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【热点】(中)电机年产超10亿台,BLDC电机渗透率有望持续提升!什么是BLDC电机

来源:电机通 浏览次数:598 发布时间:2022-02-24

电动工具



       电动工具是应用最为广泛的五金机电产品之一。因其结构轻盈、携带使用方便、出产效率高,能耗低等特点,广泛应用在建筑、装饰装潢、木业加工、金属加工,以及其他制造业等各应用行业的钻、切、磨等加工环节。

       随着技术的不断发展,以及DIY观念逐渐被人们接受,电动工具的应用范围也在不断扩展,许多传统手动工具作业的领域开始更多地被电动工具所取代,电动工具也正在从产业应用拓展到家庭生活当中。电动工具的需求量正在逐年增加。

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       电动工具的无刷化其实很早就开始了,在2010年时,国外有些品牌就推出了采用无刷电机的电动工具了。随着锂电池技术的成熟,价格越来越亲民,手持工具的量级在逐年增加,现在可与插电式的工具平分秋色。

       其实国内的电动工具产量一直都比较大,这几年有所下滑。根据国家统计局的统计,2021年,我国电动工具的产量为2.2亿台左右。

       据我们了解,国内电扳手基本上已经实现了无刷化,电钻类、高压型,以及园林类工具还没有完全无刷化,不过也转换过程中。转化慢的原因主要还是因为成本问题。目前BLDC电机相对传统电机来说还是比较贵的。

       目前国内的电动工具主要集中在华东、华南、西南地区生产;其中华东地区产量最高,特别是浙江省贡献了最多产量;浙江和江苏两省产量加起来超过了80%。



电动自行车


       在国内,电动自行车也是一个不小的市场,根据国家统计局的数据,2020年,我国电动自行车产量达到2966.1万辆。

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       国内对电动自行车的需求大,随着新国标的执行,以前的存量市场也将会需要替换成新国标的电动自行车。据我们了解,这个存量超过了1亿。想想这个市场也是蛮大的。

BLDC电机在家电市场的渗透率


       我们也统计了一下BLDC电机在家电领域的渗透率情况。这个更多是我们跟业内的一些比较熟悉市场的人交流后获得的,并不一定很准确,只是给大家一个参考。

       其实家电产品中的电机用量是非常大的,我们粗略做了一个统计,在没算上空调、冰箱和洗衣机等大家电的情况下,年需电机量就超过8亿台了。如果算上的话,应该远超10亿台电机的用量了。

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       这几个市场的渗透率普遍在10%以下,畅想一下未来,不说做新的产品市场,就是将现有的这些市场替换到50%,或者60%,市场规模也是相当可观的。

       无刷直流电机(BLDC)克服了有刷直流电机的先天性缺陷,以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点,又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。无刷直流电机的实质是直流电源输入,采用电子逆变器将直流电转换为交流电,有转子位置反馈的三相交流永磁同步电机。性能上相较一般的传统直流电机有很大优势,是当今最理想的调速电机。

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一、有刷直流电机简介
介绍无刷直流电机之前,我们先来看看有刷电机:
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直流电机以良好的启动性能、调速性能等优点著称,其中属于直流电机一类的有刷直流电机采用机械换向器,使得驱动方法简单,其模型示意图如下图所示。
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直流电机模型示意图

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DC电机(有刷电机)的运转示意图

电机主要由永磁材料制造的定子、绕有线圈绕组的转子(电枢) 、换向器和电刷等构成。只要在电刷的A和B两端通入一定的直流电流, 电机的换向器就会自动改变电机转子的磁场方向,这样,直流电机的转子就会持续运转下去。

直流电机有以下缺点
结构相对复杂,增加了制造成本;
容易被环境(如灰尘等)影响,降低了工作的可靠性;
换向时会产生火花,限制了使用范围;
容易损坏,增加了维护成本等。

二、无刷直流电机简介

BLDC电机中的“BL”意为“无刷”,就是DC电机(有刷电机)中的“电刷”没有了。

无刷直流电机(BLDC)以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点,又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。

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图1:无刷直流电机模型示意图

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BLDC电机的运转示意图

无刷直流电机主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器(可有可无)组成。可见,它和直流电机有着很多共同点,定子和转子的结构差不多(原来的定子变为转子,转子变为定子),绕组的连线也基本相同。但是,结构上它们有一个明显的区别:无刷直流电机没有直流电机中的换向器和电刷,取而代之的是位置传感器。这样,电机结构就相对简单,降低了电机的制造和维护成本,但无刷直流电机不能自动换向(相),牺牲的代价是电机控制器成本的提高(如同样是三相直流电机,有刷直流电机的驱动桥需要 4 只功率管,而无刷直流电机的驱动桥则需要 6 只功率管)。

图1所示为其中一种小功率三相、星形连接、单副磁对极的无刷直流电机,它的定子在内,转子在外。另一种无刷直流电机的结构和这种刚刚相反,它的定子在外,转子在内,即定子是线圈绕组组成的机座,而转子用永磁材料制造。



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