智能化升级趋势下，磁编码器在电机控制系统中的重要性凸显

科技 2024-12-11 07:01 广东

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）电机上的编码器通过将机械位置转换为电信号，用于检测电机轴的旋转位置、速度、角度和方向，从而实现对电机的精确控制。一般而言，带有编码器的电机具有高精度、高可靠性、实时反馈、优化系统性能等优势。

从物理介质的不同来分，伺服电机编码器可以分为光电编码器和磁电编码器，另外旋转变压器也算一种特殊的伺服编码器。

电机驱动系统里的编码器

当然，并不是所有的电机驱动都需要用到编码器，比如一些中低端的电机驱动应用，采用的是开环的速度控制，就不需要编码器。也就是说，开环控制是没有电机编码器反馈系统的控制，由于没有编码器，加上控制器成本也低，因此开环控制系统一般都很便宜。不过，开环控制也有其缺点，包括精度差、可靠性差、抗干扰能力差等。一般而言，开环控制受到外部环境和负载变化等因素的影响较大，容易导致输出精度下降，不利于高精度的运动控制任务‌。

闭环控制会将系统反馈纳入控制考虑范围，因此电机的闭环控制会考虑电流和位置等电机信号的反馈，也就会应用到编码器。上述提到了电机驱动编码器以物理介质的分类方式。实际上，分类的方式有很多，比如可以以测量方式来分类，包括增量式编码、绝对式编码器和混合式编码器。例如，如果是增量式的磁电编码器，就是利用霍尔效应将电机的位移转为计数脉冲，用脉冲来测量速度和位移；如果是增量式的光电编码器，就是利用光电效应将电机的位移转为计数脉冲，用脉冲来测量速度和位移。

同时，对于各种不同类型的电机，对于编码器的要求也不太一样。比如，在交流电机中，电机编码器用于更精确的速度控制，并且通常需要具有更强大的IP，冲击和振动参数；在直流电机中，提供了一种测量转子速度的机制，并为驱动器提供闭环反馈，以实现精确的速度控制。

回归到物理介质的分类方式，目前光电编码器和磁编码器是应用最广泛的。其中，光电编码器一般会具有更高的精度和分辨率，因此采用光电编码器能够实现更精准的控制。不过，光电编码器对于光线和灰尘的反应也更大，在恶劣的使用环境中性能容易被影响，这一点磁编码器就拥有很大的优势，因为磁编码器的抗干扰能力很强。因此，在工业控制和机械等环境非常恶劣且需要更高可靠性的领域，磁编码器是主流的选择。

磁编码器具有体积小、重量轻、工作温度范围宽、抗冲击、抗震、稳定性强的优点，在机器人、工业母机和汽车领域应用广泛。目前，磁编码器在高精度、高可靠性控制市场上占据着主导地位，2023年磁性编码器在整个编码器市场占比超40%。根据Yole Group的统计数据，2027年全球磁编码器的市场规模将增长至23.19亿美元，汽车为最核心应用场景。在新能源汽车上，磁编码器主要应用在逆变系统、电机冷却系统和启动发电机系统等方面，单车价值量超过500元。

当然，越是智能化水平高，需要精准控制的领域，磁编码器的价值量越高。比如人形机器人，在特斯拉Optimus机器人的器件清单里，编码器用量超过了50个，价值量超过了7500元。在人形机器人的关节和灵巧手等环节，磁编码器优势明显。

磁编码器的供应格局

如上所述，磁编码器使用磁场传感器来检测磁性标记的位置，通常通过检测磁性标记的位置变化来测量转动或线性位置，通常具有较高的分辨率和精度，并对于环境条件的变化具有较好的稳定性。

据统计，目前全球磁编码器供应商主要包括Heidenhain、Dynapar、Tamagawa、Baumer、Pepperl+Fuchs、Renishaw、Broadcom、Sensata Technologies和Freudenberg Sealing Technologies等。

其中，德国Heidenhain（海德汉）和日本Tamagawa（多摩川）凭借技术实力和市场经验，占据了较大的市场份额。目前，全球TOP 5级别厂商——Heidenhain、Dynapar、Tamagawa、Baumer和Pepperl+Fuchs占据市场47%的份额。

通过Heidenhain官网能够看到，该公司为伺服电机控制应用提供非常丰富的旋转编码器和角度编码器，满足不同的定位和控制任务要求。这些编码器可连接常规电缆和接头，也可以连接创新的HMC 6单电缆解决方案，支持EnDat 2接口，或连接HMC 2电缆，支持先进的EnDat 3接口。Heidenhain也面向不同的应用去推出编码器，比如面向力矩电机应用，该公司可提供的编码器包括旋转编码器和模块型角度编码器，专用于大型空心轴电机。

其中，ECM 2400系列便是Heidenhain开发的应用于力矩电机的磁电扫描系列，可配不同尺寸和形状的栅鼓。内径可达260 mm，可在编码器内轻松布线电缆，结构紧凑，可安装在有限空间中。ECM 2400系列支持在连续负载和反向负载情况下进行高轴速运动，甚至可在安装中使用机械防松保护功能。在高轴速下，不增加编码器的声学工作噪声。ECM 2410系列角码器也提供功能安全特性和机械连接防松保护功能。安装在应用中后，可达SIL 2级安全，最大限度减少故障，实现机床的安全运行。

Tamagawa同样拥有丰富的编码器产品系列，包括增量式的、绝对式的，以及适用于单转弯和多转弯场景的。比如，Tamagawa公司SA48系列便是一款绝对式多圈智能编码器，具有优异的耐环境性，允许在恶劣的环境中使用，可实现高分辨率/高速跟踪。SA48系列可支持单转17位和多转16位，总计33位的高精度检测，支持双向串行通讯类型和自诊断运行，可用于中小型马达、机器人、工程机械和树脂成型机等领域。

在国内厂商方面，赛卓电子、西安中科阿尔法电子科技、灿瑞科技、多维科技、矩阵光电等都可以供应磁编码器，不过产品力和市场认可度还和Heidenhain、Tamagawa等公司有很大差距。

结语

磁编码器具有体积小、重量轻、工作温度范围宽、抗冲击、抗震、稳定性强的优点，在工业控制、机器人和新能源汽车领域应用广泛，不过当前磁编码器的供应依然是以国际厂商为主导，尤其是Heidenhain和Tamagawa的产品在市场上广受认可。

声明：本文由电子发烧友原创，转载请注明以上来源。如需入群交流，请添加微信elecfans999，投稿爆料采访需求，请发邮箱huangjingjing@elecfans.com。

更多热点文章阅读

点击关注星标我们

将我们设为星标，不错过每一次更新！

喜欢就奖励一个“在看”吧！

电子发烧友网

关注电子发烧友网，即时收听电子行业动态，抢先知晓半导体行业发生的最新事件。

最新文章

华为加持，汽车AR-HUD跑出“加速度”！哪些供应商值得关注？

便携式储能已经实现全国产了吗？

国芯科技：已结束基于RISC-V架构GPGPU研发

格力“造芯”：MCU、AIoT SoC、SiC全布局

本田、日产或合并成全球第三大汽车集团！利润暴跌下寄望于发力电动化

回顾2024年可穿戴芯片新品：AI技术迭代加速，医疗监测成为发展新主线

强悍的AWS Graviton4处理器及其背后的Arm Neoverse

聚焦5G基带芯片和卫星通信领域，星思有何底气和大厂同台竞技？

SK海力士将开发基于321层闪存的244TB SSD

2024年智能汽车电池系统：从需求增长到技术创新、车企入局电池环节

慕尼黑上海光博会阵容豪华，新老展商共绘光电盛景

ASIC爆火！大厂AI训练推理抛弃GPU；博通的护城河有多深？

储能中的低压差线性稳压器

三体微电子完成近亿元A轮融资，加速功率电感全球化、全领域布局

比亚迪出手！入局具身智能赛道，全球招聘人才

芯片巨头押注物联网和汽车，Wi-Fi7芯片华为领跑！2024年物联网领域十大事件

储能系统的核心——双向逆变器

奕斯伟IPO获受理，12英寸硅片产能占全球17%

引领国产化浪潮，打造高端品质——永铭高端国产电容器助力各领域技术升级

400层闪存、HBM4、122TB SSD等，成为2025年存储市场牵引力

数据中心搭配储能已成未来标配，固态电池是答案

首次！联发科打入苹果供应链，利好2025年营收再上新台阶

激光雷达，明年要降价至200美元

安森美收购Qorvo碳化硅业务，碳化硅行业即将进入整合趋势？

全球芯片大厂加码“中国制造”

创新突破，加码汽车市场！思瑞浦发布汽车传感器网络ASN收发器

国产化率不到5%！华为、地平线领衔，国产高阶智驾芯片有哪些突破？

5nm制程，16核心？高性能汽车MCU发展趋势

加码AI+智能座舱！艾拉比成立新品牌，艾博连如何赋能下一代智能座舱

iPad将全面升级OLED，Mini LED不香了？

结构创新、材料升级，顺络电子钽电容迈向全球前列

魏少军：中国IC设计产业增速首次低于全球，该如何自强不息？

5G-A车联网、全球首个手机直连卫星星座！2025年物联网市场七大趋势展望

漏电流传感器：守护电力安全的关键技术

Q3全球腕戴设备市场：小米追上苹果并列第一，基础手环市场出货量恢复

成也AI困于AI！英伟达被多个国家立案调查，多款GPU平替或将上位

中国的环境更加多元，连接器如何帮助工程机械应对严苛挑战？

智能化升级趋势下，磁编码器在电机控制系统中的重要性凸显

助力汽车芯片自主可控！从中央计算到5G C-V2X，中兴微车载芯片有何亮点？

云网神盾护航“一带一路”，智赋全球企业畅享数字之旅

手机电池革新！明年7000mAh有望成趋势，碳硅负极材料开始快速普及

400+页PDF掌握高效电源设计的关键技巧

长光卫星IPO闯关两年失败！卫星通信市场需求变动，上市企业业绩两极分化

一颗芯片面积顶4颗H200，博通推出3.5D XDSiP封装平台

人形机器人趋势论道：融合性人才、产业链集群、零部件小型化等备受关注

高算力、高集成、高速率、高安全，纳芯微携手芯弦重新定义实时MCU

应用案例：福禄克新款仪表在电子研发中的应用

“端到端”智驾芯片，英伟达DRIVE Thor接棒，车企自研芯片对标行业领先

储能市场陷入价格泥潭，大电芯或为破局关键

多领域应用落地驱动UWB技术革新，Qorvo 将推出新一代UWB产品

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉