搭載於動力轉向系統之高線性度磁性扭力感測器開發計畫
經濟部工業局專案計畫
產業升級創新平台輔導計畫
109/07/01~110/12/31
NT. 20,000,000
計畫概要
1.掌握核心技術 :
公司自主開發EPS系統、剛性主軸及扭力感測器,由於百分之百掌握整個系統之技術,加上公司擁有近10年EPS系統開發經驗,可即時調整參數及演算法,以符合剛性主軸及扭力感測器,確保可以得到最好的效能。
2.剛性主軸設計 :
經公司多年的投入與開發,在剛性主軸上使用高度彈性熱處理技術,使的整體結構擁有較佳的抗拉強度和扭轉強度,而且扭桿剛性可以因應不同類型的EPS而有不同的分佈特性。根據不同的設計變更,則可應用於各車種,如農用車、高爾夫球車、雪車及電動自行車等…。
3.導入電磁模擬設計系統:
傳統的扭力感測器設計不嚴謹,只能靠經驗與錯誤成長,加上磁性元件設計門檻高,故需導入電磁模擬設計系統,以期得到科學精準的基礎數據。
4.建立標準量測系統:
廠內量測系統過於簡便且不夠嚴謹,無法被國際認可,若去量測中心驗證,花費高且不方便,故希望透過此計畫建立整套完善的量測系統,期許將一條龍的程序從設計組裝、測試、修正,進而完成大量生產的技術統整。此標準量測系統經德國原廠認證,符合國際規範。
5.研發新式樣扭力感測器:
以往扭力感測器大多使用環形充磁結構等複雜之結構設計,因結構複雜導致生產成本較高,故設計一新式樣,採用平面充磁結構設計扭力感測器,結構簡單且特性可達到市售產品之等級,預計成本可降低20%,且感測精度更高,其扭力感測器三大特性可達國際水準,線性度:limit ±3%、靈敏度:0.5 V/deg、磁滯性:limit±1.5%,大幅提高國際競爭力。此產品已取得台灣、大陸及美國之專利。
6.機構與系統整合:
強調整套系統自主研發,從設計(導入電磁模擬技術)、EPS系統開發、感測器設計與製造、量測系統建立與驗證及電子電路設計,均自主開發,掌握關鍵技術,避免受限於國外原廠或其他廠家。
7.產品多元應用:
磁性元件在設計上,有別於其他元件,主要是磁性元件開發對於機構與量測要求非常高,且磁性元件設計人才短缺,近年來模擬軟體已愈趨成熟,演算法、模型及操作介面等等也愈來愈方便,只要模擬相關的參數愈齊全,軟體可確保模擬與實際狀況一致。在新的機構設計,可分為以下六個步驟
資料檢索
參考論文、專利及市場上產品,選擇符合產品需求之結構。
機構設計
傳統扭力感測器以環型充磁結構為主,近年來有論文提到平面充磁結構,可降低機構成本且設計較為簡單,故此計畫針對兩結構去做模擬與設計。
CAD設計
針對環型充磁結構與平面充磁結構,繪製2D/3D CAD圖。
模型建立
使用已設計完成之CAD圖,匯入至JMAG,再建立模擬所需之相關模型。
模擬與分析
針對環型充磁結構與平面充磁結構,做結構分析、磁性分析、材料分析及熱分析。
最佳化-UP
設定模擬目標,調整參數及材料等相關數據,做最佳化模擬,另外可設定自動化模擬,節省模擬所需要之時間。
為了確定磁環距離所造成不同的磁通密度,以及磁場分布的情形,特別針對磁環距離進行電腦模擬分析,利用有限元素軟體建立模型,分析出適當的磁通密度及磁場分布的情形,並根據不同的合金材料,與實際實驗值作比對,使扭力感測器可得到最佳的磁特性。
系統模擬與分析主要目標有五
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