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臺灣博碩士論文加值系統
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論文基本資料
摘要
外文摘要
目次
參考文獻
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研究生:
高宇辰
研究生(外文):
KAO, YU-CHEN
論文名稱:
電動輔助自行車力矩傳感器之結構設計及分析
論文名稱(外文):
Structural Design and Analysis of A Torque Sensor for Electric-Assisted Bicycles
指導教授:
王培郁
指導教授(外文):
WANG, PEI-YU
口試委員:
吳育仁
、
黃金龍
口試委員(外文):
WU, YU-REN
、
HUANG, CHIN-LUNG
口試日期:
2023-07-17
學位類別:
碩士
校院名稱:
國立虎尾科技大學
系所名稱:
機械設計工程系碩士班
學門:
工程學門
學類:
機械工程學類
論文種類:
學術論文
論文出版年:
2023
畢業學年度:
111
語文別:
中文
論文頁數:
63
中文關鍵詞:
電動輔助自行車
、
力矩傳感器
、
非晶態導磁薄片
、
逆磁致伸縮效應
外文關鍵詞:
Electric Assisted Bicycle
、
Torque Sensor
、
Amorphous Magnetic Alloy
、
Inverse Magnetostrictive Effect
相關次數:
被引用:0
點閱:448
評分:
下載:58
書目收藏:0
電動輔助自行車是採用“人力+電力”的控制方式,通過檢測騎乘者踩踏扭矩,將扭矩訊號讀入控制器,透過助力演算法控制馬達扭矩輸出,以實現騎乘者所需騎乘環境下之扭矩輸出,從而形成了控制上的閉迴路控制,力矩傳感器為電動輔助自行車主要核心組件之一,本研究將針對電動輔助自行車BB軸力矩傳感器為重點進行研究,其力矩傳感器之重要組件包括ISIS心軸(中軸)、扭力套管、非晶態導磁薄片(金屬玻璃)、齒盤、激磁線圈、感應線圈,根據實際施力狀況來了解中軸受扭矩作用產生變形,帶動扭力套管變形與非晶態導磁薄片產生形變,電磁場之磁通量及磁力線受到改變,利用激磁線圈與感應線圈來偵測其電感變化來達到逆磁致伸縮感應,透過本研究建置兩大架構包含應力結構分析及電磁場分析,在應力結構分析中,了解扭矩施力造成扭力套管與非晶態導磁薄片產生形變,在應力值低於材料疲勞強度的前提下取得相對應最大變形量,透過扭力套管壁厚調整值T及非晶態導磁薄片外型設計,得出扭力套管在壁厚調整值T = 1.25 mm的界限值,可以得出等效應力450 MPa逼近材料的疲勞強度,最大變形量來到0.053 mm,在應力結構場選用壁厚調整值T = 1.25 mm的模型作為合適模型,將模型導入電磁場分析,其重點組件包含激磁線圈、感應線圈、鐵心、扭力套管及非晶態導磁薄片,針對求解器、材料庫、激勵源、絕緣及求解域,重點邊界設定後將會得出電感值,將兩大架構分析資料透過耦合迭代器,來達到電磁 - 結構多物理場耦合分析,將應力值與相對應最大變形量資料回傳到電磁場再次分析達到電感變化經由換算得出電壓,根據分析結果得出,施加171.5 N-m扭矩將導致電壓達到0.751 nV的變化,整體分析趨勢為線性,其線性精度誤差逼近1%,由兩大架構之耦合順利建置一合理電動輔助自行車BB軸逆磁致伸縮感應之力矩傳感器,提供給設計者在未來設計重要組件結構幾何與電磁場配置時,能開發出更高精度的力矩傳感器。
The electric-assisted bicycle adopts the “pedal power add electric power” control mode. By detecting the rider's pedaling torque, the torque signal is fed into the controller, and control the motor torque output through the power assist algorithm. This allows the bicycle to provide the required torque output for the rider's riding conditions, forming a closed-loop control system. The torque sensor is one of the core components of the electric power assist bicycle. This study focuses on the BB shaft torque sensor of the electric-assisted bicycle. The key components of the torque sensor include the ISIS spindle (central shaft), torque tube, amorphous magnetic alloy (metal glass), chainring, excitation coil, and induction coil.
The research aims to understand how the central shaft deforms under torque and how this deformation affects the torque tube and amorphous magnetic alloy. Changes in the electromagnetic field, including magnetic flux and magnetic lines, The excitation coil and induction coil are utilized to detect changes in inductance, which leads to the inverse magnetostrictive effect. The study consists of two main frameworks include stress structural analysis and electromagnetic field analysis.
In the stress structural analysis, the deformation caused by torque on the torque tube and amorphous magnetic alloy is studied. The maximum deformation is obtained while ensuring that the stress values remain below the material fatigue strength. By adjusting the torque tube thickness value (T) and the design of the amorphous magnetic alloy, a limiting value is determined for the torque tube at a thickness adjustment value (T) of 1.25 mm. At this value, the equivalent stress is approximately 450 MPa, approaching the material's fatigue strength, with a maximum deformation of 0.053 mm. The model with a thickness adjustment value (T) of 1.25 mm is chosen as the suitable model for the stress structural field.
The model is then used for electromagnetic field analysis, which includes the excitation coil, induction coil, core, torque tube, and amorphous magnetic alloy. After setting the solver, material library, excitation source, insulation, and solution domain, the inductance value is obtained. The data from the stress structural analysis and the corresponding maximum deformation are feedback into the electromagnetic field analysis using a coupling iterator. This achieves electromagnetic-structural multiphysics coupling analysis. Based on the analysis results, applying a 171.5 N-m torque will cause a voltage change of 0.751 nV. The overall analysis trend is linear, with a linear accuracy error of approximately 1%.
By successfully implementing these two frameworks, the reliable torque sensor for the electric-assisted bicycle's BB shaft using inverse magnetostrictive induction is developed. This sensor will assist designers in developing higher precision torque sensors for future designs, especially concerning the geometric structure and electromagnetic field configuration of critical components.
摘要....i
ABSTRACT........ii
誌謝.....iv
目錄.....v
表目錄....ix
圖目錄....x
1 第一章 緒論....1
1.1 研究動機與目的.......1
1.2 文獻研討.....2
1.3 研究方法與流程.......3
1.3.1 研究方法...3
1.3.2 研究流程...4
1.4 論文架構.....5
2 第二章 電動輔助自行車系統架構與動力......6
2.1 電動輔助自行車整體介紹........6
2.1.1 電動輔助車規範與車型........6
2.1.2 電動輔助自行車組成結構......7
2.1.3 電動輔助自行車輪轂電機系統..8
2.2 電動輔助自行車系統及架構......9
2.2.1 電動輔助自行車動力傳動路徑..9
2.2.2 電動輔助自行車之助力補償....9
2.3 力矩傳感器整體介紹....10
2.3.1 力矩傳感器感應方式..10
2.3.2 磁致伸縮與逆磁致伸縮效應....11
3 第三章 力矩傳感器模型結構設計與分析......13
3.1 物理模型概念設計.....13
3.2 物理模型細部設計.....14
3.2.1 BB中軸....14
3.2.2 非晶態導磁薄片(金屬玻璃)....15
3.2.3 非晶態導磁薄片外型設計......15
3.2.4 扭力套管...16
3.3 力矩傳感器模型調整與簡化......18
3.4 邊界設定及施力條件....18
3.4.1 力矩傳感器之力的傳遞作動分析及主要零組件參數..18
3.4.2 模型網格劃分.......20
3.4.3 邊界設定...21
3.5 應力結構分析...26
3.5.1 壁厚調整值T分析變數設定.....28
3.5.2 變形量與應力分析結果比較....29
3.5.3 分析結果比較.......31
3.6 本章小結.....37
4 第四章 電場-結構多物理場耦合分析模擬.....38
4.1 電磁場分析設定與調整.....38
4.1.1 電磁場模型導入與設定........38
4.2 電磁 - 結構多物理場耦合設定...40
4.2.1 求解器類型.....40
4.2.2 材料庫設置與選用.....41
4.2.3 激勵源設置與絕緣設定........43
4.2.4 求解域設定.....45
4.2.5 Maxwell 耦合重點設定.......46
4.2.6 Static Structural耦合重點設定......49
4.2.7 Feedback Iterator耦合重點設定......52
4.3 電磁- 結構多物理場耦合結果....53
5 第五章 結論與未來展望.....55
5.1 結論........55
5.2 未來展望.....56
參考文獻.....57
EXTENDED ABSTRACT......59
[1]王清華,丁俊,左本友,2015,一種電動自行車中軸力矩速度傳感裝置,中國專利,CN105015692,11月
[2]葉名倉,何鎮揚,2009,金屬玻璃(Metallic Glass).高瞻自然科學教育資源平台,化學,化學技術與應用,化學與社會
金屬玻璃(Metallic Glass) | 科學Online (ntu.edu.tw)
[3]薛承輝,2015,金屬玻璃之發展與應用,台大校友雙月刊
https://ntualumnibm.ntu.edu.tw/upload/2022/03/20220318074020381.pdf
[4]文西芹,傅俊杰,張永忠,2001,逆磁致伸縮效應扭矩傳感器設計,中國礦業大學機電與材料工程學院學報,第4期
[5]文西芹,趙明光,2006,基於非晶薄帶逆磁致伸縮特性的非接觸紐矩傳感器,淮海工學院學報,第二期,第15捲
[6]HiroyukiWakiwaka,MuneoMitamura , 2001 , “New magnetostrictive type torque sensor for steering shaft ”, Faculty of Engineering, Shinshu University, 4-17-1 Wakasato, Nagano 380-8553, Japan, 5 June, Volume 91, Issues 1–2 : pp.103-106
[7]文西芹,張永忠,寧曉明,2002,逆磁致伸縮效應扭矩傳感器的歷史、現狀、趨勢,萬芳數據論文期刊
[8]董俊威,2018,基於逆磁致伸縮效應船舶軸系扭矩測量方法研究,武漢理工大學能源與動力工程學院碩士學位論文
[9]電動輔助自行車及微型電動二輪車型式安全審驗管理辦法
https://law.moj.gov.tw/LawClass/LawAll.aspx?PCODE=K0040068
[10]經濟部,新興科技產業專利布局分析報告電動輔助自行車之智能輔助動力技術專利趨勢分析
https://topic.tipo.gov.tw/patents-tw/dl-280487-6ffdd6d64b76427caa7a1633c5e3149f.html
[11]ISIS Drive – The International Spline Interface Standard
https://www.isisdrive.com/documentation-2
[12]Maxwell + Simplorer 18.0 主要新功能介绍
http://www.peraglobal.com/upload/contents/2017/04/20170407113043_20673.pdf
[13]DIN 5480德國漸開線花鍵標準,德國,1980。
[14]RELIABLE NON-MAINTENANCE NON-CONTACT - NCTE AG
https://ncte.com/wp-content/uploads/2020/07/NCTE_Paper-v11_eng.pdf
[15]Torque sensor for e-bikes („Pedelecs“) - HEZO
https://www.hezo.com.tw/hezo/sm/CKEdit/upload/files/NCTE_Pedelec%20for%20ebike.pdf
[16]TREK-Road Bikes,公路車車型
https://www.trekbikes.com/international/en_IN_TL/domane/
[17]Giant-City Bikes,城市車車型
https://www.giant-bicycles.com/tw/ea-402
[18]ORBEA-Wild Bikes,登山車車型
https://www.orbea.com/tw-en/ebikes/mountain/wild
[19]BESV-Fold Bikes,折疊車車型
https://store.besv.com/SalePage/Index/5606951
[20]Giant-Faster-eplus,電動輔助自行車技術架構
https://www.giant-bicycles.com/tw/faster-eplus-2023
[21]TAOKAS-CROSS 3-E-BIKE,後輪轂電機馬達系統
http://shop.taokas-bicycle.com/product_detail.php?Key=159
[22]BAFANG-SR PA310.32.ST,B-B中軸力矩傳感器示意圖
https://bafang-e.com/cn/oem-area/components/component/sensor/sr-pa31032st
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