電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/吳子鵬)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2023年中國洗碗機行業(yè)市場規(guī)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(shù)據(jù)顯示,雖然當前洗碗機市場處于上升周期內(nèi),但還未達到大眾普及的預(yù)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(yè)把控,合計市場份額高達83.7%,行業(yè)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(yè)都希望通過差異化創(chuàng)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(tǒng)+軟水裝置+三層精濾系統(tǒng),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(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之比不是恒定值。異步電動機的基本特點是,轉(zhuǎn)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(tǒng)。與其他電機相比,異步電動機的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(yōu)勢。不過,異步電機大都效率不高,并且難以實現(xiàn)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(huán))來實現(xiàn)電流方向的改變,從而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)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(qū)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(jié)構(gòu)就是定子+轉(zhuǎn)子+電刷,通過旋轉(zhuǎn)磁場獲得轉(zhuǎn)動力矩,從而輸出動能。電刷與換向器不斷接觸摩擦,在轉(zhuǎn)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(qū)動器組成,由于是以自控式運行的,所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產(chǎn)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(jié)構(gòu),線圈繞組不參與旋轉(zhuǎn)而是作為定子,永磁體作為轉(zhuǎn)子,通過控制線圈電流方向來改變磁場方向,從而使轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)。相較而言,BLDC電機使用壽命長、噪音低、轉(zhuǎn)速快,但是相對價格更貴,是高端智能洗碗機的首選。
BLDC驅(qū)動廠商的新機遇
目前,在高端洗碗機產(chǎn)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(wěn)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(zhuǎn)子是永磁體,通過改變周圍的線圈所產(chǎn)生的磁場的方向使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。通過控制通向線圈的電流方向和大小來控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。因此,驅(qū)動電路在BLDC電機中是重要的一環(huán)。當前,在空調(diào)、冰箱和洗衣機中,BLDC電機已經(jīng)非常普及。不過,松下家電電機的研發(fā)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(lǐng)域的應(yīng)用比重會持續(xù)增長?!逼渲幸徊糠衷隽啃枨蟊闶莵碜韵赐霗C,成為驅(qū)動廠商的新機遇。
從驅(qū)動控制電路來看,BLDC驅(qū)動控制電路包括MCU、全橋驅(qū)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(qū)動架構(gòu)大概有四種模式:DSP+外圍驅(qū)動+外圍采樣、MCU+外圍驅(qū)動+外圍采樣、具有預(yù)驅(qū)和采樣功能的專用MCU、以及專用SoC芯片等。軟件實現(xiàn)上,可以使用方波、或者正弦波(PMSM)方式控制。目前,BLDC驅(qū)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(qū)動器IC產(chǎn)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(nèi)部集成了上管和下管的驅(qū)動以及兩個性能加強的FREDFET,內(nèi)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(fā)熱點比較集中,因此能夠大幅縮小PCB占板尺寸。
當然,國產(chǎn)芯片廠商目前在BLDC方面的競爭力也很強,比如兆易創(chuàng)新、中穎電子、靈動股份、凌鷗創(chuàng)芯、中微半導、國民技術(shù)、航順芯片、小華半導體、峰岹科技等廠商都有一些不錯的產(chǎn)品。
結(jié)語
目前白電市場遇到了一定的市場挑戰(zhàn),洗碗機是為數(shù)不多正向增長的產(chǎn)品類別。當前,高端洗碗機基本轉(zhuǎn)向了BLDC電機,這對驅(qū)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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