Avec l'amélioration de l'automatisation industrielle mondiale, de l'intelligence et du niveau de vie des populations, l'utilisation des moteurs dans des domaines tels que l'automobile, l'électroménager, l'audio et la vidéo électroniques, les équipements de traitement de l'information et l'automatisation industrielle va se généraliser de plus en plus.
D'après les statistiques, le nombre moyen de moteurs électriques par foyer dans les pays développés se situe entre 80 et 130, tandis que dans les grandes villes chinoises, ce nombre est d'environ 20 à 40, soit bien en deçà de la moyenne des pays développés. Par conséquent, le secteur chinois des moteurs électriques présente encore un fort potentiel de développement.
Comparé aux moteurs ayant plus de 200 ans d'histoire,Moteurs BLDCsont en réalité relativement jeunes, leur développement remontant à plus de 50 ans. Cependant, grâce au développement de la technologie des semi-conducteurs et à la popularisation des microcontrôleurs et des composants de commande, le coût global desMoteurs BLDCa considérablement diminué. Par conséquent, ces dernières années,Moteurs BLDCse sont développées, 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 BLDCCe chiffre devrait se situer autour de 6,5 % dans les années à venir. Selon les statistiques, le marché des BLDC représentait 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 énergies nouvelles, la pénétration de la conduite intelligente et l'application pilote du concept « véhicule-à-tout », la tendance à l'électronisation de l'automobile devient de plus en plus évidente.
Dans les voitures du futur, outre les moteurs moteurs, les systèmes de direction assistée électrique, les systèmes de suspension électronique, les systèmes de contrôle de stabilité, les régulateurs 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.
De manière générale, les véhicules à carburant économique seront équipés d'une dizaine de moteurs, les voitures ordinaires de 20 à 30 moteurs, les voitures de luxe de 60 à 70, voire des centaines de moteurs, tandis que les véhicules à énergies nouvelles nécessiteront généralement de 130 à 200 moteurs.
Figure 2 : Nombre de moteurs utilisés dans les voitures
L'attention croissante portée aux performances des automobiles, notamment aux exigences en matière de confort, de sécurité, de consommation de carburant et de protection de l'environnement, a entraîné une augmentation du nombre de dispositifs de commande électroniques et d'équipements électriques embarqués. L'utilisation de divers dispositifs électriques a conduit à une augmentation du nombre de moteurs dans les automobiles.
Les véhicules à énergies nouvelles constituent une tendance majeure de ces dernières années, et les politiques mondiales favorisent simultanément leur développement. Les pays développés, notamment en Europe et en Amérique, structurent activement le marché des véhicules à énergies nouvelles, encouragent leur développement par le biais de diverses subventions et mesures incitatives, et favorisent la transition des véhicules à carburant traditionnel vers les véhicules électriques.
Après juillet 2019 en Chine, la forte baisse des subventions a entraîné un ralentissement de la croissance. Cependant, avec le lancement continu de nouveaux modèles à énergies renouvelables par les grands constructeurs automobiles en 2020, notamment la Tesla Model 3 et la Volkswagen ID.3, le secteur devrait passer d'une croissance dépendant des subventions à une croissance tirée par la demande, amorçant ainsi une seconde phase de forte croissance.
5G
L'année 2020 a été cruciale pour le développement de la 5G en Chine. Malgré un retard dans la construction des infrastructures 5G au premier trimestre, dû à l'impact de l'épidémie, China Mobile a réaffirmé que son objectif de 300 000 stations de base 5G d'ici la fin de l'année restait inchangé. China Telecom et China Unicom s'efforceront également de finaliser la construction de 250 000 nouvelles stations de base 5G au troisième trimestre afin de compenser les répercussions de l'épidémie. Avec les 50 000 stations de base prévues par la Radio-Télévision Mondiale (CRT), la Chine déploiera au total 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, les moteurs sont omniprésents, notamment au niveau de l'antenne. Actuellement, cette antenne est équipée de moteurs de commande intégrant un réducteur, disponibles en deux versions : moteur pas à pas et moteur sans balais. Chaque antenne à réglage électrique est ainsi dotée d'un moteur de commande avec réducteur.
En général, une station de base de communication classique 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 celle-ci nécessite également des moteurs, tels qu'un ventilateur d'ordinateur et un compresseur de climatisation.
Drones/Drones sous-marins
Les drones sont populaires depuis plusieurs années, mais tous n'utilisent pas de moteurs sans balais. Aujourd'hui, de nombreux drones adoptent ces moteurs pour obtenir une structure plus longue et plus légère, ainsi qu'une autonomie accrue.
D'après le rapport de Droneii, le marché mondial des drones représentait 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 étant l'Asie et l'Amérique du Nord. Le taux de croissance annuel composé est de 20,5 %.
D'après le « Système d'information sur l'enregistrement des missions de drones civils » de l'Administration de l'aviation civile, la Chine comptait 285 000 drones enregistrés fin 2018. Fin 2019, ce nombre dépassait les 392 000, pour un total de 1,25 million d'heures de vol commercial de drones.
Surtout pendant l'épidémie du début de cette année, les drones ont joué un rôle important, notamment en assurant la navette entre les hôpitaux et les centres de contrôle des maladies, en mettant en œuvre le transport automatisé des médicaments et des échantillons d'urgence pour la prévention et le contrôle des épidémies ; en survolant les autoroutes, remplaçant ainsi le travail de commandement aérien manuel ; en tant qu'outil de désinfection virtuel, permettant une prévention, une désinfection et une stérilisation complètes des épidémies dans les zones rurales et même urbaines à travers le pays ; en se transformant en expert en propagande, criant des slogans et persuadant les gens de rester à la maison, etc.
Face à l'épidémie, la livraison sans contact est redevenue une priorité. En Chine, l'Administration de l'aviation civile a lancé l'an dernier un service pilote de logistique et de distribution par drones. Compte tenu de l'impact de l'épidémie, le rythme de développement 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 intégrer le nouveau drone VTOL au transport de colis.
Il existe aussi un drone sous-marin que nous connaissons peu et dont nous commençons progressivement à évaluer les performances. Je me souviens de l'entreprise de drones sous-marins que j'avais interviewée en 2017 ; elle produisait alors en masse et n'avait expédié que quelques centaines d'unités grâce à un financement participatif. Aujourd'hui, son volume d'expédition annuel se chiffre en dizaines de milliers d'unités.
Scooter électrique/véhicule électrique
La trottinette électrique préserve l'expérience de conduite traditionnelle tout en offrant une assistance intelligente. Ce moyen de transport se situe entre le vélo et les véhicules électriques classiques. Elle fournit une assistance au pédalage adaptée grâce à des capteurs qui analysent les mouvements du cycliste, réduisant ainsi l'effort et facilitant son utilisation. Comparée au vélo, la trottinette électrique est équipée de moteurs, batteries, capteurs, contrôleurs, instruments de bord, etc., offrant une expérience de conduite plus riche. Contrairement aux véhicules électriques classiques, la vitesse de la trottinette ne se contrôle pas par le guidon, mais grâce à des capteurs qui analysent les mouvements du cycliste, permettant ainsi une assistance au pédalage adaptée et une conduite plus intelligente.
Figure 4 : Comparaison des vélos, des scooters électriques et des véhicules électriques traditionnels
En Chine, le prix de vente des scooters électriques oscille entre 2 000 et 10 000 yuans. Les scooters électriques à moyeu européen coûtent entre 500 et 1 700 euros, tandis que ceux à moyeu central sont proposés entre 2 300 et 3 300 euros. Le prix des scooters électriques est nettement supérieur à celui des vélos et des véhicules électriques.
Le moteur est l'élément central du système électrique d'une trottinette électrique. La miniaturisation, la légèreté, l'efficacité opérationnelle et la fiabilité des trottinettes électriques déterminent directement leurs performances. C'est pourquoi les fabricants de moteurs doivent généralement adapter le développement de leurs moteurs aux besoins spécifiques des trottinettes électriques. Les moteurs électriques représentent entre 10 % et 30 % du coût total d'une trottinette électrique.
La demande de trottinettes électriques est forte en Europe. D'après les données de l'Association européenne de l'industrie du cycle (EBIA), les ventes de trottinettes électriques sur le marché européen sont passées de 98 000 à 2,5 millions d'unités entre 2006 et 2018, soit un taux de croissance annuel composé de 31 %.
Le marché japonais est également en constante croissance. Le Japon a été le premier pays à développer, produire et commercialiser des scooters électriques. Dans les années 1980, il a mis au point avec succès la première génération de scooters électriques. Cependant, en raison du relief accidenté, des routes difficiles et du vieillissement important du parc automobile japonais, les scooters électriques sont devenus une solution incontournable.
Le marché intérieur chinois est encore balbutiant et présente un potentiel de croissance considérable. Actuellement, des entreprises comme Mobi, Xiaomi, Harrow, Double Speed et Eternal s'efforcent de promouvoir les scooters électriques en Chine.
robot industriel
En Chine, le marché des robots industriels est principalement un marché de substitution, et son potentiel est considérable. Bien que la Chine soit le premier marché mondial d'applications de robots industriels, les fabricants les plus réputés dans ce domaine sont principalement concentrés dans les pays développés, notamment aux États-Unis, au Japon et en Allemagne. On y trouve par exemple ABB en Suède, FANUC au Japon, Yaskawa Electric Corporation et quatre marques de robots Kuka en Allemagne.
Figure 5 : Ventes de robots industriels. (Source des données : Fédération internationale de robotique)
D'après les données de la Fédération internationale de robotique, les ventes mondiales de robots industriels en 2018 s'élevaient 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 est en constante augmentation, passant d'environ 33 000 unités en 2015 à 187 000 unités en 2018. Le taux de croissance est donc rapide.
De plus, ces dernières années, grâce au soutien industriel continu du gouvernement et aux progrès constants des entreprises nationales, le taux de production locale de robots industriels chinois n'a cessé d'augmenter. Au premier semestre 2018, la part des ventes de châssis de robots fabriqués en Chine est passée de 19,42 % en 2015 à 28,48 %. Parallèlement, les ventes totales de robots industriels en Chine ont également poursuivi leur croissance.
Ventilateur
Les ventilateurs comprennent : ventilateurs, hottes de cuisine, sèche-cheveux, ventilateurs rideaux, ventilateurs de climatisation, etc. Les principaux fabricants en aval incluent Midea, Emmett, Gree, Pioneer, Vantage, Boss, etc.
Du point de vue des ventilateurs domestiques, il s'agit d'un marché très important, et la production de ces appareils en Chine est considérable. Selon les données du Bureau national des statistiques, la production de ventilateurs domestiques en Chine s'élevait à 180 millions d'unités en 2018. Aucune donnée n'est disponible pour décembre 2017, mais les données sur onze mois font état de 160 millions d'unités. En 2016, ce chiffre était également de 160 millions d'unités, et on estime qu'il avoisinait les 190 millions d'unités en 2019.
Figure 6 : Production de ventilateurs domestiques en Chine. (Source des données : Bureau national des statistiques)
Actuellement, les principaux fabricants chinois de petit électroménager, tels que Midea, Pioneer, Nichrome et Emmett, proposent sur le marché des produits équipés de moteurs sans balais. Parmi eux, Emmett en commercialise le plus grand nombre, tandis que Xiaomi propose les modèles les plus abordables.
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. Désormais, les fabricants chinois de moteurs sans balais ont toute leur place sur ce marché.
Outre les ventilateurs domestiques, il existe également des ventilateurs pour ordinateurs. En réalité, les ventilateurs thermiques destinés aux ordinateurs ont commencé à utiliser des moteurs sans balais il y a plusieurs années. Une entreprise de référence dans ce domaine est EBM-Papst, 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.
Actuellement, de nombreuses entreprises chinoises fabriquent des ventilateurs d'ordinateur sans balais similaires à ceux utilisant la technologie EBM, et ont conquis de nombreux marchés du secteur EBM.
Avec le développement des bornes de recharge nationales, les fabricants locaux devraient bénéficier d'opportunités considérables. Le pays a d'ailleurs intégré les bornes de recharge à son projet de « nouvelles infrastructures », ce qui devrait favoriser leur développement cette année.
Il existe également des ventilateurs pour le refroidissement des congélateurs. Sous l'influence des normes industrielles et des normes nationales d'efficacité énergétique, ces ventilateurs ont commencé à adopter les moteurs BLDC, et cette transition est relativement rapide, ce qui explique le nombre important de produits concernés. On prévoit que 60 % des machines de refroidissement des congélateurs seront équipées de moteurs à fréquence variable d'ici 2022. Actuellement, les principaux fabricants chinois de systèmes de refroidissement pour congélateurs sont situés dans les régions du delta du Yangtsé et du delta de la rivière des Perles.
En matière de ventilation, on trouve également les hottes aspirantes, éléments essentiels des appareils de cuisine. Cependant, pour des raisons de coût, le taux de conversion aux moteurs sans balais reste faible. Actuellement, un système de conversion coûte environ 150 yuans, tandis que des systèmes avec moteur classique sont disponibles pour une centaine de yuans, voire une trentaine de yuans pour les modèles économiques.
De nombreux ventilateurs et purificateurs d'air récents utilisent également des moteurs sans balais. Actuellement, les petits appareils disponibles sur le marché sont généralement équipés de moteurs à rotor externe Nedic, tandis que les grands purificateurs d'air utilisent généralement des ventilateurs EBM.
Par ailleurs, un ventilateur de circulation d'air est en production depuis deux ans et son prix actuel est relativement élevé. Le modèle standard coûte généralement 781 unités, mais il existe aussi des modèles plus chers, dont le prix varie entre 2 000 et 3 000 unités.
Compresseur
Étant donné que la vitesse du compresseur du réfrigérateur détermine la température interne, celle du compresseur à fréquence variable s'adapte à la température ambiante. Le réfrigérateur peut ainsi ajuster sa température en fonction des conditions climatiques et maintenir une température interne plus constante, ce qui améliore la conservation des aliments. La plupart des compresseurs à fréquence variable sont équipés de moteurs BLDC, garantissant un rendement supérieur, un fonctionnement plus silencieux et une durée de vie accrue.
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 depuis 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.
Grâce aux progrès des fabricants nationaux de semi-conducteurs, qu'il s'agisse des fabricants de microcontrôleurs maîtres, des pilotes de grille pré-commandés ou des MOSFET de puissance, les fabricants nationaux sont en mesure de fournir la plupart des composants.
Il y a aussi le compresseur de climatisation. Actuellement, la climatisation à fréquence variable est largement répandue et représente la tendance actuelle. La production de climatiseurs en Chine est également très importante. Selon le Bureau national des statistiques, la production de moteurs de climatisation en 2018 s'élevait à 360 millions d'unités, dont environ 96 millions de moteurs BLDC. De plus, la production de moteurs BLDC pour la climatisation est en constante augmentation.
Outils électriques
Les outils électriques figurent parmi les produits électromécaniques et de quincaillerie les plus utilisés. Grâce à leur légèreté, leur facilité de transport, leur productivité élevée et leur faible consommation d'énergie, ils sont largement employés pour le perçage, la découpe et le meulage dans divers secteurs d'activité tels que la construction, la décoration, la transformation du bois, la métallurgie et d'autres industries manufacturières.
Avec le développement constant des technologies et l'adoption progressive du bricolage, le champ d'application des outils électriques ne cesse de s'étendre. De nombreuses tâches manuelles traditionnelles sont progressivement remplacées par des outils électriques, et ces derniers se généralisent des applications industrielles à la vie domestique. 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. Grâce à la maturité de la technologie des batteries lithium-ion, les prix sont devenus plus abordables et la taille des outils portatifs augmente d'année en année. Ils peuvent désormais rivaliser avec les outils filaires.
D'après les statistiques, les clés à molette électriques domestiques sont pour la plupart sans balais, tandis que les perceuses électriques, les outils haute tension et les outils de jardin ne le sont pas encore totalement, mais sont également en cours de conversion.
Cela s'explique principalement par les économies d'énergie et le rendement élevé des moteurs sans balais, qui permettent aux outils électroportatifs de fonctionner plus longtemps. De nos jours, de nombreux fabricants, tant internationaux que nationaux, investissent massivement dans le développement de ces produits, comme Bosch, Dewalt, Milwaukee, Ryobi, Makita, etc.
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 systèmes de commande pour moteurs sans balais a chuté de façon spectaculaire dans ces régions, et de nombreux fabricants se sont lancés dans une guerre des prix. On estime qu'un système de commande pour moteur sans balais destiné à un outil électrique coûte seulement 6 à 7 yuans, voire même 4 à 5 yuans pour certains.
Pompe
Le secteur des pompes à eau est relativement traditionnel et propose une grande variété de modèles et de solutions. Même pour des variateurs de même puissance, on trouve actuellement sur le marché différents types de pompes, à des prix allant de moins de deux yuans à quarante ou cinquante yuans.
Dans le domaine des pompes à eau, les moteurs asynchrones triphasés sont principalement utilisés pour les puissances moyennes à élevées, tandis que les pompes bipolaires à courant alternatif sont surtout employées pour les petites et micro-pompes. La rénovation actuelle du réseau de chauffage du nord du pays représente une excellente opportunité d'innovation technologique pour les solutions de pompage.
D'un point de vue purement technique, les moteurs sans balais sont plus adaptés aux applications 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 matière de soins de santé personnels, deux produits sont représentatifs : le conduit d’air, produit internet populaire de Dyson, et le pistolet à massage des fascias.
Depuis le lancement par Dyson de son système de ventilation utilisant des moteurs numériques à grande vitesse, tout le marché de la ventilation a été dynamisé.
D'après les informations fournies par Qian Zhicun de Jingfeng Mingyuan, trois grandes orientations se dégagent actuellement pour les souffleries chinoises : la première, basée sur le modèle Dyson, utilise un moteur sans balais à très haute vitesse, généralement autour de 100 000 tours par minute, avec une vitesse maximale de 160 000 tours par minute ; la deuxième option consiste à remplacer le moteur en U, offrant une vitesse similaire mais avec l'avantage d'un poids léger et d'une pression d'air élevée ; la troisième repose sur un système à rotor externe haute tension, dont le moteur s'inspire principalement du modèle Nedic.
À l'heure actuelle, les produits contrefaits nationaux ne se contentent plus d'être copiés comme par le passé, mais ont fondamentalement contourné les brevets et intégré certaines innovations.
Les livraisons de pistolets de massage pour les fascias ont connu une forte augmentation ces dernières années. Il semblerait que les coachs sportifs et les amateurs de sport soient désormais équipés de ces appareils. Le pistolet de massage pour les fascias utilise les principes mécaniques de la vibration pour transmettre des vibrations aux muscles profonds des fascias, ce qui permet de détendre ces derniers et de réduire les tensions musculaires. Certaines personnes l'utilisent comme outil de relaxation après l'effort.
Cependant, le marché des pistolets à peinture est également très saturé. Bien que leur apparence soit similaire, les prix varient de plus de 100 yuans à plus de 3 000 yuans. Le prix du circuit imprimé de commande du moteur BLDC utilisé dans ces pistolets a chuté à 8 yuans, et on trouve même des circuits imprimés à environ 6 yuans. Le prix des pistolets à peinture a donc rapidement baissé.
On raconte qu'un fabricant de moteurs était au bord de la faillite, mais qu'avec l'aide d'un produit d'armement fasciste, il a immédiatement repris vie. Et ce fut une réussite éclatante.
Bien sûr, outre ces deux produits, on observe 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 sont encore à leurs débuts et leurs applications sont en plein essor. Outre celles mentionnées ici, on en compte de nombreuses autres, comme les robots de service, les AGV, les robots balayeurs, les disjoncteurs, les friteuses, les lave-vaisselle, etc. En réalité, les moteurs électriques sont omniprésents dans notre vie quotidienne et de nombreuses applications restent à explorer.
Date de publication : 15 juillet 2023
