在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)界，電機(jī)品類已形成多元格局，涵蓋有刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、單相異步電機(jī)、三相異步電機(jī)及直流無刷電機(jī)。其中，直流無刷電機(jī)憑借原理簡(jiǎn)潔、高效率、高功率密度的核心優(yōu)勢(shì)，以及在性能與功能上的突出表現(xiàn)，理論上具備替代有刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、異步電機(jī)的“壓倒性潛力”，本應(yīng)成為產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心選擇。然而現(xiàn)實(shí)是，過去三十年間，直流無刷電機(jī)的替代進(jìn)程始終緩慢推進(jìn)，未能實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)的“一次性、爆發(fā)式替換”。“我去拜訪很多客戶，他抽屜里放著一個(gè)直流無刷電機(jī)，說前兩年就想做，但沒做起來?！痹诮邮堋?a target="_blank">半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)》采訪時(shí)，浙江英能電子CEO呂一松這樣描述他看到的行業(yè)困境。

這位畢業(yè)于清華大學(xué)、曾在TI(德州儀器)和Allegro擔(dān)任System Engineer與Application Manager的“技術(shù)派創(chuàng)業(yè)者”，于三年前創(chuàng)辦浙江英能電子——一家專注于電機(jī)驅(qū)動(dòng)ASIC芯片研發(fā)的公司。

他所看到的問題不止在技術(shù)層面，而在“易用性”。當(dāng)下直流無刷電機(jī)的方案應(yīng)用面臨著算法調(diào)不通、參數(shù)難匹配、項(xiàng)目周期長(zhǎng)等痛點(diǎn)。

英能電子想做的，就是把這些復(fù)雜的算法和驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)封裝進(jìn)芯片里。英能電子希望通過“即插即用”的方案，讓客戶無需從零寫算法、調(diào)參數(shù)，而是“上電即轉(zhuǎn)”。

一、性能領(lǐng)先，為何直流無刷電機(jī)仍難普及?

從原理上看，直流無刷電機(jī)(BLDC)具備取代傳統(tǒng)電機(jī)的全部條件：效率更高、壽命更長(zhǎng)、控制精度更好。但在現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)中，它的滲透速度遠(yuǎn)不及預(yù)期。

追根溯源，成本仍是行業(yè)推進(jìn)的核心制約因素——這不僅包括顯性的物料成本，更涵蓋隱性的開發(fā)與驗(yàn)證成本。

傳統(tǒng)的有刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)與異步電機(jī)，均誕生于半導(dǎo)體技術(shù)尚不發(fā)達(dá)的年代，其共同特性在于“無需智能芯片”：有刷電機(jī)依靠電刷實(shí)現(xiàn)換向，步進(jìn)電機(jī)通過開環(huán)控制完成運(yùn)行，異步電機(jī)則直接依托交流市電驅(qū)動(dòng)。無需芯片、無需額外控制器的結(jié)構(gòu)，讓這類電機(jī)天然規(guī)避了控制器成本，也形成了極強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力。

相比之下，直流無刷電機(jī)需要搭載控制芯片、功率器件與完整的控制算法鏈路，在小功率場(chǎng)景中，一塊直流無刷電機(jī)控制板的成本甚至可能高于電機(jī)本體。

更關(guān)鍵的隱性門檻在于開發(fā)成本——直流無刷電機(jī)的“易用性”短板仍然顯著。從FOC磁場(chǎng)定向控制、矢量控制，到dq變換、觀測(cè)器算法，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)與電機(jī)控制基礎(chǔ)。

工程師不僅要理解直流無刷電機(jī)控制理論，還要面對(duì)采樣、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換、振蕩器、功率器件、電磁兼容等復(fù)雜電路設(shè)計(jì)問題。對(duì)于中小制造企業(yè)而言，建立這樣一支跨算法與硬件的開發(fā)團(tuán)隊(duì)幾乎不現(xiàn)實(shí)，這意味著高昂的人力投入與反復(fù)的項(xiàng)目調(diào)試周期。

正因如此，雖然直流無刷電機(jī)在性能指標(biāo)上具備壓倒性優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際落地中，卻被復(fù)雜的開發(fā)流程與高昂的前期投入所阻滯。雙重壁壘讓直流無刷電機(jī)的廣泛普及舉步維艱。

在英能電子CEO呂一松看來，直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)折期已經(jīng)到來。

這來自于政策、成本結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)鏈在過去兩年間的共同變化，讓這場(chǎng)持續(xù)三十年的“緩慢替代”終于具備了加速的條件。

二、從政策到成本，直流無刷電機(jī)行業(yè)迎來關(guān)鍵拐點(diǎn)

“直流無刷電機(jī)的技術(shù)已經(jīng)有大概30年的歷史了。FOC這套算法你從教科書到實(shí)現(xiàn)下來也沒有太多的革命性的變化，但是市場(chǎng)確實(shí)還是非常緩慢地在轉(zhuǎn)變，尤其是這兩年行業(yè)和政策的驅(qū)使加快了轉(zhuǎn)變的速度。”浙江英能電子CEO呂一松說。

在英能電子CEO呂一松看來，政策導(dǎo)向是關(guān)鍵變量。能效標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，使傳統(tǒng)罩極電機(jī)逐步退出主流市場(chǎng)。“非常有趣的事情就是微波爐全是罩極電機(jī)對(duì)不對(duì)?但冰箱里現(xiàn)在已經(jīng)一個(gè)都沒有了。”

能效等級(jí)制度讓整機(jī)廠必須在能耗上作出改進(jìn)，而最直接的方式就是采用效率更高的無刷方案。政策成為第一個(gè)決定性推力。

更深層的變化來自成本曲線的拐點(diǎn)?！半S著電機(jī)本體的成本下降，基本上現(xiàn)在到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，就是罩極電機(jī)的成本和一個(gè)直流無刷電機(jī)加控制器的成本它差不多就打平了?！庇⒛茈娮覥EO呂一松形象地比喻，“我認(rèn)為現(xiàn)在已經(jīng)到了一個(gè)這個(gè)二極管曲線的0.7伏、0.8伏的那么一個(gè)拐點(diǎn)?！?/p>

當(dāng)性能優(yōu)勢(shì)與成本曲線在同一點(diǎn)相交，產(chǎn)業(yè)慣性的阻力開始減弱，新的替代動(dòng)力開始顯現(xiàn)。

但英能電子CEO呂一松認(rèn)為，真正決定這場(chǎng)轉(zhuǎn)折能否被點(diǎn)燃的，是易用性的變化。

“控制器的易用性在提升，算法在標(biāo)準(zhǔn)化，客戶自己也能上手，這個(gè)成本的節(jié)省在整個(gè)商業(yè)行為當(dāng)中是非常非常重要的?！彼岬?，在過去，直流無刷的推廣往往卡在調(diào)試、匹配與量產(chǎn)環(huán)節(jié)，“很多客戶以前都是交流電機(jī)廠，他可能連算法工程師都沒有，之前就算想做，也做不起來?！?/p>

而浙江英能電子的即插即用方案正在改變這種局面。

三、即插即用，讓直流無刷電機(jī)落地變簡(jiǎn)單

“并不是所有客戶都有算法工程師，也不是所有應(yīng)用都要靈活。很多人只想讓電機(jī)能轉(zhuǎn)、能穩(wěn)、能量產(chǎn)。我們把那部分工作替他們做完?！庇⒛茈娮覥EO呂一松向我們闡述即插即用方案的初衷。

在直流無刷電機(jī)的推廣過程中，真正的難點(diǎn)在于——如何讓更多人能夠方便地用起來。

而浙江英能電子的即插即用方案，正是為破解這種“不好用”的痛點(diǎn)而生。英能電子將復(fù)雜的控制算法深度硬件化，把“可開發(fā)”的技術(shù)變成“可使用”的能力。

這一理念最終落地為英能電子一系列專用芯片方案。

針對(duì)功率100W以內(nèi)、轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)以內(nèi)的通用小功率場(chǎng)景——例如風(fēng)扇、水泵、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)窗簾、制冰機(jī)、筋膜槍等高復(fù)用、低復(fù)雜度的設(shè)備——客戶只需搭載英能電子芯片，即可實(shí)現(xiàn)“上電即轉(zhuǎn)”。

這種體驗(yàn)意味著項(xiàng)目開發(fā)周期被壓縮到分鐘級(jí)。呂一松在客戶現(xiàn)場(chǎng)常用的演示是：“把原板拔掉，你現(xiàn)在就拿三根線，我可以在一分鐘內(nèi)當(dāng)場(chǎng)把他的電機(jī)跑起來。”

談到英能電子‘即插即用’如何實(shí)現(xiàn)時(shí)，英能電子CEO呂一松的回答非常直接：“我們的做法跟現(xiàn)在教科書上的做法沒有任何區(qū)別，就是把電流采過來，然后做DQ變換，然后做一個(gè)位置估算。”

不同的是，英能電子不再為某一臺(tái)電機(jī)單獨(dú)寫算法，而是通過大量的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，提煉出不同電機(jī)之間的共性，并將這些共性固化進(jìn)硬件之中。

這種思路體現(xiàn)在英能電子的多個(gè)工程細(xì)節(jié)中。

在電流采樣部分，英能電子不采用傳統(tǒng)的單電阻或雙電阻方案，而是直接利用功率管的管壓降完成三相采樣。這種方法既提高了精度，也降低了外圍復(fù)雜度。

供電部分同樣被重新設(shè)計(jì)。浙江英能電子采用自研的高頻DC/DC來完成降壓。呂一松舉例說：“一個(gè)LDO從24伏到5伏，效率只有20%，是吃掉一個(gè)饅頭扔掉4個(gè)饅頭的。我們這邊效率能到70%-80%，相當(dāng)于吃掉一個(gè)饅頭，只扔掉半個(gè)?！边@種高效架構(gòu)讓能量損失降到原來的十分之一，也進(jìn)一步縮小了占板面積。

電磁兼容是另一道常年困擾行業(yè)的“老大難”。浙江英能電子選擇將其前置到芯片設(shè)計(jì)階段，從源頭解決問題?！拔覀儚?跳到24伏，大概花400到500納秒，而一般方案是10到四五十納秒。dv/dt低一個(gè)數(shù)量級(jí)，輻射就小一個(gè)數(shù)量級(jí)?！眳我凰缮踔涟堰@一指標(biāo)納入承諾：“電磁兼容如果不過，這個(gè)錢我可以繼續(xù)幫你去付。”

測(cè)試環(huán)節(jié)同樣被前移。浙江英能電子引入ATE自主測(cè)試平臺(tái)，希望所有潛在問題在出廠前就被發(fā)現(xiàn)。“希望產(chǎn)品所有的問題出在英能的測(cè)試環(huán)節(jié)，而不是客戶那里?！眳我凰烧f。

“英能電子要讓客戶成為使用者，而不是開發(fā)者?！闭憬⒛茈娮覥EO呂一松說，這才是“即插即用”的真正含義——讓BLDC電機(jī)的使用變得更簡(jiǎn)單。

四、效率提升，讓直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)型更近一步

在浙江英能電子呂一松看來，即插即用方案帶來的遠(yuǎn)不止是設(shè)計(jì)方式的改變，更是效率的提升?！拔覀冏尶蛻魧?shí)現(xiàn)了早晨接到一個(gè)訂單，下午就可以送樣。

許多客戶仍停留在對(duì)芯片單價(jià)、BOM 成本的核算，卻忽略了時(shí)間和機(jī)會(huì)成本。

當(dāng)算法、驅(qū)動(dòng)、電源都被封裝進(jìn)芯片里，一個(gè)訂單從接到到送樣的周期可以縮短到半天——項(xiàng)目周轉(zhuǎn)速度的提升，也意味著業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的上限被重新定義。

“現(xiàn)在很多客戶還沒有意識(shí)到，當(dāng)他一個(gè)星期原本只能接一個(gè)案子，現(xiàn)在差不多一天可以接兩個(gè)案子時(shí)，他所能談的生意就會(huì)更多?！?/p>

此外，許多不具備完整驅(qū)動(dòng)能力的廠商也能直接使用標(biāo)準(zhǔn)化方案，驅(qū)動(dòng)落地變得更簡(jiǎn)單、更普遍。這讓一部分原本被忽視的制造力重新被激活，也讓供給關(guān)系更加扁平化。

當(dāng)成本與門檻的雙重壁壘被打破，一場(chǎng)直流無刷電機(jī)對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)的全面替換革命正在被推動(dòng)。呂一松清楚，行業(yè)的路仍長(zhǎng)，但方向已定?！安还茉谀囊荒辏憬⒛茈娮右欢ㄔ谶@個(gè)過程當(dāng)中成為一個(gè)先鋒者(pioneer)，推動(dòng)交流電機(jī)向直流無刷的轉(zhuǎn)換?！?/p>

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審核編輯 黃宇