Магнитные кольца: рост Китая в сфере электрокаров

В 2025 году магнитные кольца энкодеров в Китае достигли значительных успехов, лидируя в мире по экономической эффективности. Многие иностранные исследователи недооценивают то, что мощный производственный потенциал Китая в области робототехники, автомобилестроения и четвероногих роботов опирается на полную и высокорентабельную цепочку поставок магнитных энкодеров.

1. Начальный этап (1980-е–1990-е годы)

• Предыстория: В период реформ и открытости в Китае началась промышленная автоматизация, причем энкодеры в основном импортировались (например, японские и немецкие бренды). Финансируемые государством инициативы, такие как программа «Факел» (1988), предоставляли ранние исследовательские гранты, хотя и были сосредоточены на приложениях низкого уровня.
• Технология магнитных колец:
  • Ранние магнитные кольца представляли собой простые намагниченные петли, используемые в инкрементальных энкодерах, предлагающие низкую точность (обычно <1000 PPR).
  • Феррит был доминирующим материалом с ограниченной термостойкостью и помехоустойчивостью. План «Девять-пять» 1995 года прямо определил энкодеры как стратегические компоненты для станков с ЧПУ.
• Усилия по локализации: Несколько исследовательских институтов (например, Китайская академия наук, Харбинский технологический институт) начали изучать магнитные материалы для энкодеров, но индустриализация оставалась ограниченной. Прототип Чанчуньского института оптики 1998 года достиг точности ±0,3° — первый задокументированный прорыв Китая.

2. Внедрение технологий и подражание (начало 2000-х)

• Движущая сила рынка: Растущий спрос на станки с ЧПУ и серводвигатели стимулировал внутреннее производство энкодеров. После вступления в ВТО (2001 г.) выпуск станков с ЧПУ рос с совокупным среднегодовым темпом роста (CAGR) 20%, ускоряя потребности в локализации.
• Технологические прорывы:
  • Импортное оборудование для производства магнитных колец (например, намагничивающие энкодеры) обеспечило производство среднего и низкого уровня.
  • Принятие NdFeB и других редкоземельных материалов усилило силу магнитного сигнала. Национальная премия за технологические изобретения 2012 года отметила прорыв Changchun IOE в разрешении >16 бит.
• Ключевые игроки:
  • Чанчуньский институт оптики и Shanghai WinDouble занялись исследованиями и разработками магнитных энкодеров.
  • Иностранные компании (например, Tamagawa, Heidenhain) открыли местные заводы, укрепив цепочки поставок.

3. Независимые инновации (2010-е–настоящее время)

• Достижения:
  • Высокоточные кольца: Разрешение достигло 18+ бит (для абсолютных энкодеров) благодаря многополюсному намагничиванию. 33-й институт CASIC разработал радиационно-стойкие кольца на 100 кГр для спутников BeiDou-3 (2021).
  • Модернизация материалов: Высокотемпературные редкоземельные магниты (например, SmCo), коррозионно-стойкие полимерные композиты.
  • Интегрированная конструкция: Магнитные кольца в паре с ASIC для обработки сигналов (например, магнитоэлектрические энкодеры). «Сделано в Китае 2025» (2015) определило энкодеры как основные компоненты, что спровоцировало кластерные инвестиции на сумму более 150 млн долларов.
• Приложения:
  • Двигатели электромобилей, шарниры роботов, системы шага ветряных турбин.
  • Суровые условия (от –40°C до 150°C, высокая вибрация). Санкции Huawei после 2020 года побудили Inovance достичь локализации сервоэнкодеров более чем на 90%.
• Локализация:
  • Huawei, Inovance продвигали независимость цепочки поставок.
  • Специализированные производители появились в Цзянсу и Гуандуне.

4. Современные технологии основных магнитных колец

Ферритовые магнитные кольца

Кольцо двухдорожечного энкодера

IC-MU/150/200 Магнитная мишень, магнит с ферритовым кольцом

$6.21

• Разрешение:
  • Инкрементальные энкодеры: 500–5000 PPR (от ±0,1° до ±0,02°).
  • Абсолютные энкодеры: 12–16 бит (4096–65 536 CPR) Inovance стала соавтором стандартов долговечности IEC 61800-7 (2021) — первое лидерство Китая в IEC, связанное с энкодерами.
  • Ограничение: Низкая проницаемость ограничивает разрешение >18 бит.

Резиновые магнитные кольца

Цели кодирования

Осевая магнитная мишень, кольцо с нониусным магнитом iC-MU

$15.80

• Разрешение:
  • Стандарт: 100–1000 PPR (гибкие, недорогие приложения).
  • Анизотропная резина: До 2000 PPR (менее стабильна, чем спеченные магниты).
  • Передовые технологии: Композитные материалы достигают 19 бит (524 288 CPR). Китайские фирмы теперь занимают 12% мест в рабочих группах IEC/ISO по сравнению с 1% в 2010 году.

5. Проблемы и будущие тенденции

• Проблемы:
  • Сверхвысокая точность (>22 бит) по-прежнему зависит от импорта (например, Mitsubishi).
  • Необходимо улучшить устойчивость к электромагнитным помехам (EMI). Основные протоколы испытаний остаются под контролем Германии/Японии.
• Тенденции:
  • Интеграция ИИ: Алгоритмическая компенсация ошибок сигнала.
  • Безкольцевая технология: Конкуренция со стороны оптических/индуктивных энкодеров.
  • Стандартизация: Стандарты энкодеров Китая (например, GB/T 36690-2018).

Ключевые игроки и инновации

Почему это важно для глобальных инженеров

Китайские магнитные кольца энкодеров теперь конкурируют с международными продуктами среднего уровня, предлагая экономически эффективные альтернативы для автоматизации, электромобилей и робототехники. Хотя пробелы в сверхвысокой точности сохраняются, прорывы в материалах и калибровке на основе ИИ быстро их закрывают. От обратного инжиниринга в 2000-х годах до соавторства стандартов IEC сегодня, эволюция энкодеров в Китае отражает его более широкий промышленный подъем — поддерживаемый государством, ускоренный кризисом, но все еще сталкивающийся с барьерами высокого класса.