BLDC 電機的應(yīng)用

近年來，隨著全球提出的低碳，高能效的概念提出，作為高效動力來源的BLDC技術(shù)，越來越受到各界的追捧。

BLDC（無刷電機）的發(fā)展史不過幾十年時間，隨著近年來，新磁性材料的運用、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智能化機器人、無人機和電動車的迅猛發(fā)展，促使BLDC電機在航空、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的運用越來越常見。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2018年BLDC電機市場的規(guī)模為153.6億美元，未來幾年的市場增長率為6.5%左右，隨著驅(qū)動電路組件成本的降低，未來BLDC的高性價比將取代傳統(tǒng)電機組件只是時間問題。經(jīng)有關(guān)機構(gòu)的調(diào)查數(shù)據(jù)說，BLDC無刷電機和驅(qū)動電路的價格將越來越接近，這將更有利于BLDC的普及。我們盤點下身邊的無刷電機的一些運用場景：

01按摩器材個護類（筋膜槍）

這些年，隨著人們生活水平的提高，大家對生活品質(zhì)的要求發(fā)生了很大的變化。熱愛運動的玩家鍛煉后往往會給肌肉放松。

因此，筋膜槍的出貨量近年來開始井噴。通過筋膜槍將震動傳遞到深層的筋膜肌肉，達到放松筋膜的作用，降低肌肉張力。有人將筋膜槍當作是運動后的放松神器。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。

其次按摩設(shè)備的話，如個人護理類按摩的小型按摩器，按摩椅等等很多都是無刷馬達做的。其性價比高和故障率都很低。

02電動工具

電動工具的無刷馬達更迭其實早就開始了的，早在2010年前后，國外就有很多品牌已經(jīng)大量采用無刷馬達的產(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，價格越來越低，電動工具隨著國內(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，國內(nèi)電動扳手、電鉆類等都基本實現(xiàn)了無刷化，這主要是由于無刷電機的節(jié)能和高效，一個小電池可以工作2-3個小時，電動工具節(jié)省了不少人力和時間，效率提升明顯。

電動工具是市場需求量很大的行業(yè)，關(guān)鍵是，其無刷電機驅(qū)動的價格PK基本也是到了白熱化的地步。產(chǎn)品特點主要是方波技術(shù)實現(xiàn)的，對穩(wěn)定性要求還是比較高，當然對成本也是要求很高，競爭異常激烈。

03高速吹風(fēng)筒/小風(fēng)機類

高速風(fēng)筒的興起最早來源于戴森對產(chǎn)品的革新，高速風(fēng)筒成為個人護理領(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。

目前國內(nèi)風(fēng)筒方案主要有三個方向：

1、如戴森一樣的，采用超高速無刷電機實現(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馬達取代方案，轉(zhuǎn)速和U馬達類似，其優(yōu)勢是重量輕，風(fēng)量大。

3、外轉(zhuǎn)子高壓方案，其電機主要是仿制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電機方向轉(zhuǎn)換，在這個領(lǐng)域內(nèi)有一個標桿企業(yè)，那就是依必安派特（EBM），該公司的風(fēng)機和電機產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在了通風(fēng)、空調(diào)、制冷、家電、供暖、汽車等多個行業(yè)。設(shè)備風(fēng)扇運用是很廣的，比如火車上，電動機車，服務(wù)器風(fēng)扇等都是無刷馬達的運用。

其次，如吊扇，以前的吊扇主要以電容感應(yīng)馬達為主，因為電容感應(yīng)馬達容易控制，但效率不高，現(xiàn)在國內(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)品出貨量增長速度很快。

05空調(diào)壓縮機/冰箱壓縮機

由于冰箱壓縮機的轉(zhuǎn)速決定了冰箱內(nèi)部的溫度，而變頻冰箱壓縮機的轉(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。

變頻冰箱壓縮機大都選擇BLDC電機，因此工作的時候效率更高，噪聲更小，而且使用壽命更高。這一領(lǐng)域以前是日、韓、臺系廠商的產(chǎn)品為主，但2010年之后，國內(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3000萬臺左右了。隨著國內(nèi)半導(dǎo)體廠商的進步，不論是主控MCU廠商，預(yù)驅(qū)Gate Driver，還是功率MOSFET，國內(nèi)廠商基本都能提供了。

06掃地、清潔機器人

近些年來，智能家居行業(yè)蓬勃發(fā)展，其中代替人勞動的掃地機器人，清潔類的拖洗一體機、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開發(fā)的。吸塵器和掃地機器人是BLDC電機應(yīng)用中備受重視的一個領(lǐng)域，目前新型的吸塵器和掃地機器人主要以Dyson和萊克等為代表。

這幾年來，吸塵器的開發(fā)熱點主要集中在高速電機上，各個廠家的方案有所不同，其中Dyson以單相高速電機為主，國內(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)性價比很好的高度電機，對國內(nèi)廠家造成了一定的沖擊。

一般掃地機里都有幾個無刷馬達配件，所以通常情況下一個掃地機都有幾個無刷驅(qū)動芯片的需求。而吸拖一體機其實也是無刷馬達的運用場景之一！

07水泵

說到水泵，估計很多人都說，水泵也有無刷馬達的？

其實在水泵應(yīng)用中，中大型功率多以三相異步電機為主，小微型水泵以AC兩極泵為主?，F(xiàn)在北方取暖改造對于泵類方案的技術(shù)創(chuàng)新是一個好機會。近年來，由于無刷馬達的興起，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。

聽幾個朋友聊起，疫情三年過去，無刷馬達水泵市場逐步在取代傳統(tǒng)的水泵市場了，行業(yè)里有幾家出貨已經(jīng)能達到200K級的用量了。尤其是未來中低壓的運用場景比較多的情況下，無刷水泵在農(nóng)業(yè)上運用會越來越普遍。

08抽油煙機

抽油煙機是廚房電器的重要組成部分，傳統(tǒng)動力部分為單相感應(yīng)異步電機。這其中一個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。

如果抽油煙機的無刷電機方案能夠把成本控制下來，轉(zhuǎn)換率應(yīng)該會更高，畢竟無刷電機的優(yōu)勢擺在那里，比如傳統(tǒng)的SP馬達、PSC馬達功率范圍是60W~300W，改成變頻后，功率范圍可降至30W~150W之間。

09運動器材

近兩年來，健身房的相關(guān)器械電動化趨勢越來越明顯，特別是跑步機。現(xiàn)在采用外轉(zhuǎn)子無刷電機的跑步機也是越來越多，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)級別的跑步機產(chǎn)品里面有飛輪，以增加慣性，防止在停電時急停。

健身運動器材越來越小型化和智能化，BLDC的運用將來會越來越普遍。

10平衡車/雙輪電動車

BLDC運用在平衡車和雙輪電動車上也是很常見的一些運用。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)該具有過壓保護和過流保護功能。

BLDC的運用是很廣泛的，未來隨著國內(nèi)對節(jié)能高效的要求，會越來越普及。無刷逐步取代有刷只是時間問題。