S rozvojem globální průmyslové automatizace, inteligence a životní úrovně lidí se bude stále více rozšiřovat používání motorů v oblastech, jako jsou automobily, domácí spotřebiče, elektronické audio a video, zařízení pro zpracování informací a průmyslová automatizace.
Podle statistik se průměrný počet elektromotorů vlastněných každou domácností v rozvinutých zemích pohybuje v rozmezí 80 až 130 kusů, zatímco průměrný počet elektromotorů vlastněných domácnostmi ve velkých čínských městech se pohybuje kolem 20 až 40 kusů, což je stále hluboko pod průměrnou úrovní v rozvinutých zemích. V domácím průmyslu elektromotorů proto stále existuje velký prostor pro rozvoj.
Ve srovnání s motory s historií více než 200 let,BLDC motoryjsou ve skutečnosti relativně mladé, s historií více než 50 let od svého vývoje. S rozvojem polovodičové technologie a popularizací mikrokontrolérů a budičů se však celkové náklady na...BLDC motorybyl výrazně snížen. Proto v posledních letechBLDC motoryvyvinuly a jejich celková míra růstu je také vyšší než u motorů.
Obrázek 1: Predikce velikosti trhu s motory BLDC
Očekává se, že složená roční míra růstuBLDC motorybude v nadcházejících letech činit přibližně 6,5 %. Podle statistik činila velikost trhu BLDC v roce 2019 přibližně 16,3 miliardy dolarů a očekává se, že do roku 2024 dosáhne zhruba 22,44 miliardy dolarů.
Jaká je velikost trhu? Jaké jsou konkrétní aplikace?
Trh s automobilovými aplikacemi
S nástupem vozidel na nové zdroje energie, pronikáním inteligentního řízení a pilotním použitím konceptu „vehicle-to-everything“ se trend elektronizace automobilů stává stále zřetelnějším.
V budoucích automobilech budou elektromotory kromě hnacích motorů hojně využívány také v systémech elektrického posilovače řízení, elektronického odpružení, stabilizačního systému, tempomatu, ABS a v systémech karoserie (jako jsou okna, zámky dveří, sedadla, zpětná zrcátka, stěrače, střešní okno atd.).
Obecně řečeno, vozidla na úsporná paliva budou vybavena přibližně 10 motory, běžné automobily 20 až 30 motory, luxusní vozy 60 až 70, nebo dokonce stovkami motorů, zatímco vozidla na nová paliva obvykle vyžadují 130 až 200 motorů.
Obrázek 2: Počet motorů používaných v automobilech
S rostoucí pozorností věnovanou výkonu automobilů, zejména požadavkům na pohodlí, bezpečnost, úsporu paliva a ochranu životního prostředí, se odpovídajícím způsobem zvýšil i počet elektronických řídicích zařízení a elektrických zařízení v automobilech. Používání různých elektrických zařízení vedlo ke zvýšení počtu motorových zařízení v automobilech.
Vozidla na nové zdroje energie jsou v posledních letech vývojovým trendem a globální politika zároveň podporuje jejich vývoj. Rozvinuté země, jako je Evropa a Amerika, aktivně formují trh s vozidly na nové zdroje energie, podporují jejich vývoj prostřednictvím různých dotačních a preferenčních politik a zákonů a podporují přechod od tradičních vozidel na elektrická paliva k vozidlům s elektrickým pohonem.
Po červenci 2019 se v Číně v důsledku prudkého poklesu dotací tempo růstu snížilo. S neustálým zaváděním nových energetických modelů velkými automobilovými společnostmi v roce 2020, zejména s uvedením modelů TESLA Model 3, Volkswagen ID. 3 a dalších, se však očekává, že se odvětví posune od dotací k poptávce a vstoupí do druhého období rychlého růstu.
5G
Rok 2020 byl pro rozvoj 5G v Číně klíčový. Přestože v prvním čtvrtletí došlo ke zpoždění výstavby 5G kvůli dopadům epidemie, společnost China Mobile uvedla, že její cíl dosáhnout 300 000 základnových stanic 5G do konce roku 2020 zůstává nezměněn. Společnosti China Telecom a China Unicom se budou také snažit dokončit výstavbu 250 000 nových základnových stanic 5G ve třetím čtvrtletí, aby se zotavily z dopadů epidemie. Kromě 50 000 základnových stanic plánovaných společností China Radio and Television postaví Čína letos 600 000 základnových stanic.
Obrázek 3: Počet základnových stanic 5G plánovaných čtyřmi hlavními operátory k výstavbě v roce 2020
V základnových stanicích 5G je také mnoho míst, kde jsou potřeba motory, v první řadě anténa základnové stanice. V současné době je anténa základnové stanice 5G vybavena řídicími motory obsahujícími komponenty převodovky, včetně dvou možností: krokový motor a bezkartáčový motor. Každá elektricky nastavitelná anténa je vybavena řídicím motorem s převodovkou.
Obecně platí, že běžná komunikační základnová stanice musí být vybavena přibližně 3 anténami, základnová stanice 4G musí být vybavena 4 až 6 anténami a počet základnových stanic a antén 5G se bude dále zvyšovat.
Kromě antény základnové stanice vyžaduje chladicí systém v základnové stanici také motorové produkty. Například ventilátor počítače, kompresor klimatizace atd.
Drony/Podvodní drony
Drony jsou populární již několik let, ale ne všechny drony používají bezkartáčové motory. V dnešní době mnoho dronů přechází na bezkartáčové motory, aby dosáhly delší a lehčí konstrukce a delší výdrže.
Podle zprávy společnosti Droneii dosáhla v roce 2018 hodnota globálního trhu s drony 14,1 miliardy dolarů a očekává se, že do roku 2024 dosáhne hodnoty 43,1 miliardy dolarů, přičemž nejrychleji rostoucími regiony budou Asie a Severní Amerika. Souhrnná míra růstu je 20,5.
Podle „Informačního systému pro registraci civilních misí dronů“ Úřadu pro civilní letectví bylo ke konci roku 2018 v Číně registrováno 285 000 dronů. Do konce roku 2019 bylo registrováno přes 392 000 dronů a drony nalétaly 1,25 milionu hodin komerčního letu.
Zejména během epidemie na začátku letošního roku hrály drony významnou roli, například v kyvadlové dopravě mezi nemocnicemi a centry pro kontrolu nemocí, zavádění automatizované přepravy léků a vzorků pro prevenci a kontrolu epidemií, kroužení po dálnicích, nahrazování manuální práce leteckého velení, dezinfekci artefaktu avatarů, kompletní prevenci epidemií, dezinfekci a sterilizaci ve venkovských a dokonce i městských oblastech po celé zemi, transformaci v experta na propagandu, křičení sloganů a přesvědčování lidí, aby zůstali doma, atd.
Vzhledem k dopadu epidemie se bezkontaktní doručování opět dostalo do popředí. V Číně spustil Úřad pro civilní letectví v loňském roce pilotní projekt logistické a distribuční služby s využitím dronů. Vzhledem k dopadu epidemie by se tempo pokroku v Číně mělo zrychlit. V zahraničí se logistický gigant UPS a německý výrobce bezpilotních letounů Wingcopter spojili, aby do nákladní dopravy uvedli nové bezpilotní letouny s vertikálním vzletem a přistáním (VTOL UAV) pro přepravu balíků.
Existuje také podvodní dron, se kterým nejsme moc obeznámeni, a pomalu ho začínáme měřit. Vzpomínám si na společnost vyrábějící podvodní drony, se kterou jsem dělal rozhovor v roce 2017, která byla v hromadné výrobě a prostřednictvím crowdfundingu dodala jen stovky kusů. Nyní se roční objem dodávek pohybuje kolem desítek tisíc kusů.
Elektrický skútr/elektrické vozidlo
Elektrická koloběžka si nejen zachovává původní zážitek z jízdy, ale také poskytuje inteligentní pomocný pohon. Jedná se o dopravní prostředek, který se nachází mezi jízdními koly a tradičními elektrickými vozidly. Elektrické koloběžky poskytují především odpovídající pomoc s pohonem na základě signálů z jízdy prostřednictvím senzorů, čímž snižují výkon cyklistů a usnadňují jízdu uživatelům. Ve srovnání s jízdními koly mají elektrické koloběžky přidané motory, baterie, senzory, ovladače, přístroje atd., což činí jízdní zážitek rozmanitějším. Ve srovnání s tradičními elektrickými vozidly elektrické koloběžky neřídí rychlost vozidla otáčením ruky, ale zachycují signál z jízdy pomocí senzorů, aby pochopily záměr cyklisty jet, poskytly odpovídající pomoc s pohonem a učinily jízdu inteligentnější.
Obrázek 4: Srovnání jízdních kol, elektrických koloběžek a tradičních elektrických vozidel
Prodejní cena elektrických koloběžek v Číně se pohybuje od 2000 do 10000 juanů. Evropské elektrické koloběžky s nábojem kola se pohybují mezi 500 a 1700 eury, zatímco elektrické koloběžky se střední montáží se pohybují mezi 2300 a 3300 eury. Cena elektrických koloběžek je mnohem vyšší než cena jízdních kol a elektromobilů.
Motor je klíčovou součástí elektrického systému elektrické koloběžky. Vzhledem k miniaturizaci, nízké hmotnosti, provozní účinnosti a spolehlivosti vzhledu elektrických koloběžek je výkon elektrických koloběžek přímo určen. Proto automobilky obecně musí přizpůsobit vývoj motorů potřebám elektrických koloběžek. Elektromotory tvoří 10 % až 30 % nákladů na elektrické koloběžky.
V Evropě je silná poptávka po elektrických koloběžkách. Podle údajů Evropské asociace cyklistického průmyslu se v letech 2006 až 2018 prodej elektrických koloběžek na evropském trhu zvýšil z 98 000 kusů na 2,5 milionu kusů. Průměrná roční míra růstu dosáhla 31 %.
Japonský trh také stabilně roste. Japonsko bylo první zemí, která začala vyvíjet, vyrábět a prodávat elektrické koloběžky. V 80. letech 20. století úspěšně vyvinulo první generaci elektrických koloběžek. Vzhledem k kopcovitému terénu Japonska, drsným silnicím a silnému stárnutí se však elektrické koloběžky staly nezbytnou volbou.
Domácí trh je teprve v plenkách. Existuje značný prostor pro budoucí růst. V současné době se společnosti jako Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed a Eternal začaly snažit propagovat elektrické koloběžky v Číně.
Průmyslový robot
Průmysloví roboti představují v Číně převážně náhradní trh a jejich prostor je poměrně rozsáhlý. Přestože je Čína největším světovým trhem s aplikacemi průmyslových robotů, v oblasti průmyslových robotů se světově známí výrobci soustředí především v rozvinutých zemích, jako jsou Spojené státy, Japonsko, Německo atd., jako například ABB ve Švédsku, FANUC v Japonsku, Yaskawa Electric Corporation a čtyři rodiny zastoupené společností Kuka v Německu.
Obrázek 5: Prodej průmyslových robotů. (Zdroj dat: Mezinárodní federace robotiky)
Podle údajů Mezinárodní federace robotiky dosáhl celosvětový prodej průmyslových robotů v roce 2018 422 000 kusů, z čehož 154 000 kusů bylo prodáno v Číně, což představuje 36,5 %. Kromě toho podle údajů Národního statistického úřadu výroba průmyslových robotů v Číně postupně roste, z přibližně 33 000 kusů v roce 2015 na 187 000 kusů v roce 2018. Tempo růstu je rychlé.
Navíc v posledních letech, s neustálým zaváděním průmyslové podpory ze strany vlády a neustálým prolomem domácích podniků, míra lokalizace domácích průmyslových robotů neustále roste. V první polovině roku 2018 se podíl domácích prodejů robotických těl zvýšil z 19,42 % v roce 2015 na 28,48 %. Zároveň si udržel růst i celkový prodej průmyslových robotů v Číně.
Větrák
Mezi ventilátory patří: ventilátory, digestoře, fény, záclonové ventilátory, ventilátory pro vytápění, větrání a klimatizaci atd. Mezi hlavní navazující výrobce patří Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss atd.
Z pohledu domácích ventilátorů se jedná o velmi velký trh a výroba domácích ventilátorů v Číně je velmi vysoká. Podle údajů Národního statistického úřadu dosáhla v roce 2018 výroba domácích ventilátorů v Číně 180 milionů kusů. Za prosinec 2017 neexistují žádná data, ale data za 11 měsíců činila 160 milionů kusů. V roce 2016 to bylo 160 milionů kusů a odhaduje se, že v roce 2019 to bylo přibližně 190 milionů kusů.
Obrázek 6: Výroba ventilátorů pro domácnosti v Číně. (Zdroj dat: Národní statistický úřad)
V současné době mají hlavní výrobci malých spotřebičů v Číně, jako například Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett atd., na trhu v podstatě produkty s bezkartáčovými motory. Mezi nimi má Emmett největší množství a Xiaomi nejnižší cenu.
Se vstupem přeshraničních výrobců, jako je Xiaomi, se začala zrychlovat míra konverze bezkartáčových motorů v oblasti domácích ventilátorů. Nyní mají v oblasti domácích ventilátorů své místo domácí výrobci bezkartáčových motorů.
Kromě ventilátorů pro domácnosti existují také ventilátory pro počítačová zařízení. Ve skutečnosti se termální ventilátory pro zařízení začaly přecházet na bezkartáčové motory již před mnoha lety. V této oblasti existuje etablovaný podnik, konkrétně Ebm-papst, jehož ventilátory a motory se široce používají v mnoha odvětvích, jako je větrání, klimatizace, chlazení, domácí spotřebiče, topení a automobilový průmysl.
V současné době mnoho čínských společností vyrábí bezkartáčové počítačové ventilátory podobné EBM a obsadily mnoho trhů s EBM.
Zejména s nástupem domácích nabíjecích stanic by se domácím výrobcům měly naskytnout velké příležitosti. Země nyní zahrnula nabíjecí stanice také do projektu „Nová infrastruktura“, který by se měl letos více rozvíjet.
Existují také ventilátory pro chlazení mrazniček. Vzhledem k vlivu průmyslových standardů a národních norem energetické účinnosti začaly ventilátory pro chlazení mrazniček přecházet na motory BLDC a rychlost přestavby je relativně vysoká, což má za následek relativně velký počet produktů. Očekává se, že do roku 2022 bude 60 % chladicích zařízení mrazniček nahrazeno motory s proměnnou frekvencí. V současné době se domácí výrobci chladicích zařízení mrazniček soustředí hlavně v oblastech delty řeky Jang-c'-ťiang a delty Perlové řeky.
Pokud jde o ventilátory, existuje také digestoř, která je důležitou součástí kuchyňských spotřebičů. Z cenových důvodů však stále není míra bezkartáčového motoru u digestoře vysoká. V současné době stojí schéma frekvenční přeměny okolo 150 juanů, ale schémata s motorem bez kartáčů lze realizovat do stovky juanů a levnější varianty mohou stát i kolem 30 juanů.
Mnoho nových ventilátorů a čističek vzduchu také používá bezkartáčové motory. V současné době malé produkty na trhu obvykle používají motory s externím rotorem Nedic, zatímco velké čističky vzduchu obvykle používají ventilátory EBM.
Kromě toho se v posledních dvou letech vyrábí ventilátor pro cirkulaci vzduchu, jehož současná hodnota je relativně vysoká. Obecně platí, že hotový výrobek stojí 781 kusů, a existují i dražší varianty s cenou od 2000 do 3000 kusů.
Kompresor
Vzhledem k tomu, že otáčky kompresoru chladničky určují teplotu uvnitř chladničky, lze otáčky kompresoru s proměnnou frekvencí měnit v závislosti na teplotě, což umožňuje chladničce provádět úpravy na základě aktuální teplotní situace a lépe udržovat konstantní teplotu uvnitř chladničky. Tímto způsobem bude lepší konzervační účinek potravin. Většina kompresorů s proměnnou frekvencí chladniček používá motory BLDC, což má za následek vyšší účinnost, nižší hlučnost a delší životnost při provozu.
Obrázek 7: Prodej chladniček a chladniček s proměnnou frekvencí v Číně. (Zdroj dat: Národní statistický úřad)
V tomto oboru dříve dominovaly produkty japonských, korejských a tchajwanských výrobců, ale po roce 2010 se prudce rozjeli i domácí výrobci. Říká se, že jeden výrobce v Šanghaji má roční objem dodávek téměř 30 milionů kusů.
S pokrokem domácích výrobců polovodičů, ať už se jedná o výrobce hlavních mikrokontrolérů, předřazených ovladačů brány nebo výkonových MOSFETů, mohou domácí výrobci v podstatě poskytnout vše potřebné.
Také je tu kompresor klimatizace. V současné době je klimatizace s proměnnou frekvencí široce přijímána a klimatizace s proměnnou frekvencí se stala trendem. Výroba klimatizací v Číně je také poměrně velká. Podle Národního statistického úřadu činila výroba motorů klimatizací v roce 2018 360 milionů kusů a výroba motorů BLDC pro klimatizaci činila přibližně 96 milionů kusů. Navíc výroba motorů BLDC pro klimatizaci v podstatě každým rokem roste.
Elektrické nářadí
Elektrické nářadí je jedním z nejpoužívanějších hardwarových a elektromechanických výrobků. Díky své lehké konstrukci, snadné přenosnosti, vysoké výrobní efektivitě a nízké spotřebě energie se široce používá při vrtání, řezání a broušení v různých aplikačních odvětvích, jako je stavebnictví, dekorace, zpracování dřeva, zpracování kovů a další výrobní odvětví.
S neustálým rozvojem technologií a postupným přijímáním konceptu „udělej si sám“ se neustále rozšiřuje i rozsah použití elektrického nářadí. Mnoho tradičních ručních operací s nářadím začíná být nahrazováno elektrickým nářadím a elektrické nářadí se rozšiřuje z průmyslových aplikací i do rodinného života. Poptávka po elektrickém nářadí rok od roku roste.
Bezkartáčové elektrické nářadí má ve skutečnosti svůj původ už dávno. V roce 2010 některé zahraniční značky představily elektrické nářadí s bezkartáčovými motory. S rozvojem technologie lithium-iontových baterií se ceny stávají dostupnějšími a velikost ručního nářadí se rok od roku zvětšuje. Nyní je lze rovnoměrně rozdělit s nářadím do zásuvky.
Podle statistik jsou domácí elektrické utahováky v podstatě bezkartáčové, zatímco elektrické vrtačky, vysokonapěťové nářadí a zahradní nářadí zatím zcela bezkartáčové nejsou, ale i ty jsou v procesu přestavby.
To je dáno především úsporou energie a vysokou účinností bezkartáčových motorů, které umožňují ručnímu elektrickému nářadí běžet déle. V dnešní době mnoho mezinárodních i domácích výrobců investuje do vývoje produktů značné prostředky, například Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita atd.
V současné době je vývoj elektrického nářadí v Číně také velmi rychlý, zejména v regionech Jiangsu a Zhejiang, kde je soustředěno mnoho výrobců elektrického nářadí. V posledních letech náklady na bezkartáčové řízení motorů v regionech Jiangsu a Zhejiang prudce klesly a mnoho výrobců zahájilo cenové války. Říká se, že bezkartáčové řešení řízení motoru pro elektrické nářadí stojí pouze asi 6 až 7 juanů a některé dokonce jen 4 až 5 juanů.
Čerpadlo
Vodní čerpadla jsou relativně tradičním odvětvím s širokou škálou typů a řešení. I pro pohonné desky se stejným výkonem jsou v současné době na trhu k dispozici různé typy s cenami od méně než dvou juanů do čtyřiceti až padesáti juanů.
V aplikacích vodních čerpadel se třífázové asynchronní motory používají hlavně pro střední až velké výkony, zatímco střídavá bipolární čerpadla se používají hlavně pro malá a mikro vodní čerpadla. Současná rekonstrukce severního vytápění je dobrou příležitostí pro technologické inovace v oblasti čerpadel.
Už jen z technického hlediska jsou bezkartáčové motory vhodnější pro použití v oblasti čerpadel, protože mají určité výhody v objemu, hustotě výkonu a dokonce i v ceně.
Osobní zdravotní péče
Pokud jde o osobní péči o zdraví, existují dva reprezentativní produkty, jedním je oblíbený internetový produkt společnosti Dyson, vzduchovod, a druhým je fasciální pistole.
Od doby, kdy společnost Dyson uvedla na trh produkt s větracími potrubími využívajícími vysokorychlostní digitální motory, to rozpoutalo celý trh s větracími potrubími.
Podle dřívějších informací Qian Zhicuna ze společnosti Jingfeng Mingyuan existují v současnosti tři hlavní směry pro domácí systémy aerodynamických tunelů: jeden je založen na Dysonu jako benchmarku a využívá schéma ultravysokorychlostního bezkartáčového motoru s obecnou rychlostí kolem 100 000 otáček za minutu, přičemž nejvyšší je 160 000 otáček za minutu; druhým je nahrazení motoru U, který má rychlost podobnou motoru U, ale má výhody nízké hmotnosti a vysokého tlaku vzduchu; třetí je schéma s vnějším rotorem a vysokým napětím, kde motor převážně napodobuje Nedicovo schéma.
V současné době se domácí napodobeniny v minulosti nejen kopírují, ale v podstatě se jim podařilo vyhnout se patentům a přinést určité inovace.
Objem dodávek fasciálních pistolí v posledních letech prudce roste. Říká se, že trenéři v posilovnách a sportovní nadšenci jsou nyní vybaveni fasciálními pistolemi. Fasciální pistole využívá mechanický princip vibrací k přenosu vibrací do hlubokých fasciálních svalů, čímž dosahuje účinku uvolnění fascie a snížení svalového napětí. Někteří lidé používají fasciální pistoli jako relaxační nástroj po cvičení.
Nicméně i v obkladové pistoli je teď hodně vody. Ačkoli vzhled vypadá podobně, ceny se pohybují od více než 100 juanů do více než 3000 juanů. Tržní cena řídicí desky pohonu motoru BLDC použité v obkladové pistoli nyní klesla na 8,5 juanů a objevila se dokonce i řídicí deska pohonu za zhruba 6 juanů. Cena obkladové pistole prudce klesla.
Říká se, že výrobce motorů byl na pokraji bankrotu, ale s pomocí fasciálního pistolového produktu se okamžitě probral k životu. A bylo to docela výživné.
Samozřejmě, kromě těchto dvou produktů existuje trend směrem k bezkartáčovým motorům i u produktů, jako jsou holicí strojky pro chlapce a kosmetické přístroje pro dívky.
Závěr
Celkově vzato jsou BLDC motory stále v rané fázi vývoje a jejich aplikace nyní vzkvétají. Kromě těch, které jsem zde zmínil, existuje také mnoho dalších, jako například servisní roboti, AGV, zametací roboti, bourací kladiva, fritézy, myčky nádobí atd. Ve skutečnosti existuje mnoho oblastí v našich životech, kde používáme elektromotory, a stále existuje mnoho aplikací, které na nás v budoucnu čeká, abychom prozkoumali.
Čas zveřejnění: 15. července 2023
