Qu'est-ce qu'un moteur BLDC ? Quelle est sa fonction ? Avec les progrès de l'automatisation industrielle mondiale, de l'intelligentisation et de l'augmentation du niveau de vie, les moteurs verront des applications de plus en plus répandues dans les secteurs de l'automobile, de l'électroménager, de l'électronique et de l'audiovisuel, des dispositifs de traitement de l'information et de l'automatisation industrielle. Les statistiques indiquent que les ménages des pays développés possèdent en moyenne 80 à 130 moteurs, tandis que les ménages des grandes villes chinoises n'en possèdent en moyenne que 20 à 40 -ce qui est bien en dessous de la moyenne des pays développés-. Cela met en évidence un potentiel de croissance important pour l'industrie automobile chinoise.
Comparés aux plus de 200 ans d’histoire des moteurs électriques, les moteurs BLDC sont relativement jeunes, avec un développement d’un peu plus de 50 ans. Cependant, les progrès de la technologie des semi-conducteurs et l'adoption généralisée des MCU et des composants d'entraînement ont considérablement réduit le coût global des moteurs BLDC. Par conséquent, les moteurs BLDC ont connu une croissance substantielle ces dernières années, leur taux de croissance global dépassant celui des moteurs conventionnels.
Le taux de croissance annuel composé (TCAC) des moteurs BLDC devrait être d’environ 6,5 % dans les années à venir. Les statistiques indiquent que la taille du marché des BLDC était d’environ 16,3 milliards de dollars en 2019, avec des projections atteignant environ 22,44 milliards de dollars d’ici 2024.
Compte tenu de l’ampleur du marché, quelles sont les applications spécifiques ? Récemment, lors du troisième séminaire 2020 sur la technologie de commande de moteurs à courant continu sans balais organisé par Electronic Enthusiast Network, l'analyste industriel Cheng Wenzhi a partagé un rapport intitulé « Analyse des dix principaux marchés d'applications potentiels pour les moteurs BLDC ». Selon lui, les principaux marchés d'applications avec une utilisation future importante des moteurs BLDC comprennent l'automobile, la 5G, les drones/robots sous-marins, les vélos électriques/véhicules électriques, les robots industriels, les ventilateurs, les compresseurs, les outils électriques, les pompes et les soins de santé personnels.
I. Marché des applications automobiles
Avec l'essor des véhicules à énergies nouvelles, la pénétration de la conduite intelligente et la mise en œuvre pilote de la connectivité véhicule-à-V2X (Vehicule-à-Tout), la tendance à l'électrification automobile est de plus en plus prononcée.
Dans les futurs véhicules, au-delà des moteurs d'entraînement, les systèmes de direction assistée électrique, les systèmes de suspension électroniques, les systèmes de contrôle de stabilité du véhicule, les systèmes de régulateur de vitesse, l'ABS et les systèmes de carrosserie (fenêtres, serrures de porte, sièges, rétroviseurs, essuie-glaces, toits ouvrants, etc.) utiliseront tous largement des moteurs.
En règle générale, les véhicules à essence de classe économique-intègrent environ 10 moteurs, les véhicules standards en comportent 20 à 30 moteurs, tandis que les véhicules de luxe peuvent comprendre 60 à 70 moteurs, voire plus de 100 moteurs. Les véhicules à énergies nouvelles nécessitent généralement de 130 à 200 moteurs.
Alors que les gens accordent de plus en plus d’importance aux performances des véhicules, notamment en termes de confort, de sécurité, d’efficacité énergétique et de protection de l’environnement, le nombre d’unités de commande électroniques et d’appareils électriques dans les automobiles a augmenté en conséquence. L’adoption de divers systèmes électriques a entraîné une augmentation du nombre de moteurs électriques automobiles installés.
Les véhicules à énergies nouvelles représentent une tendance de développement clé ces dernières années, les politiques mondiales favorisant désormais simultanément leur croissance. Les pays développés comme l’Europe et les États-Unis se positionnent activement sur le marché des véhicules à énergies nouvelles. Grâce à diverses subventions, politiques préférentielles et législations, ils stimulent le développement de véhicules à énergie nouvelle et facilitent la transition des véhicules traditionnels alimentés au carburant-aux véhicules électriques.
Au niveau national, la croissance a ralenti après juillet 2019 en raison d’importantes réductions des subventions. Cependant, alors que les grands constructeurs automobiles lancent continuellement de nouveaux modèles énergétiques en 2020-notamment la Tesla Model 3 et la Volkswagen ID.3-, l'industrie est sur le point de passer d'une croissance axée sur les subventions à une croissance axée sur la demande, entrant ainsi dans une deuxième phase d'expansion rapide.
II. 5G
2020 marque une année charnière pour le développement de la 5G en Chine. Bien que le premier trimestre ait connu des retards dans la construction de la 5G en raison de la pandémie, China Mobile a déclaré son engagement à atteindre l'objectif de 300000 5stations de base G d'ici la fin de 2020. China Telecom et China Unicom visent également à achever conjointement la construction de 250 000 nouvelles stations de base 5G au troisième trimestre pour rattraper les retards liés à la pandémie-. En plus des 50 000 stations de base prévues par China Broadcasting Network, la Chine construira un total de 600 000 stations de base cette année.
Dans les stations de base 5G, des moteurs sont nécessaires à de nombreux endroits, principalement pour les antennes des stations de base. Actuellement, les moteurs de commande avec ensembles de boîtes de vitesses utilisés dans les antennes des stations de base 5G incluent deux solutions : les moteurs pas à pas et les moteurs sans balais. Chaque antenne équipée d'un contrôleur d'antenne électronique (EAC) nécessite un moteur de commande avec une boîte de vitesses.
En règle générale, une station de base de communication standard nécessite environ trois antennes.. 4Les stations de base G nécessitent quatre à six antennes, tandis que les stations de base 5G comportent encore plus d'antennes.
Au-delà des antennes des stations de base, les moteurs sont également essentiels aux systèmes de refroidissement de la station de base, tels que les ventilateurs de refroidissement et les compresseurs de climatisation.
III. Drones / Drones sous-marins
Les drones ont gagné en popularité il y a plusieurs années, même si tous les modèles n'utilisent pas de moteurs sans balais. De nombreux drones passent désormais aux moteurs sans balais pour obtenir des conceptions plus légères et plus compactes et des durées de vol prolongées.
Selon un rapport de Droneii, le marché mondial des drones a atteint 14,1 milliards de dollars en 2018 et devrait atteindre 43,1 milliards de dollars d'ici 2024, l'Asie et l'Amérique du Nord connaissant la croissance la plus rapide. Le taux de croissance annuel composé (TCAC) s'élève à 20,5 %.
Les statistiques du « Système d'information sur l'enregistrement des missions des drones civils » de l'Administration de l'aviation civile de Chine montrent qu'à la fin de 2018, la Chine comptait 285 000 drones enregistrés. Fin 2019, le nombre de drones enregistrés dépassait 392 000, avec des vols commerciaux totalisant 1,25 million d’heures.
Les drones ont joué un rôle important, notamment pendant la pandémie du début de cette année. Ils faisaient la navette entre les hôpitaux et les centres de contrôle des maladies, automatisant le transport de fournitures médicales d'urgence et d'échantillons pour la prévention et le contrôle des épidémies ; survolé les autoroutes, remplaçant le contrôle manuel de la circulation aérienne ; transformés en outils de désinfection, accomplissant des tâches de prévention et de désinfection des épidémies dans de vastes zones rurales et même dans des districts urbains à l'échelle nationale ; et sont devenus des experts en publicité, diffusant des messages pour persuader les gens de rester chez eux.
La pandémie a également propulsé la livraison sans contact sur le devant de la scène. Au niveau national, l’administration chinoise de l’aviation civile a lancé l’année dernière des programmes pilotes pour la livraison logistique par drones. La pandémie est susceptible d’accélérer ce déploiement national. À l’échelle internationale, le géant de la logistique UPS s’est associé au fabricant allemand de drones Wingcopter pour introduire de nouveaux drones à décollage et atterrissage verticaux dans le secteur du fret pour la livraison de colis.
Les drones sous-marins, une catégorie moins connue, se développent également progressivement. Je me souviens avoir interviewé une entreprise de drones sous-marins en 2017 alors qu'elle venait tout juste de commencer la production de masse, n'expédiant que quelques centaines d'unités via un financement participatif. Aujourd’hui, leurs expéditions annuelles atteignent des dizaines de milliers.
IV. E-Vélos électriques/Vélos électriques
Les-vélos électriques préservent l'expérience cycliste authentique tout en offrant une assistance électrique intelligente. Positionnés entre les vélos traditionnels et les vélos électriques-complets, ils utilisent principalement des capteurs pour détecter les signaux de conduite et fournir une assistance électrique correspondante, réduisant ainsi l'effort du cycliste pour une conduite plus sans effort. Par rapport aux vélos classiques, les vélos électriques-intègrent des moteurs, des batteries, des capteurs, des contrôleurs et des tableaux de bord, enrichissant ainsi l'expérience de conduite. Contrairement aux vélos électriques traditionnels, les vélos électriques-ne dépendent pas de la commande manuelle de l'accélérateur pour réguler la vitesse. Au lieu de cela, ils utilisent des capteurs pour détecter les signaux de conduite, interpréter l'intention du pilote et fournir une assistance électrique correspondante, rendant l'expérience de conduite plus intelligente.
Les-vélos électriques nationaux coûtent entre 2 000 et 10 000 yuans. En Europe, les-vélos électriques à moteur-sont compris entre 500 et 1 700 euros, tandis que les-vélos électriques à moteur à entraînement central- coûtent entre 2 300 et 3 300 euros. Les vélos électriques-sont vendus à des prix nettement plus élevés que les vélos traditionnels et les vélos électriques.
Le moteur est le composant essentiel du système électrique d'un-vélo électrique. Étant donné que la miniaturisation, la conception légère, l'efficacité opérationnelle et la fiabilité esthétique du moteur déterminent directement les performances du vélo électrique, les fabricants de moteurs développent généralement des moteurs personnalisés adaptés aux exigences spécifiques des vélos électriques. Les moteurs représentent entre 10 % et 30 % du coût total d'un-vélo électrique.
La demande de-vélos électriques reste robuste en Europe. Selon les statistiques de l'Association européenne de l'industrie du vélo, les ventes de vélos électriques-européens sont passées de 98 000 unités en 2006 à 2,5 millions d'unités en 2018, atteignant un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 31 %.
Le marché japonais connaît également une croissance régulière. Le Japon a été pionnier dans la recherche, le développement, la production et la vente de vélos électriques-, lançant avec succès la première génération dans les années 1980. Compte tenu du relief majoritairement vallonné du Japon, des routes inégales et du vieillissement de la population, les vélos électriques -sont devenus un choix incontournable.
Le marché intérieur en est à ses balbutiements et offre un potentiel de croissance futur important. Des entreprises comme Mobike, Xiaomi, Hello Bike, Bisu Travel et Jinyoung commencent désormais à promouvoir les vélos électriques au niveau national.
V. Robots industriels
Le marché national des robots industriels se concentre principalement sur les applications de remplacement, offrant un potentiel de croissance important. Bien que la Chine soit le plus grand marché d'applications de robots industriels au monde, les fabricants de renommée mondiale dans ce secteur sont principalement concentrés dans les pays développés comme les États-Unis, le Japon et l'Allemagne. Il s'agit notamment des « Big Four » : le suédois ABB, les japonais Fanuc et Yaskawa Electric et l'allemand KUKA.
Selon les données de la Fédération internationale de robotique, les ventes mondiales de robots industriels ont atteint 422 000 unités en 2018, la Chine représentant 154 000 unités, soit 36,5 % du total. En outre, les données du Bureau national des statistiques montrent que la production chinoise de robots industriels a augmenté régulièrement, passant d'environ 33 000 unités en 2015 à 187 000 unités en 2018, un taux de croissance remarquable.
De plus, grâce au soutien continu du gouvernement à l'industrie ces dernières années et aux percées constantes des entreprises nationales, le taux de localisation des robots industriels nationaux s'est constamment amélioré. Au premier semestre 2018, la part nationale des ventes de carrosseries de robots est passée de 19,42 % en 2015 à 28,48 %. Parallèlement, le volume global des ventes de robots industriels en Chine a maintenu une croissance constante.
VI. Ventilateurs
Les ventilateurs comprennent : les ventilateurs électriques, les hottes de cuisine, les sèche-cheveux, les machines à rideaux d'air, les ventilateurs CVC, etc. Les principaux fabricants en aval incluent Midea, Airmate, Gree, Pioneer, Vatti, Robam et d'autres.
Le segment des ventilateurs domestiques représente un marché énorme. Le volume de production de ventilateurs domestiques en Chine est énorme. Selon les données du Bureau national des statistiques, la production de ventilateurs domestiques en Chine a atteint 180 millions d'unités en 2018. Les données de décembre 2017 ne sont pas disponibles, mais le total sur 11 mois était de 160 millions d'unités. La production en 2016 était de 160 millions d'unités, avec une estimation de 190 millions d'unités pour 2019.
Actuellement, les grands fabricants de petits appareils électroménagers tels que Midea, Pioneer, Risa et Airmate ont tous lancé des produits dotés de moteurs sans balais. Parmi eux, Airmate offre le plus grand volume, tandis que Xiaomi affiche les coûts de production les plus bas.
Avec l'arrivée d'acteurs intersectoriels-comme Xiaomi, le taux d'adoption des moteurs sans balais dans le secteur des ventilateurs domestiques s'est accéléré. Les fabricants nationaux de moteurs sans balais ont désormais pris pied sur ce marché.
Au-delà des ventilateurs domestiques, les ventilateurs de refroidissement industriels évoluent depuis des années vers des moteurs sans balais. Une entreprise de référence dans ce secteur est EBM-Papst, dont les ventilateurs et les moteurs sont largement utilisés dans les secteurs de la ventilation, de la climatisation, de la réfrigération, de l'électroménager, du chauffage et de l'automobile.
Actuellement, de nombreuses entreprises nationales produisent des ventilateurs de refroidissement sans balais similaires à ceux d'EBM, et elles ont déjà conquis une part importante de la part de marché d'EBM.
En particulier avec l’essor des bornes de recharge nationales, les opportunités pour les fabricants nationaux devraient être substantielles. Le gouvernement a désormais intégré les bornes de recharge dans ses projets de « Nouvelles Infrastructures », ce qui devrait conduire à un développement encore plus important cette année.
Les ventilateurs de refroidissement des réfrigérateurs sont également en transition vers les moteurs BLDC en raison des normes industrielles et des réglementations nationales en matière d'efficacité énergétique. Ce changement se produit relativement rapidement avec des volumes de produits importants. D'ici 2022, on estime que 60 % des ventilateurs de refroidissement des réfrigérateurs seront remplacés par des moteurs à vitesse variable-. Les fournisseurs nationaux de ventilateurs de refroidissement pour réfrigérateurs sont principalement concentrés dans les régions du delta du fleuve Yangtze et du delta de la rivière des Perles.
Dans le secteur des ventilateurs, les hottes de cuisine-un élément clé des appareils de cuisine-sont également en transition. Cependant, les contraintes de coûts ont limité l’adoption de moteurs sans balais dans les hottes de cuisine. Les solutions à vitesse variable-coûtent actuellement environ 150 yuans, tandis que les options de moteur sans-sans balais peuvent être mises en œuvre pour moins de 100 yuans, avec des alternatives à faible coût-disponibles pour environ 30 yuans.
De nombreuses unités de ventilation et purificateurs d’air adoptent également des solutions de moteur sans balais. Actuellement, les modèles plus petits sur le marché utilisent généralement des moteurs à rotor externe de Nedic, tandis que les purificateurs d'air plus grands utilisent généralement des ventilateurs EBM.
De plus, les ventilateurs de circulation d’air ont commencé à gagner du terrain ces dernières années. Leur valeur actuelle reste relativement élevée, avec des produits finis généralement vendus entre 700 et 800 yuans chacun, et des modèles haut de gamme atteignant entre 2 000 et 3 000 yuans.
VII. Compresseurs
Étant donné que la vitesse du compresseur d'un réfrigérateur détermine sa température interne, les compresseurs inverseurs peuvent ajuster leur vitesse en fonction des relevés de température. Cela permet au réfrigérateur de s'adapter aux conditions actuelles, en maintenant une température interne plus stable. La conservation des aliments est ainsi considérablement améliorée. La plupart des compresseurs de réfrigérateur à onduleur utilisent des moteurs BLDC, ce qui se traduit par un rendement plus élevé, des niveaux de bruit plus faibles et une durée de vie prolongée pendant le fonctionnement.
Ce secteur était auparavant dominé par les constructeurs japonais, coréens et taïwanais, mais depuis 2010, les acteurs nationaux ont rapidement gagné du terrain. On rapporte qu'un fabricant basé à Shanghai-expédie désormais près de 30 millions d'unités par an.
Grâce aux progrès des entreprises nationales de semi-conducteurs, les fournisseurs nationaux peuvent désormais fournir pratiquement tous les composants-des microcontrôleurs de contrôle principaux aux pilotes de grille de pré-pilote pour alimenter les MOSFET.
Un autre domaine clé est celui des compresseurs de climatiseurs. Les climatiseurs à onduleur sont devenus largement acceptés et la tendance vers la technologie à onduleur est indéniable. La production nationale de climatiseurs est importante. Selon le Bureau national des statistiques, 360 millions de moteurs à courant alternatif et environ 96 millions de moteurs BLDC ont été fabriqués pour les climatiseurs en 2018. De plus, la production de moteurs BLDC pour climatiseurs augmente chaque année.
VIII. Outils électriques
Les outils électriques comptent parmi les produits matériels et électromécaniques les plus utilisés. Leur conception légère, leur portabilité, leur productivité élevée et leur faible consommation d'énergie les rendent indispensables pour les opérations de perçage, de découpe et de meulage dans diverses industries, notamment la construction, la décoration, le travail du bois, la fabrication métallique et d'autres secteurs manufacturiers.
Avec les progrès technologiques continus et l’acceptation croissante des concepts de bricolage, le champ d’application des outils électriques continue de s’étendre. De nombreuses opérations traditionnelles avec des outils manuels sont de plus en plus remplacées par des outils électriques, qui passent également des applications industrielles à un usage domestique. La demande d’outils électriques augmente d’année en année.
La transition vers les moteurs sans balais dans les outils électriques a commencé assez tôt. Dès 2010, certaines marques internationales ont introduit des outils électriques équipés de moteurs sans balais. Avec la maturation de la technologie des batteries lithium-ion et des prix de plus en plus abordables, le volume d'outils portatifs sans fil a augmenté d'année en année, rivalisant désormais en popularité avec les outils avec fil.
Les statistiques indiquent que la technologie sans balais a été largement adoptée pour les clés électriques en Chine. Cependant, les perceuses, les outils à haute tension-et les outils de jardinage n'ont pas encore complètement évolué, même s'ils sont en train de le faire.
Ce changement est principalement dû à l’efficacité énergétique et aux hautes performances des moteurs sans balais, permettant aux outils électriques portatifs de fonctionner plus longtemps. De nombreux fabricants internationaux et nationaux, tels que Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi et Makita, investissent des ressources importantes dans le développement de produits.
Le développement national des outils électriques progresse également rapidement, en particulier dans la région du Jiangsu-Zhejiang, qui abrite de nombreux fabricants. Ces dernières années, le coût des solutions de commande de moteurs sans balais dans ce domaine a considérablement diminué. De nombreux fabricants ont lancé une guerre des prix, des rapports indiquant qu'une solution de commande de moteur sans balais pour un outil électrique coûte désormais environ 6 à 7 yuans, et certains même aussi bas que 4 à 5 yuans.
IX. Pompes
L'industrie des pompes à eau est relativement traditionnelle, avec divers types de produits et variantes de solutions. Même pour des cartes de disques de puissance identique, de multiples options existent sur le marché, avec des prix allant de moins de 2 yuans à 40-50 yuans.
Dans les applications de pompes à eau, les pompes de puissance moyenne-à-grande utilisent principalement des moteurs asynchrones triphasés-, tandis que les micro-pompes miniatures utilisent principalement des pompes bipolaires-CA. Les améliorations actuelles des systèmes de chauffage dans le nord de la Chine présentent une opportunité favorable pour l'innovation technologique dans les solutions de pompes.
D'un point de vue purement technique, les moteurs sans balais sont bien adaptés-aux applications de pompes, offrant des avantages en termes de taille, de densité de puissance et même de coût.
10. Santé et bien-être personnels
Deux produits représentatifs en matière de soins de santé personnels sont le sèche-cheveux viral de Dyson et le pistolet de massage.
Depuis que Dyson a lancé son-sèche-cheveux à moteur numérique haute vitesse, il a enflammé l'ensemble du marché des sèche-cheveux.
Selon Qian Zhichun de Jingfeng Mingyuan, les solutions actuelles de sèche-cheveux domestiques suivent principalement trois approches : premièrement, comparer Dyson avec des moteurs sans balais à ultra-haute-vitesse, fonctionnant généralement à environ 100 000 rpm, certains atteignant jusqu'à 160 000 rpm ; Deuxièmement, l'approche de remplacement du moteur U-, qui offre des régimes similaires aux moteurs U- mais avec des avantages en termes de poids plus léger et de pression d'air plus élevée ; Troisièmement, l'approche haute tension du rotor externe -, où le moteur reproduit principalement la conception de Nedic.
Les produits d'imitation nationaux actuels ne sont plus de simples copies ; ils parviennent généralement à éviter les brevets et intègrent certaines innovations.
Les expéditions d’armes Fascia ont considérablement augmenté ces dernières années. On dit que les entraîneurs de fitness et les amateurs de sport portent désormais couramment des pistolets à fascias. Ces appareils utilisent la mécanique vibratoire pour transmettre les vibrations profondément dans les fascias et les tissus musculaires, obtenant ainsi une relaxation des fascias et réduisant la tension musculaire. Certains considèrent les pistolets à fascias comme des outils essentiels pour la récupération après-l'entraînement.
Cependant, le marché de ces appareils est désormais très concurrentiel. Bien que leurs conceptions semblent similaires, les prix varient de plus de 100 yuans à plus de 3 000 yuans. Le prix du marché des cartes de commande de moteur BLDC utilisées dans ces armes est tombé à environ 8 yuans, certaines étant même disponibles pour environ 6 yuans. Cela a conduit à une baisse rapide des prix des armes à fascia.
On raconte qu'un fabricant d'appareils électroménagers, au bord de la faillite, a été instantanément relancé grâce au seul produit du pistolet à fascia. Ils prospèrent désormais assez confortablement.
Bien entendu, au-delà de ces deux produits, d’autres articles tels que les rasoirs électriques pour hommes et les appareils de beauté pour femmes ont également tendance à adopter des moteurs sans balais.
Conclusion
Dans l’ensemble, les moteurs BLDC en sont encore à leurs balbutiements, mais leurs applications sont déjà florissantes. Au-delà des exemples mentionnés ici, on les retrouve dans les robots de service, les AGV, les aspirateurs robots, les mixeurs, les appareils de cuisson, les lave-vaisselle, etc. En réalité, les moteurs imprègnent d’innombrables aspects de notre vie quotidienne, avec de nombreuses applications futures qui attendent encore d’être explorées. Ceci conclut notre analyse des moteurs BLDC. J'espère que cela s'avérera utile.