电机上的编码器：实现精确控制的关键
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。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。
伺服电机编码器的分类
根据物理介质的不同，伺服电机编码器可以分为光电编码器和磁电编码器，旋转变压器也算是一种特殊的伺服编码器。
开环控制与闭环控制
并不是所有的电机驱动都需要用到编码器。对于一些中低端的电机驱动应用，采用的是开环的速度控制，这种控制方式没有编码器反馈系统，成本较低，但精度、可靠性和抗干扰能力较差。开环控制容易受到外部环境和负载变化的影响，导致输出精度下降，不适合高精度的运动控制任务。
相比之下，闭环控制系统会将电流和位置等电机信号的反馈纳入控制范围，因此需要使用编码器。闭环控制能够提供更高的精度和可靠性，适用于要求较高的应用场景。
编码器的类型
编码器可以根据测量方式分类，包括增量式编码器、绝对式编码器和混合式编码器。例如，增量式磁电编码器利用霍尔效应将电机的位移转为计数脉冲，增量式光电编码器则利用光电效应实现同样的功能。
不同类型的电机对编码器的要求也不尽相同。例如，交流电机编码器需要更高的IP等级和抗冲击、抗振动能力，而直流电机编码器则主要用于速度控制和闭环反馈。
光电编码器与磁编码器
光电编码器和磁编码器是目前应用最广泛的两种类型。光电编码器具有更高的精度和分辨率，适用于需要高精度控制的场景，但对光线和灰尘较为敏感。磁编码器则具有抗干扰能力强、体积小、重量轻、工作温度范围宽、抗冲击、抗震等优点，适用于工业控制和机械等恶劣环境。
磁编码器的市场应用
磁编码器在机器人、工业母机和汽车领域应用广泛，2023年在整个编码器市场的占比超过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，汽车是其最核心的应用场景。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。
磁编码器的供应格局
全球主要的磁编码器供应商包括Heidenhain、Dynapar、Tamagawa、Baumer、Pepperl+Fuchs、Renishaw、Broadcom、Sensata Technologies和Freudenberg Sealing Technologies等。其中，德国的Heidenhain和日本的Tamagawa凭借技术实力和市场经验，占据了较大的市场份额。
Heidenhain为伺服电机控制应用提供丰富的旋转编码器和角度编码器，例如ECM 2400系列适用于力矩电机，具有高轴速运动能力和机械防松保护功能。Tamagawa的SA48系列绝对式多圈智能编码器则具有优异的耐环境性和高分辨率，适用于中小型马达、机器人等领域。
国内厂商如赛卓电子、西安中科阿尔法电子科技、灿瑞科技、多维科技、矩阵光电等也供应磁编码器，但在产品力和市场认可度上与国际厂商还有差距。
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。然而，目前磁编码器市场仍以国际厂商为主导，尤其是Heidenhain和Tamagawa的产品在市场上广受认可。随着技术的不断发展，磁编码器在高精度、高可靠性控制市场上的应用前景广阔。
