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什么是电感式编码器?电感式编码器芯片市场现状及未来发展趋势
编码器分类:
整体看,以测量类型做区分,编码器可以分成直线/线性编码器、旋转编码器;以输出信号来区分,编码器可以分为增量式编码器、绝对式编码器;从技术原理角度出发,编码器可以分为磁编码器、光编码器、电感编码器。
什么是电感编码器?
电感式编码器又称为电磁感应式编码器, 其原理是电磁感应原理,通电导体产生磁场,转子位置运动影响(磁场)产生电压差,通过电信号转换计算得到机械量信号。
电感式编码器采用独特的电磁感应非接触测量技术,基本原理和传统的旋转变压器类似,但是没有铜线线圈,而是以PCB技术实现密集的线圈绕组。因此,电感式编码器厚度小,重量轻,功耗低,精度高,抗污染能力。电感式编码器能够在恶劣的条件下实现高度准确、高度可靠的测量。
电感编码器实物如图所示,采用分体结构,包含定子和转子,二者均为扁平环状。定子由线圈板、解算板、壳体组成,转子由线圈板和壳体组成。使用时定子、转子相对而置,定子固定,转子随轴转动。信号处理及发送均依靠定子内的解算板完成。
电感式编码器芯片通常包括以下主要组件:
磁性标记:这是一块磁性材料,通常是永久磁铁,附加到旋转轴或线性运动部件上。标记会随着物体的运动而旋转或移动。
感应线圈:感应线圈位于编码器芯片内部,它是一个线圈或线圈的集合,通常包围在磁性标记附近。当磁性标记移动时,感应线圈内的磁场会发生变化,导致感应线圈中的电流和电压发生变化。
2022年,中国电感式编码器芯片市场规模达到了1.65亿元,预计2029年将达到2.82亿元,2023-2029年复合增长率(CAGR)为7.74%。
电感式编码器芯片市场主要生产企业为Renesas Electronics,Microchip Technology,Onsemi,POSIC,赛卓电子,Cambridge IC,麦歌恩Magntek等。
随着中国制造业的升级换代以及科技的创新,随着新能源汽车、人形机器人等新兴产业的发展,编码器的应用范围不断拓展。在降本增效的大背景下,在国家政策鼓励科技创新和产业升级环境下,国产编码器厂商自制比例有提升空间,国产替代进程加速,为国内企业带来更多市场份额。
以下是国内外部分知名的编码器生产企业(注*有的公司的编码器重点不是应用在人形机器人上面):
多摩川(Tamagawa):日本公司,1938年成立,以其高质量的编码器产品而闻名。
海德汉(Heidenhaim):德国公司,1889年成立,提供多种编码器解决方案,尤其在高精度编码器领域享有声誉。
雷尼绍(Renishaw):英国公司,以其在精密测量和编码器技术方面的专长而知名。
博世(Bosch):德国公司,生产多种电子产品,包括编码器。
西门子(Siemens):德国的工业巨头,提供广泛的自动化和驱动技术,包括编码器。
奥托尼克斯(Autonics):韩国公司,提供各种传感器,包括编码器。
费斯托(Festo):德国公司,以其气动和电气自动化技术而知名,也生产编码器。
皮尔兹(Pilz):德国公司,提供自动化技术解决方案,包括编码器。
威图(Wittenstein):德国公司,专注于精密传动系统,也生产编码器。
禹衡光学:中国公司,专注于编码器的研发和生产,主要是光栅编码器业务。禹衡光学前身长春第一光学仪器厂于1965年成立,1986年开始引进日本制造技术,确立编码器产品为发展重点,逐步形、成自主知识产权和品牌;2013年,被奥普光电收购。
汇川技术:中国公司,2011年通过外延收购设立长春汇通光电技术有限公司,具备关键光电编码器自主生产能力,汇通光电产品涵盖旋转/直线,增量/绝对式光电、磁编码器。
昊志机电:中国公司,公司攻克智能机器人用高精度编码器。
伟创电气:中国公司,公司自制光电、磁编码器均进入小批量验证阶段,在通用伺服上启动试用,同时公司在机器人领域布局的伺服一体轮和轴关节均采用自制编码器。公司计划逐步推进提升编码器自用比例,预计在2024年,待市场验证成熟稳定后逐步实现替代。
鸣志电器:中国公司,拥有超过10个系列的编码器产品,搭配空心杯和无齿槽电机,尺寸覆盖(8-p22,技术类型为磁编,光编等推出全新MH13/MH22高性能编码器,更高规格的芯片拓宽性能和应用场景,为公司首款匹配高速无齿槽电机的高速编码器,设计紧凑,实现小型化(直径约13mm)。
禾川科技:中国公司,2011年成立,并于2022年在科创板上市,禾川在编码器技术上取得了重要突破,尤其是在磁编码器的研发上。禾川的磁编码器分辨率达到17位,精度达到30角秒,覆盖了大多数工业自动化控制场景。此外,公司的光编码器分辨率也达到了25位。
艾迪科:中国公司,2013年成立,专业研发、生产工业传感编码器。