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什么是電感式編碼器?電感式編碼器芯片市場現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢
編碼器分類:
整體看,以測量類型做區(qū)分,編碼器可以分成直線/線性編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器;以輸出信號來區(qū)分,編碼器可以分為增量式編碼器、絕對式編碼器;從技術(shù)原理角度出發(fā),編碼器可以分為磁編碼器、光編碼器、電感編碼器。
什么是電感編碼器?
電感式編碼器又稱為電磁感應(yīng)式編碼器, 其原理是電磁感應(yīng)原理,通電導(dǎo)體產(chǎn)生磁場,轉(zhuǎn)子位置運動影響(磁場)產(chǎn)生電壓差,通過電信號轉(zhuǎn)換計算得到機械量信號。
電感式編碼器采用獨特的電磁感應(yīng)非接觸測量技術(shù),基本原理和傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器類似,但是沒有銅線線圈,而是以PCB技術(shù)實現(xiàn)密集的線圈繞組。因此,電感式編碼器厚度小,重量輕,功耗低,精度高,抗污染能力。電感式編碼器能夠在惡劣的條件下實現(xiàn)高度準確、高度可靠的測量。
電感編碼器實物如圖所示,采用分體結(jié)構(gòu),包含定子和轉(zhuǎn)子,二者均為扁平環(huán)狀。定子由線圈板、解算板、殼體組成,轉(zhuǎn)子由線圈板和殼體組成。使用時定子、轉(zhuǎn)子相對而置,定子固定,轉(zhuǎn)子隨軸轉(zhuǎn)動。信號處理及發(fā)送均依靠定子內(nèi)的解算板完成。
電感式編碼器芯片通常包括以下主要組件:
磁性標記:這是一塊磁性材料,通常是永久磁鐵,附加到旋轉(zhuǎn)軸或線性運動部件上。標記會隨著物體的運動而旋轉(zhuǎn)或移動。
感應(yīng)線圈:感應(yīng)線圈位于編碼器芯片內(nèi)部,它是一個線圈或線圈的集合,通常包圍在磁性標記附近。當(dāng)磁性標記移動時,感應(yīng)線圈內(nèi)的磁場會發(fā)生變化,導(dǎo)致感應(yīng)線圈中的電流和電壓發(fā)生變化。
2022年,中國電感式編碼器芯片市場規(guī)模達到了1.65億元,預(yù)計2029年將達到2.82億元,2023-2029年復(fù)合增長率(CAGR)為7.74%。
電感式編碼器芯片市場主要生產(chǎn)企業(yè)為Renesas Electronics,Microchip Technology,Onsemi,POSIC,賽卓電子,Cambridge IC,麥歌恩Magntek等。
隨著中國制造業(yè)的升級換代以及科技的創(chuàng)新,隨著新能源汽車、人形機器人等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,編碼器的應(yīng)用范圍不斷拓展。在降本增效的大背景下,在國家政策鼓勵科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級環(huán)境下,國產(chǎn)編碼器廠商自制比例有提升空間,國產(chǎn)替代進程加速,為國內(nèi)企業(yè)帶來更多市場份額。
以下是國內(nèi)外部分知名的編碼器生產(chǎn)企業(yè)(注*有的公司的編碼器重點不是應(yīng)用在人形機器人上面):
多摩川(Tamagawa):日本公司,1938年成立,以其高質(zhì)量的編碼器產(chǎn)品而聞名。
海德漢(Heidenhaim):德國公司,1889年成立,提供多種編碼器解決方案,尤其在高精度編碼器領(lǐng)域享有聲譽。
雷尼紹(Renishaw):英國公司,以其在精密測量和編碼器技術(shù)方面的專長而知名。
博世(Bosch):德國公司,生產(chǎn)多種電子產(chǎn)品,包括編碼器。
西門子(Siemens):德國的工業(yè)巨頭,提供廣泛的自動化和驅(qū)動技術(shù),包括編碼器。
奧托尼克斯(Autonics):韓國公司,提供各種傳感器,包括編碼器。
費斯托(Festo):德國公司,以其氣動和電氣自動化技術(shù)而知名,也生產(chǎn)編碼器。
皮爾茲(Pilz):德國公司,提供自動化技術(shù)解決方案,包括編碼器。
威圖(Wittenstein):德國公司,專注于精密傳動系統(tǒng),也生產(chǎn)編碼器。
禹衡光學(xué):中國公司,專注于編碼器的研發(fā)和生產(chǎn),主要是光柵編碼器業(yè)務(wù)。禹衡光學(xué)前身長春第一光學(xué)儀器廠于1965年成立,1986年開始引進日本制造技術(shù),確立編碼器產(chǎn)品為發(fā)展重點,逐步形、成自主知識產(chǎn)權(quán)和品牌;2013年,被奧普光電收購。
匯川技術(shù):中國公司,2011年通過外延收購設(shè)立長春匯通光電技術(shù)有限公司,具備關(guān)鍵光電編碼器自主生產(chǎn)能力,匯通光電產(chǎn)品涵蓋旋轉(zhuǎn)/直線,增量/絕對式光電、磁編碼器。
昊志機電:中國公司,公司攻克智能機器人用高精度編碼器。
偉創(chuàng)電氣:中國公司,公司自制光電、磁編碼器均進入小批量驗證階段,在通用伺服上啟動試用,同時公司在機器人領(lǐng)域布局的伺服一體輪和軸關(guān)節(jié)均采用自制編碼器。公司計劃逐步推進提升編碼器自用比例,預(yù)計在2024年,待市場驗證成熟穩(wěn)定后逐步實現(xiàn)替代。
鳴志電器:中國公司,擁有超過10個系列的編碼器產(chǎn)品,搭配空心杯和無齒槽電機,尺寸覆蓋(8-p22,技術(shù)類型為磁編,光編等推出全新MH13/MH22高性能編碼器,更高規(guī)格的芯片拓寬性能和應(yīng)用場景,為公司首款匹配高速無齒槽電機的高速編碼器,設(shè)計緊湊,實現(xiàn)小型化(直徑約13mm)。
禾川科技:中國公司,2011年成立,并于2022年在科創(chuàng)板上市,禾川在編碼器技術(shù)上取得了重要突破,尤其是在磁編碼器的研發(fā)上。禾川的磁編碼器分辨率達到17位,精度達到30角秒,覆蓋了大多數(shù)工業(yè)自動化控制場景。此外,公司的光編碼器分辨率也達到了25位。
艾迪科:中國公司,2013年成立,專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)工業(yè)傳感編碼器。