nóng)業(yè)上運(yùn)用會越來越普遍。


08抽油煙機(jī)

wKgZomWze2WAYIWDAAaHgwOcI-o195.png其利天下技術(shù)—抽油煙機(jī)

抽油煙機(jī)是廚房電器的重要組成部分,傳統(tǒng)動力部分為單相感應(yīng)異步電機(jī)。這其中一個重要的原因是變頻的成本控制得不夠好,目前變頻的方案大概需要150元左右,而非無刷電機(jī)方案不要100元就能搞定,低成本的可能只需要30元左右。

如果抽油煙機(jī)的無刷電機(jī)方案能夠把成本控制下來,轉(zhuǎn)換率應(yīng)該會更高,畢竟無刷電機(jī)的優(yōu)勢擺在那里,比如傳統(tǒng)的SP馬達(dá)、PSC馬達(dá)功率范圍是60W~300W,改成變頻后,功率范圍可降至30W~150W之間。

09運(yùn)動器材

wKgaomWze-aAdAR5AF_mHgUmTKw145.png其利天下技術(shù)—跑步機(jī)

近兩年來,健身房的相關(guān)器械電動化趨勢越來越明顯,特別是跑步機(jī)。現(xiàn)在采用外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的跑步機(jī)也是越來越多,其功率范圍800W~2000W,轉(zhuǎn)速多數(shù)在2000rpm~4000rpm之間,以高壓方案為主。一般專業(yè)級別的跑步機(jī)產(chǎn)品里面有飛輪,以增加慣性,防止在停電時(shí)急停。

健身運(yùn)動器材越來越小型化和智能化,BLDC的運(yùn)用將來會越來越普遍。

10平衡車/雙輪電動車

wKgZomWzfXeAXdvnAAqcyNyFXXs950.png其利天下技術(shù)—平衡車

BLDC運(yùn)用在平衡車和雙輪電動車上也是很常見的一些運(yùn)用。平衡車需要使用高電壓的電源,通常需要使用12V或24V的電源。為了安全起見,電源應(yīng)該具有過壓保護(hù)和過流保護(hù)功能。

BLDC的運(yùn)用是很廣泛的,未來隨著國內(nèi)對節(jié)能高效的要求,會越來越普及。無刷逐步取代有刷只是時(shí)間問題。

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