BLDC 電機的應用

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，越來越受到各界的追捧。

BLDC（無刷電機）的發展史不過幾十年時間，隨著近年來，新磁性材料的運用、微電子技術和控制技術的快速發展，大功率開關元件的發展也取得了很大進步。這為BLDC的小型化控制奠定了基礎。尤其是這些年AI智能化機器人、無人機和電動車的迅猛發展，促使BLDC電機在航空、工業、汽車、民用控制系統，以及家用電器等領域都有廣泛的應用，BLDC的運用越來越常見。

據相關統計數據表明，2018年BLDC電機市場的規模為153.6億美元，未來幾年的市場增長率為6.5%左右，隨著驅動電路組件成本的降低，未來BLDC的高性價比將取代傳統電機組件只是時間問題。經有關機構的調查數據說，BLDC無刷電機和驅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）

其利天下技術—筋膜槍方案

這些年，隨著人們生活水平的提高，大家對生活品質的要求發生了很大的變化。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。從技術上來說，筋膜槍多數都是采用無感外轉子無刷電機。

其次按摩設備的話，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。

其利天下技術—筋膜槍

02電動工具

其利天下技術—多功能手電鉆

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大量采用無刷馬達的產品出來了，比如知名品牌BOSH/Dewalt /Ryobi/Makita等等，隨著鋰電池技術的成熟度越來越高，價格越來越低，電動工具隨著國內建筑行業的迅猛發展，也得到了快速的更迭。

據可靠消息，國內電動扳手、電鉆類等都基本實現了無刷化，這主要是由于無刷電機的節能和高效，一個小電池可以工作2-3個小時，電動工具節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，關鍵是，其無刷電機驅動的價格PK基本也是到了白熱化的地步。產品特點主要是方波技術實現的，對穩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高速吹風筒/小風機類

其利天下技術—高速風筒

高速風筒的興起最早來源于戴森對產品的革新，高速風筒成為個人護理領域一璀璨的明星。從傻大粗變成了白富美，吹風筒從此有了高速風筒的智能化理念。

目前國內風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的，轉速一般在10萬轉左右/分鐘，最高的到做16萬轉/分鐘。

2、U馬達取代方案，轉速和U馬達類似，其優勢是重量輕，風量大。

3、外轉子高壓方案，其電機主要是仿制Nedic方案。

04風扇類/吊扇類

其利天下技術—風扇燈

設備散熱風扇在多年以前就開始向BLDC電機方向轉換，在這個領域內有一個標桿企業，那就是依必安派特（EBM），該公司的風機和電機產品廣泛應用在了通風、空調、制冷、家電、供暖、汽車等多個行業。設備風扇運用是很廣的，比如火車上，電動機車，服務器風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馬達為主，因為電容感應馬達容易控制，但效率不高，現在國內不少廠商陸續開發了以外轉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，一般低功率的產品以低壓為主，大于50W的產品以高壓為主，現在高壓方案的產品出貨量增長速度很快。

05空調壓縮機/冰箱壓縮機

其利天下技術—空調pcb板

由于冰箱壓縮機的轉速決定了冰箱內部的溫度，而變頻冰箱壓縮機的轉速可根據溫度來發生改變，從而可以讓冰箱根據當前的溫度情況做出調整，讓冰箱內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。這一領域以前是日、韓、臺系廠商的產品為主，但2010年之后，國內廠商的起步很快，據說上海有一家廠商的年出貨量已經接近3000萬臺左右了。隨著國內半導體廠商的進步，不論是主控MCU廠商，預驅Gate Driver，還是功率MOSFET，國內廠商基本都能提供了。

06掃地、清潔機器人

其利天下技術—掃地機器人

近些年來，智能家居行業蓬勃發展，其中代替人勞動的掃地機器人，清潔類的拖洗一體機、吸塵器等產品層出不窮。而這些產品大多都是居于無刷馬達開發的。吸塵器和掃地機器人是BLDC電機應用中備受重視的一個領域，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，國內很多廠家為了規避專利，以三相居多。另外，Nedic直接開發性價比很好的高度電機，對國內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

其利天下技術—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。現在北方取暖改造對于泵類方案的技術創新是一個好機會。近年來，由于無刷馬達的興起，有一些廠家在該領域有投入，但效果還不太明顯。但單只從技術的角度來說，無刷電機是比較適合在泵類領域應用的，其體積、功率密度甚至成本都有一定的優勢。

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的水泵市場了，行業里有幾家出貨已經能達到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，無刷水泵在農業上運用會越來越普遍。

08抽油煙機

其利天下技術—抽油煙機

抽油煙機是廚房電器的重要組成部分，傳統動力部分為單相感應異步電機。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，轉換率應該會更高，畢竟無刷電機的優勢擺在那里，比如傳統的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

其利天下技術—跑步機

近兩年來，健身房的相關器械電動化趨勢越來越明顯，特別是跑步機。現在采用外轉子無刷電機的跑步機也是越來越多，其功率范圍800W~2000W，轉速多數在2000rpm~4000rpm之間，以高壓方案為主。一般專業級別的跑步機產品里面有飛輪，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

其利天下技術—平衡車

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，未來隨著國內對節能高效的要求，會越來越普及。無刷逐步取代有刷只是時間問題。