直流無刷馬達市場及潛力產品介紹

摘要：BLDC馬達具有無火花、高效率、結構簡單、壽命長等優勢，受限價格市場上使用的產品仍少；因為器具設備的源效率要求提升，BLDC已逐漸取代其它馬達在相關市場的應用。本文介紹BLDC馬達市場、產品分類以及應用，並探討家用風扇、排油煙機以及車用散熱風扇等潛力之應用產品市場之發展。

Abstract：BLDC motor has advantages of spark-free, more efficient, no maintenance, and long life, etc. Because of higher price, the products are still used in niche markets. In order to meet equipment energy efficient upgrades, BLDC motors have gradually replaced other motors in related market. This article will introduce BLDC motor market, product type by horsepower and product application. We will discuss the niche market development of residential fans, range hood fans, and car cooling fans.

關鍵詞：直流無刷馬達、家用風扇、車用散熱風扇
Keywords：Brushless DC motor, Residential fan, Car cooling fan

前言
BLDC馬達相較於其它馬達具有無火花、高效率、結構簡單、壽命長等優勢，惟受限於價格競爭力不足，目前市場上使用的產品仍少；但隨著動力設備能源效率要求逐步提升之法規趨勢，以及因為使用增多，漸達到規模經濟之勢使得馬達整組成本持續降低，BLDC馬達已逐漸取代其它馬達在相關市場的應用。本文首先介紹BLDC馬達，後說明其市場、產品分類以及應用，並探討家用風扇、排油煙機以及車用散熱風扇等近年具潛力之應用產品市場。
直流無刷馬達介紹 
直流無刷(Brushless DC，BLDC Motor)馬達，由馬達和驅動器組成，其特色在於藉由電子元件進行換向控制與馬達轉動，以半導體逆變器進行三相電調配控制以控制馬達轉動，並取代有刷馬達中的機械換向器；因為是電子換向，沒有碳刷也就沒有火花，少了碳刷也減少維修需求。
BLDC馬達由：1.位置感測器、2.控制電路以及3.功率開關器組成換向裝置，由定子繞組所產生磁場，和轉動中轉子所產生磁場，讓BLDC馬達可以運作。BLDC馬達具有1.轉矩大、2.功率密度高、3.位置偵測等優點，但是換相電流控制是其挑戰。
BLDC馬達相較於感應馬達，在低功率產品享有較佳效率，以感應馬達為例，IE1馬達在1 HP以下，效率在 50%-70%之間，BLDC馬達藉由良好控制就可以達到 70%甚至 80%以上。至於相較於直流有刷馬達其優勢比較如表1所示。
全球BLDC市場規模以及產品分類應用 
1.全球BLDC市場規模
BLDC馬達目前仍然是利基市場，相較於數量廣大的感應馬達，市場規模仍小 ，過去多以體積小、價格相對高的DVD等3C產品應用為主，但該產品市場受手機侵蝕，成長有限。近年BLDC馬達在車用電子、空調等家庭電器應用等產品的使用得到驗證，擴大應用場域。
2017年全球BLDC馬達市場規模為 301.9億美元如圖1，相較於2016年成長 12.8%，主要成長原因如下：1.車用散熱風扇以及鼓風機等產品轉用BLDC馬達產品，擴大BLDC馬達在車用市場的普及情況、2.BLDC馬達在家庭電器應用由高單價空調產品走入一般單價通風、空氣清靜過瀘產品，加速BLDC規模經濟及普及程度。更多場域應用，讓BLDC控制以及控制、驅控的成本，逐漸降低，帶動市場成長。

圖1  全球BLDC市場規模

2. BLDC馬達產品分類以及應用類別
2016年全球BLDC馬達產品分類如圖2，其中近八成集中在功率較低的 37.5W~1HP以下產品，此為其最大應用，相關應用包括：1.汽車電子、2.消費性電子以及3.產業應用。 1HP~4HP產品主要應用於清潔設備、水泵、電動代步車等應用漸增，但受限於價格等因素，使用情況仍受限。
BLDC產業應用上，包括定位應用、負載控制、變速應用，自動化效率提升，帶動了BLDC應用，如： industrial robots, CNC machine tools等，BLDC於車輛應用包括：1.電動泵、2.雨刷、3.車用視聽娛樂等。目前車用散熱風扇以及鼓風機已出現轉用BLDC趨勢，帶動BLDC在車輛產品應用上逐漸擴張。消費性產品應用上，近年包括：1.空調、2.乾衣機、3.PUMP、4.風扇、5.空氣清淨機等，自高價到一般價位的家用設備均開始採用BLDC帶動BLDC的成長。
潛力應用上，醫材部份有鑑於BLDC不易發熱、耐用性佳，雖然價高，但是醫材設備單價高，對BLDC使用包括：1.氣道正壓呼吸器、2.診斷分析儀器、3.離心泵試驗裝置、4.醫療移動床等裝置。航太應用上利用BLDC的體積小、輕、低溫運行、高能量密度等特性航太上的燃料計量泵己有採用BLDC的前例可循。

圖2  BLDC馬達產品分類以及主要應用市場