隨著高能效電機在汽車、農(nóng)業(yè)、空調(diào)和洗衣機等領(lǐng)域的廣泛使用，全球的電機市場得到了很大的增長。據(jù)MarketsandMarkets統(tǒng)計，2019年全球電機市場的規(guī)模為1,220億美元，由于受到新冠疫情的影響，2020年的市場規(guī)模有所下滑，預(yù)計今年可達1,133億美元。但是未來幾年將會以6.9%左右的年復(fù)合增長率增長，到2026年，市場規(guī)模將會達到1,691億美元。
一、電機的分類
按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分，可分為：直流電動機、異步電動機、同步電動機；
按用途可劃分：驅(qū)動用電動機和控制用電動機；
按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。
直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。
二、有刷電機與無刷電機
有刷電機 Brush Direct Current Motor
主要由永磁材料制造的定子（Stator）、繞有線圈（Coil）繞組的轉(zhuǎn)子（Rotor） 、換向器（Commutator）和電刷（Brush）等構(gòu)成。由上圖動畫可以看到：在磁場中放置線圈，通過流動的電流，線圈會被一側(cè)的磁極排斥，同時被另一側(cè)磁極所吸引。電機中的換向器部分是靠電刷供電的，電刷的位置在轉(zhuǎn)向器上方，隨著旋轉(zhuǎn)不斷移動。通過改變電刷的位置，可使電流方向發(fā)生變化。換向器和電刷是直流電機旋轉(zhuǎn)所不可或缺的結(jié)構(gòu)。
無刷電機 Brushless Direct Current Motor
無刷電機，簡稱：BLDC，“BL”意為“無刷”，就是DC電機（有刷電機）中的“電刷”沒有了。
無刷直流電機的定子（Stator）是線圈（Coil）繞組電樞，轉(zhuǎn)子（Rotor）是永磁體。如果只給電機通以固定的直流電流，則電機只能產(chǎn)生不變的磁場，電機不能轉(zhuǎn)動起來，只有實時檢測電機轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機的不同相通以對應(yīng)的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場，電機才可以跟著磁場轉(zhuǎn)動起來。無刷直流電機以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單，無換向火花，運行可靠和易于維護等優(yōu)點。
簡單總結(jié)
三、無刷直流電機應(yīng)用領(lǐng)域
1、辦公計算機外圍設(shè)備、電子數(shù)碼消費品
這是無刷直流電機普及最廣、數(shù)量最大的領(lǐng)域。比如在生活中常見的打印機、傳真機、復(fù)印機、硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、電影攝影機、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運動的帶動控制中，都有無刷直流電機的身影。
2、工業(yè)控制
近些年，由于無刷直流電機大規(guī)模的研發(fā)和技術(shù)的逐漸成熟，其驅(qū)動系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之?dāng)U大，已逐步成為工業(yè)用電動機的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運行效率而展開的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號的電機以滿足不同驅(qū)動系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機都有涉獵。
3、醫(yī)療設(shè)備
在國外，對無刷直流電機的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來驅(qū)動人工心臟中的小型血泵；在國內(nèi)，手術(shù)用高速器具的高速離心機、熱像儀和測溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無刷直流電機。
4、汽車
據(jù)分析，在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機 20-30 個，而每輛豪華轎車則需要59個之多，除了核心發(fā)動機外，在雨刷器、電動車門、汽車空調(diào)、電動車窗等部位都有電機的身影。隨著汽車工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機也必須滿足高效率、低能耗的標(biāo)準。而無刷直流電機的低噪聲、壽命長、無火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點完全符合，隨著其調(diào)速技術(shù)的日益成熟，性價比會越來越高，它在汽車電機驅(qū)動的各個環(huán)節(jié)中的應(yīng)用會更加廣泛。
5、家用電器
“變頻”技術(shù)已非常普遍，作為中國家電的標(biāo)志逐漸占據(jù)了大部分的消費市場，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉(zhuǎn)變趨勢。這種轉(zhuǎn)變實質(zhì)上就是家電所用的電動機由感應(yīng)電動機向無刷直流電機及其控制器的過渡，以達到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術(shù)的發(fā)展方向相同，它是多種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關(guān)的每一種技術(shù)的革新與進步。
同時，中國本土市場的海量需求，也促進了技術(shù)向產(chǎn)品的快速轉(zhuǎn)化，這里以掃地機器人為例。
近年來我國的清潔電器保有量在20臺/百戶的水平，遠低于生活習(xí)性接近的日本與韓國，隨著收入水平的增加以及家庭結(jié)構(gòu)的變化，清潔電器保有量有望迎來快速提升，并且掃地機器人在清潔電器中的占比也將穩(wěn)步提高。我們可以基于人口基數(shù)和保有量，做個大膽的假設(shè)：
1）人口：根據(jù)我國人口規(guī)劃，預(yù)計2030年總?cè)丝谶_到14.5億，城鎮(zhèn)人口和農(nóng)村人口比例為7:3，城鎮(zhèn)家庭規(guī)模為2.68人/戶，農(nóng)村家庭規(guī)模為3.61人/戶，對應(yīng)城鎮(zhèn)戶數(shù)3.79億戶，農(nóng)村戶數(shù)1.2億戶；
2）更新周期：根據(jù)我國家電安全使用年限細則，小家電使用壽命為6-8年，但掃地機作為技術(shù)驅(qū)動型行業(yè)，更新周期相較于傳統(tǒng)小家電理應(yīng)更短，合理估計為6年，更新率=1/更新周期；
3）保有量：日本吸塵器保有量從20臺/百戶發(fā)展至70臺/百戶經(jīng)歷8年（1962-1970年），韓國保有量從40臺/百戶發(fā)展至80臺/百戶同樣經(jīng)歷8年（1994-2002年），考慮到我國目前處于消費升級浪潮中，中性假設(shè)下預(yù)計10年后（到2030年）我國城鎮(zhèn)/農(nóng)村家庭吸塵器保有量達到每百戶60臺和10臺；
4）滲透率：2019年掃地機全渠道銷量占比32%；2019年掃地機線上銷售額占比45%、線下銷售額占比20%，對應(yīng)整體銷售額占比40%。中性假設(shè)下估計到2030年掃地機器人在清潔電器中的銷量滲透率達40%。
所以，預(yù)計到2030年行業(yè)年銷量最低將達1,140萬臺，復(fù)合年化增長率7.2%；中性假設(shè)下年銷量將達1,595萬臺，復(fù)合年化增長率10.5%；樂觀假設(shè)下年銷量超2,000萬臺，復(fù)合年化增長率13.4%！
四、無刷電機的市場展望
據(jù)電子發(fā)燒友行業(yè)分析師：Kevin 程文智介紹，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，MCU、驅(qū)動組件的普及，使得無刷電機的總體成本降低。2018年全球市場規(guī)模為153.6億美元，2019年為163億美元，預(yù)計2020年將突破170億美元，而未來三年將會以6.5%的年復(fù)合增長率增長，預(yù)計2022年接近200億美元！
而據(jù)Frost & Sulivan分析預(yù)測，2018年~2023年，中國BLDC電機市場規(guī)模年均增速達15%！主要得益于：
1、BLDC 電機本身優(yōu)越特性
其本身控制性好、調(diào)速范圍寬、起動轉(zhuǎn)矩大、低速性能好、運行平穩(wěn)、效率高等優(yōu)勢，應(yīng)用場景從工業(yè)到民用逐步普及
2、IE3能效等級標(biāo)準的推廣
美國和加拿大已分別于2011年和20122年強制要求工業(yè)電機滿足IE3能效等級標(biāo)準。國內(nèi)則在2020年5月29日，由國家標(biāo)準化管理委員會發(fā)布了2020年第13號公告，批準了9項強制性國家標(biāo)準，其中包含了電機能效新標(biāo)準《GB18613-2020電動機能效限定值及能效等級》，2021年6月將會強制實施，從而國內(nèi)電機行業(yè)全面進入“IE3高效時代”。
3、市場
家電產(chǎn)品對于無繩化、小型化、智能化以及節(jié)能環(huán)保的需求，推動了BLDC的廣泛應(yīng)用。
無刷電機的高效化、小型化、集成化、驅(qū)動一體化將是未來的市場趨勢！