Con la mejora de la automatización industrial global, la inteligencia y el nivel de vida de las personas, la aplicación de motores en campos como automóviles, electrodomésticos, audio y video electrónicos, equipos de procesamiento de información y automatización industrial se generalizará cada vez más.
Según las estadísticas, el promedio de motores eléctricos por hogar en los países desarrollados es de entre 80 y 130, mientras que en las grandes ciudades de China el promedio es de entre 20 y 40, cifra muy inferior al promedio de los países desarrollados. Por lo tanto, la industria nacional de motores eléctricos aún tiene un gran potencial de desarrollo.
En comparación con motores con una historia de más de 200 años,Motores BLDCEn realidad, son relativamente jóvenes, con una historia de más de 50 años desde su desarrollo. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de semiconductores y la popularización de los MCU y los componentes de controlador, el costo total de...Motores BLDCse ha reducido considerablemente. Por lo tanto, en los últimos años,Motores BLDCSe han desarrollado y su tasa de crecimiento general también es mayor que la de los motores.
Figura 1: Predicción del tamaño del mercado de motores BLDC
Se espera que la tasa de crecimiento anual compuesta deMotores BLDCSe estima que el crecimiento del mercado de BLDC será de alrededor del 6,5 % en los próximos años. Según las estadísticas, el tamaño del mercado de BLDC en 2019 fue de aproximadamente 16 300 millones de dólares, y se espera que alcance los 22 440 millones de dólares para 2024.
¿Cuál es el tamaño del mercado? ¿Cuáles son las aplicaciones específicas?
Mercado de aplicaciones automotrices
Con el auge de los vehículos de nueva energía, la penetración de la conducción inteligente y la aplicación piloto del vehículo-a-todo, la tendencia a la electronización de los automóviles se está volviendo cada vez más evidente.
En los automóviles del futuro, además de los motores de accionamiento, se utilizarán ampliamente sistemas de dirección asistida eléctrica, sistemas de suspensión electrónica, sistemas de control de estabilidad, sistemas de control de crucero, ABS y sistemas de carrocería (como ventanas, cerraduras de puertas, asientos, espejos retrovisores, limpiaparabrisas, techo solar, etc.) con motores eléctricos.
En términos generales, los vehículos de combustible económico estarán equipados con alrededor de 10 motores, los automóviles comunes estarán equipados con 20 a 30 motores, los automóviles de lujo estarán equipados con 60 a 70, o incluso cientos de motores, mientras que los vehículos de nueva energía generalmente requieren de 130 a 200 motores.
Figura 2: Número de motores utilizados en automóviles
Con la creciente atención prestada al rendimiento de los automóviles, especialmente a los requisitos de comodidad, seguridad, ahorro de combustible y protección del medio ambiente, el número de dispositivos de control electrónico y equipos eléctricos en los automóviles ha aumentado consecuentemente. El uso de diversos dispositivos eléctricos ha conllevado un aumento en el número de equipos de motor en los automóviles.
Los vehículos de nuevas energías han sido una tendencia de desarrollo en los últimos años, y las políticas globales promueven simultáneamente su desarrollo. Países desarrollados como Europa y América impulsan activamente el mercado de vehículos de nuevas energías, promueven su desarrollo mediante diversas políticas y leyes de subsidios y preferencias, e impulsan la transición de los vehículos de combustible tradicional a los vehículos eléctricos.
Tras julio de 2019 en China, debido a la drástica reducción de los subsidios, la tasa de crecimiento ha disminuido. Sin embargo, con la continua introducción de nuevos modelos energéticos por parte de las principales empresas automotrices en 2020, especialmente el lanzamiento del Tesla Model 3, el Volkswagen ID. 3 y otros modelos, se prevé que la industria pase de un modelo impulsado por los subsidios a uno impulsado por la demanda, entrando en un segundo período de rápido crecimiento.
5G
2020 fue un año crucial para el desarrollo del 5G en China. Si bien la construcción del 5G se retrasó en el primer trimestre debido al impacto de la epidemia, China Mobile afirmó que su objetivo de alcanzar 300.000 estaciones base 5G para finales de 2020 se mantiene sin cambios. China Telecom y China Unicom también se esforzarán por completar la construcción de 250.000 nuevas estaciones base 5G en el tercer trimestre para recuperarse del impacto de la epidemia. Además de las 50.000 estaciones base planificadas por China Radio and Television, China construirá 600.000 estaciones base este año.
Figura 3: Número de estaciones base 5G que los cuatro principales operadores planean construir en 2020
En las estaciones base 5G, existen muchos lugares donde se necesitan motores, principalmente la antena de la estación base. Actualmente, la antena de la estación base 5G está equipada con motores de control que contienen componentes de caja de engranajes, incluyendo dos opciones: motor paso a paso y motor sin escobillas. Cada antena ajustable eléctricamente está equipada con un motor de control con caja de engranajes.
En general, una estación base de comunicaciones regular necesita estar equipada con aproximadamente 3 antenas, una estación base 4G necesita estar equipada con 4 a 6 antenas, y la cantidad de estaciones base y antenas 5G aumentará aún más.
Además de la antena de la estación base, el sistema de refrigeración también requiere componentes de motor, como ventiladores de computadora, compresores de aire acondicionado, etc.
Drones/Drones submarinos
Los drones han sido populares durante varios años, pero no todos usan motores sin escobillas. Hoy en día, muchos drones están adoptando motores sin escobillas para lograr un cuerpo más largo y ligero, y una mayor autonomía.
Según el informe de Droneii, el mercado mundial de drones alcanzó los 14.100 millones de dólares en 2018 y se prevé que para 2024 alcance los 43.100 millones de dólares. Las regiones con mayor crecimiento son Asia y Norteamérica. La tasa de crecimiento compuesta es del 20,5%.
Según el Sistema de Información de Registro de Misiones de Drones Civiles de la Administración de Aviación Civil, a finales de 2018, había 285.000 drones registrados en China. A finales de 2019, había más de 392.000 drones registrados y 1,25 millones de horas de vuelo comercial.
Especialmente durante la epidemia a principios de este año, los drones desempeñaron un papel importante, como el transporte entre hospitales y centros de control de enfermedades, la implementación del transporte automatizado de medicamentos y muestras de emergencia para la prevención y el control de epidemias; dando vueltas en las carreteras, reemplazando el trabajo manual de comando aéreo; el artefacto de desinfección Avatar, la prevención completa de epidemias, la desinfección y esterilización en áreas rurales e incluso urbanas en todo el país; transformándose en un experto en propaganda, gritando consignas y persuadiendo a las personas para que se queden en casa, etc.
Debido al impacto de la epidemia, la entrega sin contacto ha cobrado protagonismo nuevamente. En China, la Administración de Aviación Civil lanzó un servicio piloto de logística y distribución con drones el año pasado. Debido al impacto de la epidemia, se espera que el progreso en China se acelere. En otros países, el gigante logístico UPS y el fabricante alemán de drones Wingcopter han colaborado para incorporar el nuevo UAV VTOL al sector del transporte de mercancías para el transporte de paquetes.
También hay un dron submarino con el que no estamos muy familiarizados, y poco a poco estamos empezando a medirlo. Recuerdo la empresa de drones submarinos que entrevisté en 2017, que estaba en producción en masa y solo había enviado cientos de unidades mediante financiación colectiva. Ahora, el volumen de envíos anuales es de decenas de miles de unidades.
patinete eléctrico/vehículo eléctrico
El patinete eléctrico no solo conserva la experiencia de conducción original, sino que también proporciona energía auxiliar inteligente. Es un medio de transporte a medio camino entre las bicicletas y los vehículos eléctricos tradicionales. Los patinetes eléctricos proporcionan principalmente asistencia eléctrica basada en señales de conducción a través de sensores, lo que reduce el esfuerzo de los ciclistas y facilita la conducción. A diferencia de las bicicletas, los patinetes eléctricos incorporan motores, baterías, sensores, controladores, instrumentos, etc., que hacen que la experiencia de conducción sea más variada. A diferencia de los vehículos eléctricos tradicionales, los patinetes eléctricos no controlan la velocidad del vehículo girando la mano, sino que captan la señal de conducción a través de sensores para comprender la intención de conducción del ciclista, proporcionar la asistencia eléctrica correspondiente y hacer la conducción más inteligente.
Figura 4: Comparación de bicicletas, patinetes eléctricos y vehículos eléctricos tradicionales
El precio de venta de los patinetes eléctricos en China oscila entre 2000 y 10 000 yuanes. Los patinetes eléctricos europeos con buje de rueda cuestan entre 500 y 1700 euros, mientras que los patinetes eléctricos de suspensión central cuestan entre 2300 y 3300 euros. El precio de los patinetes eléctricos es mucho mayor que el de las bicicletas y los vehículos eléctricos.
El motor es el componente principal del sistema eléctrico del patinete eléctrico. Debido a su miniaturización, ligereza, eficiencia operativa y fiabilidad estética, su rendimiento está directamente determinado. Por lo tanto, las empresas automotrices suelen necesitar adaptar el desarrollo de los motores a las necesidades de los patinetes eléctricos. Los motores eléctricos representan entre el 10 % y el 30 % del coste de los patinetes eléctricos.
Existe una fuerte demanda de patinetes eléctricos en Europa. Según datos de la Asociación Europea de la Industria de la Bicicleta, entre 2006 y 2018, las ventas de patinetes eléctricos en el mercado europeo aumentaron de 98 000 a 2,5 millones de unidades. La tasa de crecimiento anual compuesta alcanzó el 31 %.
El mercado japonés también está en constante crecimiento. Japón fue el primer país en desarrollar, producir y vender patinetes eléctricos. En la década de 1980, desarrolló con éxito la primera generación de patinetes eléctricos. Sin embargo, debido al terreno montañoso, las carreteras accidentadas y el envejecimiento de Japón, los patinetes eléctricos se han convertido en una opción indispensable.
El mercado nacional está en sus inicios. Existe un amplio margen de crecimiento futuro. Actualmente, empresas como Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed y Eternal han comenzado a promocionar patinetes eléctricos en China.
Robot industrial
Los robots industriales son principalmente un mercado sustituto en China, y su alcance es bastante amplio. Si bien China es el mayor mercado mundial de aplicaciones de robots industriales, los fabricantes más reconocidos a nivel mundial se concentran principalmente en países desarrollados, como Estados Unidos, Japón y Alemania, entre otros. Entre ellos, se encuentran ABB en Suecia, FANUC en Japón, Yaskawa Electric Corporation y cuatro familias de productos representadas por Kuka en Alemania.
Figura 5: Ventas de robots industriales. (Fuente de datos: Federación Internacional de Robótica)
Según datos de la Federación Internacional de Robótica, las ventas globales de robots industriales en 2018 fueron de 422 000 unidades, de las cuales 154 000 se vendieron en China, lo que representa el 36,5 %. Además, según datos de la Oficina Nacional de Estadística, la producción de robots industriales en China está aumentando gradualmente, pasando de aproximadamente 33 000 unidades en 2015 a 187 000 unidades en 2018. El ritmo de crecimiento es rápido.
Además, en los últimos años, gracias a la continua introducción de apoyo industrial por parte del gobierno y al continuo desarrollo de empresas nacionales, la tasa de localización de robots industriales nacionales ha aumentado continuamente. En el primer semestre de 2018, la proporción de ventas nacionales de cuerpos de robots aumentó del 19,42 % en 2015 al 28,48 %. Al mismo tiempo, las ventas totales de robots industriales en China también han mantenido un crecimiento constante.
Admirador
Los ventiladores incluyen: ventiladores, campanas extractoras, secadores de pelo, ventiladores de cortina, ventiladores HVAC, etc. Los principales fabricantes incluyen Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss, etc.
Desde la perspectiva de los ventiladores domésticos, este es un mercado muy grande, y la producción de ventiladores domésticos en China es muy grande. Según datos de la Oficina Nacional de Estadística, en 2018, la producción de ventiladores domésticos en China fue de 180 millones de unidades. No se disponía de datos para diciembre de 2017, pero los datos de 11 meses fueron de 160 millones de unidades. En 2016, fueron 160 millones de unidades, y se estima que en 2019 se produjeron alrededor de 190 millones de unidades.
Figura 6: Producción de ventiladores domésticos en China. (Fuente: Oficina Nacional de Estadística)
Actualmente, los principales fabricantes de electrodomésticos en China, como Midea, Pioneer, Nichrome, Emmett, etc., comercializan principalmente productos con motores sin escobillas. Entre ellos, Emmett tiene la mayor cantidad y Xiaomi el precio más bajo.
Con la llegada de fabricantes transfronterizos como Xiaomi, la tasa de conversión de motores sin escobillas en el sector de los ventiladores domésticos ha comenzado a acelerarse. Ahora, en este sector, los fabricantes nacionales de motores sin escobillas tienen un lugar.
Además de los ventiladores domésticos, también existen ventiladores para ordenadores. De hecho, los ventiladores térmicos para equipos comenzaron a utilizar motores sin escobillas hace muchos años. Existe una empresa líder en este campo, Ebm-papst, cuyos ventiladores y motores se utilizan ampliamente en diversas industrias, como la ventilación, el aire acondicionado, la refrigeración, los electrodomésticos, la calefacción y la automoción.
En la actualidad, muchas empresas en China están fabricando ventiladores de computadora sin escobillas similares a los EBM y han ocupado muchos mercados de EBM.
Especialmente con el auge de las estaciones de carga nacionales, los fabricantes nacionales deberían tener grandes oportunidades. Ahora, el país también ha incluido las estaciones de carga en el proyecto "Nueva Infraestructura", que se espera tenga un mayor desarrollo este año.
También existen ventiladores para congeladores. Debido a la influencia de las normas de la industria y las normas nacionales de eficiencia energética, se ha comenzado a utilizar motores BLDC en estos ventiladores, cuya velocidad de conversión es relativamente rápida, lo que ha dado lugar a una gran cantidad de productos. Se prevé que el 60 % de los refrigeradores para congeladores se sustituirán por motores de frecuencia variable para 2022. Actualmente, los fabricantes nacionales de refrigeradores para congeladores se concentran principalmente en las regiones del delta del río Yangtsé y del delta del río Perla.
En cuanto a los ventiladores, también existe una campana extractora, un componente importante de los electrodomésticos de cocina. Sin embargo, debido a su coste, la tasa de conversión de frecuencia de la campana extractora aún no es alta. Actualmente, el sistema de conversión de frecuencia cuesta unos 150 yuanes, pero los sistemas con motor sin escobillas se pueden completar por cien yuanes, e incluso los de bajo coste pueden llegar a costar unos 30 yuanes.
Muchos ventiladores y purificadores de aire nuevos también utilizan motores sin escobillas. Actualmente, los productos pequeños del mercado suelen utilizar motores de rotor externo de Nedic, mientras que los purificadores de aire de gran tamaño suelen utilizar ventiladores EBM.
Además, existe un ventilador de circulación de aire que se fabrica desde hace dos años, y su precio actual es relativamente alto. Generalmente, el producto terminado cuesta 781 unidades, aunque también existen algunos modelos más caros, que oscilan entre 2000 y 3000 unidades.
Compresor
Dado que la velocidad del compresor del refrigerador determina la temperatura interna, la velocidad del compresor de frecuencia variable puede ajustarse en función de la temperatura, lo que permite que el refrigerador se ajuste a la temperatura actual y mantenga una temperatura constante. De esta manera, se mejora la conservación de los alimentos. La mayoría de los compresores de frecuencia variable utilizan motores BLDC, que ofrecen mayor eficiencia, menor ruido y mayor vida útil.
Figura 7: Ventas de refrigeradores y refrigeradores de frecuencia variable en China. (Fuente: Oficina Nacional de Estadística)
Este sector solía estar dominado por productos de fabricantes japoneses, coreanos y taiwaneses, pero desde 2010, los fabricantes nacionales han tomado impulso rápidamente. Se dice que un fabricante de Shanghái tiene un volumen de envíos anuales de casi 30 millones de unidades.
Con el progreso de los fabricantes nacionales de semiconductores, ya sean fabricantes de MCU maestros, controladores de compuerta de precontrol o MOSFET de potencia, los fabricantes nacionales básicamente pueden proporcionar.
Además, existe el compresor de aire acondicionado. Actualmente, el aire acondicionado de frecuencia variable ha gozado de amplia aceptación y se ha convertido en tendencia. La producción de aires acondicionados en China también es considerable. Según la Oficina Nacional de Estadística, la producción de motores para aire acondicionado en 2018 fue de 360 millones de unidades, y la de motores BLDC para aire acondicionado fue de aproximadamente 96 millones. Además, la producción de motores BLDC para aire acondicionado aumenta considerablemente cada año.
herramientas eléctricas
Las herramientas eléctricas son uno de los productos de hardware y electromecánicos más utilizados. Gracias a su estructura ligera, fácil transporte, alta eficiencia de producción y bajo consumo energético, se utilizan ampliamente en procesos de taladrado, corte y rectificado en diversas industrias, como la construcción, la decoración, el procesamiento de madera, el procesamiento de metales y otras industrias manufactureras.
Con el continuo desarrollo tecnológico y la creciente aceptación del concepto "hazlo tú mismo", el rango de aplicaciones de las herramientas eléctricas también se expande constantemente. Muchas operaciones manuales tradicionales están siendo reemplazadas por herramientas eléctricas, y estas también se están expandiendo de las aplicaciones industriales a la vida familiar. La demanda de herramientas eléctricas aumenta año tras año.
Las herramientas eléctricas sin escobillas se lanzaron hace mucho tiempo. En 2010, algunas marcas extranjeras introdujeron herramientas eléctricas con motores sin escobillas. Con la madurez de la tecnología de baterías de iones de litio, los precios son cada vez más asequibles y el tamaño de las herramientas portátiles aumenta año tras año. Ahora se pueden equiparar con herramientas enchufables.
Según las estadísticas, las llaves eléctricas domésticas básicamente no tienen escobillas, mientras que los taladros eléctricos, las herramientas de alto voltaje y las herramientas de jardinería aún no son completamente sin escobillas, pero también están en proceso de conversión.
Esto se debe principalmente al ahorro de energía y la alta eficiencia de los motores sin escobillas, que permiten que las herramientas eléctricas portátiles funcionen durante más tiempo. Actualmente, muchos fabricantes nacionales e internacionales han invertido grandes recursos en el desarrollo de productos, como Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita, etc.
Actualmente, el desarrollo de herramientas eléctricas en China también es muy rápido, especialmente en las regiones de Jiangsu y Zhejiang, donde se concentran numerosos fabricantes de herramientas eléctricas. En los últimos años, el costo de las soluciones de control de motores sin escobillas en estas regiones ha disminuido rápidamente, y muchos fabricantes han desatado una guerra de precios. Se dice que una solución de control de motor sin escobillas para una herramienta eléctrica cuesta solo entre 6 y 7 yuanes, e incluso algunas cuestan entre 4 y 5 yuanes.
Bomba
Las bombas de agua son una industria relativamente tradicional con una amplia variedad de tipos y soluciones. Incluso para placas de accionamiento de la misma potencia, existen actualmente varios tipos disponibles en el mercado, con precios que oscilan entre menos de dos yuanes y entre cuarenta y cincuenta yuanes.
En el ámbito de las bombas de agua, los motores asíncronos trifásicos se utilizan principalmente para potencias medias y altas, mientras que las bombas bipolares de CA se emplean principalmente para bombas de agua pequeñas y microbombas. La actual renovación de la calefacción en el norte del país representa una buena oportunidad para la innovación tecnológica en soluciones de bombeo.
Solo desde un punto de vista técnico, los motores sin escobillas son más adecuados para su aplicación en el campo de las bombas, ya que presentan ciertas ventajas en volumen, densidad de potencia e incluso coste.
Cuidado de la salud personal
En términos de cuidado de la salud personal, hay dos productos representativos, uno es el popular producto de Internet de Dyson, el conducto de aire, y el otro es la pistola de fascia.
Desde que Dyson lanzó el producto de conductos de viento utilizando motores digitales de alta velocidad, ha revolucionado todo el mercado de conductos de viento.
Según la introducción de Qian Zhicun de Jingfeng Mingyuan en el pasado, actualmente hay tres direcciones principales para los esquemas de túneles de viento domésticos: una se basa en Dyson como punto de referencia, utilizando un esquema de motor sin escobillas de velocidad ultra alta, con una velocidad general de alrededor de 100000 revoluciones por minuto, siendo la más alta de 160000 revoluciones por minuto; La segunda opción es reemplazar el motor U, que tiene una velocidad similar a la del motor U, pero tiene las ventajas de peso ligero y alta presión de aire; El tercero es el esquema de alto voltaje de rotor externo, con el motor imitando principalmente el esquema de Nedic.
En la actualidad, los productos de imitación nacionales no son simplemente copiados del pasado, sino que básicamente han logrado evitar las patentes y han introducido ciertas innovaciones.
El volumen de envíos de pistolas de fascia ha aumentado en los últimos años. Se dice que los entrenadores de gimnasio y los aficionados al deporte ya cuentan con pistolas de fascia. Estas pistolas utilizan el principio mecánico de la vibración para transmitirla a los músculos profundos de la fascia, logrando así relajar la fascia y reducir la tensión muscular. Algunas personas las utilizan como herramienta de relajación después del ejercicio.
Sin embargo, el mercado de la pistola de fascia también ha crecido considerablemente. Aunque su apariencia es similar, los precios oscilan entre más de 100 y 3000 yuanes. El precio de mercado de la placa de control del motor BLDC utilizada en la pistola de fascia ha bajado a 8 yuanes, e incluso ha aparecido una placa de control de unos 6 yuanes. El precio de la pistola de fascia ha bajado rápidamente.
Se dice que un fabricante de motores estuvo a punto de quebrar, pero con la ayuda de una pistola fascial, resurgió de inmediato. Y fue muy gratificante.
Por supuesto, además de estos dos productos, también existe una tendencia hacia los motores sin escobillas en productos como afeitadoras para niños y máquinas de belleza para niñas.
Conclusión
En general, los motores BLDC aún se encuentran en sus primeras etapas y sus aplicaciones están en pleno auge. Además de las que mencioné aquí, existen muchas más, como robots de servicio, vehículos guiados automáticos (AGV), robots de barrido, rompemuros, freidoras, lavavajillas, etc. De hecho, en muchos ámbitos de nuestra vida utilizamos motores eléctricos, y aún quedan muchas aplicaciones por explorar en el futuro.
Hora de publicación: 15 de julio de 2023
