BLDC 모터란 무엇입니까? 그 기능은 무엇입니까? 글로벌 산업 자동화, 지능화, 생활 수준 향상으로 인해 모터는 자동차, 가전제품, 전자 제품 및 시청각 장비, 정보 처리 장치, 산업 자동화 부문 전반에 걸쳐 점점 더 광범위하게 응용될 것입니다. 통계에 따르면 선진국 가구는 평균 80~130개의 모터를 보유하고 있는 반면, 중국 주요 도시의 가구는 평균 20~40개에 불과합니다.-아직 선진국 평균보다 훨씬 낮습니다-. 이는 중국 자동차 산업의 상당한 성장 잠재력을 강조합니다.
200년이 넘는 전기모터의 역사에 비하면 BLDC 모터는 개발 역사가 50년 남짓으로 비교적 젊은 편이다. 그러나 반도체 기술의 발전과 MCU 및 드라이브 구성 요소의 광범위한 채택으로 인해 BLDC 모터의 전체 비용이 크게 절감되었습니다. 결과적으로, BLDC 모터는 최근 몇 년간 상당한 성장을 경험했으며, 전체 성장률은 기존 모터의 성장률을 초과했습니다.
BLDC 모터의 연평균 성장률(CAGR)은 향후 몇 년 동안 약 6.5%로 예상됩니다. 통계에 따르면 BLDC 시장 규모는 2019년 약 163억 달러였으며, 2024년에는 약 224억 4천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
이러한 시장 규모를 고려할 때 구체적인 애플리케이션은 무엇입니까? 최근 Electronic Enthusiast Network가 주최한 제3회 2020 브러시리스 DC 모터 제어 기술 세미나에서 업계 분석가 Cheng Wenzhi는 "BLDC 모터의 상위 10개 잠재적 애플리케이션 시장 분석"이라는 제목의 보고서를 공유했습니다. 그의 견해로는 미래에 BLDC 모터를 많이 사용할 주요 애플리케이션 시장에는 자동차, 5G, 드론/수중 로봇, 전자{3}}자전거/전기 자동차, 산업용 로봇, 팬, 압축기, 전동 공구, 펌프, 개인 건강 관리 등이 있습니다.
I. 자동차 애플리케이션 시장
신에너지 차량의 등장, 지능형 운전의 보급, V2X(Vehicle to Everything) 연결의 시범 구현으로 인해 자동차 전기화 추세가 점점 더 뚜렷해지고 있습니다.
미래 자동차에서는 구동 모터를 넘어 전자 파워 스티어링 시스템, 전자 서스펜션 시스템, 차량 안정성 제어 시스템, 크루즈 컨트롤 시스템, ABS 및 차체 시스템(창문, 도어 잠금 장치, 시트, 거울, 와이퍼, 선루프 등)이 모두 모터를 광범위하게 활용할 것입니다.
일반적으로 이코노미{0}}휘발유 차량에는 약 10개의 모터가 포함되고, 표준 차량에는 20~30개의 모터가 포함되며, 고급 차량에는 60~70개 또는 심지어 100개 이상의 모터가 포함됩니다. 신에너지 차량에는 일반적으로 130~200개의 모터가 필요합니다.
사람들이 특히 편안함, 안전성, 연비 및 환경 보호 측면에서 차량 성능을 점점 더 우선시함에 따라 자동차의 전자 제어 장치 및 전기 장치의 수도 그에 따라 증가했습니다. 다양한 전기 시스템의 채택으로 인해 자동차 전기 모터의 설치 수가 증가했습니다.
신에너지 차량은 최근 몇 년간 주요 개발 추세를 대표하며, 현재 글로벌 정책이 동시에 성장을 촉진하고 있습니다. 유럽, 미국 등 선진국들은 신에너지차 시장에 적극적으로 진출하고 있다. 다양한 보조금, 우대 정책 및 법률을 통해 새로운 에너지 차량의 개발을 주도하고 기존 연료 구동 차량에서 전기 차량으로의 전환을 촉진하고 있습니다.{2}}
국내에서는 상당한 보조금 삭감으로 인해 2019년 7월 이후 성장이 둔화되었습니다. 그러나 주요 자동차 제조업체가 2020년에 새로운 에너지 모델-특히 Tesla Model 3 및 Volkswagen ID.3-을 지속적으로 출시함에 따라 업계는 보조금 중심 성장에서 수요 중심 성장으로 전환하여 급속한 확장의 두 번째 단계에 진입할 준비가 되어 있습니다.
II. 5G
2020년은 중국 5G 발전에 있어서 중요한 해이다. 1분기에 전염병으로 인해 5G 건설이 지연되었지만 China Mobile은 2020년 말까지 300개의 G 기지국 목표를 달성하겠다는 약속을 밝혔습니다.000 5China Telecom과 China Unicom은 또한 전염병과 관련된 지연을 보충하기 위해 3분기에 250,000개의 새로운 5G 기지국 건설을 공동으로 완료하는 것을 목표로 하고 있습니다.{10}} 중국방송통신망(China Broadcasting Network)이 계획한 5만 개의 기지국을 포함해 중국은 올해 총 60만 개의 기지국을 건설할 예정이다.
5G 기지국에서는 주로 기지국 안테나 등 다양한 위치에 모터가 필요합니다. 현재 5G 기지국 안테나에 사용되는 기어박스 어셈블리가 포함된 제어 모터에는 스테퍼 모터와 브러시리스 모터라는 두 가지 솔루션이 포함됩니다. EAC(전자 안테나 컨트롤러)가 장착된 각 안테나에는 기어박스가 있는 제어 모터 1개가 필요합니다.
일반적으로 표준 통신 기지국에는 약 3개의 안테나가 필요합니다.. 4G 기지국에는 4~6개의 안테나가 필요하지만 5G 기지국에는 훨씬 더 많은 안테나가 필요합니다.
기지국 안테나 외에도 모터는 냉각 팬, 에어컨 압축기 등 기지국 내 냉각 시스템에도 필수적입니다.
III. 드론/수중 드론
드론은 몇 년 전에 큰 인기를 얻었지만 모든 모델이 브러시리스 모터를 사용하는 것은 아닙니다. 이제 많은 드론이 더 가볍고 컴팩트한 디자인과 비행 시간 연장을 달성하기 위해 브러시리스 모터로 전환하고 있습니다.
Droneii 보고서에 따르면 전 세계 드론 시장은 2018년 141억 달러에 달했으며 2024년까지 431억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 아시아와 북미 지역이 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. 연평균성장률(CAGR)은 20.5%다.
중국 민간 항공국의 '민간 드론 임무 등록 정보 시스템' 통계에 따르면 2018년 말까지 중국에 등록된 드론은 285,000대입니다. 2019년 말까지 등록된 드론 수는 392,000대를 넘어섰고, 상업용 드론 비행 시간은 총 125만 시간을 기록했습니다.
특히 올해 초 팬데믹 기간에는 드론이 중요한 역할을 했다. 그들은 병원과 질병 통제 센터 사이를 오가며 전염병 예방 및 통제를 위한 응급 의료 용품 및 검체 운송을 자동화했습니다. 고속도로 상공을 맴돌며 수동 항공 교통 통제를 대체합니다. 소독 도구로 전환하여 광대한 농촌 지역은 물론 전국의 도시 지역에 걸쳐 전염병 예방 및 소독 작업을 완료합니다. 그리고 홍보 전문가가 되어 사람들에게 집에 머물도록 설득하는 메시지를 방송했습니다.
팬데믹으로 인해 비접촉 배송이 다시 주목을 받게 되었습니다. 국내에서는 지난해 중국 민간항공국이 드론 물류 배송 시범 프로그램을 시작했다. 전염병으로 인해 국내 출시가 가속화될 가능성이 높습니다. 국제적으로 거대 물류업체인 UPS는 독일 드론 제조업체인 Wingcopter와 파트너십을 맺고 패키지 배송을 위해 화물 산업에 새로운 수직 이착륙 드론을 도입했습니다.
덜 친숙한 카테고리인 수중 드론도 점차 규모를 키우고 있다. 2017년 양산을 막 시작한 수중 드론 회사에서 크라우드 펀딩을 통해 단 몇 백 대만 배송했던 한 회사를 인터뷰했던 기억이 납니다. 이제 연간 출하량은 수만 개에 이르렀습니다.
IV. 전자-자전거/전기 자전거
전기자전거는{0}}지능형 전력 지원을 제공하는 동시에 진정한 사이클링 경험을 유지합니다. 기존 자전거와 전체 e{2}}자전거 사이에 위치하는 이 자전거는 주로 센서를 사용하여 주행 신호를 감지하고 해당 전력 지원을 제공하여 라이더의 노력을 줄여 더욱 편안한 라이딩을 제공합니다. 일반 자전거에 비해 전기자전거는 모터, 배터리, 센서, 컨트롤러 및 계기판을 통합하여 라이딩 경험을 풍부하게 해줍니다. 기존 전기 자전거와 달리 e-자전거는 속도 조절을 위해 수동 스로틀 제어에 의존하지 않습니다. 대신 센서를 활용하여 라이딩 신호를 감지하고 라이더의 의도를 해석하며 해당 전력 지원을 제공하여 라이딩 경험을 더욱 지능적으로 만듭니다.
국내 전기{0}}자전거 가격은 2,000~10,000위안 사이입니다. 유럽에서는 허브-모터 전기-자전거의 가격이 500~1,700유로인 반면, 미드드라이브 모터 전기-자전거의 가격은 2,300~3,300유로입니다. 전기-자전거는 기존 자전거 및 전기 자전거보다 가격이 상당히 높습니다.
모터는 전기자전거 전기 시스템의 핵심 구성요소입니다. 모터의 소형화, 경량 설계, 작동 효율성 및 미적 신뢰성이 전기자전거의 성능을 직접적으로 결정하기 때문에 모터 제조업체는 일반적으로 특정 전기자전거 요구사항에 맞는 맞춤형 모터를 개발합니다. 모터는 전기자전거 총 비용의 10~30%를 차지합니다.
전기자전거-에 대한 수요는 유럽에서 여전히 견고합니다. 유럽자전거산업협회 통계에 따르면, 유럽 전기자전거 판매량은 2006년 98,000대에서 2018년 250만대로 급증하여 연평균 복합 성장률(CAGR) 31%를 달성했습니다.
일본 시장도 꾸준한 성장세를 보이고 있다. 일본은 전기자전거의 연구, 개발, 생산 및 판매를 개척하여 1980년대에 1세대 전기자전거를 성공적으로 출시했습니다. 일본의 대부분 언덕이 많은 지형, 고르지 못한 도로, 노령화 인구를 고려할 때 전기자전거는 필수 선택이 되었습니다.
국내 시장은 초기 단계에 있으며, 상당한 미래 성장 잠재력을 갖고 있습니다. 모바이크, 샤오미, 헬로바이크, Bisu Travel, 진영 등의 기업들이 이제 국내에서 전기자전거 홍보에 나서고 있습니다.
V. 산업용 로봇
산업용 로봇의 국내 시장은 주로 대체 애플리케이션에 중점을 두고 있어 상당한 성장 잠재력을 제공합니다. 중국은 세계 최대의 산업용 로봇 응용 시장이지만, 이 분야에서 세계적으로 유명한 제조업체는 주로 미국, 일본, 독일 등 선진국에 집중되어 있습니다. 여기에는 스웨덴의 ABB, 일본의 Fanuc 및 Yaskawa Electric, 독일의 KUKA 등 "빅 4" 제조업체가 포함됩니다.
국제로봇연맹(International Federation of Robotics)의 데이터에 따르면, 2018년 전 세계 산업용 로봇 판매량은 422,000대에 달했으며, 그 중 중국이 154,000대로 전체의 36.5%를 차지했습니다. 또한 국가통계국의 데이터에 따르면 중국의 산업용 로봇 생산량은 꾸준히 증가하여 2015년 약 33,000대에서 2018년 187,000대로 증가하여 놀라운 성장률을 보이고 있습니다.
또한 최근 정부의 지속적인 산업지원과 국내 기업의 꾸준한 발전으로 국내 산업용 로봇의 국산화율은 꾸준히 향상되고 있다. 2018년 상반기 로봇 본체 매출의 국내 점유율은 2015년 19.42%에서 28.48%로 상승했다. 이와 동시에 중국의 전체 산업용 로봇 판매량은 꾸준한 증가세를 유지하고 있다.
6. 팬
팬에는 선풍기, 레인지 후드, 헤어드라이어, 에어커튼 기계, HVAC 팬 등이 포함됩니다. 주요 다운스트림 제조업체에는 Midea, Airmate, Gree, Pioneer, Vatti, Robam 등이 포함됩니다.
가정용 팬 부문은 거대한 시장을 대표합니다. 중국의 가정용 선풍기 생산량은 엄청납니다. 국가통계국 데이터에 따르면 2018년 중국 가정용 선풍기 생산량은 1억 8천만 대에 달했습니다. 2017년 12월 데이터는 확인할 수 없으나 11개월간 총 생산량은 1억 6천만 대였습니다. 2016년 생산량은 1억 6천만 개였으며, 2019년에는 1억 9천만 개로 추산됩니다.
현재 메이디(Midea), 파이오니어(Pioneer), 리사(Risa), 에어메이트(Airmate) 등 국내 주류 소형가전 제조사들은 모두 브러시리스 모터를 탑재한 제품을 출시했다. 그 중 Airmate가 가장 많은 물량을 제공하고, Xiaomi는 가장 낮은 생산 비용을 자랑합니다.
Xiaomi와 같은{0}}업계 전반의 플레이어가 등장하면서 가정용 팬 부문에서 브러시리스 모터 채택 속도가 빨라졌습니다. 국내 브러시리스 모터 제조업체는 이제 이 시장에서 발판을 확보했습니다.
가정용 팬 외에도 산업용 냉각 팬은 수년 동안 브러시리스 모터로 전환되어 왔습니다. 이 부문의 벤치마크 회사는 EBM-Papst입니다. 이 회사의 팬과 모터는 환기, 공조, 냉동, 가전제품, 난방 및 자동차 산업 전반에 걸쳐 널리 사용됩니다.
현재 수많은 국내 기업들이 EBM과 유사한 브러시리스 냉각팬을 생산하고 있으며, 이미 EBM 시장 점유율의 상당 부분을 점유하고 있습니다.
특히 국내 충전소의 증가로 인해 국내 제조업체의 기회는 상당할 것으로 예상됩니다. 정부는 이제 "신 인프라" 프로젝트에 충전소를 포함시켰으며, 이는 올해 더욱 큰 발전을 가져올 것입니다.
업계 표준과 국가 에너지 효율 규정으로 인해 냉장고 냉각 팬도 BLDC 모터로 전환하고 있습니다. 이러한 변화는 상당한 제품 볼륨으로 인해 상대적으로 빠르게 발생하고 있습니다. 2022년까지 냉장고 냉각 팬의 약 60%가 변속 모터로 교체될 예정입니다.- 냉장고 냉각팬의 국내 공급업체는 주로 양쯔강 삼각주와 주강 삼각주 지역에 집중되어 있습니다.
팬 부문에서는 -주방 가전제품의 핵심 구성 요소인-레인지 후드도 전환되고 있습니다. 그러나 비용 제약으로 인해 레인지 후드에 브러시리스 모터를 채택하는 것이 제한되었습니다. 가변-속도 솔루션의 가격은 현재 약 150위안인 반면, 비-브러시리스 모터 옵션은 100위안 미만으로 구현할 수 있으며, 저렴한-대안은 약 30위안 정도입니다.
많은 환기 장치와 공기 청정기도 브러시리스 모터 솔루션을 채택합니다. 현재 시중에 나와 있는 소형 모델은 일반적으로 Nedic의 외부 로터 모터를 사용하는 반면, 대형 공기 청정기는 일반적으로 EBM 팬을 사용합니다.
또한 최근 몇 년 동안 공기 순환 팬이 인기를 끌기 시작했습니다. 완제품의 가격은 일반적으로 개당 700~800위안이고 프리미엄 모델의 가격은 2000~3000위안에 이를 정도로 현재 가치는 상대적으로 높습니다.
Ⅶ. 압축기
냉장고의 압축기 속도가 내부 온도를 결정하므로 인버터 압축기는 온도 판독값을 기준으로 속도를 조정할 수 있습니다. 이를 통해 냉장고는 현재 조건에 적응하여 보다 안정적인 내부 온도를 유지할 수 있습니다. 결과적으로 식품 보존이 크게 향상됩니다. 대부분의 인버터 냉장고 압축기는 BLDC 모터를 사용하므로 효율성이 높고 소음 수준이 낮으며 작동 중 서비스 수명이 연장됩니다.
이 부문은 이전에는 일본, 한국, 대만 제조업체가 주도했지만 2010년 이후 국내 제조업체가 빠르게 입지를 확보했습니다. 상하이에 본사를 둔 한 제조업체는 현재 연간 약 3천만 대를 출하하고 있는 것으로 보고되었습니다.{2}}
국내 반도체 회사의 발전으로 국내 공급업체는 이제 메인 제어 MCU와 프리드라이버 게이트 드라이버부터 전력 MOSFET에 이르기까지{0}}거의 모든 구성요소를 제공할 수 있게 되었습니다.
또 다른 주요 분야는 에어컨 압축기입니다. 인버터 에어컨은 널리 보급되었으며 인버터 기술에 대한 추세는 부인할 수 없습니다. 국내 에어컨 생산량이 상당하다. 국가통계국(National Bureau of Statistics)에 따르면 2018년에 에어컨용으로 생산된 AC 모터는 3억 6천만 개, BLDC 모터는 약 9,600만 개에 달했습니다. 또한 에어컨용 BLDC 모터 생산량도 매년 증가하고 있다.
Ⅷ. 전동 공구
전동 공구는 가장 널리 사용되는 하드웨어 및 전기 기계 제품 중 하나입니다. 가벼운 디자인, 휴대성, 높은 생산성 및 낮은 에너지 소비로 인해 건설, 장식, 목공, 금속 제조 및 기타 제조 분야를 포함한 다양한 산업 분야의 드릴링, 절단 및 연삭 작업에 없어서는 안될 요소입니다.
지속적인 기술 발전과 DIY 개념의 수용이 증가함에 따라 전동 공구의 적용 범위가 계속 확대되고 있습니다. 많은 전통적인 수동 공구 작업이 점점 전동 공구로 대체되고 있으며, 전동 공구도 산업용에서 가정용으로 전환되고 있습니다. 전동 공구에 대한 수요는 해마다 증가하고 있습니다.
전동 공구에서 브러시리스 모터로의 전환은 아주 일찍부터 시작되었습니다. 2010년 초 일부 국제 브랜드에서는 브러시리스 모터가 장착된 전동 공구를 출시했습니다. 리튬{3}}이온 배터리 기술이 성숙하고 가격이 점점 저렴해짐에 따라 무선 휴대용 도구의 양이 해마다 증가하여 이제 인기 면에서 유선 도구와 경쟁하게 되었습니다.
통계에 따르면 브러시리스 기술은 중국의 전기 렌치에 주로 채택되었습니다. 그러나 드릴, 고{1}}전압 도구 및 정원 도구는 전환 과정에 있지만 아직 완전히 전환되지 않았습니다.
이러한 변화는 주로 브러시리스 모터의 에너지 효율성과 고성능에 의해 주도되며, 이를 통해 휴대용 전동 공구를 더 오랫동안 작동할 수 있습니다. Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi 및 Makita와 같은 많은 국제 및 국내 제조업체는 제품 개발에 상당한 자원을 투자하고 있습니다.
국내 전동 공구 개발도 빠르게 발전하고 있으며, 특히 수많은 제조업체가 위치한 장쑤-절강 지역에서 더욱 그렇습니다. 최근 몇 년 동안 이 분야의 브러시리스 모터 제어 솔루션 비용이 크게 떨어졌습니다. 많은 제조업체들이 가격 전쟁을 시작했으며, 전동 공구용 브러시리스 모터 제어 솔루션의 가격이 현재 약 6~7위안이고 일부는 4~5위안이라는 보고도 있습니다.
Ⅸ. 슬리퍼
워터 펌프 산업은 상대적으로 전통적이며 다양한 제품 유형과 솔루션 변형을 특징으로 합니다. 동일한 전력 등급의 드라이브 보드의 경우에도 시장에는 다양한 옵션이 있으며 가격은 2위안 미만에서 40~50위안 사이입니다.
워터 펌프 응용 분야에서 중{0}}~-대형 동력 펌프는 주로 3상 비동기 모터를 사용하는 반면, 초소형-소형 펌프는 주로 AC 2극 펌프를 사용합니다.{4}} 현재 중국 북부 지역의 난방 시스템 업그레이드는 펌프 솔루션의 기술 혁신을 위한 유리한 기회를 제공합니다.
순전히 기술적인 관점에서 볼 때 브러시리스 모터는{0}}펌프 애플리케이션에 매우 적합하며 크기, 전력 밀도, 심지어 비용 측면에서도 이점을 제공합니다.
10. 개인 건강 및 웰빙
퍼스널 헬스케어의 대표적인 제품 두 가지는 다이슨의 바이럴 헤어드라이어와 마사지건이다.
Dyson은 고속 디지털 모터 헤어드라이어를 출시한 이후{0}}전체 헤어드라이어 시장에 불을 붙였습니다.
Jingfeng Mingyuan의 Qian Zhichun에 따르면 현재 국내 헤어드라이어 솔루션은 주로 세 가지 접근 방식을 따릅니다. 첫째, 일반적으로 약 100,000RPM에서 작동하고 일부는 최대 160,000RPM에 도달하는 초-고속-브러시리스 모터로 Dyson을 벤치마킹합니다. 둘째, U-모터 교체 방식은 U-모터와 유사한 RPM을 제공하지만 무게는 더 가볍고 공기압은 더 높다는 장점이 있습니다. 셋째, 모터가 기본적으로 Nedic의 설계를 복제하는 외부 회전자 고{8}}전압 접근 방식입니다.
현재 국내 모조품은 더 이상 단순한 카피가 아닙니다. 그들은 일반적으로 특허 회피를 달성하고 특정 혁신을 통합합니다.
근막 총 출하량은 최근 몇 년 동안 극적으로 급증했습니다. 이제 피트니스 트레이너와 스포츠 매니아들은 일반적으로 근막총을 휴대한다고 합니다. 이러한 장치는 진동 역학을 활용하여 진동을 근막과 근육 조직 깊숙이 전달하여 근막 이완을 달성하고 근육 긴장을 줄입니다. 어떤 사람들은 근막총이 운동 후 회복을 위한 필수 도구라고 생각합니다.-
그러나 이러한 장치 시장은 이제 경쟁이 매우 치열합니다. 디자인은 비슷해 보이지만 가격은 100위안 이상부터 3,000위안 이상까지 다양합니다. 이 총에 사용되는 BLDC 모터 제어 보드의 시장 가격은 약 8위안으로 떨어졌으며 일부 제품은 약 6위안에도 판매됩니다. 이로 인해 근막 총 가격이 급격히 하락했습니다.
부도 위기에 처했던 한 가전업체가 페시아건 제품만으로 단숨에 살아났다고 한다. 그들은 이제 꽤 편안하게 번성하고 있습니다.
물론 이 두 제품 외에도 남성용 전기면도기, 여성용 미용기기 등 다른 품목에서도 브러시리스 모터 채용이 추세다.
결론
전반적으로 BLDC 모터는 초기 단계에 머물고 있지만 해당 애플리케이션은 이미 활발히 사용되고 있습니다. 여기에 언급된 예 외에도 서비스 로봇, AGV, 로봇 진공청소기, 블렌더, 조리기구, 식기세척기 등에서 이러한 제품을 찾아볼 수 있습니다. 실제로 모터는 우리 일상생활의 수많은 측면에 스며들어 있으며, 수많은 미래 응용 분야가 아직 탐구를 기다리고 있습니다. 이것으로 BLDC 모터 분석을 마칩니다. 도움이 되었기를 바랍니다.