中國無刷直流電機（BLDC）的市場前景較為樂觀，市場規(guī)模將進一步擴大。預計未來五年，行業(yè)增速仍將保持在20%左右的水平，到2022年行業(yè)市場規(guī)模將達到565億元左右。 中國做為制造大國，電機需求量龐大，無刷直流電機的采用正在多個行業(yè)推動，這也令許多國內(nèi)外半導體廠商看到了機會。電子發(fā)燒友最近展開的業(yè)界訪談，帶朋友們一起看看BLDC的行業(yè)發(fā)展情況。 BLDC市場趨勢不可逆轉(zhuǎn) 無刷直流電機（BLDC）的價格較有刷電機高，但優(yōu)勢明顯，例如高效能、壽命長等，電機市場以交流電機、有刷直流電機的廣泛使用為主的格局，正在被無刷直流電機的入局所打破。 靈動微電子MCU產(chǎn)品事業(yè)部市場總監(jiān)黃致愷談及電機帶來的便利，我們所知，無刷直流電機不僅解決了傳統(tǒng)電機效率不高等問題，更帶給人們很多的便利，例如電動自行車的發(fā)展，相較于傳統(tǒng)的人力自行車大幅拉長了移動距離，進而拉近了人與人之間相處的距離，再例如掃地機器人方便了許多沒有時間打掃家里衛(wèi)生的上班族。 靈動微電子MCU產(chǎn)品事業(yè)部市場總監(jiān)黃致愷 品佳集團應用工程經(jīng)理劉雙云Nelson Liu接受電子發(fā)燒友采訪時說，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品很多領(lǐng)域都在遵循“摩爾定律”，唯獨電機產(chǎn)業(yè)近20年來沒有任何更新?lián)Q代，當下技術(shù)發(fā)展的前沿，傳統(tǒng)電機不能一直獨霸天下，BLDC技術(shù)替代傳統(tǒng)電機已經(jīng)勢在必行。 品佳集團應用工程經(jīng)理劉雙云Nelson Liu 分析BLDC的優(yōu)勢，BLDC較交流異步電機效率高，扭矩大、轉(zhuǎn)矩脈動小、壽命長。品佳集團資深應用工程經(jīng)理劉志東Jack Liu說，高效是一個重要的指標，BLDC電機相對于傳統(tǒng)電機，BLDC效能可達到80%以上，而當下有刷電機的碳刷需要維護。不過，當前，有刷電機成本較低，技術(shù)門檻也低，所以得到大規(guī)模的推廣，這也從側(cè)面說明，具有性能優(yōu)勢的無刷電機潛在需求仍未充分釋放，相信現(xiàn)今客戶對產(chǎn)品的品質(zhì)越來越高，BLDC未來還有充足的發(fā)展空間。 賽普拉斯半導體物聯(lián)網(wǎng)無線事業(yè)部亞太區(qū)市場經(jīng)理彭濤(Alex Peng)認為，因為無刷直流電機的廣泛應用而要求相應的控制技術(shù)成熟可靠，同時也要求控制技術(shù)能提升性能和效率并具有高性價比，這是我們看到的未來幾年的無刷直流電機市場的大趨勢。 賽普拉斯半導體物聯(lián)網(wǎng)無線事業(yè)部亞太區(qū)市場經(jīng)理彭濤(Alex Peng) 低壓無刷電機小型化，集成化，驅(qū)動一體化將是未來的市場趨勢，尤其在一些對生產(chǎn)效率有較高要求的行業(yè)，小型無刷一體化電機替代步進電機和有刷電機應用也將是一個大趨勢。MPS北中國區(qū)資深FAE王力基于以上的分析，表示MPS會結(jié)合自身半導體工藝優(yōu)勢，推出更多的高功率密度的驅(qū)動控制一體芯片來引領(lǐng)這種趨勢。 無刷直流電機發(fā)展至今已超過五十年的歷史，但隨著近年來國內(nèi)半導體的發(fā)展趨勢，將會有更大幅度的發(fā)展。黃致愷認為，半導體組件如功率組件(MOSFET)，微控制器(MCU)，驅(qū)動組件(Gatedriver)的普及，使得無刷直流電機的總成本降低很多，許多應用已經(jīng)觸及到消費者的甜蜜點，相信2019開始會有一大波的成長。 BLDC應用廣，出貨量增長快 無刷直流電機的采用是應用趨勢使然，黃致愷舉例說，正所謂“馬達為工業(yè)之母，民生之朋友”。人們從一早起床使用電動牙刷，使用智能鎖開關(guān)門，坐電梯上下樓，騎電動自行車或搭乘地鐵，一直到晚上回到家使用空調(diào)等,幾乎都離不開電機。 電子發(fā)燒友記者根據(jù)采訪和資料得到的數(shù)據(jù)，顯示出無刷直流電機廣闊的前景和增長勢頭。 新能源汽車必然是未來的趨勢，這一點為受訪廠商看好。黃致愷指出，傳統(tǒng)電機因為使用了永久磁鐵，因此必須考慮因為使用環(huán)境產(chǎn)生發(fā)熱進而退磁等一些大批量的使用問題，因為無刷直流電機具有高效率高扭矩的優(yōu)勢，使得無刷電機應用在新能源汽車成為一個很重要的方向。目前國內(nèi)新能源汽車的主驅(qū)動電機基本都是采用BLDC電機。品佳集團資深經(jīng)理沈文龍Peter Shen也表示，無刷電機在汽車的應用遠沒有達到我們需求的要求，還需深挖電機的潛力。 據(jù)品佳Nelson介紹，目前品佳基于Ricthek方案平臺，主要推廣在工業(yè)類和消費類產(chǎn)品應用。美的，格力，大洋，威靈等知名企業(yè)都已導入Richtek方案。以格力為類，17年電機出貨量在7千萬臺，大都以交流電機為主，其BLDC約占整個出貨量的20%，預估今年將會提升到50%。 在中國，無刷直流電機的最大應用領(lǐng)域主要是在家用電器，如洗衣機，空調(diào)壓縮機，冰箱壓縮機和風機（風扇，室外室內(nèi)風機，抽煙煙機，空氣凈化器），洗碗機等。同時電動工具，電動自行車，水泵，無人機也已經(jīng)廣泛應用了無刷直流電機。賽普拉斯是以上領(lǐng)域的電機控制IC主要廠商，同時也提供以上相關(guān)的電機控制成熟解決方案，其PSoC4和PSoC6集成MCU和模擬采樣，高速運放和模擬比較器得到廣泛應用。 瑞薩電子中國產(chǎn)業(yè)解決方案中心工業(yè)和家電部經(jīng)理呂仁亮告訴電子燒友者記者，變頻控制是瑞薩電子的產(chǎn)品和技術(shù)聚焦的方向之一，在白色家電市場，變頻化已經(jīng)是主流，無刷直流電機逐年有著高速的增長。預計2019年白色家電的變頻化將達到40%，2022年預計會達到70%。 瑞薩電子中國產(chǎn)業(yè)解決方案中心工業(yè)和家電部經(jīng)理呂仁亮 東芝電子（中國）有限公司系統(tǒng)LSI戰(zhàn)略業(yè)務企劃統(tǒng)括部高級工程師姜鐵軍表示，冰箱，空調(diào)，洗衣機等家電產(chǎn)品的電機還沒有完成由低效交流電機向高效無刷直流電機的轉(zhuǎn)換，且需求量巨大。東芝公司的無刷直流電機驅(qū)動方案，在工業(yè)及家電應用中保持著傳統(tǒng)的優(yōu)勢地位，應對工業(yè)及民用消費市場的節(jié)能降耗，綠色發(fā)展，大數(shù)據(jù)服務等多種需求，特別是空調(diào)室內(nèi)室外風機應用，家庭娛樂設備散熱，數(shù)據(jù)服務器設備散熱，都有優(yōu)秀的產(chǎn)品使用，并陸續(xù)推出性價比更高的，應用新技術(shù)的新產(chǎn)品。東芝產(chǎn)品應對2019年及之后的無刷直流電機市場趨勢：高效節(jié)能，自動調(diào)整和自動響應，高可靠，高集成度。 國內(nèi)外廠商的較量 據(jù)了解，目前國內(nèi)外能提供無刷電機解決方案的芯片公司不少于30家，而在無刷電機市場也存在國內(nèi)外差距。Peter表示，我國電機行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和行業(yè)格局。目前做無刷電機的企業(yè)較多，但達到一定規(guī)模的企業(yè)仍在少數(shù)，技術(shù)水平?jīng)Q定了公司產(chǎn)品的市場拓展能力。加大研發(fā)投入，提高技術(shù)水平，是無刷電機未來發(fā)展的重心。 品佳集團資深經(jīng)理沈文龍PeterShen 國內(nèi)企業(yè)成本具有優(yōu)勢，國外企業(yè)的技術(shù)方案有優(yōu)勢，分析現(xiàn)狀，Nelson表示，國內(nèi)很多企業(yè)多年前就一直在著手BLDC技術(shù)的研發(fā)，從早期有感、帶霍爾、方波技術(shù)，到現(xiàn)在的無感，無霍爾，F(xiàn)OC弦波。國內(nèi)有峰岹科技，大華技術(shù)，士蘭微等企業(yè)，也相繼推出了自己的方案。較國際NXP、Renesas等企業(yè)相比，其成本優(yōu)勢明顯。在產(chǎn)品應用中，國際廠商的技術(shù)方案占優(yōu)，整體解決方案較完善。中大型企業(yè)策略會優(yōu)先選擇技術(shù)占優(yōu)的產(chǎn)品方案。 本土企業(yè)目前仍然主要覆蓋中低端市場，高端BLDC還是國際廠商主導。尤其微型BLDC行業(yè)，本土企業(yè)產(chǎn)品的一致性，量產(chǎn)能力與國際廠商還是有很大差距。因此王力建議本土企業(yè)只有從設計，工藝，制造和測試方面不斷學習，沉淀，提高才能迎頭趕上。 MPS北中國區(qū)資深FAE王力 由于許多本土企業(yè)的研發(fā)能力不強，在無刷直流電機控制技術(shù)上依賴獨立的方案公司。因此瑞薩的策略是開發(fā)一些針對不同應用的全套參考方案包括硬件和軟件，然后提供給研發(fā)能力較弱的本土企業(yè)來降低他們使用瑞薩BLDC控制專用MCU的技術(shù)門檻。 靈動微電子是一家本土MCU廠商，黃致愷談到本土與國際廠商的比較時，他認為中國本土企業(yè)的起步雖然無法與國際廠商數(shù)十年的積累相比，但是本土企業(yè)有著最接近無刷直流電機生產(chǎn)研發(fā)與市場的地利優(yōu)勢，加上國內(nèi)企業(yè)的反應速度遠快于國際廠商，后期的競爭優(yōu)勢絕對優(yōu)于國際廠商。靈動微電子自2018年新增的MM32SPIN系列產(chǎn)品，就是針對電機市場量身訂制的，除了規(guī)劃設計更專業(yè)的微控制器(MCU)之外，更整合了功率的組件，大幅降低了客戶生產(chǎn)的成本和提高良率，并且與其他知名的國產(chǎn)功率級元器件(包含MOSFET，IGBT，converter與Gatedriver)一起提供給客戶更具競爭力的整體方案，這是單一國際廠商無法達成的。 不過，國內(nèi)外廠商對電機的控制技術(shù)和功率驅(qū)動IC都傾注更多的關(guān)注和研發(fā)。彭濤分析，無刷直流電機因為電機的運行工況和對控制技術(shù)的高要求，必然要求電機控制IC的高可靠性，穩(wěn)定性，電機控制技術(shù)的成熟性和先進性。相比消費類電子和低電壓低功耗的便攜式產(chǎn)品市場,電機控制對芯片的質(zhì)量，可靠性，良率，EMI/EMC性能要求更高，而針對于電機控制方案，特別是無感無刷直流電機，比如控制算法中的FOC控制，位置檢測，電機啟動，轉(zhuǎn)矩和弱磁補償?shù)?，也要求成熟可靠，并能簡單快速使用。這些都是需要技術(shù)積累和技術(shù)發(fā)展的。在電機控制市場，特別是無刷直流電機，賽普拉斯提供電機控制IC和電機控制產(chǎn)品化的解決方案。在家用電器和工業(yè)控制領(lǐng)域，比如變頻洗衣機，變頻冰箱，變頻空調(diào)和變頻風機以及工業(yè)變頻器市場，尤其是高壓電機驅(qū)動控制應用中，基于PSoC4/PSoC6占據(jù)份額也越來越大。我們也將鞏固和強化這些領(lǐng)域，同時也會帶來更多新的產(chǎn)品和電機控制方案。 BLDC的應用痛點 應用上來看，無刷直流電機也有其局限性。譬如Peter提到電機本身的轉(zhuǎn)子是磁體所做，如果使用的場合是高磁場，在高磁場的作用下將改變轉(zhuǎn)子的磁場或者消掉一部分磁場，將會是電機不能正確工作。 另外，Jack也表示，BLDC解決方案有一定的門檻，特別是變頻方式，此外無刷直流電機使用在不同行業(yè)時差異性較大，需要提高業(yè)內(nèi)人員對于BLDC的認知。我們的解決方案是給客戶提高更多的技術(shù)支持，以技術(shù)交流的形式對客戶進行培訓。 品佳集團資深應用工程經(jīng)理劉志東Jack Liu 彭濤認為有兩大痛點在于入門和提升。因為電機控制技術(shù)，特別是基于FOC正弦波的電機控制，是一個復雜的技術(shù)。怎么從傳統(tǒng)的帶霍爾傳感器或者無感的方波控制轉(zhuǎn)到以FOC正弦波的電機控制方案，這是很多在無刷直流電機控制遇到的痛點。而怎么讓電機控制技術(shù)成熟可靠，提升性能，怎么解決匹配不同廠家電機，或者同一廠家電機參數(shù)不一致，從而讓電機控制穩(wěn)定可靠，這也是電機控制的一個痛點。賽普拉斯針對入門和提升均有方案可支持。 無霍爾傳感器的無刷直流電機的啟動是一個挑戰(zhàn)，當無霍爾傳感器無刷直流電機在靜止的時候，通常的控制方法是無法檢測到轉(zhuǎn)子位置的。瑞薩電子中國中國通用解決方案中心市場部經(jīng)理呂應征表示，借助于瑞薩電子新推出的帶內(nèi)置功能的RL78/G1F可以有效實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測。瑞薩電子提供的基于RL78/G1F的120度方波控制的帶轉(zhuǎn)子初始位置檢測的方案能為電動工具，園林工具，水泵和電動自行車客戶帶來極大方便。 瑞薩電子中國中國通用解決方案中心市場部經(jīng)理呂應征 電機一致性問題也非常重要，主要是電機本體,位置反饋和控制器的匹配性問題導致控制系統(tǒng)難以發(fā)揮最佳性能，電機一致性問題等。解決這個問題，王力指出，電機一致性要從電機生產(chǎn)，工藝方面解決，需要電機廠商進行產(chǎn)線升級；匹配性的問題，需要電機供應商也要了解控制器的原理性能，芯片廠商，控制器設計公司，更了解電機及系統(tǒng)，這樣才能更好的完善系統(tǒng)，使電機控制系統(tǒng)達到最佳的性能。 在推行BLDC方案時主要的阻力在于傳統(tǒng)電機企業(yè)對BLDC的排斥以及技術(shù)成本等問題。第一方面，Nelson分析最大原因莫過于交流電機壟斷整個行業(yè)太多年，很多企業(yè)不想打破壟斷，而大廠不去推廣，就會導致整個市場難以推廣。就目前電機的出貨量比重還是以交流電機為主，所以很多產(chǎn)品應用上得不到推廣。另外，BLDC技術(shù)成本相較于交流來說較高，而且還高不少，生產(chǎn)開發(fā)需要一定的技術(shù)基礎(chǔ)，目前市場上在推行的方案技術(shù)也標準不一，各家都有自己的優(yōu)點。所以導致生產(chǎn)企業(yè)在選型時總是優(yōu)柔寡斷，很難下決定，這是痛點之二。如何解決這些問題，還得從這些龍頭企業(yè)開始下手，充分展示產(chǎn)品的優(yōu)勢性，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。Ricthek平臺在電機調(diào)試上，可提供人機介面調(diào)試馬達參數(shù)，大大縮短客戶開發(fā)和生產(chǎn)周期。 黃致愷認為隨著半導體組件的進步與成本的優(yōu)勢，逐漸改善了高成本高售價的困境，接下來就必須多廣為宣傳高效能的優(yōu)勢。 針對以上應用痛點，其實許多廠商都已經(jīng)充分考慮到，推出相應的產(chǎn)品和技術(shù)服務予以支持。目前，無刷直流電機的技術(shù)和方案有許多種，下一篇我們將進行分析和介紹。