電機政策新導向,原來助力節能減排也沒那么難?隨著國家對節能減排、智能制造等領域的支持力度持續加大,半導體器件廠商可以抓住政策機遇,加強與政府、行業協會等的合作,共同推動BLDC電機市場的發展。
前言:
直流無刷電機由于其高能效、低功耗、高扭矩、低噪音、長壽命、響應快等優勢,在多個領域都有廣泛的應用。隨著消費者生活質量的提升和消費市場的升級,終端市場對電機控制性能的要求也越來越高。BLDC電機以其特有的性能優異性,滿足了下游應用領域對節能減排的迫切需求,特別是在家電、風機、泵類、電動工具、機器人、電動車等領域。BLDC電機逐漸成為主流。
1、蛋糕做大
BLDC電機的市場規模近年一直在增大,而且預計未來數年仍會持續增大。根據Grand View Research的數據,2022年BLDC電機的市場規模達189億美元,預計到2025年將增長至223億美元,年復合增長率為5.7%。
根據Grand View Research數據,亞太地區是BLDC市場規模占比最大的區域;在細分應用占比方面,受益于家電智能化與變頻化升級趨勢,家電端與HVAC設備的BLDC應用占比將穩步提升;在工業機械領域,其在2023年即已擁有超過24%的市場份額,并在節能減排政策推動下,工業市場BLDC應用的空間還將進一步擴大。從功率分級市場分析,則是功率低于750W的BLDC細分市場以49%占據著最大的市場份額。
從細分市場來看,新能源汽車是全球BLDC電機最大的應用領域,占據了38.7%的市場份額。隨著汽車行業向智能化、輕量化等方向發展,對于BLDC電機的需求也不斷增加。目前,BLDC電機主要應用于汽車的啟動系統、制動系統、轉向系統、空調系統、冷卻系統、雨刮系統等部件。
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預計到2027年,全球汽車領域對于BLDC電機的需求將達到105.8億美元,年復合增長率為6.8%。其中,新能源汽車市場也是增長最快的細分市場。隨著電動化和智能化的趨勢,新能源汽車成為BLDC電機的重點拓展領域。此外,工業BLDC電機在工業機械設備市場中業務占據可觀的市場份額。
2、驅動控制做主力
BLDC是MCU廠商的一個重要目標應用,市場競爭從產品到服務等極為激烈,國內外各家都在積極參與,甚至將其作為產品的主要目標市場。在電機驅動控制芯片領域,全球市場長期由德州儀器(TI)、意法半導體(ST)、英飛凌(Infineon)、賽普拉斯(Cypress)等國際大廠主導。亞太地區,特別是中國,在BLDC市場中占據主導地位,擁有較高的成本效益和市場份額。國內電機企業正逐步向無刷電機等高端電機產品邁進,與國際廠商展開競爭,如峰岹科技、航順芯片、凌鷗創芯、極海半導體等。
目前極海半導體根據用戶需求,提供主控“MCU+LDO+HVIC+MOS”的分立方案,保留了高靈活度的解決方案以滿足多樣化的應用需求,同時即將推出主控MCU集成預驅、運放、LDO產品,為用戶提供高集成度的硬件解決方案,簡化系統設計、提高系統穩定性與可靠性、提高系統效率。
據其高級產品經理劉洋介紹,極海半導體電機控制專用產品線面向家電、風機水泵、通信設備、電動工具、暖通設備、伺服變頻、運動出行等眾多應用市場,提供靈活全面的軟硬件開發工具及生態平臺,并不斷向新的應用方向拓展創新,幫助客戶實現產品性能的創新與突破。
另外,深圳航順芯片技術研發有限公司(下稱,航順芯片)一直以工匠精神在車規SoC、高端MCU領域踔厲進行應用創新。航順芯片持續看好BLDC電機市場,特別是工業級產品的市場發展。航順芯片已經有幾個BLDC電機控制MCU系列在批量出貨,公司還在深入理解用戶使用習慣的基礎上,設計了新一代的BLDC電機控制專用MCU,將大幅提高MCU的易用性,并使電機控制算法更為高效。
航順芯片高級產品經理侯新榮表示,航順芯片持續關注行業應用的發展,很多新的應用類型都大有發展的潛力。同時現在已有應用也有大量的升級迭代的需求。我們和客戶緊密合作,無論是新應用的實現還是老應用的迭代,航順的目標都是把目標應用做到最好,做到客戶滿意,市場認可。
3、高性能磁材是抓手
BLDC電機市場的增長很大一部分得益于高性能磁材在BLDC電機中的廣泛應用,特別是稀土永磁材料,對BLDC電機的性能至關重要。
安森美系統應用工程師卜仕鋒介紹到,永磁電機里面需要用到磁性材料,主要包含釹鐵硼磁體、釤鈷磁鐵和鐵氧體永磁體等,其中釹鐵硼磁性材料是目前應用最為廣泛的永磁體。
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而永磁BLDC電機主要是使用高性能永磁材料作為轉子的無刷直流電機。這種電機因其高效率、低噪音、高精度和長壽命等特性而受到青睞。尤其是家電、汽車、電動工具等領域,BLDC電機的制造對高性能磁材的需求不斷增長,以確保電機運行的高效率和高可靠性。
隨著各國對節能和環保要求的提高,高性能磁材在BLDC電機中的應用將會進一步滲透。根據市場研究數據,BLDC電機市場規模正在穩步增長,預計在未來幾年內將保持較高的增長率。同時,隨著新材料和新技術的不斷發展,高性能磁材的性能將進一步提升,為BLDC電機的發展提供更多可能性。
在電機的實際應用當中,高性能磁材的使用滲透率大大提升。稀土在高性能電機中的使用比例也在大大提升。
但根據此前的數據,新能源汽車永磁電機的產品和樣件指標,均可比肩或者超過歐美日韓等一線汽車電機制造商的產品水平。其中,高端稀土永磁體的重稀土使用量降低近50%;絕緣材料長期耐溫超200℃,圓電磁線耐電暈壽命達國標數倍以上;漆包扁線耐電暈壽命大于90小時。
4、順應趨勢
BLDC電機在節能減排、提高效率等方面的顯著優勢,使得其在新能源、智能制造等領域具有巨大的市場增長空間。
在新能源領域,新能源汽車對高性能、高效率電機的需求將持續增長,特別是BLDC電機在電動助力轉向系統、電子懸架系統、汽車穩定性控制系統等中的應用越來越廣泛。特別是新能源汽車對三電系統的精確溫度控制需求,使得電子水泵等使用BLDC電機的部件需求大增。
在智能制造領域,智能制造對電機的要求日益提高,需要電機具備高精度、高可靠性、高效率等特點。BLDC電機正好符合這些要求,因此在智能制造領域的應用將不斷增加。隨著工業自動化、機器人等技術的不斷發展,BLDC電機的市場需求將持續增長。
此外,家電領域,空調、電冰箱、洗衣機等白色家電領域已經開始應用BLDC電機,未來隨著消費者對節能、高效產品的需求增加,BLDC電機在家電領域的應用將進一步擴大。
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目前,國家政府也在大力推行實現相關政策。就在5月11日,國家發改委發布了關于深入開展重點用能單位能效診斷的通知。通知要求落實節能法規政策標準,開展重點用能單位能效診斷,支撐分領域分行業節能降碳專項行動,推動節能降碳改造和用能設備更新。
侯新榮提到,BLDC電機在節能和降噪方面從原理上就有優勢,在工業和商業的產品實踐中更是有用戶顯而易見的效果。航順芯片投資了專業的算法團隊,并且與多個產業經驗豐富的方案商緊密合作,不斷推出符合行業和用戶期望的電機控制方案。除了前面提到的近期將推出的入門電機專用MCU,在未來的幾年,航順芯片還將不斷推出中級和高性能電機專用MCU,滿足更多高速、高效率、高集成度、高可靠性、簡便易用等不同客戶的需求。
電機設計方面,卜仕鋒認為需要綜合考慮多種因數,其中磁路設計、繞組設計、永磁體設計,散熱設計等技術是關鍵。通過進一步優化完善這些技術,也可以獲得更高效、高功率、高可靠性、低噪音、小體積的電機。繞組的傳統繞線方式效率低可靠性差,在材料選擇和制造工藝的提升對電機生產效率和電機一致性會具有很大幫助。
5、抓住時機
不可否認,隨著BLDC電機市場的增長,對BLDC電機控制器的需求也將大幅增加。BLDC電機控制器市場的發展趨勢是智能化、高效化和可靠性提升。半導體器件廠商可以通過技術創新,提高BLDC電機控制器的性能,如采用先進的制程技術、優化驅動算法等;同時通過成本優化和普及策略,提高BLDC電機控制器的性價比,進一步推動BLDC電機市場的普及。
更有前瞻性的是,隨著國家對節能減排、智能制造等領域的支持力度持續加大,半導體器件廠商可以抓住政策機遇,加強與政府、行業協會等的合作,共同推動BLDC電機市場的發展。
結語:
BLDC電機驅動控制芯片作為BLDC電機的核心部件,其技術創新將推動BLDC電機技術的進一步發展和優化。預計未來將有更多的高性能、低成本的BLDC電機驅動控制芯片問世,以滿足市場的需求。
同時,隨著國內電機企業逐步向無刷電機等高端電機產品邁進,其在BLDC電機市場中的競爭力將逐漸增強。預計未來國內企業將在BLDC電機市場中發揮更大的作用,推動市場的進一步發展。然而,隨著BLDC電機制造工藝流程日趨成熟,材料成本將成為掣肘行業發展的瓶頸。如果在成本控制上得以突破,BLDC電機未來一定會在量上面有一個大幅度的爆發,在細分市場上也會有越來越更多的廠商進來,使上下游產業鏈能夠得到良性、協同發展。
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審核編輯 黃宇
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