干貨滿(mǎn)滿(mǎn)！技術(shù)大咖分享先進(jìn)電機(jī)控制方案以及開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌、李彎彎、劉靜）近年來(lái)，隨著電動(dòng)設(shè)備對(duì)于性能、能源效率的要求提高，BLDC電機(jī)的應(yīng)用愈加廣泛。除了一些比如高速吹風(fēng)機(jī)、手持吸塵器等品類(lèi)終端市場(chǎng)的爆發(fā)，對(duì)BLDC電機(jī)產(chǎn)生新的需求之外，以前一些使用有刷電機(jī)的地方也在開(kāi)始替換成BLDC電機(jī)，比如電動(dòng)工具、空調(diào)、洗衣機(jī)等應(yīng)用。根據(jù)Grand View Research的統(tǒng)計(jì)，2021年BLDC的市場(chǎng)規(guī)模是179億美元，預(yù)計(jì)2025年的市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)223億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.7%。


緊跟著行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭，為了幫助工程師提升工作技能，提供一個(gè)資訊和交流平臺(tái)，2023年3月30日，由電子發(fā)燒友網(wǎng)主辦的2023無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)研討會(huì)在深圳益田威斯汀酒店成功舉辦。本次會(huì)議，瑞薩電子、雅特力、中微半導(dǎo)、凌鷗創(chuàng)芯、Qorvo、兆威機(jī)電、領(lǐng)芯微、華羿微電、泰芯半導(dǎo)體、琪埔微半導(dǎo)體等國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)的專(zhuān)家和領(lǐng)導(dǎo)帶來(lái)了電機(jī)控制領(lǐng)域最新的技術(shù)分享。
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兆威機(jī)電：嵌入式馬達(dá)開(kāi)發(fā)思維在馬達(dá)控制領(lǐng)域中的運(yùn)用
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“嵌入式模型在馬達(dá)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，此前有幾個(gè)痛點(diǎn)，一是如何解決不同的工程師之間的能力差，讓不同水平的工程師都能快速上手；第二是如何系統(tǒng)性進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)；第三是如何總結(jié)，才能讓工程師聚焦在精品產(chǎn)品上，做更有創(chuàng)意的產(chǎn)品?！?/p>

兆威機(jī)電控制BU總負(fù)責(zé)人 陳毅東

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兆威機(jī)電控制BU總負(fù)責(zé)人陳毅東在分享之前，談到了他們作為to B廠商所觀察到的一些應(yīng)用痛點(diǎn)，所以，這次他帶來(lái)的分享主題為“嵌入式馬達(dá)開(kāi)發(fā)思維在馬達(dá)控制領(lǐng)域中的運(yùn)用”。
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首先是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，陳毅東表示，嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的目標(biāo)主要是三點(diǎn)：代碼重用、可擴(kuò)展性強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單。而在開(kāi)發(fā)的流程中，第一階段需要將客戶(hù)的需求轉(zhuǎn)化成具體功能實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)；第二階段是驗(yàn)證階段，將設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行多層面測(cè)試，最終達(dá)到客戶(hù)需求的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
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另一方面，軟件需要標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，由于開(kāi)發(fā)思路不統(tǒng)一、生產(chǎn)周期的不餓預(yù)測(cè)性、成本把控、維護(hù)復(fù)雜性、開(kāi)發(fā)過(guò)程中反復(fù)試錯(cuò)等問(wèn)題存在，所以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有助于提高設(shè)計(jì)中軟件的成功率，加強(qiáng)質(zhì)量個(gè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
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陳毅東還詳細(xì)介紹了軟件標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)中，統(tǒng)一編程規(guī)范、軟件模塊化設(shè)計(jì)、電機(jī)控制的五層設(shè)計(jì)等的關(guān)鍵思路，并以電動(dòng)隔斷門(mén)的實(shí)例來(lái)進(jìn)一步分析具體案例的運(yùn)用。
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領(lǐng)芯微：高效智能化的電機(jī)控制，基于LCM32的實(shí)現(xiàn)方案
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在本次會(huì)議上，領(lǐng)芯微電機(jī)研發(fā)部副經(jīng)理潘勇帶來(lái)了《高效智能化的電機(jī)控制，基于領(lǐng)芯微LCM32的實(shí)現(xiàn)方案》的主題演講。領(lǐng)芯微成立于2016年4月，團(tuán)隊(duì)成員擁有豐富的自主開(kāi)發(fā)8位以及32位CPU、DSP核開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，目前已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)了多款面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的MCU以及專(zhuān)用芯片。
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圖：領(lǐng)芯微電機(jī)研發(fā)部副經(jīng)理潘勇

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潘勇表示，公司的產(chǎn)品覆蓋消費(fèi)類(lèi)、工業(yè)類(lèi)、車(chē)規(guī)類(lèi)等應(yīng)用領(lǐng)域。比如：8位通用微控制器LCM08F18系列，在電動(dòng)工具領(lǐng)域出貨量很大；32位通用微控制器LCM32F037系列，主要應(yīng)用于水泵、風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域；LCM32F039系列，主要面向兩輪車(chē)市場(chǎng)；LCM32F431系列，應(yīng)用于家電、汽車(chē)電子等高端市場(chǎng)。
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另外公司的車(chē)規(guī)平臺(tái)在今年4月將完成車(chē)規(guī)認(rèn)證，包括LCM32A037系列MCU/LCA037系列SOC。還有面向電機(jī)控制等應(yīng)用領(lǐng)城的高性能處理器，32位內(nèi)核的LCP037B*32系列，該系列產(chǎn)品同時(shí)集成了三相半橋極驅(qū)動(dòng)棲塊，可直接驅(qū)動(dòng)6個(gè)N型MOSFET。
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在無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）方案方面。BLDC有感方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三霍爾捕獲輸入；三霍爾位置校準(zhǔn)方法；缺相檢測(cè)和缺相運(yùn)行；功率、轉(zhuǎn)速、電流閉環(huán)控制。適用于頸膜槍、電動(dòng)工具領(lǐng)域。BLDC無(wú)感控制方案：電壓范圍12VDC~310VDC；三電壓采樣輸入；內(nèi)部自構(gòu)中性點(diǎn)Hall Mid；軟件判斷過(guò)零；靈活設(shè)置換相點(diǎn)等。
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潘勇強(qiáng)調(diào)，公司的電機(jī)控制核心技術(shù)體現(xiàn)在幾個(gè)方面，一是自研高性能位置觀測(cè)器，速度控制范圍寬，高速數(shù)字延時(shí)補(bǔ)償，低速范圍觀測(cè)器穩(wěn)定運(yùn)行，觀測(cè)器閉環(huán)直接啟動(dòng)，啟動(dòng)扭矩大等；二是高精度、高性?xún)r(jià)比電流/電壓采樣與保護(hù)，內(nèi)部集成度高，包括ADC、比較器、OPA、DAC等，可以降低FOC電流采樣成本，可實(shí)現(xiàn)兩相下橋臂、一路母線電流檢測(cè)，僅使用6顆電阻、3顆電容作為濾波用；三是PMSM/BLDC帶速重投，快速帶速重投切入，無(wú)電流、轉(zhuǎn)速等波動(dòng)，保護(hù)功率器件，防止過(guò)流等。
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華羿微：推敲電機(jī)驅(qū)動(dòng)最適合的功率器件和方案
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在本次會(huì)議上，華羿微產(chǎn)品技術(shù)總監(jiān)劉義芳帶來(lái)了《推敲電機(jī)驅(qū)動(dòng)最適合的功率器件和方案》的主題演講。華羿微成立于2017年6月28日，是華天電子集團(tuán)旗下專(zhuān)業(yè)從事半導(dǎo)體功率器件研發(fā)設(shè)計(jì)、封測(cè)和銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)。
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圖：華羿微產(chǎn)品技術(shù)總監(jiān)劉義芳

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華羿微通過(guò)自主創(chuàng)新、技術(shù)積累和市場(chǎng)拓展，已經(jīng)形成以領(lǐng)先晶圓研發(fā)設(shè)計(jì)和一流封測(cè)工藝為核心競(jìng)爭(zhēng)力的業(yè)務(wù)體系。自研產(chǎn)品以20V—150V的中低壓MOSFET為主，已量產(chǎn)的產(chǎn)品達(dá)到400余種，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)、汽車(chē)電子、5G基站、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能、消費(fèi)電子等領(lǐng)域，特別是在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電池儲(chǔ)能領(lǐng)域擁有較高的市場(chǎng)占有率。
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在會(huì)上，劉義芳對(duì)電機(jī)分類(lèi)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)趨勢(shì)、器件可靠性等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。他表示，在器件參數(shù)方面有很多需要注意的方面，比如，BVDSS，負(fù)溫度系數(shù)，高溫耐壓下降；SOA，規(guī)格書(shū)上的參考意義不大等。
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劉義芳還詳細(xì)介紹了公司的SIP方案，他表示，產(chǎn)品按照車(chē)載等級(jí)設(shè)計(jì)，可做有刷直流電機(jī)單極和雙極模式控制；無(wú)刷直流電機(jī)的方波、FOC驅(qū)動(dòng)控制。適用于如風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、手持云臺(tái)、吸塵器、掃地機(jī)、除螨儀、呼吸機(jī)、無(wú)人機(jī)以及汽車(chē)空調(diào)吹風(fēng)、雨刮器、車(chē)窗、油泵等電機(jī)控制。
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SIP方案的特點(diǎn)包括：1、集成度高，集成了LDO、MCU、Driver和MOSFET；2、工程師易開(kāi)發(fā)，集成硬件電機(jī)引擎，無(wú)需復(fù)雜電機(jī)算法，縮短產(chǎn)品上市周期；3、客戶(hù)產(chǎn)品易平臺(tái)化，100W以下驅(qū)動(dòng)方案，只需調(diào)整幾個(gè)電機(jī)參數(shù)；4、提高系統(tǒng)可靠性，單器件方案，達(dá)到車(chē)載品可靠登記；5、優(yōu)化系統(tǒng)成本，減少PCB面積成本及外圍元件成本；6、EMI性能，縮短功率部分走線，減少雜散及寄生電感。
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泰芯半導(dǎo)體MCU在電機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用
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珠海泰芯半導(dǎo)體市場(chǎng)總監(jiān)李少輝在大會(huì)上帶來(lái)了關(guān)于“泰芯MCU在電機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用”精彩分享。泰芯半導(dǎo)體從2019年推出第一顆直流無(wú)刷電機(jī)專(zhuān)用MCU芯片TXM2000系列產(chǎn)品之后，如今已經(jīng)形成較為豐富的產(chǎn)品家族。成立僅6個(gè)年頭的泰芯半導(dǎo)體，已斬獲133項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)。

珠海泰芯半導(dǎo)體市場(chǎng)總監(jiān) 李少輝

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李少輝在BLDC大會(huì)上，詳細(xì)介紹了已量產(chǎn)的產(chǎn)品線WiFi HalowTMSOC、WiFi/藍(lán)牙雙模SOC芯片、MCU系列芯片，并相應(yīng)講解了各大產(chǎn)品線的型號(hào)、芯片特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域。
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其中MCU系列產(chǎn)品包括通用MCU、電機(jī)驅(qū)動(dòng)MCU、觸控MCU、無(wú)線MCU、充電MCU。根據(jù)李少輝的介紹，泰芯在電機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的MCU產(chǎn)品，可以支持有感方波、弦波、FOC、無(wú)感方波，通過(guò)自研的上位機(jī)，還可以實(shí)時(shí)觀測(cè)8個(gè)變量曲線，方便調(diào)節(jié)參數(shù)和查問(wèn)題。
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李少輝重點(diǎn)介紹了泰芯半導(dǎo)體TX8M2010、TX8M1261、TX8M226X、TX32M230X四款電機(jī)驅(qū)動(dòng)MCU產(chǎn)品。其中資源稍微更多一些的是TX8M1261芯片，李少輝表示這顆芯片把不需要的資源砍掉了，盡可能做到充分利用，可以支持有感方波/無(wú)感方波，內(nèi)置2個(gè)多個(gè)功能比較器、2個(gè)運(yùn)算放大器，內(nèi)置1個(gè)12位500kSPS的SAR ADC，內(nèi)置1個(gè)SPI、1個(gè)IIC和2個(gè)UART接口，并支持多種低功耗模式，最低功耗為5uA，最高轉(zhuǎn)速50萬(wàn)轉(zhuǎn)。目前該芯片已經(jīng)批量應(yīng)用于筋膜槍、電動(dòng)工具、按摩器等。
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值得一提的是，成立之初，泰芯半導(dǎo)體還做了一個(gè)比較特殊的WiFi芯片，即為WiFi HalowTM ，該芯片具有低功耗、遠(yuǎn)距離、超強(qiáng)穿透力等優(yōu)勢(shì)。主要銷(xiāo)往歐美、日韓等地區(qū)，重點(diǎn)應(yīng)用在嬰兒監(jiān)視器、低功耗可視門(mén)鈴、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、NVR安防套裝、低功耗電池IPC、遠(yuǎn)距離無(wú)線網(wǎng)橋等。
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去年1月，泰芯半導(dǎo)體再度率先推出TXW80X系列802.11b/g/n WiFi芯片，同年4月其又推出三到四顆TX8C12/22/32系列通用/電機(jī)/觸摸MCU芯片。
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CHIPWAYS BLDC電機(jī)控制IC及驅(qū)動(dòng)方案?
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上海琪埔維半導(dǎo)體華南區(qū)技術(shù)主管John Zhang在大會(huì)上帶來(lái)了關(guān)于“CHIPWAYS BLDC電機(jī)控制IC及驅(qū)動(dòng)方案”的主題分享。琪埔維半導(dǎo)體是一家深度聚焦汽車(chē)芯片研發(fā)及設(shè)計(jì)的公司，主要產(chǎn)品涵蓋MCU、BMS AFE芯片及數(shù)字隔離芯片、傳感器、通信芯片等。

上海琪埔維半導(dǎo)體華南區(qū)技術(shù)主管John Zhang

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作為國(guó)內(nèi)較早布局車(chē)規(guī)芯片研發(fā)的企業(yè)之一，琪埔維2016年成功量產(chǎn)符合AEC-Q100車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的傳感器芯片，2018年又成功量產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)集成CAN FD的MCU芯片，去年推出ASIL-D車(chē)規(guī)級(jí)BMS電池組監(jiān)控芯片。John Zhang在會(huì)議上透露，“2023年公司將重磅推出車(chē)規(guī)級(jí)數(shù)?；旌想姍C(jī)驅(qū)動(dòng)芯片”。
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琪埔維雖然進(jìn)入電機(jī)領(lǐng)域的時(shí)間較晚，但據(jù)John Zhang的介紹，其在上海和蘇州的研發(fā)人員已經(jīng)超過(guò)100多名，并且前身大都是來(lái)自恩智浦、瑞薩電子等國(guó)際知名集成電路企業(yè)的技術(shù)人才，我們?cè)趪?guó)內(nèi)打造了第一條車(chē)規(guī)封裝線，從源頭到設(shè)計(jì)再到生產(chǎn)始終堅(jiān)持自主可控。
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在會(huì)議上，John Zhang重點(diǎn)介紹了XL660x系列芯片。該芯片同時(shí)滿(mǎn)足AEC-Q100和ISO26262 ASIL功能安全標(biāo)準(zhǔn)的高性能汽車(chē)級(jí)微控制器芯片，它基于32位ARM Cortex-M3內(nèi)核，兼低功耗和高性能，多配置可選Flash和RAM。產(chǎn)品主要應(yīng)用在BCM車(chē)身控制、電機(jī)控制、電動(dòng)尾門(mén)、車(chē)門(mén)控制、防夾車(chē)窗/天窗、電動(dòng)座椅、空調(diào)/空氣質(zhì)量、中控儀表、車(chē)燈控制等，可以在-40℃~125℃環(huán)境下工作。
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John Zhang表示，琪埔維可以提供完整的解決方案，公司對(duì)實(shí)際功能組件也做了區(qū)分，使用起來(lái)調(diào)試非常方便。車(chē)規(guī)產(chǎn)品要做到量產(chǎn)，芯片底層的驅(qū)動(dòng)和框架也要滿(mǎn)足安全的要求。
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消費(fèi)市場(chǎng)低迷，但BLDC電機(jī)仍有翻倍成長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域
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談到今年的電子應(yīng)用市場(chǎng)，相信大家應(yīng)該有體會(huì)，今年的市場(chǎng)并沒(méi)有大家希望的那么好，不少應(yīng)用行業(yè)還有砍單的現(xiàn)象發(fā)生，特別是消費(fèi)類(lèi)電子市場(chǎng)，砍單的現(xiàn)象不少，但有沒(méi)有今年會(huì)表現(xiàn)比較好的市場(chǎng)呢？其實(shí)有的，BLDC電機(jī)的有些領(lǐng)域今年會(huì)有不錯(cuò)的表現(xiàn)，比如汽車(chē)、電動(dòng)兩輪車(chē)、高速風(fēng)筒等應(yīng)用市場(chǎng)。特別是高速風(fēng)筒市場(chǎng)今年應(yīng)該會(huì)有翻倍表現(xiàn)。

電子發(fā)燒友行業(yè)分析師 程文智

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高速風(fēng)筒方面，目前出貨量還不錯(cuò)的廠商，有徠芬、追覓、素士、直白、康夫等。今年很多傳統(tǒng)的家電廠商比如美的、飛騰、飛科等等也加入到了競(jìng)爭(zhēng)之列。根據(jù)我們的了解，現(xiàn)在大概有50多個(gè)品牌在做高速風(fēng)筒產(chǎn)品。
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國(guó)內(nèi)的這些品牌大都采用的是國(guó)內(nèi)的芯片廠商的方案。目前高速風(fēng)筒基本都采用了BLDC電機(jī)，根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)，去年的高速風(fēng)筒出貨量大概在800萬(wàn)臺(tái)左右，從今年的年初以來(lái)的市場(chǎng)出貨情況來(lái)看，今年的總出貨量有望突破2000萬(wàn)臺(tái)。
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電子發(fā)燒友行業(yè)分析師程文智表示，雖然市場(chǎng)出貨量上升很快，但價(jià)格也卷得很厲害，去年的時(shí)候，控制板可能還在30元以上，據(jù)說(shuō)現(xiàn)在每個(gè)月都會(huì)降價(jià)1塊錢(qián)，方案價(jià)格卷得很厲害。
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還有，今年國(guó)內(nèi)兩輪車(chē)的增速超過(guò)了市場(chǎng)的預(yù)期，預(yù)計(jì)今年的銷(xiāo)量大概有5000萬(wàn)輛左右。加上存量的維修市場(chǎng)，這個(gè)數(shù)字會(huì)更高。除了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，東南亞市場(chǎng)也是未來(lái)的發(fā)展方向之一。前幾年由于疫情的擾動(dòng)，國(guó)內(nèi)兩輪車(chē)企業(yè)，出海計(jì)劃放緩，但現(xiàn)在疫情放開(kāi)后，東南亞兩輪車(chē)和摩托車(chē)的電動(dòng)化有望在未來(lái)幾年加速。預(yù)計(jì)東南亞市場(chǎng)也會(huì)有大概2000萬(wàn)左右的量級(jí)。
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汽車(chē)一直也是電機(jī)用量比較大的領(lǐng)域，現(xiàn)在BLDC電機(jī)在汽車(chē)中的滲透率也在不斷提升。
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當(dāng)然，除了這些應(yīng)用，還有洗地機(jī)、割草機(jī)、水下機(jī)器人、自動(dòng)售貨機(jī)，機(jī)器人等有些新型比較有潛力的市場(chǎng)值得大家關(guān)注。
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