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(dòng)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智能化機(jī)器人、無人機(jī)和電動(dòng)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(chǎng)的規(guī)模為153.6億美元，未來幾年的市場(chǎng)增長(zhǎng)率為6.5%左右，隨著驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(chǎng)景：

01按摩器材個(gè)護(hù)類（筋膜槍）

這些年，隨著人們生活水平的提高，大家對(duì)生活品質(zhì)的要求發(fā)生了很大的變化。熱愛運(yùn)動(dòng)的玩家鍛煉后往往會(huì)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(dòng)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(dòng)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(gè)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。

02電動(dòng)工具

電動(dòng)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(guó)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(dòng)工具隨著國(guó)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(guó)內(nèi)電動(dòng)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(gè)小電池可以工作2-3個(gè)小時(shí)，電動(dòng)工具節(jié)省了不少人力和時(shí)間，效率提升明顯。

電動(dòng)工具是市場(chǎng)需求量很大的行業(yè)，關(guān)鍵是，其無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(duì)穩(wěn)定性要求還是比較高，當(dāng)然對(duì)成本也是要求很高，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。

03高速吹風(fēng)筒/小風(fēng)機(jī)類

高速風(fēng)筒的興起最早來源于戴森對(duì)產(chǎn)品的革新，高速風(fēng)筒成為個(gè)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(guó)內(nèi)風(fēng)筒方案主要有三個(gè)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(shì)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

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(gè)領(lǐng)域內(nèi)有一個(gè)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(gè)行業(yè)。設(shè)備風(fēng)扇運(yùn)用是很廣的，比如火車上，電動(dòng)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(guó)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(zhǎng)速度很快。

05空調(diào)壓縮機(jī)/冰箱壓縮機(jī)

由于冰箱壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q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(tái)系廠商的產(chǎn)品為主，但2010年之后，國(guó)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(tái)左右了。隨著國(guó)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(guó)內(nèi)廠商基本都能提供了。

06掃地、清潔機(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(dòng)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(gè)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(gè)廠家的方案有所不同，其中Dyson以單相高速電機(jī)為主，國(guó)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(duì)國(guó)內(nèi)廠家造成了一定的沖擊。

一般掃地機(jī)里都有幾個(gè)無刷馬達(dá)配件，所以通常情況下一個(gè)掃地機(jī)都有幾個(gè)無刷驅(qū)動(dòng)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(chǎng)景之一！

07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?，F(xiàn)在北方取暖改造對(duì)于泵類方案的技術(shù)創(chuàng)新是一個(gè)好機(jī)會(huì)。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。但單只從技術(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(shì)。

聽?zhēng)讉€(gè)朋友聊起，疫情三年過去，無刷馬達(dá)水泵市場(chǎng)逐步在取代傳統(tǒng)的水泵市場(chǎng)了，行業(yè)里有幾家出貨已經(jīng)能達(dá)到200K級(jí)的用量了。尤其是未來中低壓的運(yùn)用場(chǎng)景比較多的情況下，無刷水泵在農(nóng)業(yè)上運(yùn)用會(huì)越來越普遍。

08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(dòng)力部分為單相感應(yīng)異步電機(jī)。這其中一個(gè)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(huì)更高，畢竟無刷電機(jī)的優(yōu)勢(shì)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(dòng)器材

近兩年來，健身房的相關(guān)器械電動(dòng)化趨勢(shì)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(jí)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(dòng)器材越來越小型化和智能化，BLDC的運(yùn)用將來會(huì)越來越普遍。

10平衡車/雙輪電動(dòng)車

BLDC運(yùn)用在平衡車和雙輪電動(dòng)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(guó)內(nèi)對(duì)節(jié)能高效的要求，會(huì)越來越普及。無刷逐步取代有刷只是時(shí)間問題。