高效能電機(jī)替代進(jìn)程再加速，BLDC向更多應(yīng)用滲透，電機(jī)芯片設(shè)計(jì)走向何方？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）從目前電機(jī)市場的趨勢和技術(shù)發(fā)展來看，BLDC正處于迅猛發(fā)展的黃金時(shí)期。從家電、兒童玩具、無人機(jī)、電動(dòng)車、電動(dòng)工具到電腦、服務(wù)器散熱風(fēng)扇，無處不在種類繁多的電機(jī)市場，BLDC逐漸成為主流。

相比傳統(tǒng)的直流電機(jī)，BLDC電機(jī)具有更高的效率和能量利用率，可以降低能源消耗；BLDC無需使用碳刷，運(yùn)行時(shí)噪音和振動(dòng)較小，契合對(duì)噪音振動(dòng)要求較高的場合，而且無需定期更換碳刷，減少了維護(hù)成本和維修頻率這些隱性成本；更廣泛的速度范圍和更精確的控制，也讓BLDC適用于各種工業(yè)和消費(fèi)電子應(yīng)用。

BLDC市場規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)張，2024重點(diǎn)滲透哪些應(yīng)用？

根據(jù)Grand view Research統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球無刷直流電機(jī)市場規(guī)模從2022年的188.254億美元增長到了2023年的198.64億美元，2024年到2030年將以年復(fù)合增長率6.6%增長，2030年將達(dá)到308.62億美元。

從不同地區(qū)來看，亞太地區(qū)主導(dǎo)了無刷直流電機(jī)市場，2023年的份額為50.2%。其中亞太地區(qū)又以中國為主導(dǎo)，占據(jù)43%的份額。國內(nèi)無刷直流電機(jī)有很高的成本效益，這種成本優(yōu)勢為國內(nèi)BLDC產(chǎn)品提供了很有競爭力的價(jià)格，使其對(duì)國內(nèi)和國際客戶都具有吸引力。國內(nèi)電機(jī)企業(yè)也都逐步向無刷電機(jī)等高端電機(jī)產(chǎn)品邁進(jìn)。

從去年的細(xì)分市場來看，機(jī)動(dòng)車仍舊是最大份額的BLDC市場，占比28.5%。同時(shí)機(jī)動(dòng)車市場也是增長最快的細(xì)分市場。MCUEMS電池系統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)中的電子水泵、空調(diào)系統(tǒng)的電子壓縮機(jī)、制動(dòng)助力用的電子真空泵、AFS、座椅調(diào)節(jié)、可調(diào)節(jié)后視鏡、天窗和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向EPS等應(yīng)用開始使用BLDC電機(jī)，不僅能提高產(chǎn)品的耐用性和可靠性從而減少機(jī)械錯(cuò)位、電氣連接的數(shù)量，還能減輕機(jī)動(dòng)車重量。電動(dòng)化和智能化的趨勢衍生出大量的BLDC需求，新能源機(jī)動(dòng)車肯定是重點(diǎn)滲透領(lǐng)域。

工業(yè)機(jī)械設(shè)備也體量很大的電機(jī)細(xì)分市場，工業(yè)BLDC在2023年有超過24%的可觀市場份額。現(xiàn)在市場要求這些工業(yè)電機(jī)應(yīng)用效率進(jìn)一步提高，更加節(jié)能，并且各國都有相應(yīng)的政策出來，工業(yè)應(yīng)用向BLDC轉(zhuǎn)變的空間還是很大的，而且這一進(jìn)程也會(huì)加速。

家電也是電機(jī)大市場，現(xiàn)在終端市場對(duì)電機(jī)控制性能提出了更高的要求，不僅限于電機(jī)開關(guān)或簡單變檔的控制，還需要電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、低噪音、多功能的復(fù)雜控制任務(wù)，例如變頻冰箱、變頻空調(diào)的比例逐年上升，料理機(jī)、洗碗機(jī)等廚電均有了多種多樣的功能供消費(fèi)者選擇，吹風(fēng)機(jī)、吸塵器等小家電在追求高轉(zhuǎn)速的同時(shí)追求低噪音、低振動(dòng)的控制效果。

家電領(lǐng)域尤其是白電，BLDC占比逐年增長。洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)應(yīng)用中采用BLDC通過FOC變頻的控制方案也是越來越多。

廚衛(wèi)大小電市場中，廚房大電類BLDC滲透率目前來說程度相對(duì)較低，小電類電機(jī)相對(duì)高一些，但整體相較白電情況，仍有不小的BLDC替換空間。個(gè)護(hù)類家電（如筋膜槍、剃須刀等）、空氣處理類家電（如空氣凈化器、新風(fēng)、除濕器等），很受現(xiàn)在的年輕人青睞，BLDC在這些應(yīng)用里大有可為。

除此之外，BLDC電機(jī)因其高效率和高可靠性正被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、泵、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)等產(chǎn)品中，并不斷拓展相關(guān)應(yīng)用。此外，電腦及服務(wù)器、散熱風(fēng)扇等領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)在也增長得很快，不少廠商瞄準(zhǔn)了這一市場。

總的來說，2024年BLDC規(guī)模將會(huì)持續(xù)增長，市場會(huì)保持較高的景氣度，在多個(gè)領(lǐng)域逐漸取代傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)和交流電機(jī)。

BLDC芯片方案向全集成趨勢發(fā)展，智能化是長期演進(jìn)目標(biāo)

BLDC主控和驅(qū)動(dòng)芯片市場都處于穩(wěn)步增長階段，無刷直流電機(jī)BLDC驅(qū)動(dòng)IC在電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC中的比重已經(jīng)接近五成。主控方面，MCU市場的大部分增長發(fā)生在32位MCU和RISC-V MCU領(lǐng)域。

現(xiàn)在終端市場越來越傾向于芯片級(jí)的電機(jī)解決方案，在BLDC相關(guān)的控制IC和驅(qū)動(dòng)IC上也確實(shí)能看到共同的發(fā)展趨勢，就是向全集成化發(fā)展，還是在高水平下實(shí)現(xiàn)控制和驅(qū)動(dòng)的集成，不僅是簡單地將芯片拿來封在一起。

主控芯片廠商在BLDC主控上集成了越來越多的模擬和功率器件，將柵極驅(qū)動(dòng)器甚至后面的驅(qū)動(dòng)電路也集成封裝在一起的方案現(xiàn)在也有不少。驅(qū)動(dòng)芯片的方案也有很多，有分立的功率管，有集成的模塊，有無MCU獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，也有完全集成了主控、驅(qū)動(dòng)和功率管的SoC方案。

當(dāng)然也不是說全集成就適合任何BLDC應(yīng)用，不同的應(yīng)用場景有不同的芯片資源需求，根據(jù)功率水平、架構(gòu)、電機(jī)控制類型、接口和集成要求選擇合適的提高集成度的方法和技術(shù)是最重要的。

目前集MCU+預(yù)驅(qū)+MOS+OPA+保護(hù)+算法的深度垂直整合，配套智能化開發(fā)調(diào)試工具，以高性能低成本且小體積的MCU為中心構(gòu)成單芯片弱電系統(tǒng)與高性能強(qiáng)驅(qū)模塊進(jìn)行SIP合封是一個(gè)主流的技術(shù)走向。

除了技術(shù)方面，電機(jī)芯片集成度的提高也需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)加強(qiáng)合作，共同制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，促進(jìn)不同廠商之間的芯片兼容性和互換性，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)BLDC芯片行業(yè)向更高集成度方向發(fā)展。

同時(shí)，高效能也是BLDC電機(jī)控制設(shè)計(jì)的重要方向，通過優(yōu)化控制算法、提高功率因數(shù)、降低熱損耗等手段，實(shí)現(xiàn)BLDC電機(jī)的高效運(yùn)行。工程師可以通過采用更集成化的器件、性能更好損耗更低的第三代半導(dǎo)體，以及適配優(yōu)秀的軟件控制算法來實(shí)現(xiàn)提升電機(jī)效率，達(dá)到高能效目的。

對(duì)高控制精度追求自然是一直都有的，尤其是隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能家居、無人機(jī)等新興領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)BLDC電機(jī)控制的精度要求越來越高。可以通過引入先進(jìn)的傳感器、優(yōu)化控制算法等手段，提高BLDC電機(jī)的控制精度和穩(wěn)定性。

而智能化也是BLDC控制長期演進(jìn)的方向，BLDC電機(jī)將更多地與智能控制系統(tǒng)結(jié)合，芯片設(shè)計(jì)也會(huì)融入更多的智能化元素，如智能算法、自適應(yīng)控制等，讓電機(jī)控制可以根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)調(diào)整控制策略，以實(shí)現(xiàn)更高效的能源利用和更精準(zhǔn)的控制。雖然智能化和傳統(tǒng)控制相結(jié)合的過程需要很長時(shí)間，但智能化最終會(huì)到來。

小結(jié)

雖然BLDC電機(jī)在替代進(jìn)程上也面臨了一些限制和阻礙，比如與傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)相比，它初始成本更高，控制系統(tǒng)更復(fù)雜需要更專業(yè)的技術(shù)，同時(shí)改造現(xiàn)有電機(jī)系統(tǒng)可能潛在兼容性問題、電磁干擾問題，以及包括低速扭矩限制，散熱挑戰(zhàn)等等。

但BLDC的優(yōu)勢已經(jīng)體現(xiàn)得很明顯，在應(yīng)用市場也得到了印證，上述限制和阻礙也在技術(shù)的發(fā)展下相繼解決。在各國政策強(qiáng)調(diào)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)在，發(fā)展BLDC可謂意義重大。而掌握電機(jī)控制技術(shù)，將BLDC運(yùn)用到更多的生活與工作場景中去，電機(jī)與電機(jī)芯片產(chǎn)業(yè)也會(huì)更加強(qiáng)大。