Com a melhoria da automação industrial global, da inteligência e dos padrões de vida das pessoas, a aplicação de motores em áreas como automóveis, eletrodomésticos, áudio e vídeo eletrônicos, equipamentos de processamento de informações e automação industrial se tornará cada vez mais difundida.
Segundo estatísticas, o número médio de motores elétricos por domicílio em países desenvolvidos é de 80 a 130 unidades, enquanto o número médio de motores elétricos por domicílio em grandes cidades chinesas é de cerca de 20 a 40 unidades, o que ainda está muito abaixo da média dos países desenvolvidos. Portanto, ainda há muito espaço para desenvolvimento na indústria nacional de motores elétricos.
Comparado com motores com uma história de mais de 200 anos,Motores BLDCsão, na verdade, relativamente jovens, com uma história de mais de 50 anos desde o seu desenvolvimento. No entanto, com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores e a popularização dos componentes MCU e driver, o custo geral deMotores BLDCfoi bastante reduzido. Portanto, nos últimos anos,Motores BLDCse desenvolveram e sua taxa geral de crescimento também é maior que a dos motores.
Figura 1: Previsão do tamanho do mercado de motores BLDC
Espera-se que a taxa de crescimento anual composta deMotores BLDCficará em torno de 6,5% nos próximos anos. Segundo estatísticas, o tamanho do mercado de BLDC em 2019 era de aproximadamente US$ 16,3 bilhões, e espera-se que atinja cerca de US$ 22,44 bilhões até 2024.
Qual é o tamanho do mercado? Quais são as aplicações específicas?
Mercado de aplicações automotivas
Com o surgimento de veículos de nova energia, a penetração da direção inteligente e a aplicação piloto do modelo "Veículo para tudo", a tendência de eletronização dos automóveis está se tornando cada vez mais óbvia.
Nos carros do futuro, além dos motores de acionamento, os sistemas de direção elétrica, os sistemas de suspensão eletrônica, os sistemas de controle de estabilidade, os sistemas de controle de cruzeiro, o ABS e os sistemas de carroceria (como janelas, travas de portas, bancos, espelhos retrovisores, limpadores, teto solar, etc.) serão todos muito utilizados com motores elétricos.
Em termos gerais, os veículos de combustível econômico serão equipados com cerca de 10 motores, os carros comuns serão equipados com 20 a 30 motores, os carros de luxo serão equipados com 60 a 70, ou até centenas de motores, enquanto os veículos de nova energia geralmente requerem 130 a 200 motores.
Figura 2: Número de motores usados em carros
Com a crescente atenção dada ao desempenho dos automóveis, especialmente aos requisitos de conforto, segurança, economia de combustível e proteção ambiental, o número de dispositivos de controle eletrônico e equipamentos elétricos nos automóveis aumentou correspondentemente. O uso de diversos dispositivos elétricos levou a um aumento no número de equipamentos motores nos automóveis.
Veículos de nova energia têm sido uma tendência de desenvolvimento nos últimos anos, e as políticas globais também promovem o desenvolvimento desses veículos. Países desenvolvidos, como Europa e Estados Unidos, estão ativamente estruturando o mercado de veículos de nova energia, promovendo o desenvolvimento de veículos de nova energia por meio de diversas políticas e leis de subsídios e preferências, e promovendo a transformação de veículos movidos a combustíveis tradicionais em veículos elétricos.
Após julho de 2019, a China apresentou uma queda acentuada nos subsídios, resultando em uma taxa de crescimento menor. No entanto, com a introdução contínua de novos modelos de energia pelas principais montadoras em 2020, especialmente o lançamento do Tesla Model 3, do Volkswagen ID. 3 e de outros modelos, espera-se que a indústria deixe de ser impulsionada por subsídios e passe a ser impulsionada pela demanda, entrando em seu segundo período de rápido crescimento.
5G
2020 foi um ano crucial para o desenvolvimento do 5G na China. Embora tenha havido um atraso na construção do 5G no primeiro trimestre devido ao impacto da epidemia, a China Mobile afirmou que sua meta de atingir 300.000 estações base 5G até o final de 2020 permanece inalterada. A China Telecom e a China Unicom também se esforçarão para concluir a construção de 250.000 novas estações base 5G no terceiro trimestre para se recuperar do impacto da epidemia. Além das 50.000 estações base planejadas pela Rádio e Televisão da China, a China construirá 600.000 estações base este ano.
Figura 3: Número de estações base 5G planejadas para serem construídas pelas quatro principais operadoras em 2020
Em estações base 5G, também existem muitos locais onde motores são necessários, principalmente na antena da estação base. Atualmente, a antena da estação base 5G é equipada com motores de controle que contêm componentes de caixa de engrenagens, incluindo duas opções: motor de passo e motor sem escovas. Cada antena ajustável eletricamente é equipada com um motor de controle com caixa de engrenagens.
Em geral, uma estação base de comunicação regular precisa ser equipada com cerca de 3 antenas, uma estação base 4G precisa ser equipada com 4 a 6 antenas, e o número de estações base e antenas 5G aumentará ainda mais.
Além da antena da estação base, o sistema de resfriamento da estação base também requer componentes de motor, como ventiladores de computador, compressores de ar condicionado, etc.
Drones/Drones Subaquáticos
Os drones são populares há vários anos, mas nem todos utilizam motores sem escovas. Hoje em dia, muitos drones estão migrando para motores sem escovas para obter um corpo mais longo, mais leve e com maior durabilidade.
De acordo com o relatório da Droneii, o mercado global de drones era de US$ 14,1 bilhões em 2018, e a expectativa é que, até 2024, chegue a US$ 43,1 bilhões, com as regiões de crescimento mais rápido sendo Ásia e América do Norte. A taxa de crescimento composta é de 20,5.
De acordo com o "Sistema de Informações de Registro de Missões de Drones Civis" da Administração de Aviação Civil (CDA), no final de 2018, havia 285.000 drones registrados na China. No final de 2019, havia mais de 392.000 drones registrados e 1,25 milhão de horas de voo comercial de drones.
Especialmente durante a epidemia no início deste ano, os drones desempenharam um papel significativo, como o transporte entre hospitais e centros de controle de doenças, implementando o transporte automatizado de medicamentos e amostras de emergência para prevenção e controle de epidemias; circulando em rodovias, substituindo o trabalho manual de comando aéreo; artefato de desinfecção Avatar, prevenção completa de epidemias, desinfecção e esterilização em áreas rurais e até mesmo áreas urbanas em todo o país; transformando-se em um especialista em propaganda, gritando slogans e persuadindo as pessoas a ficarem em casa, e assim por diante.
Devido ao impacto da epidemia, a entrega sem contato voltou a ser prioridade. Na China, a Administração de Aviação Civil da China lançou um serviço piloto de logística e distribuição por drones no ano passado. Devido ao impacto da epidemia, o ritmo de progresso na China deve acelerar; no exterior, a gigante da logística UPS e a fabricante alemã de UAVs Wingcopter uniram forças para trazer o novo UAV VTOL para o setor de frete, a fim de transportar encomendas.
Há também um drone subaquático com o qual não estamos muito familiarizados, e estamos lentamente começando a medi-lo. Lembro-me da empresa de drones subaquáticos que entrevistei em 2017, que estava em produção em massa e havia enviado apenas centenas de unidades por meio de financiamento coletivo. Agora, o volume anual de envios é de dezenas de milhares de unidades.
Scooter elétrica/veículo elétrico
A scooter elétrica não só mantém a experiência original de pilotagem, como também fornece energia auxiliar inteligente. É um meio de transporte que se situa entre as bicicletas e os veículos elétricos tradicionais. As scooters elétricas fornecem principalmente assistência elétrica correspondente com base em sinais de pilotagem por meio de sensores, reduzindo a saída dos ciclistas e facilitando a pilotagem para os usuários. Em comparação com as bicicletas, as scooters elétricas possuem motores, baterias, sensores, controladores, instrumentos, etc., tornando a experiência de pilotagem mais diversificada. Em comparação com os veículos elétricos tradicionais, as scooters elétricas não controlam a velocidade do veículo girando o ponteiro, mas sim captando o sinal de pilotagem por meio de sensores, de modo a entender a intenção do ciclista, fornecer assistência elétrica correspondente e tornar a pilotagem mais inteligente.
Figura 4: Comparação de bicicletas, patinetes elétricos e veículos elétricos tradicionais
O preço de venda de patinetes elétricos na China varia de 2.000 a 10.000 yuans. Os patinetes elétricos europeus com cubo de roda custam entre 500 e 1.700 euros, enquanto os patinetes elétricos com cubo central custam entre 2.300 e 3.300 euros. O preço dos patinetes elétricos é muito superior ao de bicicletas e veículos elétricos.
O motor é o componente central do sistema elétrico de uma scooter elétrica. Devido à miniaturização, ao baixo peso, à eficiência operacional e à confiabilidade da aparência, o desempenho das scooters elétricas é diretamente determinado. Portanto, as montadoras geralmente precisam personalizar o desenvolvimento dos motores de acordo com as necessidades das scooters elétricas. Os motores elétricos representam de 10% a 30% do custo das scooters elétricas.
Há uma forte demanda por patinetes elétricos na Europa. De acordo com dados da Associação Europeia da Indústria de Bicicletas, entre 2006 e 2018, as vendas de patinetes elétricos no mercado europeu aumentaram de 98.000 unidades para 2,5 milhões. A taxa de crescimento anual composta atingiu 31%.
O mercado japonês também está em constante crescimento. O Japão foi o primeiro país a desenvolver, produzir e vender patinetes elétricos. Na década de 1980, desenvolveu com sucesso a primeira geração de patinetes elétricos. No entanto, devido ao terreno acidentado, às estradas acidentadas e ao envelhecimento severo do Japão, os patinetes elétricos tornaram-se uma opção necessária.
O mercado doméstico ainda está em fase inicial. Há um espaço considerável para crescimento futuro. Atualmente, empresas como Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed e Eternal começaram a tentar promover patinetes elétricos na China.
Robô industrial
Robôs industriais são principalmente um mercado substituto na China, e seu espaço é bastante vasto. Embora a China seja o maior mercado mundial de aplicações de robôs industriais, no setor de robôs industriais, os fabricantes mundialmente famosos concentram-se principalmente em países desenvolvidos, representados pelos Estados Unidos, Japão e Alemanha, como a ABB na Suécia, a FANUC no Japão, a Yaskawa Electric Corporation e quatro famílias representadas pela Kuka na Alemanha.
Figura 5: Vendas de robôs industriais. (Fonte dos dados: Federação Internacional de Robótica)
Segundo dados da Federação Internacional de Robótica, as vendas globais de robôs industriais em 2018 foram de 422.000 unidades, das quais 154.000 foram vendidas na China, representando 36,5%. Além disso, segundo dados do Departamento Nacional de Estatísticas, a produção de robôs industriais na China está aumentando gradualmente, de cerca de 33.000 unidades em 2015 para 187.000 unidades em 2018. A taxa de crescimento é rápida.
Além disso, nos últimos anos, com a introdução contínua de apoio industrial pelo governo e o avanço contínuo de empresas nacionais, a taxa de localização de robôs industriais nacionais tem aumentado continuamente. No primeiro semestre de 2018, a participação doméstica nas vendas de robôs aumentou de 19,42% em 2015 para 28,48%. Ao mesmo tempo, as vendas totais de robôs industriais na China também mantiveram o crescimento.
Fã
Ventiladores incluem: ventiladores, coifas, secadores de cabelo, ventiladores de cortina, ventiladores HVAC, etc. Os principais fabricantes downstream incluem Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss e assim por diante.
Da perspectiva dos ventiladores domésticos, este é um mercado muito grande, e a produção de ventiladores domésticos na China é muito grande. De acordo com dados do Departamento Nacional de Estatísticas, em 2018, a produção de ventiladores domésticos na China foi de 180 milhões de unidades. Não havia dados de dezembro de 2017, mas os dados de 11 meses eram de 160 milhões de unidades. Em 2016, foram 160 milhões de unidades, e estima-se que tenham sido cerca de 190 milhões de unidades em 2019.
Figura 6: Produção de ventiladores domésticos na China. (Fonte dos dados: Escritório Nacional de Estatísticas)
Atualmente, os principais fabricantes de eletrodomésticos na China, como Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett, etc., basicamente têm produtos com motores sem escovas no mercado. Entre eles, a Emmett tem a maior quantidade e a Xiaomi tem o menor custo.
Com a entrada de fabricantes internacionais como a Xiaomi, a taxa de conversão de motores sem escovas no setor de ventiladores domésticos começou a acelerar. Agora, no setor de ventiladores domésticos, os fabricantes nacionais de motores sem escovas têm seu espaço.
Além de ventiladores domésticos, também existem ventiladores para computadores. De fato, os ventiladores térmicos para equipamentos começaram a migrar para motores sem escovas há muitos anos. Existe uma empresa de referência neste setor, a Ebm-papst, cujos produtos de ventiladores e motores são amplamente utilizados em diversos setores, como ventilação, ar condicionado, refrigeração, eletrodomésticos, aquecimento e automotivo.
Atualmente, muitas empresas na China estão fabricando ventiladores de computador sem escovas semelhantes aos EBM e ocuparam muitos mercados de EBM.
Especialmente com o surgimento de estações de carregamento domésticas, os fabricantes nacionais devem ter grandes oportunidades. Agora, o país também incluiu as estações de carregamento no projeto "Nova Infraestrutura", que deverá ter maior desenvolvimento este ano.
Há também ventiladores de refrigeração para freezers. Devido à influência dos padrões da indústria e dos padrões nacionais de eficiência energética, os ventiladores de refrigeração para freezers começaram a migrar para motores BLDC, e a velocidade de conversão é relativamente rápida, resultando em um número relativamente grande de produtos. Espera-se que 60% das máquinas de refrigeração para freezers sejam substituídas por motores de frequência variável até 2022. Atualmente, os fabricantes nacionais de máquinas de refrigeração para freezers estão concentrados principalmente nas regiões do Delta do Rio Yangtze e do Delta do Rio das Pérolas.
Em termos de ventiladores, há também a coifa, que é um componente importante dos eletrodomésticos de cozinha. No entanto, devido a questões de custo, a taxa de conversão para coifas sem escovas ainda não é alta. Atualmente, o esquema de conversão de frequência custa cerca de 150 yuans, mas esquemas com motor sem escovas podem ser concluídos em até cem yuans, e os de baixo custo podem custar até cerca de 30 yuans.
Muitos ventiladores e purificadores de ar novos também utilizam soluções de motor sem escovas. Atualmente, os produtos pequenos no mercado geralmente utilizam motores de rotor externo da Nedic, enquanto os purificadores de ar grandes geralmente utilizam ventiladores EBM.
Além disso, há um ventilador de circulação de ar em produção há dois anos, cujo valor atual é relativamente alto. Geralmente, o produto final custa 781 unidades, mas também existem alguns modelos mais caros, variando de 2.000 a 3.000 unidades.
Compressor
Como a velocidade do compressor do refrigerador determina a temperatura interna, a velocidade do compressor de frequência variável pode ser alterada com base na temperatura, permitindo que o refrigerador faça ajustes com base na temperatura atual e mantenha uma temperatura interna constante. Dessa forma, o efeito de conservação dos alimentos será melhor. A maioria dos compressores de refrigerador de frequência variável utiliza motores BLDC, que resultam em maior eficiência, menor ruído e maior vida útil.
Figura 7: Vendas de refrigeradores e refrigeradores de frequência variável na China. (Fonte dos dados: Escritório Nacional de Estatísticas)
Este setor costumava ser dominado por produtos de fabricantes japoneses, coreanos e taiwaneses, mas, após 2010, os fabricantes nacionais avançaram rapidamente. Diz-se que um fabricante em Xangai tem um volume anual de embarques de quase 30 milhões de unidades.
Com o progresso dos fabricantes nacionais de semicondutores, sejam eles os fabricantes de MCU mestre, o Gate Driver de pré-acionamento ou o MOSFET de potência, os fabricantes nacionais podem basicamente fornecer.
Há também o compressor de ar condicionado. Atualmente, o ar condicionado de frequência variável tem sido amplamente aceito, e o ar condicionado de frequência variável se tornou uma tendência. A produção de ar condicionado na China também é bastante grande. De acordo com o Departamento Nacional de Estatísticas, a produção de motores de ar condicionado em 2018 foi de 360 milhões de unidades, e a produção de motores BLDC para ar condicionado foi de cerca de 96 milhões de unidades. Além disso, a produção de motores BLDC para ar condicionado vem aumentando a cada ano.
Ferramentas elétricas
Ferramentas elétricas são um dos produtos de hardware e eletromecânicos mais utilizados. Devido à sua estrutura leve, portabilidade conveniente, alta eficiência de produção e baixo consumo de energia, são amplamente utilizadas em processos de perfuração, corte e retificação em diversos setores, como construção, decoração, processamento de madeira, processamento de metais e outras indústrias de manufatura.
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia e a aceitação gradual do conceito "faça você mesmo", a gama de aplicações de ferramentas elétricas também está em constante expansão. Muitas operações manuais tradicionais com ferramentas estão começando a ser substituídas por ferramentas elétricas, e as ferramentas elétricas também estão se expandindo da indústria para a vida familiar. A demanda por ferramentas elétricas aumenta a cada ano.
As ferramentas elétricas sem escovas, na verdade, surgiram há muito tempo. Em 2010, algumas marcas estrangeiras lançaram ferramentas elétricas com motores sem escovas. Com a maturidade da tecnologia de baterias de íons de lítio, os preços estão se tornando mais acessíveis e o tamanho das ferramentas portáteis aumenta a cada ano. Agora, elas podem ser divididas igualmente com ferramentas plug-in.
De acordo com as estatísticas, as chaves elétricas domésticas são basicamente sem escovas, enquanto furadeiras elétricas, ferramentas de alta voltagem e ferramentas de jardim ainda não são completamente sem escovas, mas também estão em processo de conversão.
Isso se deve principalmente à economia de energia e à alta eficiência dos motores sem escovas, que permitem que ferramentas elétricas portáteis funcionem por períodos mais longos. Atualmente, muitos fabricantes nacionais e internacionais têm investido muitos recursos no desenvolvimento de produtos, como Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita, etc.
Atualmente, o desenvolvimento de ferramentas elétricas na China também é muito rápido, especialmente nas regiões de Jiangsu e Zhejiang, onde se concentram muitos fabricantes de ferramentas elétricas. Nos últimos anos, o custo das soluções de controle de motores sem escovas nas regiões de Jiangsu e Zhejiang caiu rapidamente, e muitos fabricantes iniciaram guerras de preços. Diz-se que uma solução de controle de motores sem escovas para ferramentas elétricas custa apenas cerca de 6 a 7 yuans, e algumas chegam a custar apenas 4 a 5 yuans.
Bombear
Bombas d'água são uma indústria relativamente tradicional, com uma grande variedade de tipos e soluções. Mesmo para placas de acionamento com a mesma potência, existem atualmente vários tipos disponíveis no mercado, com preços que variam de menos de dois yuans a entre quarenta e cinquenta yuans.
Na aplicação de bombas d'água, motores assíncronos trifásicos são usados principalmente para médias e grandes potências, enquanto bombas bipolares CA são usadas principalmente para bombas d'água de pequeno e médio porte. A atual reforma do sistema de aquecimento no norte representa uma boa oportunidade para inovação tecnológica em soluções de bombeamento.
Mesmo que seja apenas de uma perspectiva técnica, os motores sem escovas são mais adequados para aplicação no campo de bombas, pois apresentam certas vantagens em volume, densidade de potência e até mesmo custo.
Cuidados de saúde pessoais
Em termos de cuidados pessoais com a saúde, há dois produtos representativos: um é o popular produto de internet da Dyson, o duto de ar, e o outro é a pistola de fáscia.
Desde que a Dyson lançou o produto de dutos de vento usando motores digitais de alta velocidade, ele impulsionou todo o mercado de dutos de vento.
De acordo com a introdução de Qian Zhicun da Jingfeng Mingyuan no passado, atualmente existem três direções principais para esquemas de túnel de vento domésticos: uma é baseada na Dyson como referência, usando um esquema de motor sem escovas de ultra-alta velocidade, com uma velocidade geral de cerca de 100.000 revoluções por minuto, com a mais alta sendo 160.000 revoluções por minuto; A segunda opção é substituir o motor U, que tem uma velocidade semelhante à do motor U, mas tem as vantagens de peso leve e alta pressão de ar; A terceira é o esquema de alta tensão do rotor externo, com o motor imitando principalmente o esquema de Nedic.
Atualmente, os produtos de imitação nacionais não são apenas copiados do passado, mas basicamente conseguiram evitar patentes e fizeram certas inovações.
O volume de envios de pistolas de fáscia começou a aumentar nos últimos anos. Dizem que treinadores de academia e entusiastas do esporte agora estão equipados com pistolas de fáscia. A pistola de fáscia utiliza os princípios mecânicos da vibração para transmiti-la aos músculos profundos da fáscia, obtendo o efeito de relaxar a fáscia e reduzir a tensão muscular. Algumas pessoas usam a pistola de fáscia como uma ferramenta de relaxamento após o exercício.
No entanto, a situação na pistola de fáscia também está muito complicada agora. Embora a aparência pareça semelhante, os preços variam de mais de 100 yuans a mais de 3.000 yuans. O preço de mercado da placa de controle do motor BLDC usada na pistola de fáscia caiu para 8,00 yuans, e até mesmo uma placa de controle de cerca de 6 yuans apareceu. O preço da pistola de fáscia caiu rapidamente.
Dizem que um fabricante de automóveis estava prestes a falir, mas com a ajuda de um produto de pistola fascial, ele imediatamente se recuperou. E foi bastante nutritivo.
Claro que, além desses dois produtos, também há uma tendência para motores sem escovas em produtos como barbeadores para meninos e máquinas de beleza para meninas.
Conclusão
No geral, os motores BLDC ainda estão em estágios iniciais e suas aplicações estão florescendo. Além dos que mencionei aqui, existem muitos outros, como robôs de serviço, AGVs, robôs de varredura, quebra-paredes, fritadeiras, lava-louças e assim por diante. De fato, existem muitas áreas em nossas vidas onde usamos motores elétricos, e ainda há muitas aplicações esperando para serem exploradas no futuro.
Data de publicação: 15 de julho de 2023
