[狂人新聞台] Taycan硬知識 - -12,000 Nm扭力 解密Porsche Taycan 動力核心

＃小編：坐穩了！令人屏息震驚的加速力道將駕駛和乘客狠狠壓進座椅

永磁同步馬達（PSM）而不是非同步馬達（ASM）

可不是每一種馬達都適合電動車。保時捷使用的是永磁同步馬達（PSM），較成本較低的非同步馬達（ASM）擁有更高的連續輸出功率，也不容易因過熱而需要調降功率。保時捷永磁同步馬達（PSM）透過三相交流電壓的電力電子系統供電與控制；換言之，馬達轉速由交流電壓在零點附近從正極流向負極的頻率來決定。在 Taycan 的馬達中，脈衝變流器負責調節定子磁場旋轉頻率，從而管理轉子轉速。轉子採用釹鐵硼合金製成的高品質永久磁鐵，在製造過程中會經過高強度定向磁場進行永久磁化。永久磁鐵在煞車過程中也有助於高效動能回收。當車輛處於滑行狀態，馬達便進入發電模式，讓磁鐵將電壓和電流導入定子線圈。

Taycan 電動馬達的「髮夾型繞組」

Taycan 電動馬達的「髮夾型繞組」技術亦完整體現了保時捷DNA - 登峰造極的科技。在這項技術中，構成線圈的導線不是圓形，而是矩形。相較於自持續滾動卷軸上取得銅線的傳統繞線技術，髮夾技術則採用成型組裝法，將矩形銅線分成個別好幾段，並彎曲成形似髮夾的 U 形，分別插入安裝線圈的定子疊片中，令矩形截面的表面層層相疊，再以雷射焊接「髮夾」兩端形成線圈，提升線圈密度，進而提高定子的銅含量。
保時捷髮夾技術的優勢，在於可將銅含量從過去的50%提升至近70%，達成相同容積能夠輸出更高的動力輸出與扭力目標；另一個重要的優勢則是相鄰銅線可均勻接觸，進而改善導熱，強化髮夾定子的冷卻效果。Taycan的電動馬達可將超過 90% 的能量轉化為動力：但是，與內燃機引擎一樣，耗能會轉化為熱能，這也使得電動馬達有一層冷卻水套包覆，為其散熱。

脈衝變流器的控制系統 蘊含保時捷的科技心血結晶

為了精確控制永磁同步馬達，電力電子系統必須掌握轉子的準確角度位置，此時就得仰賴解析器了。解析器由一個磁場傳導金屬製成的轉子盤、一個勵磁線圈和兩個接收線圈組成；勵磁線圈產生磁場，透過編碼器傳輸到接收器繞組，並在接收線圈中產生電壓，電壓相位與轉子位置成比例移動。控制系統可依據這些資訊準確計算轉子的角度位置。此一名為脈衝變流器的控制系統蘊含保時捷的科技心血結晶，負責將 800 V直流電轉換為交流電，並輸送至兩具電動馬達中。保時捷是有史以來第一家採用 800V電壓的車廠，這項技術一開始是為了保時捷 919 Hybrid 混合動力賽車而研發，現在則運用在量產車中，採用較細的電纜降低重量和體積，進而縮短充電時間。

Taycan電動馬達每分鐘轉速高達 16,000 轉。前後軸的驅動單元亦分別搭載一具變速箱，以在轉速範圍內成就保時捷經典的動態表現、效能和極速的完美協作。Taycan 是史上首款後軸搭載二速變速箱的電動跑車，其中第一檔的齒比非常短，前輪動力由一組單速行星變速箱傳輸到車輪。
此一組合賦予Taycan Turbo S強大的動力。前軸電動馬達的 440 Nm扭力經由齒輪比轉換後，將約 3,000 Nm的扭力傳至車輪；後軸電動馬達的 610 Nm扭力在第一檔時倍增為 9,000 Nm，齒比較長的二檔則確保高速行駛間維持高效能和動力儲備。這是一項深富開創性的先進科技，關注最細微之處，使得保時捷在純電時代仍能延續百年來的創新傳統。

＃Porsche #Taycan #TurboS ＃永磁同步馬達 ＃髮夾型繞組 ＃

AMS：智慧機器人新感測器變得更強大

陳端武 2017-07-17

在工業4.0時代，智慧工廠的重點將是大量使用與人類協作的機器人。這些機器人配備3D視覺及各種創新感測器，能以更高精度進行非常複雜的任務，且能感知週遭環境，因此毋須保護設施即可與人類員工協作，大幅提升工廠生產品質及產量。

奧地利微電子(AMS)位置感測器產品高級行銷經理Mark Donovan指出，協作機器人要執行高精度的任務，背後關鍵在於各種先進感測器。

旋轉編碼器位置感測器(Rotary encoder position sensor)

工業機械臂的基本要求之一，是要能在2D或3D空間快速準確地移動。因此機械臂多為分段設計，具備關節及用於夾持物體的手端(end-effector)。機械臂中的每個關節都需要馬達和齒輪機構才能驅動。而每個組馬達∕齒輪機構會需要1~2個編碼器位置感測器，來提供馬達換向反饋和旋轉接頭檔位。

此外，協作機器人通常會有1支以上的機械臂，而且還具備機動力。有不少協作機器人甚至有能移動及旋轉的頭部。協作機器人常會採用磁性旋轉位置感測器。這種感測器能提供高度準確的馬達換向反饋和檔位位置資訊，而且也很適合在惡劣環境中作業。此外，磁性位置感測器還具備消耗功率極低、體積小、重量輕、成本低等優點。

預感感測器(Pre-sense sensor)

預感感測器或稱空間感測器，是讓智慧工廠機器人迅速、安全地執行任務的重要零組件。空間感方面又以視覺感測器最重要，能讓機器人辨識物體、導航及閃避障礙物。

視覺感測技術包括2D CMOS感測器、3D數位鏡頭和光達(Lidar)。2D鏡頭成本相對較低，因此已獲工業機器人使用多年。而且2D鏡頭技術近年來也有長足進步，無論在小型化和提高影像品質方面，讓工業機器人能有更好的視野，而能執行更複雜的任務。

CMOS感測器具極高解析度及高動態範圍(HDR)功能，能在光源不足的情況下作業。光學3D視覺立體鏡頭和光達感測器技術也被整合到智慧機器人，使其能繪製週遭環境的動態3D地圖。3D視覺感測器能提升機器人的操作準確度及安全性，還能避開路徑上的障礙。

光達則能讓機器人繪製高解析度3D地圖，但目前仍非常昂貴。不過有不少公司正在設法降低光達成本。而3D視覺立體感測器(3D vision stereo sensor)是藉將兩個2D視訊鏡頭以不同角度安裝在機器人上，因此成本較低。

超音波感測器(Ultrasonic sensor)

超音波感測器主要用於機器人的近場導航和避障，目前也被大量應用於工業機器人。機器人能利用超音波感測器探測附近的障礙物，以免撞到牆、其他物體、機器人或人類。

超音波感測器的有效範圍僅幾公尺，最大偵測角度約30度。而其優點為成本相對較低，而且近距離偵測準確度很高。缺點則是易受溫度和壓力變化影響，而且會被附近使用相同頻率的超音波感測器的機器人干擾。

力矩感測(Force torque sensing)

力矩感測器主要應用於工業機器人的手端，能確保手端夾具以適量壓力抓取物體。力扭感測器可監視機械臂的移動、檢測障礙物及向機器人的中央處理器發出安全警報。例如，由於機械臂碰到物體時，力矩感測器會感測到突然出現的壓力，其安全控制軟體就會下令機械臂停止運動，移回原先位置。

力矩感測器也能與視覺、超音波、光達等預感感測器，以及其他安全感測器搭配使用，提供安全區域監控功能。

附圖：配備眾多先進感測器的協作機器人，能安全地與人類員工一起工作。法新社

資料來源：http://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp…