隨著高能效電機在汽車、農(nóng)業(yè)、空調(diào)和洗衣機等領域的廣泛使用，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

按結構和工作原理劃分，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。

直流電動機按結構及工作原理可劃分：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）繞組的轉子（Rotor） 、換向器（Commutator）和電刷（Brush）等構成。由上圖動畫可以看到：在磁場中放置線圈，通過流動的電流，線圈會被一側的磁極排斥，同時被另一側磁極所吸引。電機中的換向器部分是靠電刷供電的，電刷的位置在轉向器上方，隨著旋轉不斷移動。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所不可或缺的結構。

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，電機不能轉動起來，只有實時檢測電機轉子的位置，再根據(jù)轉子的位置給電機的不同相通以對應的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉磁場，電機才可以跟著磁場轉動起來。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，又具有交流電機結構簡單，無換向火花，運行可靠和易于維護等優(yōu)點。

簡單總結

三、無刷直流電機應用領域

1、辦公計算機外圍設備、電子數(shù)碼消費品

這是無刷直流電機普及最廣、數(shù)量最大的領域。比如在生活中常見的打印機、傳真機、復印機、硬盤驅動器、軟盤驅動器、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)和技術的逐漸成熟，其驅動系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之擴大，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，可以用來驅動人工心臟中的小型血泵；在國內(nèi)，手術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)速技術的日益成熟，性價比會越來越高，它在汽車電機驅動的各個環(huán)節(jié)中的應用會更加廣泛。

5、家用電器

“變頻”技術已非常普遍，作為中國家電的標志逐漸占據(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”的轉變趨勢。這種轉變實質(zhì)上就是家電所用的電動機由感應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、控制理論等技術的發(fā)展方向相同，它是多種技術相結合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關的每一種技術的革新與進步。

同時，中國本土市場的海量需求，也促進了技術向產(chǎn)品的快速轉化，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，遠低于生活習性接近的日本與韓國，隨著收入水平的增加以及家庭結構的變化，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：

1）人口：根據(jù)我國人口規(guī)劃，預計2030年總人口達到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，但掃地機作為技術驅動型行業(yè)，更新周期相較于傳統(tǒng)小家電理應更短，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，中性假設下預計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%，對應整體銷售額占比40%。中性假設下估計到2030年掃地機器人在清潔電器中的銷量滲透率達40%。

所以，預計到2030年行業(yè)年銷量最低將達1,140萬臺，復合年化增長率7.2%；中性假設下年銷量將達1,595萬臺，復合年化增長率10.5%；樂觀假設下年銷量超2,000萬臺，復合年化增長率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，隨著半導體技術的發(fā)展，MCU、驅動組件的普及，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，預計2020年將突破170億美元，而未來三年將會以6.5%的年復合增長率增長，預計2022年接近200億美元！

而據(jù)Frost & Sulivan分析預測，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、起動轉矩大、低速性能好、運行平穩(wěn)、效率高等優(yōu)勢，應用場景從工業(yè)到民用逐步普及

2、IE3能效等級標準的推廣

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能效等級標準。國內(nèi)則在2020年5月29日，由國家標準化管理委員會發(fā)布了2020年第13號公告，批準了9項強制性國家標準，其中包含了電機能效新標準《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的廣泛應用。

無刷電機的高效化、小型化、集成化、驅動一體化將是未來的市場趨勢！