Com o aprimoramento da automação industrial global, da inteligência artificial 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 comum.
Segundo as estatísticas, a média de motores elétricos por domicílio em países desenvolvidos varia de 80 a 130 unidades, enquanto em grandes cidades da China essa média fica em torno de 20 a 40 unidades, bem abaixo da média dos países desenvolvidos. Portanto, o setor de motores elétricos na China ainda apresenta grande potencial de crescimento.
Em comparação com motores com mais de 200 anos de história,Motores BLDCNa verdade, são 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 microcontroladores (MCUs) e componentes de driver, o custo total deMotores BLDCfoi bastante reduzida. Portanto, nos últimos anos,Motores BLDCdesenvolveram-se e sua taxa de crescimento geral também é maior do 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 as estatísticas, o tamanho do mercado de BLDC em 2019 foi 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 novas energias, a penetração da condução inteligente e a aplicação piloto do conceito de Veículo para Tudo (V2U), a tendência de eletrificação dos automóveis está se tornando cada vez mais evidente.
Nos carros do futuro, além dos motores de tração, sistemas de direção elétrica, sistemas de suspensão eletrônica, sistemas de controle de estabilidade, sistemas de controle de velocidade de cruzeiro, ABS e sistemas da carroceria (como vidros, travas das portas, bancos, espelhos retrovisores, limpadores de para-brisa, teto solar, etc.) serão amplamente utilizados com motores elétricos.
De um modo geral, os veículos com combustíveis econômicos são equipados com cerca de 10 motores, os carros comuns com 20 a 30 motores, os carros de luxo com 60 a 70, ou mesmo centenas de motores, enquanto os veículos de novas energias geralmente requerem de 130 a 200 motores.
Figura 2: Número de motores usados em carros
Com a crescente atenção dada ao desempenho dos automóveis, especialmente às exigências de conforto, segurança, economia de combustível e proteção ambiental, o número de dispositivos eletrônicos de controle e equipamentos elétricos nos automóveis aumentou correspondentemente. O uso de diversos dispositivos elétricos levou a um aumento no número de equipamentos relacionados ao motor nos automóveis.
Os veículos de novas energias têm sido uma tendência de desenvolvimento nos últimos anos, e as políticas globais estão promovendo simultaneamente o seu desenvolvimento. Países desenvolvidos, como os da Europa e da América, estruturam ativamente o mercado de veículos de novas energias, promovem o seu desenvolvimento através de diversas políticas e leis de subsídios e incentivos, e incentivam a transição dos veículos tradicionais movidos a combustíveis fósseis para os veículos elétricos.
Após julho de 2019, na China, devido à acentuada redução dos subsídios, a taxa de crescimento diminuiu. No entanto, com o lançamento contínuo de novos modelos de energia pelas principais montadoras em 2020, especialmente o Tesla Model 3, o Volkswagen ID. 3 e outros modelos, espera-se que o setor passe de um modelo impulsionado por subsídios para um modelo impulsionado pela demanda, entrando em um 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 da rede 5G no primeiro trimestre devido ao impacto da pandemia, a China Mobile afirmou que sua meta de alcançar 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, visando recuperar-se do impacto da pandemia. Além das 50.000 estações base planejadas pela Rádio e Televisão da China, o país construirá 600.000 estações base este ano.
Figura 3: Número de estações base 5G que as quatro principais operadoras planejam construir em 2020.
Nas estações base 5G, os motores são necessários em diversos locais, principalmente nas antenas. Atualmente, as antenas de estações base 5G são equipadas com motores de controle que contêm componentes de caixa de engrenagens, incluindo duas opções: motor de passo e motor sem escovas. Cada antena com ajuste elétrico é equipada com um motor de controle com caixa de engrenagens.
Em geral, uma estação base de comunicação comum 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 refrigeração da mesma também requer componentes motorizados, como ventoinhas de computador, compressores de ar condicionado, etc.
Drones/Drones Subaquáticos
Os drones são populares há vários anos, mas nem todos utilizam motores sem escova. Atualmente, muitos drones estão adotando motores sem escova para obter um corpo mais longo e leve, além de maior autonomia.
Segundo o relatório da Droneii, o mercado global de drones movimentou US$ 14,1 bilhões em 2018 e a previsão é de que, até 2024, esse valor chegue a US$ 43,1 bilhões, com a Ásia e a América do Norte apresentando o crescimento mais rápido. A taxa de crescimento anual composta é de 20,5%.
De acordo com o “Sistema de Informação de Registro de Missões de Drones Civis” da Administração de Aviação Civil, no final de 2018, havia 285.000 drones registrados na China. No final de 2019, esse número ultrapassou 392.000, com 1,25 milhão de horas de voo comercial acumuladas.
Especialmente durante a epidemia no início deste ano, os drones desempenharam um papel significativo, como no transporte entre hospitais e centros de controle de doenças, implementando o transporte automatizado de medicamentos e amostras de emergência para prevenção e controle da epidemia; sobrevoando rodovias, substituindo o trabalho manual de comando aéreo; atuando como artefatos de desinfecção, realizando prevenção, desinfecção e esterilização em áreas rurais e até mesmo urbanas em todo o país; transformando-se em especialistas 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 ganhar destaque. Na China, a Administração de Aviação Civil 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 drones Wingcopter uniram forças para introduzir o novo drone VTOL no setor de transporte de cargas para o transporte de encomendas.
Existe também um drone subaquático com o qual não estamos muito familiarizados, e que estamos começando a analisar aos poucos. Lembro-me da empresa de drones subaquáticos que entrevistei em 2017, que por acaso estava em produção em massa e havia enviado apenas centenas de unidades por meio de financiamento coletivo. Agora, o volume de envios anuais é de dezenas de milhares de unidades.
Scooter elétrica/veículo elétrico
A scooter elétrica não só preserva a experiência de condução original, como também oferece assistência elétrica inteligente. É um meio de transporte que se situa entre as bicicletas e os veículos elétricos tradicionais. As scooters elétricas fornecem assistência elétrica com base nos sinais de condução captados por sensores, reduzindo o esforço do ciclista e tornando a condução mais fácil para os utilizadores. Comparadas com as bicicletas, as scooters elétricas possuem motores, baterias, sensores, controladores, instrumentos, etc., tornando a experiência de condução mais diversificada. Ao contrário dos veículos elétricos tradicionais, as scooters elétricas não controlam a velocidade através da rotação do pedal, mas sim captando os sinais de condução por sensores, de forma a compreender a intenção do ciclista, fornecer assistência elétrica adequada e tornar a condução mais inteligente.
Figura 4: Comparação entre bicicletas, scooters elétricas e veículos elétricos tradicionais.
O preço de venda de scooters elétricas na China varia de 2.000 a 10.000 yuans. Scooters elétricas com motor no cubo da roda, típicas do mercado europeu, custam entre 500 e 1.700 euros, enquanto as com motor central variam entre 2.300 e 3.300 euros. O preço das scooters elétricas é consideravelmente mais alto do que o de bicicletas e outros veículos elétricos.
O motor é o componente principal do sistema elétrico da scooter elétrica. Devido à miniaturização, leveza, eficiência operacional e confiabilidade estética das scooters elétricas, o desempenho destas é diretamente determinado por esses fatores. Portanto, as empresas fabricantes de motores geralmente precisam desenvolver motores personalizados de acordo com as necessidades das scooters elétricas. Os motores elétricos representam de 10% a 30% do custo total das scooters elétricas.
Existe uma forte procura por trotinetes elétricas na Europa. De acordo com dados da Associação Europeia da Indústria de Bicicletas, entre 2006 e 2018, as vendas de trotinetes elétricas no mercado europeu aumentaram de 98.000 unidades para 2,5 milhões de unidades. 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 scooters elétricas. Na década de 1980, desenvolveu com sucesso a primeira geração de scooters elétricas. No entanto, devido ao terreno acidentado, às estradas irregulares e à infraestrutura precária do Japão, as scooters elétricas tornaram-se uma opção indispensável.
O mercado interno está em seus primórdios. Há um considerável potencial de crescimento futuro. Atualmente, empresas como Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed e Eternal começaram a tentar promover scooters elétricas na China.
Robô industrial
Na China, os robôs industriais representam principalmente um mercado de substituição, com um espaço considerável. Embora a China seja o maior mercado mundial de aplicações de robôs industriais, os fabricantes mais renomados concentram-se principalmente em países desenvolvidos, como Estados Unidos, Japão e Alemanha, com empresas como a ABB (Suécia), a FANUC (Japão), a Yaskawa Electric Corporation e a Kuka (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, de acordo com dados do Departamento Nacional de Estatísticas, a produção de robôs industriais na China está aumentando gradualmente, passando 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 o contínuo incentivo governamental à indústria e o avanço constante das empresas nacionais, a taxa de nacionalização da produção de robôs industriais na China tem aumentado continuamente. No primeiro semestre de 2018, a participação do mercado interno nas vendas de robôs industriais subiu de 19,42% em 2015 para 28,48%. Ao mesmo tempo, o volume total de vendas de robôs industriais na China também manteve crescimento.
Fã
Os tipos de ventiladores incluem: ventiladores de teto, coifas, secadores de cabelo, ventiladores de cortina, ventiladores de sistemas de climatização (HVAC), etc. Os principais fabricantes da cadeia de valor incluem Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss, entre outros.
Do ponto de vista dos ventiladores domésticos, este é um mercado muito grande, e a produção desses ventiladores na China é enorme. Segundo dados do Departamento Nacional de Estatísticas, em 2018, a produção de ventiladores domésticos na China foi de 180 milhões de unidades. Não havia dados para dezembro de 2017, mas os dados referentes aos 11 meses do ano indicavam 160 milhões de unidades. Em 2016, a produção também foi de 160 milhões de unidades, e estima-se que tenha sido em torno de 190 milhões de unidades em 2019.
Figura 6: Produção de ventiladores domésticos na China. (Fonte dos dados: Departamento Nacional de Estatísticas)
Atualmente, os principais fabricantes de pequenos eletrodomésticos na China, como Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett, etc., basicamente possuem produtos com motores sem escova no mercado. Dentre eles, a Emmett possui 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 escova no setor de ventiladores domésticos começou a acelerar. Agora, no segmento de ventiladores domésticos, os fabricantes nacionais de motores sem escova conquistaram seu espaço.
Além dos ventiladores domésticos, existem também os ventiladores para equipamentos de informática. De fato, os ventiladores para equipamentos começaram a utilizar motores sem escova há muitos anos. Há uma empresa de referência nesse setor, a EBM-PAPST, cujos ventiladores e motores são amplamente utilizados em diversas indústrias, como ventilação, ar condicionado, refrigeração, eletrodomésticos, aquecimento e automotiva.
Atualmente, muitas empresas na China fabricam ventiladores de computador sem escova semelhantes aos da EBM e já conquistaram grande parte do mercado de ventiladores da EBM.
Com o aumento da oferta de estações de carregamento domésticas, os fabricantes nacionais devem ter grandes oportunidades. O país também incluiu estações de carregamento no projeto de "Nova Infraestrutura", que deverá apresentar um desenvolvimento ainda maior este ano.
Existem também ventiladores para refrigeração de congeladores. Devido à influência das normas da indústria e dos padrões nacionais de eficiência energética, os ventiladores para refrigeração de congeladores começaram a utilizar motores BLDC, cuja conversão para motores de alta velocidade resultou em um número relativamente grande de produtos. Espera-se que 60% dos ventiladores para refrigeração de congeladores sejam substituídos por motores de frequência variável até 2022. Atualmente, os principais fabricantes nacionais de ventiladores para refrigeração de congeladores estão concentrados nas regiões do Delta do Rio Yangtzé e do Delta do Rio das Pérolas.
Em termos de ventiladores, também existe o exaustor, um componente importante dos eletrodomésticos de cozinha. No entanto, devido ao custo, a taxa de conversão para motores sem escova ainda não é alta. Atualmente, um sistema de conversão de frequência custa cerca de 150 yuans, mas sistemas com motor convencional podem ser encontrados por menos de 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 escova. Atualmente, os produtos de pequeno porte no mercado geralmente utilizam motores de rotor externo da Nedic, enquanto os purificadores de ar de grande porte geralmente utilizam ventiladores EBM.
Além disso, existe um ventilador de circulação de ar que está em produção há dois anos e cujo valor atual é relativamente alto. Geralmente, o produto acabado custa 781 unidades, e também existem alguns modelos mais caros, que variam de 2000 a 3000 unidades.
Compressor
Como a velocidade do compressor do refrigerador determina a temperatura interna, a velocidade do compressor de frequência variável pode ser ajustada de acordo com a temperatura, permitindo que o refrigerador faça ajustes conforme a situação térmica atual e mantenha uma temperatura interna mais constante. Dessa forma, a conservação dos alimentos será melhor. A maioria dos compressores de frequência variável para refrigeradores utiliza motores BLDC, que resultam em maior eficiência, menor ruído e maior vida útil.
Figura 7: Vendas de refrigeradores e refrigeradores com frequência variável na China. (Fonte dos dados: Departamento Nacional de Estatísticas)
Este setor costumava ser dominado por produtos de fabricantes japoneses, coreanos e taiwaneses, mas, após 2010, os fabricantes nacionais começaram a crescer rapidamente. Diz-se que um fabricante em Xangai tem um volume de remessas anuais de quase 30 milhões de unidades.
Com o progresso dos fabricantes nacionais de semicondutores, sejam eles fabricantes de microcontroladores (MCUs), drivers de gate pré-acionadores ou MOSFETs de potência, os fabricantes nacionais são capazes de fornecer praticamente tudo.
Além disso, há o compressor de ar condicionado. Atualmente, o ar condicionado com frequência variável (VFR) é amplamente aceito e tornou-se uma tendência. A produção de condicionadores de ar na China também é bastante expressiva. De acordo com o Departamento Nacional de Estatísticas, a produção de motores para ar condicionado em 2018 foi de 360 milhões de unidades, sendo que a produção de motores BLDC para ar condicionado foi de aproximadamente 96 milhões de unidades. Ademais, a produção de motores BLDC para ar condicionado tem aumentado consideravelmente a cada ano.
Ferramentas elétricas
As ferramentas elétricas são um dos produtos eletromecânicos e de ferragens 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 civil, 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" (DIY), a gama de aplicações das ferramentas elétricas também está em constante expansão. Muitas operações manuais tradicionais estão sendo substituídas por ferramentas elétricas, e estas, por sua vez, estão se expandindo de aplicações industriais para o ambiente doméstico. A demanda por ferramentas elétricas aumenta ano após ano.
As ferramentas elétricas sem escova já existem há algum tempo. Em 2010, algumas marcas estrangeiras lançaram ferramentas elétricas com motores sem escova. Com a maturidade da tecnologia de baterias de íon-lítio, os preços estão se tornando mais acessíveis e o tamanho das ferramentas portáteis está aumentando ano a ano. Elas agora podem ser consideradas equivalentes às ferramentas com fio.
Segundo as estatísticas, as chaves de impacto elétricas domésticas são basicamente sem escovas, enquanto as furadeiras elétricas, ferramentas de alta tensão e ferramentas de jardinagem 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 escova, permitindo que as ferramentas elétricas portáteis funcionem por períodos mais longos. Atualmente, muitos fabricantes internacionais e nacionais investiram muitos recursos no desenvolvimento de produtos, como Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita, etc.
Atualmente, o desenvolvimento de ferramentas elétricas na China também está ocorrendo muito rapidamente, 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 escova nessas regiões diminuiu rapidamente, e muitos fabricantes iniciaram guerras de preços. Diz-se que uma solução de controle de motor sem escova para uma ferramenta elétrica custa apenas cerca de 6 a 7 yuans, e algumas chegam a custar apenas 4 a 5 yuans.
Bombear
As bombas de água são um setor relativamente tradicional, com uma grande variedade de tipos e soluções. Mesmo para placas de acionamento com a mesma potência, existem atualmente diversos modelos disponíveis no mercado, com preços que variam de menos de dois yuans a entre quarenta e cinquenta yuans.
Na aplicação de bombas de água, os motores assíncronos trifásicos são usados principalmente para potências médias a grandes, enquanto as bombas bipolares de corrente alternada são usadas principalmente para bombas de água de pequeno e micro porte. A atual renovação do sistema de aquecimento no norte da Europa representa uma boa oportunidade para a inovação tecnológica em soluções de bombeamento.
Do ponto de vista técnico, os motores sem escova são mais adequados para aplicação em bombas, pois apresentam certas vantagens em termos de volume, densidade de potência e até mesmo custo.
Cuidados Pessoais de Saúde
Em termos de cuidados pessoais com a saúde, existem dois produtos representativos: um é o popular aspirador de ar da Dyson, um produto encontrado na internet, e o outro é a pistola de limpeza facial Fascia Gun.
Desde que a Dyson lançou o produto de dutos de ar com motores digitais de alta velocidade, ela revolucionou todo o mercado de dutos de ar.
Segundo informações de Qian Zhicun, da Jingfeng Mingyuan, existem atualmente três principais tendências para projetos de túneis de vento na China: uma delas se baseia no modelo da Dyson, utilizando um motor brushless de altíssima velocidade, com uma rotação geral em torno de 100.000 rotações por minuto, podendo chegar a 160.000 rotações por minuto; a segunda opção é a substituição do motor em U, que possui velocidade similar, mas com as vantagens de leveza e alta pressão de ar; a terceira é o projeto de rotor externo de alta tensão, com o motor seguindo principalmente o modelo da Nedic.
Atualmente, os produtos de imitação nacionais não são simplesmente copiados como no passado, mas basicamente conseguiram evitar o uso de patentes e introduzir certas inovações.
O volume de vendas de pistolas de fáscia tem aumentado consideravelmente nos últimos anos. Diz-se que treinadores de academia e entusiastas do esporte agora utilizam esses aparelhos. A pistola de fáscia utiliza os princípios mecânicos da vibração para transmitir a vibração aos músculos da fáscia profunda, conseguindo o efeito de relaxar a fáscia e reduzir a tensão muscular. Algumas pessoas usam a pistola de fáscia como ferramenta de relaxamento após o exercício.
No entanto, o mercado de pistolas de pintura automotiva também está bastante aquecido. Embora a aparência seja 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 nessas pistolas caiu para cerca de 8.000 yuans, e até mesmo placas de controle por cerca de 6 yuans já estão disponíveis. O preço das pistolas de pintura automotiva diminuiu rapidamente.
Dizem que uma fabricante de motores estava prestes a falir, mas com a ajuda de um produto de recuperação, ela imediatamente se reergueu. E foi um sucesso estrondoso.
É claro que, além desses dois produtos, também existe uma tendência crescente de motores sem escova em produtos como barbeadores para meninos e aparelhos de beleza para meninas.
Conclusão
De modo geral, os motores BLDC ainda estão em seus estágios iniciais e suas aplicações estão florescendo. Além das que mencionei aqui, existem muitas outras, como robôs de serviço, AGVs (Veículos Guiados Automaticamente), robôs aspiradores, quebra-paredes, fritadeiras, lava-louças e assim por diante. Na verdade, usamos motores elétricos em muitos lugares do nosso dia a dia, e ainda há muitas aplicações a serem exploradas no futuro.
Data da publicação: 15 de julho de 2023
