¿Qué es un motor BLDC? ¿Cuál es su función? Con el avance de la automatización industrial global, la inteligencia y el aumento del nivel de vida, los motores tendrán aplicaciones cada vez más extendidas en los sectores de automoción, electrodomésticos, electrónica y equipos audiovisuales, dispositivos de procesamiento de información y automatización industrial. Las estadísticas indican que los hogares en los países desarrollados poseen un promedio de 80 a 130 motores, mientras que los hogares en las principales ciudades de China tienen un promedio de sólo 20 a 40 motores-aún muy por debajo del promedio de los países desarrollados-. Esto pone de relieve un importante potencial de crecimiento para la industria del motor de China.
En comparación con los más de 200 años de historia de los motores eléctricos, los motores BLDC son relativamente jóvenes, con una historia de desarrollo de poco más de 50 años. Sin embargo, los avances en la tecnología de semiconductores y la adopción generalizada de MCU y componentes de accionamiento han reducido significativamente el costo general de los motores BLDC. En consecuencia, los motores BLDC han experimentado un crecimiento sustancial en los últimos años, y su tasa de crecimiento general supera la de los motores convencionales.
Se prevé que la tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de los motores BLDC sea de alrededor del 6,5% en los próximos años. Las estadísticas indican que el tamaño del mercado BLDC fue de aproximadamente 16,3 mil millones de dólares en 2019, con proyecciones que alcanzarán alrededor de 22,44 mil millones de dólares para 2024.
Dada esta escala de mercado, ¿cuáles son las aplicaciones específicas? Recientemente, en el tercer seminario de tecnología de control de motores CC sin escobillas de 2020 organizado por Electronic Enthusiast Network, el analista de la industria Cheng Wenzhi compartió un informe titulado "Análisis de los diez principales mercados de aplicaciones potenciales para motores BLDC". En su opinión, los principales mercados de aplicaciones con un uso significativo de motores BLDC en el futuro incluyen automoción, 5G, drones/robots submarinos, e-bicicletas/vehículos eléctricos, robots industriales, ventiladores, compresores, herramientas eléctricas, bombas y atención médica personal.
I. Mercado de aplicaciones automotrices
Con el auge de los vehículos de nueva energía, la penetración de la conducción inteligente y la implementación piloto de la conectividad del vehículo-a-todo (V2X), la tendencia hacia la electrificación del automóvil es cada vez más pronunciada.
En los vehículos del futuro, más allá de los motores de propulsión, los sistemas de dirección asistida eléctrica, los sistemas de suspensión electrónicos, los sistemas de control de estabilidad del vehículo, los sistemas de control de crucero, el ABS y los sistemas de la carrocería (ventanas, cerraduras de puertas, asientos, espejos, limpiaparabrisas, techos corredizos, etc.) utilizarán ampliamente motores.
Normalmente, los vehículos de gasolina-de clase económica incorporan alrededor de 10 motores, los vehículos estándar cuentan con entre 20 y 30 motores, mientras que los vehículos de lujo pueden incluir entre 60 y 70 motores o incluso más de 100 motores. Los vehículos de nueva energía generalmente requieren de 130 a 200 motores.
A medida que la gente prioriza cada vez más el rendimiento de los vehículos, particularmente en términos de comodidad, seguridad, eficiencia de combustible y protección del medio ambiente, el número de unidades de control electrónico y dispositivos eléctricos en los automóviles ha aumentado en consecuencia. La adopción de diversos sistemas eléctricos ha provocado un aumento en el número de motores eléctricos instalados en automóviles.
Los vehículos de nueva energía representan una tendencia de desarrollo clave en los últimos años, y las políticas globales ahora impulsan simultáneamente su crecimiento. Países desarrollados como Europa y Estados Unidos se están posicionando activamente en el mercado de vehículos de nuevas energías. A través de diversos subsidios, políticas preferenciales y legislación, están impulsando el desarrollo de vehículos de nueva energía y facilitando la transición de vehículos tradicionales-que funcionan con combustible a vehículos eléctricos.
A nivel interno, el crecimiento se desaceleró después de julio de 2019 debido a importantes reducciones de los subsidios. Sin embargo, dado que los principales fabricantes de automóviles lanzan continuamente nuevos modelos energéticos en 2020-en particular, el Tesla Model 3 y el Volkswagen ID.3-la industria está preparada para pasar de un crecimiento impulsado por los subsidios a un crecimiento impulsado por la demanda, entrando en una segunda fase de rápida expansión.
II. 5G
2020 marca un año crucial para el desarrollo de 5G en China. Aunque en el primer trimestre se produjeron retrasos en la construcción de 5G debido a la pandemia, China Mobile declaró su compromiso de alcanzar el objetivo de 300{5}}estaciones base G para finales de 2020. China Telecom y China Unicom también pretenden completar conjuntamente la construcción de 250.000 nuevas estaciones base 5G en el tercer trimestre para compensar los retrasos-relacionados con la pandemia. Combinado con las 50.000 estaciones base planificadas por China Broadcasting Network, China construirá un total de 600.000 estaciones base este año.
En las estaciones base 5G, se necesitan motores en numerosos lugares, principalmente para las antenas de las estaciones base. Actualmente, los motores de control con conjuntos de caja de cambios utilizados en las antenas de estaciones base 5G incluyen dos soluciones: motores paso a paso y motores sin escobillas. Cada antena equipada con un controlador de antena electrónico (EAC) requiere un motor de control con caja de cambios.
Normalmente, una estación base de comunicación estándar requiere aproximadamente tres antenas.. 4Las estaciones base G necesitan de cuatro a seis antenas, mientras que las estaciones base 5G contarán con incluso más antenas.
Más allá de las antenas de las estaciones base, los motores también son esenciales para los sistemas de refrigeración dentro de la estación base, como los ventiladores y los compresores de aire acondicionado.
III. Drones / Drones submarinos
Los drones ganaron una gran popularidad hace varios años, aunque no todos los modelos utilizan motores sin escobillas. Muchos drones ahora están haciendo la transición a motores sin escobillas para lograr diseños más livianos y compactos y duraciones de vuelo más prolongadas.
Según un informe de Droneii, el mercado mundial de drones alcanzó los 14.100 millones de dólares en 2018 y se prevé que crezca hasta los 43.100 millones de dólares en 2024, siendo Asia y América del Norte los que experimentarán el crecimiento más rápido. La tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) se sitúa en el 20,5%.
Las estadísticas del "Sistema de información de registro de misiones de drones civiles" de la Administración de Aviación Civil de China muestran que a finales de 2018, China tenía 285.000 drones registrados. A finales de 2019, el número de drones registrados superó los 392.000, y los vuelos comerciales de drones totalizaron 1,25 millones de horas.
Especialmente durante la pandemia de principios de este año, los drones desempeñaron un papel importante. Realizaron traslados entre hospitales y centros de control de enfermedades, automatizando el transporte de suministros médicos de emergencia y muestras para la prevención y el control de epidemias; sobrevoló las carreteras, reemplazando el control manual del tráfico aéreo; transformados en herramientas de desinfección, completando tareas de prevención y desinfección de epidemias en vastas áreas rurales e incluso distritos urbanos de todo el país; y se convirtieron en expertos en publicidad, transmitiendo mensajes para persuadir a la gente a quedarse en casa.
La pandemia también ha hecho que la entrega sin contacto vuelva a ser el centro de atención. A nivel nacional, la Administración de Aviación Civil de China lanzó el año pasado programas piloto para la entrega logística con drones. Es probable que la pandemia acelere este despliegue interno. A nivel internacional, el gigante de la logística UPS se asoció con el fabricante alemán de drones Wingcopter para introducir nuevos drones de despegue y aterrizaje vertical en la industria del transporte de carga para la entrega de paquetes.
Los drones submarinos, una categoría menos familiar, también están aumentando gradualmente. Recuerdo haber entrevistado a una empresa de drones submarinos en 2017, cuando acababan de comenzar la producción en masa y solo habían enviado unos pocos cientos de unidades a través de financiación colectiva. Ahora, sus envíos anuales han llegado a decenas de miles.
IV. E-Bicicletas / Bicicletas eléctricas
Las bicicletas eléctricas- preservan la auténtica experiencia de ciclismo y al mismo tiempo ofrecen asistencia eléctrica inteligente. Ubicadas entre las bicicletas tradicionales y las bicicletas eléctricas-completas, utilizan principalmente sensores para detectar señales de conducción y proporcionar el soporte de energía correspondiente, lo que reduce el esfuerzo del ciclista para un paseo más sencillo. En comparación con las bicicletas normales, las bicicletas eléctricas-incorporan motores, baterías, sensores, controladores y paneles de instrumentos, lo que enriquece la experiencia de conducción. A diferencia de las bicicletas eléctricas tradicionales, las bicicletas eléctricas-no dependen del control manual del acelerador para regular la velocidad. En cambio, utilizan sensores para detectar señales de conducción, interpretar la intención del conductor y brindar la asistencia eléctrica correspondiente, lo que hace que la experiencia de conducción sea más inteligente.
Las bicicletas eléctricas nacionales-tienen un precio de entre 2.000 y 10.000 yuanes. En Europa, las bicicletas eléctricas-de motor central cuestan entre 500 y 1700 euros, mientras que las bicicletas eléctricas-de tracción media cuestan entre 2300 y 3300 euros. Las bicicletas eléctricas-tienen precios significativamente más altos que las bicicletas tradicionales y las eléctricas.
El motor es el componente central del sistema eléctrico de una bicicleta eléctrica-. Dado que la miniaturización del motor, el diseño liviano, la eficiencia operativa y la confiabilidad estética determinan directamente el rendimiento de la bicicleta eléctrica-, los fabricantes de motores generalmente desarrollan motores personalizados adaptados a los requisitos específicos de la bicicleta eléctrica-. Los motores representan entre el 10 % y el 30 % del coste total de una bicicleta eléctrica.
La demanda de bicicletas eléctricas-sigue siendo sólida en Europa. Según las estadísticas de la Asociación Europea de la Industria de la Bicicleta, las ventas europeas de bicicletas eléctricas- aumentaron de 98.000 unidades en 2006 a 2,5 millones de unidades en 2018, logrando una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 31 %.
El mercado japonés también está experimentando un crecimiento constante. Japón fue pionero en investigación, desarrollo, producción y venta de bicicletas eléctricas-y lanzó con éxito la primera generación en la década de 1980. Dado el terreno predominantemente montañoso, las carreteras irregulares y el envejecimiento de la población de Japón, las bicicletas eléctricas-se han convertido en una opción necesaria.
El mercado interno está en su infancia y ofrece un potencial de crecimiento futuro sustancial. Empresas como Mobike, Xiaomi, Hello Bike, Bisu Travel y Jinyoung están empezando a promocionar las bicicletas eléctricas a nivel nacional.
V.Robots industriales
El mercado interno de robots industriales se centra principalmente en aplicaciones de sustitución y ofrece un potencial de crecimiento sustancial. Aunque China es el mercado de aplicaciones de robots industriales más grande del mundo, los fabricantes de renombre mundial en este sector se concentran predominantemente en países desarrollados como Estados Unidos, Japón y Alemania. Entre ellos se incluyen los "cuatro grandes" fabricantes: la sueca ABB, las japonesas Fanuc y Yaskawa Electric y la alemana KUKA.
Según datos de la Federación Internacional de Robótica, las ventas mundiales de robots industriales alcanzaron las 422.000 unidades en 2018, de las que China representó 154.000 unidades, lo que representa el 36,5% del total. Además, los datos de la Oficina Nacional de Estadísticas muestran que la producción de robots industriales de China ha aumentado constantemente, pasando de aproximadamente 33.000 unidades en 2015 a 187.000 unidades en 2018, una tasa de crecimiento notable.
Además, con el continuo apoyo gubernamental a la industria en los últimos años y las empresas nacionales logrando avances constantes, la tasa de localización de robots industriales nacionales ha ido mejorando constantemente. En el primer semestre de 2018, la participación nacional en las ventas de carrocerías de robots aumentó del 19,42% en 2015 al 28,48%. Al mismo tiempo, el volumen general de ventas de robots industriales en China ha mantenido un crecimiento constante.
VI. aficionados
Los ventiladores abarcan: ventiladores eléctricos, campanas extractoras, secadores de pelo, máquinas de cortina de aire, ventiladores HVAC, etc. Los principales fabricantes intermedios incluyen Midea, Airmate, Gree, Pioneer, Vatti, Robam y otros.
El segmento de ventiladores domésticos representa un mercado enorme. El volumen de producción de ventiladores domésticos en China es enorme. Según datos de la Oficina Nacional de Estadísticas, la producción de ventiladores domésticos de China alcanzó los 180 millones de unidades en 2018. Los datos de diciembre de 2017 no están disponibles, pero el total de 11 meses fue de 160 millones de unidades. La producción en 2016 fue de 160 millones de unidades, con una estimación de 190 millones de unidades para 2019.
Actualmente, los principales fabricantes de pequeños electrodomésticos, como Midea, Pioneer, Risa y Airmate, han lanzado productos con motores sin escobillas. Entre ellos, Airmate ofrece el mayor volumen, mientras que Xiaomi cuenta con los costes de producción más bajos.
Con la entrada de empresas-de distintos sectores como Xiaomi, la tasa de adopción de motores sin escobillas en el sector de los ventiladores domésticos se ha acelerado. Los fabricantes nacionales de motores sin escobillas se han afianzado en este mercado.
Más allá de los ventiladores domésticos, los ventiladores de refrigeración industriales llevan años haciendo la transición a motores sin escobillas. Una empresa de referencia en este sector es EBM-Papst, cuyos ventiladores y motores se utilizan ampliamente en las industrias de ventilación, aire acondicionado, refrigeración, electrodomésticos, calefacción y automoción.
Actualmente, numerosas empresas nacionales están produciendo ventiladores de refrigeración sin escobillas similares a los de EBM y ya han captado una parte importante de la cuota de mercado de EBM.
Especialmente con el aumento de las estaciones de carga domésticas, las oportunidades para los fabricantes nacionales deberían ser sustanciales. El gobierno ahora ha incluido estaciones de carga en sus proyectos de "Nueva Infraestructura", lo que debería conducir a un desarrollo aún mayor este año.
Los ventiladores de refrigeración de los refrigeradores también están haciendo la transición a motores BLDC debido a los estándares de la industria y las regulaciones nacionales de eficiencia energética. Este cambio se está produciendo relativamente rápido con volúmenes sustanciales de productos. Se estima que para 2022, el 60 % de los ventiladores de refrigeración de los refrigeradores serán reemplazados por motores de velocidad-variable. Los proveedores nacionales de ventiladores de refrigeración para refrigeradores se concentran principalmente en las regiones del delta del río Yangtze y del delta del río Perla.
En el sector de los ventiladores, las campanas extractoras-un componente clave de los electrodomésticos de cocina-también están en transición. Sin embargo, las limitaciones de costos han limitado la adopción de motores sin escobillas en campanas extractoras. Las soluciones de velocidad variable-cuestan actualmente alrededor de 150 yuanes, mientras que las opciones de motor sin-sin escobillas se pueden implementar por menos de 100 yuanes, con alternativas de bajo-costo disponibles por aproximadamente 30 yuanes.
Muchas unidades de ventilación y purificadores de aire también adoptan soluciones de motor sin escobillas. Actualmente, los modelos más pequeños del mercado suelen utilizar motores de rotor externo de Nedic, mientras que los purificadores de aire más grandes generalmente emplean ventiladores EBM.
Además, los ventiladores de circulación de aire han comenzado a ganar terreno en los últimos años. Su valor actual sigue siendo relativamente alto: los productos terminados suelen tener un precio de entre 700 y 800 yuanes cada uno, y los modelos premium alcanzan entre 2.000 y 3.000 yuanes.
VII. Compresores
Dado que la velocidad del compresor de un refrigerador determina su temperatura interna, los compresores inversores pueden ajustar su velocidad en función de las lecturas de temperatura. Esto permite que el frigorífico se adapte a las condiciones actuales, manteniendo una temperatura interna más estable. En consecuencia, la conservación de los alimentos mejora significativamente. La mayoría de los compresores de refrigeradores inversores utilizan motores BLDC, lo que resulta en una mayor eficiencia, menores niveles de ruido y una mayor vida útil durante el funcionamiento.
Anteriormente, este sector estaba dominado por fabricantes japoneses, coreanos y taiwaneses, pero desde 2010, los actores nacionales han ganado terreno rápidamente. Se informa que un fabricante-con sede en Shanghai ahora envía casi 30 millones de unidades al año.
Con el avance de las empresas nacionales de semiconductores, los proveedores nacionales ahora pueden proporcionar prácticamente todos los componentes-desde MCU de control principal y controladores de puerta pre-para alimentar MOSFET.
Otro área clave son los compresores de aire acondicionado. Los aires acondicionados Inverter se han vuelto ampliamente aceptados y la tendencia hacia la tecnología Inverter es innegable. La producción de aire acondicionado doméstico es sustancial. Según la Oficina Nacional de Estadísticas, en 2018 se fabricaron 360 millones de motores de CA y aproximadamente 96 millones de motores BLDC para aires acondicionados. Además, la producción de motores BLDC para acondicionadores de aire ha aumentado anualmente.
VIII. Herramientas eléctricas
Las herramientas eléctricas se encuentran entre los productos electromecánicos y de hardware más utilizados. Su diseño liviano, portabilidad, alta productividad y bajo consumo de energía los hacen indispensables para operaciones de perforación, corte y rectificado en diversas industrias, incluidas la construcción, decoración, carpintería, fabricación de metales y otros sectores manufactureros.
Con los continuos avances tecnológicos y la creciente aceptación de los conceptos de bricolaje, el ámbito de aplicación de las herramientas eléctricas continúa ampliándose. Muchas operaciones de herramientas manuales tradicionales están siendo reemplazadas cada vez más por herramientas eléctricas, que también están pasando de aplicaciones industriales a uso doméstico. La demanda de herramientas eléctricas aumenta año tras año.
El cambio hacia motores sin escobillas en las herramientas eléctricas comenzó bastante temprano. Ya en 2010, algunas marcas internacionales introdujeron herramientas eléctricas equipadas con motores sin escobillas. Con la maduración de la tecnología de baterías de iones de litio-y los precios cada vez más asequibles, el volumen de herramientas portátiles inalámbricas ha crecido año tras año y ahora rivaliza en popularidad con las herramientas con cable.
Las estadísticas indican que la tecnología sin escobillas se ha adoptado en gran medida para las llaves eléctricas en China. Sin embargo, los taladros, las herramientas-de alto voltaje y las herramientas de jardín aún no han realizado una transición completa, aunque están en el proceso de hacerlo.
Este cambio se debe principalmente a la eficiencia energética y el alto rendimiento de los motores sin escobillas, que permiten que las herramientas eléctricas portátiles funcionen durante más tiempo. Muchos fabricantes nacionales e internacionales, como Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi y Makita, están invirtiendo importantes recursos en el desarrollo de productos.
El desarrollo nacional de herramientas eléctricas también está avanzando rápidamente, particularmente en la región de Jiangsu-Zhejiang, que alberga numerosos fabricantes. En los últimos años, el coste de las soluciones de control de motores sin escobillas en este ámbito se ha reducido significativamente. Muchos fabricantes han iniciado guerras de precios, con informes que indican que una solución de control de motor sin escobillas para una herramienta eléctrica cuesta ahora entre 6 y 7 yuanes, y algunos incluso tan solo entre 4 y 5 yuanes.
IX. Zapatillas
La industria de las bombas de agua es relativamente tradicional y presenta diversos tipos de productos y variaciones de soluciones. Incluso para placas de accionamiento de potencias nominales idénticas, existen múltiples opciones en el mercado, con precios que van desde menos de 2 yuanes hasta 40-50 yuanes.
En aplicaciones de bombas de agua, las bombas de potencia mediana-a-grandes utilizan predominantemente motores asíncronos trifásicos-, mientras que las bombas micro-miniatura emplean principalmente bombas de CA de dos-polos. Las actuales actualizaciones del sistema de calefacción en el norte de China presentan una oportunidad favorable para la innovación tecnológica en soluciones de bombas.
Desde una perspectiva puramente técnica, los motores sin escobillas son muy-adecuados para aplicaciones de bombas, ya que ofrecen ventajas en tamaño, densidad de potencia e incluso costo.
10. Salud y bienestar personal
Dos productos representativos en el cuidado de la salud personal son el secador de pelo viral de Dyson y la pistola de masaje.
Desde que Dyson presentó su secador de pelo con motor digital de alta-velocidad, ha impulsado todo el mercado de los secadores de pelo.
Según Qian Zhichun de Jingfeng Mingyuan, las soluciones actuales de secadores de pelo domésticos siguen principalmente tres enfoques: en primer lugar, comparar a Dyson con motores sin escobillas de ultra-alta-velocidad, que normalmente funcionan a unas 100 000 RPM, y algunos alcanzan hasta 160 000 RPM; En segundo lugar, el enfoque de reemplazo del motor U-, que ofrece RPM similares a los motores U-pero con ventajas en cuanto a peso más liviano y mayor presión de aire; En tercer lugar, el enfoque de alto voltaje del rotor externo-, donde el motor replica principalmente el diseño de Nedic.
Los productos de imitación nacionales actuales ya no son simples copias; generalmente logran evitar patentes e incorporan ciertas innovaciones.
Los envíos de armas Fascia han aumentado dramáticamente en los últimos años. Se dice que los entrenadores físicos y los entusiastas del deporte ahora suelen llevar pistolas fasciales. Estos dispositivos utilizan mecánica vibratoria para transmitir vibraciones profundamente en la fascia y el tejido muscular, logrando la relajación de la fascia y reduciendo la tensión muscular. Algunos consideran que las pistolas de fascia son herramientas esenciales para la recuperación post-entrenamiento.
Sin embargo, el mercado de estos dispositivos es hoy muy competitivo. Si bien sus diseños parecen similares, los precios oscilan entre más de 100 yuanes y más de 3.000 yuanes. El precio de mercado de los tableros de control de motor BLDC utilizados en estas armas ha bajado a alrededor de 8 yuanes, y algunos incluso están disponibles por aproximadamente 6 yuanes. Esto ha provocado una rápida caída de los precios de las armas de fascia.
Se dice que un fabricante de electrodomésticos, al borde de la quiebra, se revivió instantáneamente sólo con el producto de la pistola de fascia. Ahora están prosperando bastante cómodamente.
Por supuesto, más allá de estos dos productos, otros artículos como las afeitadoras eléctricas para hombres y los dispositivos de belleza para mujeres también tienen una tendencia hacia la adopción de motores sin escobillas.
Conclusión
En general, los motores BLDC aún están en su infancia, pero sus aplicaciones ya están floreciendo. Más allá de los ejemplos mencionados aquí, se encuentran en robots de servicio, AGV, aspiradoras robóticas, licuadoras, electrodomésticos de cocina, lavavajillas y más. En verdad, los motores impregnan innumerables aspectos de nuestra vida diaria, y aún quedan numerosas aplicaciones futuras por explorar. Con esto concluye nuestro análisis de los motores BLDC. Espero que resulte útil.