Avec l'amélioration de l'automatisation industrielle mondiale, de l'intelligence et du niveau de vie des populations, l'application des moteurs dans des domaines tels que l'automobile, les appareils électroménagers, l'audio et la vidéo électroniques, les équipements de traitement de l'information et l'automatisation industrielle deviendra de plus en plus répandue.
Selon les statistiques, le nombre moyen de moteurs électriques par foyer dans les pays développés est de 80 à 130 unités, tandis que dans les grandes villes chinoises, il est d'environ 20 à 40 unités, ce qui reste bien en deçà de la moyenne des pays développés. Par conséquent, le potentiel de développement de l'industrie nationale des moteurs électriques est encore important.
Comparé aux moteurs ayant une histoire de plus de 200 ans,moteurs BLDCsont en réalité relativement jeunes, avec plus de 50 ans d'histoire depuis leur développement. Cependant, avec le développement de la technologie des semi-conducteurs et la popularisation des microcontrôleurs et des composants de commande, le coût global demoteurs BLDCa été considérablement réduite. Par conséquent, ces dernières années,moteurs BLDCse sont développés et leur taux de croissance global est également supérieur à celui des moteurs.
Figure 1 : Prévision de la taille du marché des moteurs BLDC
On s'attend à ce que le taux de croissance annuel composé demoteurs BLDCLa part de marché des BLDC devrait atteindre environ 6,5 % dans les années à venir. Selon les statistiques, le marché des BLDC s'élevait à environ 16,3 milliards de dollars en 2019 et devrait atteindre environ 22,44 milliards de dollars d'ici 2024.
Quelle est la taille du marché ? Quelles sont les applications spécifiques ?
Marché des applications automobiles
Avec l’essor des véhicules à énergie nouvelle, la pénétration de la conduite intelligente et l’application pilote du véhicule à tout, la tendance à l’électronisation de l’automobile devient de plus en plus évidente.
Dans les voitures du futur, en plus des moteurs d'entraînement, les systèmes de direction assistée électrique, les systèmes de suspension électronique, les systèmes de contrôle de stabilité, les systèmes de régulateur de vitesse, l'ABS et les systèmes de carrosserie (tels que les vitres, les serrures de porte, les sièges, les rétroviseurs, les essuie-glaces, le toit ouvrant, etc.) seront tous largement utilisés avec des moteurs électriques.
En règle générale, les véhicules à faible consommation de carburant seront équipés d'une dizaine de moteurs, les voitures ordinaires seront équipées de 20 à 30 moteurs, les voitures de luxe seront équipées de 60 à 70, voire de centaines de moteurs, tandis que les véhicules à énergie nouvelle nécessitent généralement de 130 à 200 moteurs.
Figure 2 : Nombre de moteurs utilisés dans les voitures
Avec l'attention croissante portée aux performances des automobiles, notamment aux exigences de confort, de sécurité, de consommation de carburant et de protection de l'environnement, le nombre de dispositifs de commande électroniques et d'équipements électriques a augmenté. L'utilisation de divers appareils électriques a entraîné une augmentation du nombre d'équipements motorisés.
Les véhicules à énergies nouvelles ont connu une forte croissance ces dernières années, et les politiques mondiales encouragent simultanément leur développement. Les pays développés comme l'Europe et l'Amérique s'emploient activement à développer le marché des véhicules à énergies nouvelles, à promouvoir leur développement par le biais de diverses subventions et politiques et lois préférentielles, et à promouvoir la transition des véhicules à carburant traditionnels vers les véhicules électriques.
Après juillet 2019, la croissance chinoise a ralenti en raison de la forte baisse des subventions. Cependant, avec l'introduction continue de nouveaux modèles énergétiques par les grands constructeurs automobiles en 2020, notamment le lancement de la Tesla Model 3 et de la Volkswagen ID. 3, le secteur devrait passer d'une économie axée sur les subventions à une économie axée sur la demande, entrant ainsi dans une deuxième phase de croissance rapide.
5G
2020 a été une année cruciale pour le développement de la 5G en Chine. Malgré un retard dans la construction de la 5G au premier trimestre en raison de l'impact de l'épidémie, China Mobile a déclaré que son objectif d'atteindre 300 000 stations de base 5G d'ici fin 2020 restait inchangé. China Telecom et China Unicom s'efforceront également d'achever la construction de 250 000 nouvelles stations de base 5G au troisième trimestre afin de compenser l'impact de l'épidémie. Outre les 50 000 stations de base prévues par China Radio and Television, la Chine construira 600 000 stations de base cette année.
Figure 3 : Nombre de stations de base 5G que les quatre principaux opérateurs prévoient de construire en 2020
Dans les stations de base 5G, de nombreux éléments nécessitent des moteurs, en premier lieu l'antenne. Actuellement, l'antenne 5G est équipée de moteurs de commande intégrant des composants de boîte de vitesses, avec deux options : moteur pas à pas et moteur sans balais. Chaque antenne à réglage électrique est équipée d'un moteur de commande avec boîte de vitesses.
En général, une station de base de communication régulière doit être équipée d'environ 3 antennes, une station de base 4G doit être équipée de 4 à 6 antennes, et le nombre de stations de base et d'antennes 5G augmentera encore.
Outre l'antenne de la station de base, le système de refroidissement de la station de base nécessite également des composants motorisés, tels qu'un ventilateur d'ordinateur, un compresseur de climatisation, etc.
Drones/Drones sous-marins
Les drones sont populaires depuis plusieurs années, mais tous n'utilisent pas de moteurs brushless. Aujourd'hui, de nombreux drones optent pour des moteurs brushless afin d'obtenir un corps plus long, plus léger et une plus grande endurance.
Selon le rapport de Droneii, le marché mondial des drones s'élevait à 14,1 milliards de dollars en 2018 et devrait atteindre 43,1 milliards de dollars d'ici 2024. Les régions connaissant la croissance la plus rapide sont l'Asie et l'Amérique du Nord. Le taux de croissance composé est de 20,5.
Selon le Système d'information sur l'enregistrement des missions de drones civils de l'Administration de l'aviation civile, fin 2018, on comptait 285 000 drones enregistrés en Chine. Fin 2019, on en comptait plus de 392 000 et 1,25 million d'heures de vol commercial.
Surtout pendant l'épidémie du début de cette année, les drones ont joué un rôle important, comme la navette entre les hôpitaux et les centres de contrôle des maladies, la mise en œuvre du transport automatisé des médicaments et des échantillons d'urgence pour la prévention et le contrôle des épidémies ; les circuits sur les autoroutes, remplaçant le travail manuel de commande aérienne ; l'artefact de désinfection Avatar, la prévention complète des épidémies, la désinfection et la stérilisation dans les zones rurales et même les zones urbaines à travers le pays ; se transformer en expert en propagande, crier des slogans et persuader les gens de rester chez eux, etc.
Face à l'impact de l'épidémie, la livraison sans contact a de nouveau été privilégiée. En Chine, l'Administration de l'aviation civile a lancé l'année dernière un service pilote de logistique et de distribution par drone. Face à l'impact de l'épidémie, le rythme de progression en Chine devrait s'accélérer. À l'étranger, le géant de la logistique UPS et le fabricant allemand de drones Wingcopter se sont associés pour introduire le nouveau drone VTOL dans le secteur du fret afin de transporter des colis.
Il existe également un drone sous-marin que nous connaissons peu, et nous commençons peu à peu à le mesurer. Je me souviens de l'entreprise de drones sous-marins que j'ai interviewée en 2017, qui produisait en série et n'avait expédié que quelques centaines d'unités grâce au financement participatif. Aujourd'hui, le volume annuel des expéditions atteint des dizaines de milliers d'unités.
Scooter électrique/véhicule électrique
La trottinette électrique conserve non seulement l'expérience de conduite d'origine, mais offre également une puissance auxiliaire intelligente. C'est un moyen de transport intermédiaire entre le vélo et le véhicule électrique traditionnel. Elle fournit une assistance électrique adaptée, basée sur des signaux de conduite transmis par des capteurs, réduisant ainsi la charge du cycliste et facilitant sa conduite. Comparés aux vélos, les scooters électriques sont équipés de moteurs, de batteries, de capteurs, de contrôleurs, d'instruments, etc., offrant une expérience de conduite plus diversifiée. Contrairement aux véhicules électriques traditionnels, les scooters électriques ne contrôlent pas la vitesse du véhicule par la rotation de la main, mais par la capture des signaux de conduite via des capteurs, ce qui permet de comprendre l'intention de conduite du cycliste, de fournir une assistance électrique adaptée et de rendre la conduite plus intelligente.
Figure 4 : Comparaison des vélos, des scooters électriques et des véhicules électriques traditionnels
En Chine, le prix de vente des trottinettes électriques varie de 2 000 à 10 000 yuans. Les trottinettes électriques européennes à moyeu sont vendues entre 500 et 1 700 euros, tandis que les trottinettes électriques à suspension centrale coûtent entre 2 300 et 3 300 euros. Le prix des trottinettes électriques est bien supérieur à celui des vélos et des véhicules électriques.
Le moteur est le composant principal du système électrique d'une trottinette électrique. La miniaturisation, la légèreté, l'efficacité opérationnelle et la fiabilité esthétique des trottinettes électriques influencent directement leurs performances. Par conséquent, les fabricants de moteurs doivent généralement adapter le développement de leurs moteurs aux besoins des trottinettes électriques. Les moteurs électriques représentent entre 10 et 30 % du coût des trottinettes électriques.
La demande de trottinettes électriques est forte en Europe. Selon les données de l'Association européenne de l'industrie du vélo, entre 2006 et 2018, les ventes de trottinettes électriques sur le marché européen sont passées de 98 000 à 2,5 millions d'unités. Le taux de croissance annuel composé a atteint 31 %.
Le marché japonais est également en croissance constante. Le Japon a été le premier pays à développer, produire et commercialiser des trottinettes électriques. Dans les années 1980, il a développé avec succès la première génération de trottinettes électriques. Cependant, en raison du relief vallonné, des routes accidentées et du vieillissement important du parc, les trottinettes électriques sont devenues un choix incontournable.
Le marché intérieur en est à ses balbutiements. Il dispose d'un potentiel de croissance considérable. Des entreprises comme Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed et Eternal ont déjà commencé à promouvoir les trottinettes électriques en Chine.
Robot industriel
En Chine, les robots industriels constituent principalement un marché de substitution, et leur marché est très vaste. Bien que la Chine soit le premier marché mondial d'applications robotiques industrielles, les fabricants les plus réputés dans ce domaine se concentrent principalement dans les pays développés, représentés par les États-Unis, le Japon et l'Allemagne, comme ABB en Suède, FANUC au Japon, Yaskawa Electric Corporation et quatre grandes marques représentées par Kuka en Allemagne.
Figure 5 : Ventes de robots industriels. (Source : Fédération internationale de robotique)
Selon les données de la Fédération internationale de robotique, les ventes mondiales de robots industriels en 2018 se sont élevées à 422 000 unités, dont 154 000 en Chine, soit 36,5 %. Par ailleurs, selon les données du Bureau national des statistiques, la production de robots industriels en Chine augmente progressivement, passant d'environ 33 000 unités en 2015 à 187 000 unités en 2018. Le taux de croissance est rapide.
De plus, ces dernières années, grâce au soutien continu du gouvernement à l'industrie et à la percée continue des entreprises nationales, le taux de localisation des robots industriels nationaux n'a cessé d'augmenter. Au premier semestre 2018, la part des ventes de carrosseries de robots en Chine est passée de 19,42 % en 2015 à 28,48 %. Parallèlement, les ventes globales de robots industriels en Chine ont également maintenu leur croissance.
Ventilateur
Les ventilateurs comprennent : les ventilateurs, les hottes de cuisinière, les sèche-cheveux, les ventilateurs à rideaux, les ventilateurs CVC, etc. Les principaux fabricants en aval sont Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss, etc.
Du point de vue des ventilateurs domestiques, il s'agit d'un marché très vaste, et la production de ventilateurs domestiques en Chine est considérable. Selon les données du Bureau national des statistiques, en 2018, la production de ventilateurs domestiques en Chine s'élevait à 180 millions d'unités. Il n'existe pas de données pour décembre 2017, mais les données pour 11 mois s'élevaient à 160 millions d'unités. En 2016, ce chiffre était de 160 millions d'unités, et on estime qu'il y en avait environ 190 millions en 2019.
Figure 6 : Production de ventilateurs domestiques en Chine. (Source des données : Bureau national des statistiques)
Actuellement, les principaux fabricants chinois de petits appareils électroménagers, tels que Midea, Pioneer, Nichrome et Emmett, proposent principalement des produits équipés de moteurs sans balais. Parmi eux, Emmett propose la plus grande quantité et Xiaomi le prix le plus bas.
Avec l'arrivée de fabricants internationaux comme Xiaomi, le taux de conversion des moteurs sans balais dans le secteur des ventilateurs domestiques s'est accéléré. Les fabricants nationaux de moteurs sans balais occupent désormais une place de choix dans ce secteur.
Outre les ventilateurs domestiques, on trouve également des ventilateurs pour ordinateurs. En effet, les ventilateurs thermiques ont adopté des moteurs sans balais depuis de nombreuses années. Ebm-papst est une entreprise de référence dans ce domaine, dont les ventilateurs et moteurs sont largement utilisés dans de nombreux secteurs tels que la ventilation, la climatisation, la réfrigération, l'électroménager, le chauffage et l'automobile.
À l'heure actuelle, de nombreuses entreprises en Chine fabriquent des ventilateurs d'ordinateur sans balais similaires à l'EBM et occupent de nombreux marchés EBM.
Avec l'essor des bornes de recharge nationales, les fabricants nationaux devraient bénéficier de belles opportunités. Le pays a également intégré les bornes de recharge dans son projet « Nouvelles infrastructures », qui devrait connaître un développement plus important cette année.
Il existe également des ventilateurs de refroidissement pour congélateurs. Sous l'influence des normes industrielles et nationales d'efficacité énergétique, les ventilateurs de refroidissement pour congélateurs ont commencé à adopter des moteurs BLDC. La conversion est relativement rapide, ce qui se traduit par un nombre relativement important de produits. On prévoit que 60 % des machines de refroidissement pour congélateurs seront remplacées par des moteurs à fréquence variable d'ici 2022. Actuellement, les fabricants nationaux de machines de refroidissement pour congélateurs sont principalement concentrés dans les régions du delta du Yangtsé et du delta de la rivière des Perles.
En matière de ventilateurs, la hotte aspirante est un élément essentiel des appareils électroménagers. Cependant, pour des raisons de coût, le taux de conversion sans balais de la hotte est encore faible. Actuellement, le système de conversion de fréquence coûte environ 150 yuans, mais les systèmes sans balais peuvent coûter moins d'une centaine de yuans, et les modèles à bas prix peuvent même coûter environ 30 yuans.
De nombreux nouveaux ventilateurs et purificateurs d'air utilisent également des moteurs sans balais. Actuellement, les petits produits du marché utilisent généralement des moteurs à rotor externe Nedic, tandis que les grands purificateurs d'air utilisent généralement des ventilateurs EBM.
De plus, un ventilateur de circulation d'air est en production depuis deux ans et sa valeur actuelle est relativement élevée. Le produit fini coûte généralement 781 unités, et il existe également des modèles plus chers, allant de 2 000 à 3 000 unités.
Compresseur
La vitesse du compresseur du réfrigérateur déterminant la température à l'intérieur, la vitesse du compresseur à fréquence variable peut être modifiée en fonction de la température, permettant ainsi au réfrigérateur de s'adapter à la température ambiante et de maintenir une température constante à l'intérieur. Ainsi, la conservation des aliments est améliorée. La plupart des compresseurs à fréquence variable pour réfrigérateurs sont équipés de moteurs BLDC, offrant un rendement supérieur, un niveau sonore réduit et une durée de vie prolongée.
Figure 7 : Ventes de réfrigérateurs et de réfrigérateurs à fréquence variable en Chine. (Source : Bureau national des statistiques)
Ce secteur était autrefois dominé par les produits des fabricants japonais, coréens et taïwanais, mais après 2010, les fabricants nationaux ont connu une croissance rapide. On estime qu'un fabricant de Shanghai expédie près de 30 millions d'unités par an.
Avec les progrès des fabricants nationaux de semi-conducteurs, qu'il s'agisse des fabricants de MCU maîtres, du pilote de porte de pré-entraînement ou du MOSFET de puissance, les fabricants nationaux peuvent essentiellement fournir.
Il existe également un compresseur de climatisation. La climatisation à fréquence variable est aujourd'hui largement répandue et est devenue une tendance. La production de climatiseurs en Chine est également importante. Selon le Bureau national des statistiques, la production de moteurs de climatisation en 2018 s'élevait à 360 millions d'unités, et celle de moteurs BLDC pour la climatisation à environ 96 millions d'unités. De plus, la production de moteurs BLDC pour la climatisation augmente chaque année.
Outils électriques
Les outils électriques comptent parmi les produits matériels et électromécaniques les plus utilisés. Grâce à leur légèreté, leur portabilité optimale, leur rendement élevé et leur faible consommation d'énergie, ils sont largement utilisés pour le perçage, la découpe et le meulage dans divers secteurs d'application tels que la construction, la décoration, la transformation du bois et des métaux, ainsi que dans d'autres industries manufacturières.
Avec le développement continu des technologies et l'adoption progressive du bricolage, le champ d'application des outils électriques ne cesse de s'élargir. De nombreuses opérations manuelles traditionnelles sont progressivement remplacées par des outils électriques, qui s'étendent également des applications industrielles aux applications domestiques. La demande en outils électriques augmente d'année en année.
Les outils électriques sans balais existent depuis longtemps. En 2010, certaines marques étrangères ont lancé des outils électriques équipés de moteurs sans balais. Avec la maturité de la technologie des batteries lithium-ion, les prix deviennent plus abordables et la taille des outils portatifs augmente d'année en année. Ils peuvent désormais être divisés en deux catégories : les outils électriques rechargeables.
Selon les statistiques, les clés électriques domestiques sont essentiellement sans balais, tandis que les perceuses électriques, les outils haute tension et les outils de jardin ne sont pas encore complètement sans balais, mais ils sont également en cours de conversion.
Cela est principalement dû aux économies d'énergie et au rendement élevé des moteurs sans balais, qui permettent aux outils électriques portatifs de fonctionner plus longtemps. Aujourd'hui, de nombreux fabricants nationaux et internationaux, tels que Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi et Makita, investissent massivement dans le développement de leurs produits.
Actuellement, le développement des outils électriques en Chine est très rapide, notamment dans les régions du Jiangsu et du Zhejiang, où se concentrent de nombreux fabricants. Ces dernières années, le coût des solutions de contrôle de moteurs sans balais a rapidement baissé dans ces régions, et de nombreux fabricants se sont lancés dans une guerre des prix. On estime qu'une solution de contrôle de moteurs sans balais pour outils électriques ne coûte qu'environ 6 à 7 yuans, voire 4 à 5 yuans pour certains.
Pompe
Les pompes à eau sont une industrie relativement traditionnelle, offrant une grande variété de types et de solutions. Même pour des cartes d'entraînement de même puissance, il existe actuellement différents modèles disponibles sur le marché, dont les prix varient de moins de deux yuans à quarante à cinquante yuans.
Dans le domaine des pompes à eau, les moteurs asynchrones triphasés sont principalement utilisés pour les moyennes et grandes puissances, tandis que les pompes bipolaires à courant alternatif sont principalement utilisées pour les petites et micropompes. La rénovation actuelle du système de chauffage du Nord offre une excellente occasion d'innovation technologique dans les solutions de pompage.
Ne serait-ce que d'un point de vue technique, les moteurs sans balais sont plus adaptés à une application dans le domaine des pompes, car ils présentent certains avantages en termes de volume, de densité de puissance et même de coût.
Soins de santé personnels
En termes de soins de santé personnels, il existe deux produits représentatifs, l'un est le produit Internet populaire de Dyson, le conduit d'air, et l'autre est le pistolet à fascia.
Depuis que Dyson a lancé le produit de conduit d'éolienne utilisant des moteurs numériques à grande vitesse, il a dynamisé l'ensemble du marché des conduits d'éolienne.
Selon l'introduction de Qian Zhicun de Jingfeng Mingyuan dans le passé, il existe actuellement trois directions principales pour les schémas de soufflerie nationaux : l'une est basée sur Dyson comme référence, en utilisant un schéma de moteur sans balais à très grande vitesse, avec une vitesse générale d'environ 100 000 tours par minute, la plus élevée étant de 160 000 tours par minute ; La deuxième option est de remplacer le moteur U, qui a une vitesse similaire à celle du moteur U, mais présente les avantages d'un poids léger et d'une pression d'air élevée ; Le troisième est le schéma haute tension à rotor externe, le moteur imitant principalement le schéma de Nedic.
À l’heure actuelle, les produits d’imitation nationaux ne sont pas simplement copiés dans le passé, mais ont essentiellement réussi à éviter les brevets et à réaliser certaines innovations.
Le volume des livraisons de pistolets à fascias a connu une forte croissance ces dernières années. On dit que les coachs sportifs et les sportifs en sont désormais équipés. Le pistolet à fascias utilise le principe mécanique de la vibration pour transmettre les vibrations aux muscles profonds des fascias, ce qui a pour effet de détendre les fascias et de réduire les tensions musculaires. Certains l'utilisent comme outil de relaxation après l'effort.
Cependant, le problème du pistolet de fascia est désormais très grave. Malgré une apparence similaire, les prix varient de plus de 100 à plus de 3 000 yuans. Le prix de la carte de commande du moteur BLDC utilisée dans le pistolet de fascia est désormais tombé à 8 yuans, et une carte de commande à environ 6 yuans est même apparue. Le prix du pistolet de fascia a rapidement chuté.
On raconte qu'un constructeur automobile était au bord de la faillite, mais grâce à un produit de type pistolet fascial, il a immédiatement repris vie. Et c'était très enrichissant.
Bien entendu, en plus de ces deux produits, il existe également une tendance vers les moteurs sans balais dans des produits tels que les rasoirs pour garçons et les appareils de beauté pour filles.
Conclusion
Globalement, les moteurs BLDC en sont encore à leurs balbutiements et leurs applications sont en plein essor. Outre ceux que j'ai mentionnés ici, il en existe de nombreux autres, comme les robots de service, les AGV, les robots balayeurs, les brise-murs, les friteuses, les lave-vaisselle, etc. En réalité, les moteurs électriques sont utilisés dans de nombreux domaines de notre vie, et de nombreuses applications restent à explorer.
Date de publication : 15 juillet 2023
