隨著高能效電機(jī)在汽車、農(nóng)業(yè)、空調(diào)和洗衣機(jī)等領(lǐng)域的廣泛使用，全球的電機(jī)市場得到了很大的增長。據(jù)MarketsandMarkets統(tǒng)計，2019年全球電機(jī)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(dá)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(dá)到1,691億美元。

一、電機(jī)的分類

按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分，可分為：直流電動機(jī)、異步電動機(jī)、同步電動機(jī)；

按用途可劃分：驅(qū)動用電動機(jī)和控制用電動機(jī)；

按工作電源種類劃分：可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。

直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。

二、有刷電機(jī)與無刷電機(jī)

有刷電機(jī) 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(jī)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(jī)旋轉(zhuǎn)所不可或缺的結(jié)構(gòu)。

無刷電機(jī) Brushless Direct Current Motor

無刷電機(jī)，簡稱：BLDC，“BL”意為“無刷”，就是DC電機(jī)（有刷電機(jī)）中的“電刷”沒有了。

無刷直流電機(jī)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(jī)通以固定的直流電流，則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場，電機(jī)不能轉(zhuǎn)動起來，只有實時檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)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(jī)才可以跟著磁場轉(zhuǎn)動起來。無刷直流電機(jī)以電子換向器取代了機(jī)械換向器，所以無刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，無換向火花，運行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點。

簡單總結(jié)

三、無刷直流電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域

1、辦公計算機(jī)外圍設(shè)備、電子數(shù)碼消費品

這是無刷直流電機(jī)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(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、電影攝影機(jī)、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(jī)的身影。

2、工業(yè)控制

近些年，由于無刷直流電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無刷直流電機(jī)都有涉獵。

3、醫(yī)療設(shè)備

在國外，對無刷直流電機(jī)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(jī)、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(jī)。

4、汽車

據(jù)分析，在市面上，一般的家用轎車需要永磁電機(jī) 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(jī)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(jī)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(jī)也必須滿足高效率、低能耗的標(biāo)準(zhǔn)。而無刷直流電機(jī)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(jī)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(jī)由感應(yīng)電動機(jī)向無刷直流電機(jī)及其控制器的過渡，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無刷直流電機(jī)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(jìn)步。

同時，中國本土市場的海量需求，也促進(jìn)了技術(shù)向產(chǎn)品的快速轉(zhuǎn)化，這里以掃地機(jī)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(yuǎn)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(jī)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_(dá)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(xì)則，小家電使用壽命為6-8年，但掃地機(jī)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(dá)到每百戶60臺和10臺；

4）滲透率：2019年掃地機(jī)全渠道銷量占比32%；2019年掃地機(jī)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(jī)器人在清潔電器中的銷量滲透率達(dá)40%。

所以，預(yù)計到2030年行業(yè)年銷量最低將達(dá)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(dá)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(jī)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(jī)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(jī)市場規(guī)模年均增速達(dá)15%！主要得益于：

1、BLDC 電機(jī)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(zhǔn)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(jī)滿足IE3能效等級標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)則在2020年5月29日，由國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了2020年第13號公告，批準(zhǔn)了9項強制性國家標(biāo)準(zhǔn)，其中包含了電機(jī)能效新標(biāo)準(zhǔn)《GB18613-2020電動機(jī)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(jī)行業(yè)全面進(jìn)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(jī)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！