電子發燒友網報道(文/吳子鵬)統計數據顯示,2023年中國洗碗機行業市場規模達到120億元,較上年增長11.11%。2024年第一季度累計零售量為35萬臺,同比增長2.1%。數據顯示,雖然當前洗碗機市場處于上升周期內,但還未達到大眾普及的預期。
2023年,中國洗碗機市場依然被西門子、方太、美的、老板電器、海爾集團五家企業把控,合計市場份額高達83.7%,行業市場集中度較高。進入2024年,中國洗碗機市場的競爭依然很激烈,企業都希望通過差異化創新吸引更多的消費者。在此過程中,基于BLDC電機打造洗碗機,甚至是全系標配BLDC電機成為主流選擇。
比如,西門子的洗碗機就是幾乎全系標配了BLDC電機,還有5D噴淋系統+軟水裝置+三層精濾系統,得到了很多消費者的青睞。
洗碗機常用的三種電機
目前,市場上的洗碗機主要搭載三種類型的電機,分別是BLDC電機、異步電機和直流有刷電機。
其中,異步電機是一種交流電機,其負載時的轉速與所接電網頻率之比不是恒定值。異步電動機的基本特點是,轉子繞組不需與其他電源相連,其定子電流直接取自交流電力系統。與其他電機相比,異步電動機的結構簡單,制造、使用、維護方便,運行可靠性高,重量輕,成本低。和同功率、同轉速的直流電動機相比,異步電機通常在體積和成本方面更有優勢。不過,異步電機大都效率不高,并且難以實現高精度的電機控制,一般智能洗碗機都不會選擇異步電機。
直流有刷電機通過機械換向,即使用電刷和換向器(或集電環)來實現電流方向的改變,從而驅動電機轉動。這種機械換向的方式存在摩擦和損耗,需要定期更換和維護電刷。區別于BLDC,直流有刷的電刷裝置是用來引入或引出電壓和電流的,主要結構就是定子+轉子+電刷,通過旋轉磁場獲得轉動力矩,從而輸出動能。電刷與換向器不斷接觸摩擦,在轉動中起到導電和換相作用。不過,直流有刷電機相互滑動,會摩擦碳刷,造成損耗,且有很大的噪音。另外,由于不定期更換碳刷,使用壽命相對較短。因此,高端洗碗機當前基本很少會選擇直流有刷電機了。
BLDC由電動機主體和驅動器組成,由于是以自控式運行的,所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振蕩和失步。這是因為BLDC電機沒有了直流有刷電機的電刷及換向器等結構,線圈繞組不參與旋轉而是作為定子,永磁體作為轉子,通過控制線圈電流方向來改變磁場方向,從而使轉子持續旋轉。相較而言,BLDC電機使用壽命長、噪音低、轉速快,但是相對價格更貴,是高端智能洗碗機的首選。
BLDC驅動廠商的新機遇
目前,在高端洗碗機產品中,主要搭載BLDC變頻電機,變頻電機對電能的利用率是普通電機的兩倍,穩定,靜音,能精準控制洗滌動力,壽命也比定頻電機長。
BLDC電機的轉子是永磁體,通過改變周圍的線圈所產生的磁場的方向使轉子旋轉。通過控制通向線圈的電流方向和大小來控制轉子的旋轉。因此,驅動電路在BLDC電機中是重要的一環。當前,在空調、冰箱和洗衣機中,BLDC電機已經非常普及。不過,松下家電電機的研發主任工程師常建明曾表示,“從目前來看,永磁BLDC電機在家電領域的應用比重會持續增長。”其中一部分增量需求便是來自洗碗機,成為驅動廠商的新機遇。
從驅動控制電路來看,BLDC驅動控制電路包括MCU、全橋驅動電路、霍爾反饋電路、電流采樣電路等。如果以類型來看,BLDC電機的驅動架構大概有四種模式:DSP+外圍驅動+外圍采樣、MCU+外圍驅動+外圍采樣、具有預驅和采樣功能的專用MCU、以及專用SoC芯片等。軟件實現上,可以使用方波、或者正弦波(PMSM)方式控制。目前,BLDC驅動IC依然在不斷上新。
比如,PI近期推出了全新高壓集成半橋(IHB)電機驅動器IC產品系列BridgeSwitch-2,進一步增強BLDC的軟硬件組合解決方案。BridgeSwitch-2芯片內部集成了上管和下管的驅動以及兩個性能加強的FREDFET,內部采用無損耗的電流檢測,可提供高達99%的逆變器效率。由于IHB發熱點比較集中,因此能夠大幅縮小PCB占板尺寸。
當然,國產芯片廠商目前在BLDC方面的競爭力也很強,比如兆易創新、中穎電子、靈動股份、凌鷗創芯、中微半導、國民技術、航順芯片、小華半導體、峰岹科技等廠商都有一些不錯的產品。
結語
目前白電市場遇到了一定的市場挑戰,洗碗機是為數不多正向增長的產品類別。當前,高端洗碗機基本轉向了BLDC電機,這對驅動芯片來說是一個市場機遇,有望在洗碗機的普及中取得更好的市場成績。
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