Z izboljšanjem globalne industrijske avtomatizacije, inteligence in življenjskega standarda ljudi bo uporaba motorjev na področjih, kot so avtomobili, gospodinjski aparati, elektronski avdio in video, oprema za obdelavo informacij in industrijska avtomatizacija, postala vse bolj razširjena.
Statistični podatki kažejo, da je povprečno število elektromotorjev v lasti gospodinjstev v razvitih državah od 80 do 130 kosov, medtem ko je povprečno število elektromotorjev v lasti gospodinjstev v velikih kitajskih mestih približno od 20 do 40 kosov, kar je še vedno precej pod povprečjem v razvitih državah. Zato je v domači industriji elektromotorjev še vedno veliko prostora za razvoj.
V primerjavi z motorji z več kot 200-letno zgodovino,BLDC motorjiso pravzaprav relativno mladi, z več kot 50-letno zgodovino od svojega razvoja. Vendar pa so se z razvojem polprevodniške tehnologije in popularizacijo mikrokontrolerjev in gonilnikov skupni stroškiBLDC motorjise je močno zmanjšal. Zato je v zadnjih letihBLDC motorjiso se razvili, njihova skupna stopnja rasti pa je prav tako višja kot pri motorjih.
Slika 1: Napoved velikosti trga motorjev BLDC
Pričakuje se, da bo sestavljena letna stopnja rastiBLDC motorjibo v prihodnjih letih znašal približno 6,5 %. Po statističnih podatkih je bila velikost trga BLDC leta 2019 približno 16,3 milijarde dolarjev, do leta 2024 pa naj bi dosegla približno 22,44 milijarde dolarjev.
Kje je velikost trga? Katere so specifične aplikacije?
Trg avtomobilskih aplikacij
Z vzponom vozil na novo energijo, prodorom inteligentne vožnje in pilotno uporabo koncepta "Vehicle-to-everything" postaja trend elektronizacije avtomobilov vse bolj očiten.
V prihodnjih avtomobilih se bodo poleg pogonskih motorjev elektromotorji močno uporabljali tudi v sistemih električnega servo volana, elektronskem vzmetenju, sistemih za nadzor stabilnosti, tempomatu, ABS-u in karoserijskih sistemih (kot so okna, ključavnice na vratih, sedeži, vzvratna ogledala, brisalci, strešno okno itd.).
Na splošno bodo vozila z varčnim pogonom opremljena z približno 10 motorji, običajni avtomobili z 20 do 30 motorji, luksuzni avtomobili s 60 do 70 ali celo stotinami motorjev, medtem ko vozila z novim pogonom običajno potrebujejo 130 do 200 motorjev.
Slika 2: Število motorjev, uporabljenih v avtomobilih
Z naraščajočo pozornostjo, namenjeno zmogljivosti avtomobilov, zlasti zahtevam glede udobja, varnosti, porabe goriva in varstva okolja, se je ustrezno povečalo tudi število elektronskih krmilnih naprav in električne opreme v avtomobilih. Uporaba različnih električnih naprav je privedla do povečanja števila motorne opreme v avtomobilih.
Vozila na nova energijska goriva so v zadnjih letih razvojni trend, hkrati pa globalne politike spodbujajo razvoj vozil na nova energijska goriva. Razvite države, kot sta Evropa in Amerika, aktivno oblikujejo trg vozil na nova energijska goriva, spodbujajo razvoj vozil na nova energijska goriva z različnimi subvencijskimi in preferencialnimi politikami in zakoni ter spodbujajo prehod s tradicionalnih vozil na gorivo na električna vozila.
Po juliju 2019 se je na Kitajskem zaradi močnega upada subvencij stopnja rasti zmanjšala. Vendar pa se z nenehnim uvajanjem novih energetskih modelov s strani velikih avtomobilskih podjetij v letu 2020, zlasti z lansiranjem modelov TESLA Model 3, Volkswagen ID. 3 in drugih modelov, pričakuje, da se bo industrija preusmerila od subvencionirane k povpraševanju in vstopila v drugo obdobje hitre rasti.
5G
Leto 2020 je bilo ključno leto za razvoj 5G na Kitajskem. Čeprav je v prvem četrtletju zaradi vpliva epidemije prišlo do zamude pri gradnji 5G, je China Mobile izjavil, da ostaja njihov cilj, da do konca leta 2020 dosežejo 300.000 baznih postaj 5G, nespremenjen. China Telecom in China Unicom si bosta prav tako prizadevala za dokončanje izgradnje 250.000 novih baznih postaj 5G v tretjem četrtletju, da bi si opomogla od posledic epidemije. Poleg 50.000 baznih postaj, ki jih načrtuje China Radio and Television, bo Kitajska letos zgradila še 600.000 baznih postaj.
Slika 3: Število baznih postaj 5G, ki jih bodo štirje glavni operaterji načrtovali zgraditi v letu 2020
V baznih postajah 5G je tudi veliko mest, kjer so potrebni motorji, predvsem antena bazne postaje. Trenutno je antena bazne postaje 5G opremljena s krmilnimi motorji, ki vsebujejo komponente menjalnika, vključno z dvema možnostma: koračnim motorjem in brezkrtačnim motorjem. Vsaka električno nastavljiva antena je opremljena s krmilnim motorjem z menjalnikom.
Na splošno mora biti običajna komunikacijska bazna postaja opremljena s približno 3 antenami, bazna postaja 4G mora biti opremljena s 4 do 6 antenami, število baznih postaj in anten 5G pa se bo še povečalo.
Poleg antene bazne postaje hladilni sistem v bazni postaji zahteva tudi motorne izdelke. Na primer ventilator računalnika, kompresor klimatske naprave itd.
Droni/Podvodni droni
Droni so priljubljeni že nekaj let, vendar ne vsi droni uporabljajo brezkrtačnih motorjev. Dandanes mnogi droni prehajajo na brezkrtačne motorje, da bi dosegli daljše, lažje ohišje in daljšo vzdržljivost.
Glede na poročilo Droneii je svetovni trg dronov leta 2018 znašal 14,1 milijarde dolarjev, pričakuje pa se, da bo do leta 2024 dosegel 43,1 milijarde dolarjev, pri čemer bosta najhitreje rastoči regiji Azija in Severna Amerika. Skupna stopnja rasti znaša 20,5.
Glede na "Informacijski sistem za registracijo misij civilnih dronov" Uprave za civilno letalstvo je bilo konec leta 2018 na Kitajskem registriranih 285.000 dronov. Do konca leta 2019 je bilo registriranih več kot 392.000 dronov in 1,25 milijona ur komercialnih letov dronov.
Še posebej med epidemijo na začetku letošnjega leta so droni igrali pomembno vlogo, kot so prevozi med bolnišnicami in centri za nadzor bolezni, izvajanje avtomatiziranega prevoza zdravil in vzorcev za preprečevanje in nadzor epidemij; kroženje po avtocestah, nadomeščanje ročnega dela zračnega poveljstva; dezinfekcija avatarjev, popolno preprečevanje epidemij ter dezinfekcija in sterilizacija na podeželju in celo v urbanih območjih po vsej državi; preobrazba v strokovnjaka za propagando, ki vzklika slogane in prepričuje ljudi, naj ostanejo doma, in tako naprej.
Zaradi vpliva epidemije je brezstična dostava znova v ospredju. Na Kitajskem je Uprava za civilno letalstvo lani uvedla pilotni projekt logistične in distribucijske storitve z droni. Zaradi vpliva epidemije naj bi se tempo napredka na Kitajskem pospešil; v tujini sta logistični velikan UPS in nemški proizvajalec brezpilotnih letalnikov Wingcopter združila moči, da bi v tovorno industrijo uvedla nov brezpilotni letalnik z vzletno-pristajalno steno (VTOL UAV) za prevoz paketov.
Obstaja tudi podvodni dron, ki ga ne poznamo dobro in ga počasi začenjamo meriti. Spomnim se podjetja za podvodne drone, s katerim sem imel intervju leta 2017, ki je bilo ravno v množični proizvodnji in je prek množičnega financiranja poslalo le na stotine enot. Zdaj letni obseg pošiljk znaša več deset tisoč enot.
Električni skuter/električno vozilo
Električni skuter ne ohranja le prvotne izkušnje vožnje, temveč zagotavlja tudi inteligentno pomožno moč. Je prevozno orodje, ki se nahaja med kolesi in tradicionalnimi električnimi vozili. Električni skuterji v glavnem zagotavljajo ustrezno pomoč pri vožnji na podlagi signalov vožnje prek senzorjev, kar zmanjša moč kolesarjev in olajša vožnjo uporabnikom. V primerjavi s kolesi imajo električni skuterji dodane motorje, baterije, senzorje, krmilnike, instrumente itd., zaradi česar je izkušnja vožnje bolj raznolika. V primerjavi s tradicionalnimi električnimi vozili električni skuterji ne nadzorujejo hitrosti vozila z vrtenjem roke, temveč z zajemanjem signala vožnje prek senzorjev, da bi razumeli namen kolesarja pri vožnji, zagotovili ustrezno pomoč pri vožnji in naredili vožnjo bolj inteligentno.
Slika 4: Primerjava koles, električnih skuterjev in tradicionalnih električnih vozil
Prodajna cena električnih skuterjev na Kitajskem se giblje od 2000 do 10.000 juanov. Evropski električni skuterji s pestom koles stanejo med 500 in 1700 evri, medtem ko so električni skuterji s sredinsko nameščenim kolesom cenovno med 2300 in 3300 evri. Cena električnih skuterjev je veliko višja od cene koles in električnih vozil.
Motor je osrednja komponenta električnega sistema električnega skuterja. Zaradi miniaturizacije, lahke teže, operativne učinkovitosti in zanesljivosti videza električnih skuterjev je zmogljivost električnih skuterjev neposredno odvisna. Zato morajo podjetja, ki proizvajajo motorje, običajno prilagoditi razvoj motorjev potrebam električnih skuterjev. Elektromotorji predstavljajo od 10 % do 30 % stroškov električnih skuterjev.
V Evropi je veliko povpraševanje po električnih skuterjih. Po podatkih Evropskega združenja kolesarske industrije se je prodaja električnih skuterjev na evropskem trgu med letoma 2006 in 2018 povečala z 98.000 enot na 2,5 milijona enot. Letna skupna stopnja rasti je dosegla 31 %.
Tudi japonski trg vztrajno raste. Japonska je bila prva država, ki je razvila, proizvajala in prodajala električne skuterje. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je uspešno razvila prvo generacijo električnih skuterjev. Vendar pa so zaradi japonskega hribovitega terena, neravnih cest in hudega staranja električni skuterji postali nujna izbira.
Domači trg je še v povojih. Obstaja veliko prostora za prihodnjo rast. Trenutno so podjetja, kot so Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed in Eternal, začela poskušati promovirati električne skuterje na Kitajskem.
Industrijski robot
Industrijski roboti so na Kitajskem predvsem nadomestni trg, njihov prostor pa je precej obsežen. Čeprav je Kitajska največji svetovni trg uporabe industrijskih robotov, so na področju industrijskih robotov svetovno znani proizvajalci skoncentrirani predvsem v razvitih državah, ki jih zastopajo Združene države Amerike, Japonska, Nemčija itd., kot so ABB na Švedskem, FANUC na Japonskem, Yaskawa Electric Corporation in štiri družine, ki jih v Nemčiji zastopa Kuka.
Slika 5: Prodaja industrijskih robotov. (Vir podatkov: Mednarodna zveza za robotiko)
Po podatkih Mednarodne zveze za robotiko je bila svetovna prodaja industrijskih robotov v letu 2018 422.000 enot, od tega 154.000 enot prodanih na Kitajskem, kar predstavlja 36,5 %. Poleg tega se po podatkih Nacionalnega statističnega urada proizvodnja industrijskih robotov na Kitajskem postopoma povečuje, s približno 33.000 kompletov v letu 2015 na 187.000 kompletov v letu 2018. Stopnja rasti je hitra.
Poleg tega se je v zadnjih letih z nenehnim uvajanjem industrijske podpore s strani vlade in nenehnim prodorom domačih podjetij stopnja lokalizacije domačih industrijskih robotov nenehno povečevala. V prvi polovici leta 2018 se je domači delež prodaje robotskih teles povečal z 19,42 % v letu 2015 na 28,48 %. Hkrati je ohranila rast tudi skupna prodaja industrijskih robotov na Kitajskem.
Ventilator
Ventilatorji vključujejo: ventilatorje, kuhinjske nape, sušilnike za lase, ventilatorje za zavese, ventilatorje za HVAC itd. Glavni proizvajalci v nižji fazi proizvodnje vključujejo Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss in tako naprej.
Z vidika gospodinjskih ventilatorjev je to zelo velik trg, proizvodnja gospodinjskih ventilatorjev na Kitajskem pa je zelo velika. Po podatkih Nacionalnega statističnega urada je bila leta 2018 proizvodnja gospodinjskih ventilatorjev na Kitajskem 180 milijonov enot. Za december 2017 ni bilo podatkov, vendar so bili podatki za 11 mesecev 160 milijonov enot. Leta 2016 je bilo 160 milijonov enot, leta 2019 pa naj bi bilo približno 190 milijonov enot.
Slika 6: Proizvodnja gospodinjskih ventilatorjev na Kitajskem. (Vir podatkov: Nacionalni urad za statistiko)
Trenutno imajo glavni proizvajalci malih gospodinjskih aparatov na Kitajskem, kot so Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett itd., na trgu predvsem izdelke z brezkrtačnimi motorji. Med njimi ima Emmett največjo količino, Xiaomi pa najnižjo ceno.
Z vstopom čezmejnih proizvajalcev, kot je Xiaomi, se je stopnja konverzije brezkrtačnih motorjev na področju gospodinjskih ventilatorjev začela pospeševati. Zdaj imajo na področju gospodinjskih ventilatorjev svoje mesto domači proizvajalci brezkrtačnih motorjev.
Poleg gospodinjskih ventilatorjev obstajajo tudi ventilatorji za računalnike. Pravzaprav so se termični ventilatorji za ventilatorje že pred mnogimi leti začeli preusmerjati na brezkrtačne motorje. Na tem področju obstaja referenčno podjetje, in sicer Ebm-papst, katerega ventilatorji in motorji se pogosto uporabljajo v številnih panogah, kot so prezračevanje, klimatizacija, hlajenje, gospodinjski aparati, ogrevanje in avtomobili.
Trenutno številna podjetja na Kitajskem izdelujejo brezkrtačne računalniške ventilatorje, podobne EBM, in so zavzela številne trge EBM.
Še posebej z vzponom domačih polnilnih postaj bi morali imeti domači proizvajalci velike priložnosti. Država je zdaj polnilne postaje vključila tudi v projekt »Nova infrastruktura«, ki naj bi letos doživel večji razvoj.
Obstajajo tudi ventilatorji za hlajenje zamrzovalnikov. Zaradi vpliva industrijskih standardov in nacionalnih standardov za energetsko učinkovitost so ventilatorji za hlajenje zamrzovalnikov začeli prehajati na motorje BLDC, hitrost pretvorbe pa je relativno visoka, kar ima za posledico relativno veliko število izdelkov. Pričakuje se, da bo do leta 2022 60 % hladilnih strojev za zamrzovanje zamenjanih z motorji s spremenljivo frekvenco. Trenutno so domači proizvajalci hladilnih strojev za zamrzovanje večinoma skoncentrirani v regijah delte reke Jangce in delte Biserne reke.
Kar zadeva ventilatorje, obstaja tudi kuhinjska napa, ki je pomemben sestavni del kuhinjskih aparatov. Vendar pa zaradi stroškov stopnja pretvorbe brezkrtačnega motorja pri kuhinjski napi še vedno ni visoka. Trenutno shema pretvorbe frekvence stane približno 150 juanov, medtem ko je sheme z motorjem brez krtačk mogoče dokončati v sto juanih, cenovno ugodne pa lahko stanejo celo okoli 30 juanov.
Mnogi novi ventilatorji in čistilci zraka uporabljajo tudi rešitve z brezkrtačnimi motorji. Trenutno majhni izdelki na trgu običajno uporabljajo Nedicove motorje z zunanjim rotorjem, medtem ko veliki čistilci zraka običajno uporabljajo ventilatorje EBM.
Poleg tega je tu še ventilator za kroženje zraka, ki je v proizvodnji že dve leti, njegova trenutna vrednost pa je relativno visoka. Končni izdelek na splošno stane 781 enot, obstajajo pa tudi dražji modeli, ki stanejo od 2000 do 3000 enot.
Kompresor
Ker hitrost kompresorja hladilnika določa temperaturo v hladilniku, se lahko hitrost kompresorja hladilnika s spremenljivo frekvenco spreminja glede na temperaturo, kar omogoča hladilniku, da se prilagodi trenutnim temperaturnim razmeram in bolje vzdržuje konstantno temperaturo v hladilniku. Na ta način bo učinek ohranjanja hrane boljši. Večina kompresorjev hladilnikov s spremenljivo frekvenco uporablja motorje BLDC, kar ima za posledico večjo učinkovitost, nižji hrup in daljšo življenjsko dobo med delovanjem.
Slika 7: Prodaja hladilnikov in hladilnikov s spremenljivo frekvenco na Kitajskem. (Vir podatkov: Nacionalni statistični urad)
Na tem področju so prej prevladovali izdelki japonskih, korejskih in tajvanskih proizvajalcev, po letu 2010 pa so domači proizvajalci hitro začeli rasti. Pravijo, da en proizvajalec v Šanghaju letno proda skoraj 30 milijonov enot.
Z napredkom domačih proizvajalcev polprevodnikov, pa naj gre za glavne proizvajalce mikrokontrolerjev, gonilnike vrat pred pogonom ali močnostne MOSFET-e, lahko domači proizvajalci v bistvu zagotovijo vse.
Tu je tudi kompresor klimatske naprave. Trenutno je klimatska naprava s spremenljivo frekvenco široko sprejeta in klimatska naprava s spremenljivo frekvenco je postala trend. Proizvodnja klimatskih naprav na Kitajskem je prav tako precej velika. Po podatkih Nacionalnega statističnega urada je bila proizvodnja motorjev za klimatske naprave v letu 2018 360 milijonov enot, proizvodnja motorjev BLDC za klimatske naprave pa približno 96 milijonov enot. Poleg tega se proizvodnja motorjev BLDC za klimatske naprave v bistvu vsako leto povečuje.
Električno orodje
Električno orodje je eden najpogosteje uporabljenih strojne in elektromehanskih izdelkov. Zaradi lahke konstrukcije, priročne prenosljivosti, visoke proizvodne učinkovitosti in nizke porabe energije se pogosto uporablja pri vrtanju, rezanju in brušenju v različnih panogah, kot so gradbeništvo, dekoracija, predelava lesa, predelava kovin in druge predelovalne industrije.
Z nenehnim razvojem tehnologije in postopnim sprejemanjem koncepta »naredi sam« se nenehno širi tudi paleta uporabe električnega orodja. Številne tradicionalne ročne operacije z orodjem začenjajo nadomeščati električna orodja, električno orodje pa se širi tudi iz industrijske uporabe v družinsko življenje. Povpraševanje po električnem orodju se iz leta v leto povečuje.
Brezkrtačna električna orodja so se pravzaprav začela že zdavnaj. Leta 2010 so nekatere tuje znamke predstavile električna orodja z brezkrtačnimi motorji. Z zrelostjo tehnologije litij-ionskih baterij so cene postale dostopnejše, velikost ročnih orodij pa se iz leta v leto povečuje. Zdaj jih je mogoče enakovredno deliti z vtičnimi orodji.
Statistični podatki kažejo, da so gospodinjski električni ključi v osnovi brezkrtačni, medtem ko električni vrtalniki, visokonapetostno orodje in vrtno orodje še niso popolnoma brezkrtačni, vendar so tudi oni v procesu predelave.
To je predvsem posledica varčevanja z energijo in visoke učinkovitosti brezkrtačnih motorjev, ki omogočajo daljše delovanje ročnih električnih orodij. Dandanes so številni mednarodni in domači proizvajalci, kot so Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita itd., vložili veliko sredstev v razvoj izdelkov.
Trenutno je razvoj električnega orodja na Kitajskem zelo hiter, zlasti v regijah Jiangsu in Zhejiang, kjer je skoncentriranih veliko proizvajalcev električnega orodja. V zadnjih letih so se stroški rešitev za krmiljenje brezkrtačnih motorjev v regijah Jiangsu in Zhejiang hitro znižali, mnogi proizvajalci pa so sprožili cenovne vojne. Pravijo, da rešitev za krmiljenje brezkrtačnega motorja za električno orodje stane le približno 6 do 7 juanov, nekatere pa celo le 4 do 5 juanov.
Črpalka
Vodne črpalke so relativno tradicionalna panoga s široko paleto vrst in rešitev. Tudi za pogonske plošče z enako močjo so trenutno na trgu na voljo različne vrste, s cenami od manj kot dveh juanov do med štirideset in petdeset juanov.
Pri uporabi vodnih črpalk se trifazni asinhroni motorji uporabljajo predvsem za srednje do velike moči, medtem ko se bipolarne črpalke na izmenični tok uporabljajo predvsem za majhne in mikro vodne črpalke. Trenutna prenova ogrevanja na severu je dobra priložnost za tehnološke inovacije v rešitvah za črpanje.
Že samo s tehničnega vidika so brezkrtačni motorji primernejši za uporabo na področju črpalk, saj imajo določene prednosti glede prostornine, gostote moči in celo stroškov.
Osebna zdravstvena oskrba
Kar zadeva osebno zdravstveno nego, obstajata dva reprezentativna izdelka, eden je Dysonov priljubljen internetni izdelek, zračni kanal, in drugi je pištola za fascijo.
Odkar je Dyson lansiral izdelek za vetrne kanale z visokohitrostnimi digitalnimi motorji, je to sprožilo vzpon celotnega trga vetrnih kanalov.
Glede na pretekle uvodne besede Qian Zhicuna iz Jingfeng Mingyuana trenutno obstajajo tri glavne smeri za domače sheme vetrovnikov: ena temelji na Dysonu kot merilu, pri čemer se uporablja shema ultra hitrega brezkrtačnega motorja s splošno hitrostjo okoli 100.000 vrtljajev na minuto, najvišja pa je 160.000 vrtljajev na minuto; druga možnost je zamenjava motorja U, ki ima podobno hitrost kot motor U, vendar ima prednosti majhne teže in visokega zračnega tlaka; tretja je shema z visokonapetostnim zunanjim rotorjem, pri čemer motor v glavnem posnema Nedicevo shemo.
Trenutno domači imitacijski izdelki niso zgolj kopirani v preteklosti, temveč so v bistvu dosegli izogibanje patentom in uvedli določene inovacije.
Obseg pošiljk fascijskih pištol se je v zadnjih letih začel povečevati. Pravijo, da so trenerji v telovadnicah in športni navdušenci zdaj opremljeni s fascijskimi pištolami. Fascijska pištola uporablja mehanske principe vibracij za prenos vibracij na globoke fascijske mišice, s čimer doseže učinek sprostitve fascije in zmanjša mišično napetost. Nekateri ljudje uporabljajo fascijsko pištolo kot orodje za sprostitev po vadbi.
Vendar je voda v fasadni pištoli zdaj zelo globoka. Čeprav je videz podoben, se cene gibljejo od več kot 100 juanov do več kot 3000 juanov. Tržna cena krmilne plošče pogona BLDC motorja, ki se uporablja v fasadni pištoli, je zdaj padla na 8, x juanov, pojavila pa se je celo krmilna plošča pogona za približno 6 juanov. Cena fasadne pištole se je hitro znižala.
Pravijo, da je bil proizvajalec motorjev tik pred bankrotom, a je s pomočjo izdelka za fascialno pištolo takoj oživel. In bilo je precej hranljivo.
Seveda pa poleg teh dveh izdelkov obstaja tudi trend brezkrtačnih motorjev pri izdelkih, kot so brivniki za fante in lepotni aparati za dekleta.
Zaključek
Na splošno so BLDC motorji še vedno v zgodnji fazi razvoja in njihove aplikacije so zdaj v razcvetu. Poleg tistih, ki sem jih omenil tukaj, jih je še veliko, kot so servisni roboti, AGV-ji, roboti za pometanje, stenski rušilci, cvrtniki, pomivalni stroji in tako naprej. Pravzaprav obstaja veliko področij v našem življenju, kjer uporabljamo elektromotorje, in še vedno obstaja veliko aplikacij, ki jih bomo morali raziskati v prihodnosti.
Čas objave: 15. julij 2023
