授課老師: 張瑞芬教授

學生: 蔡松翰

學號: 104033808

第一次工業革命

• 蒸汽機

• 機器生產

第二次工業革命

• 電動機

• 內燃機

• 重工業

第二次世界大戰

• 渦輪機

• 馬達

• 引擎

題目 :應用磁流變液於轉軸上進行振動控制之相關專利檢索分析

2

Now高速飛輪能量儲存器 (Flywheel Energy Storage System)

主動控制磁浮軸承 (Active Magnetic Bearings)

離站轉子系統監測系統 (Off-site Condition Monitoring System)

主動控制流體薄膜阻尼器(Active Fluid-Film Damper)

…

高效能化跨領域整合長久穩定節能綠化

Valve Mode中，磁流變液因受外加磁場影響產生鍵結，可堵住原本流動之流體;

Shear Mode中，磁流變液於兩個相對運動之平板間流通，外加垂直於流向之磁場後，兩個平板間會產生剪應力拘束移動;

Squeeze Mode中，外加磁場方向與外力方向相同，但與流向垂直，此時磁流變液如彈簧一般，在此模式下所產生的降伏應力是較前兩個模式大十倍以上

3

1. 專利分析1.1 專利檢索策略1.2 專利件數分析1.3 IPC技術分析1.4 專利所屬國分析1.5 發明人分析1.6 專利權人分析

2. 分群分析2.1 分群結果2.2 技術功效矩陣

3. 個案閱讀

4. 結果與討論

4

5

0

5

10

15

20

25

30

35

1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015

Patent Publishing Trends

H01F 1/44 : 磁性流體

篩選掉 G11B (基於記錄載體與轉換器之間之相對運動而實現的資訊儲存記憶體)相關專利

檢索結果: 292 筆資料

1996年至2003年，相關專利每年發布的專利呈現穩定成長。2003年之後每年頒佈專利數維持在一定件數上下震盪。

專利年齡在11至15年中的專利佔大多數，約110個。

猜測:近幾年之專利發佈數量穩定，但可透漏相關的技術可能在這幾年已經達到成熟狀態。 6

年

件數

三階IPC分析 F16F :彈簧；減震器；減振裝置。

B62D :機動車；掛車。(Motor Vehicles, Trailers)

B60G :車輛懸架裝置之配置。

F16C :軸；軟軸；曲軸機構之元件；除傳動元件以外之轉動部件；軸承。

B60R :其他類不包括的車輛，車輛配件或車輛部件。

F16D :傳送旋轉運動之聯軸器；離合器；制動器。

E21B :土壤或岩石的鑽探

A61F :可植入血管內的濾器；假肢體；

G11C :靜態儲存裝置

H01L :半導體裝置 7

四階IPC分析

8

F16F9 :彈簧，減振器，減震器，或使用液體或相當物作為減震介質之類似結構運動阻尼器。

F16F15 :系統中振動之抑制。避免或減少不平衡力之裝置或配置，如由於運動產生之不平衡力。

B62D1 :車輛轉向控制裝置。

G11C11 :以使用特殊的電或磁記憶元件為特徵而區分之數位儲存記憶元件。

B60G17 :具有調整彈簧或減振器特性、調整車輛支撐面與彈簧懸架部分之間之距離。

B60K17 :車輛傳動裝置之佈置或安裝。

前五大IPC之歷年申請趨勢皆類似，專利數量之峰點皆在2003年左右。9

擁有最大宗專利的三個國家依序為美國(67%)、德國(11%)、以及日本(7%)，總共約占85%的資料比例量

各項主要分類號上美國所擁有之專利皆為最多。

美國擁有最多專利之分類號為F16F (彈簧、吸震器、阻尼器)、B62D(機動車；掛車)、B60G(車輛懸架裝置之配置)

德國在F16F(彈簧、吸震器、阻尼器)與F16C(軸；軟軸；曲軸機構之元件；除傳動元件以外之轉動部件；軸承)上有較多專利。

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IPC USA DE JP

F16F 37 4 0

B62D 13 1 0

B60G 9 1 0

B60R 8 0 0

F16D 6 0 0

F16C 5 2 0

F16H 4 0 1

Delphi : 在汽車電子、汽車零部件和系統集成技術方面處於世界領先地位。

General Motors : 全球最大汽車製造商。

Lord : 研發黏滯材料、塗層、運動控制與感測系統

Ford : 汽車製造商。

Honda: 汽車、摩托車與引擎製造商。

Sikorsky Aircraft : 美國飛機和直升機製造商。於2015被Lockheed Martin收購(全世界最大的國防工業承包商)。

BorgWarner :以動力總成、變速箱聞名。

Dayco : GM主要供應商，供應皮帶、阻尼器與聯軸器。

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汽車與航太

12

GM

GM

GM

Lord

University of Nevada- Reno

IPC

Delphi Technologi

es, Inc.

General Motors

Corporation

Lord Corporation

Ford Global

Technologies, Inc.

Honda GikenKogyo

Kabushiki Kaisha

Sikorsky Aircraft

Corporation

B62D 9 1 0 1 0 0

F16F 6 6 5 2 0 1

H02M 0 0 0 0 4 0

B60G 3 2 0 0 0 0

B64C 0 0 0 0 0 2

C08G 0 0 0 0 0 0

F16H 0 2 0 0 0 0

B60R 0 2 0 1 0 0

F16D 1 1 0 1 0 0

G01D 0 0 0 1 0 0

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車 車 車 車 航太材料

可了解各公司在磁流體應用發展項目之方向。

Delphi、GM和Ford大致上發展的項目皆一致，Delphi於B62D(機動車、掛車)專利為最多。

GM則是有在F16H(傳動裝置)與B60R(車輛配件或部件)上投入研發。

材料製造商Lord則是投入F16F的研發(彈簧；減震器；減振裝置)

Sikorsky 則是應用於B64C(飛機、直升機)上。

IPCDelphi

Technologies, Inc.

General Motors

Corporation

Lord Corporatio

n

Ford Global Technologies

, Inc.

Honda GikenKogyo

Kabushiki Kaisha

Sikorsky Aircraft

Corporation

F16F9 5 4 4 0 0 1

H02M5 0 0 0 0 4 0

B62D7 3 0 0 0 0 0

B64C27 0 0 0 0 0 2

C08G77 0 0 0 0 0 0

B60G17 0 2 0 0 0 0

B62D1 2 1 0 1 0 0

B62D33 2 0 0 0 0 0

B62D5 2 0 0 0 0 0

F16F15 0 1 1 2 0 0

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將較3階IPC較詳細了解。

Delphi, GM, 與Lord公司著重於F16F9 (彈簧，減振器，減震器，或使用液體或相當物作為減震介質之類似結構運動阻尼器)

Delphi 則還有研究B62D7 (轉向連桿系；轉向軸或其支架)

Sikorsky研究於B64C27 (旋翼機；其特有的旋翼)

GM則有投入B60G17之研究(例如主動懸吊、主動避震器)

1) 經由IPC分析以及專利權人與IPC的交互分析可了解到，其技術應用面包含了動力傳輸、阻尼器、汽車懸吊避震、轉向裝置、甚至機翼設計，然而這些應用面尤其在汽車領域有較廣泛的應用

2) 在專利權人方面有很大部分皆是車廠或是車廠精密部件製造商，其中不乏相當知名的大廠，如Delphi、GM、Ford、Honda等，故可推斷出此項產品在產品面上是存在應用潛力，否則各大廠並不會同時研發相關的技術。

3) 大部分的專利年齡為11至15年間，故可推斷出目前若要進入相關領域的市場一開始的技術落後時間大致為11至15年，且主要競爭者將會是美、日、德三國。

4) 近10年之每年專利公佈數量約15項，表示相關研究穩定且持續在發展。

15

K-means分群分析。

集群個數: 2~8。

最大疊代次數20。

16

Clustering

Number

RMSSTD 1/RS Sum

7 1.8312 7.0671 8.8983

群集 1 2 3 4 5 6 7

數量 197 37 12 11 3 1 1

• Electronically

controlled

prosthetic

knee

• Electromechanically

actuated disc brake

system

• Dampenable bearing

• Method and apparatus

for reducing stress on

rotating shaft bearings

• One-direction Vibration

Isolation

• Transmission

• Compliant Joint

• Supporters

• Vibration Absorber

for Golf Head

• Vibration Absorber for Seats

• Shock Absorber

• Suspension

• Torsional Vibration Damper

• Shaft related designs

• Active/semi-active/passive

Control

• Brake

• Shock

Absorber

剔除在群集一中的power unit與H01L

群集一較複雜，通常為系統化的構件，或是整合較多元件之專利

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功效\技術 活塞/筏 式軸承式設

計被動控制 主動控制

半主動控制

流道設計 磁路設計 碟盤式

扭力傳遞 0 2 0 2 0 0 5 2

可調剛性 7 2 1 4 0 1 1 0

單方向阻尼

18 4 5 14 1 8 11 0

轉軸方向阻尼

6 9 2 9 1 8 10 3

多方向阻尼

4 3 1 4 1 2 6 2

使用者舒適度

2 0 2 2 2 1 1 0

Torque-Traction Technologies, Inc.

Delphi Technologies, Inc. :汽車電子、汽車零部件和系統集成技術方面處於世界領先地位

Dayco Products, LLC (Miamisburg, OH, US) :供應皮帶、阻尼器與聯軸器。

Denso Corporation (Kariya, JP) :汽車零組件廠

Otis Elevator Company (Farmington, CT, US) : 電梯、升降梯

GM Global Technology Operations, Inc. (Detroit, MI, US) x 2 :全球最大汽車製造商

Sikorsky Aircraft Corporation (Stratford, CT, US) :飛機和直升機製造商

Smartin Technologies LLC (Spicewood, TX, US)

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專利名稱: Magnetorheological fluid damper with optimum damping

發明人: Namuduri, Chandra Sekhar (Sterling Heights, MI) Alexandridis, Alexander Apostolos (Kronberg, DE)

專利權人: Delphi Technologies, Inc. (Troy, MI)

發佈日期: 05/21/2002

申請日期: 09/16/1999

專利引用: 8

非專利引用: 3

專利被引用: 56

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• 改進磁流變液阻尼器更貼近理想性能要求

• 磁通屏障• 層流增強裝置(減少紊

流)

• On-Off 效果更明顯

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Wefco Inc 橡膠相關製作

Pure Oil Co 油品

Lord Corporation

研發黏滯材料、塗層、運動控制與感

測系統Fichtel & Sachs

Ag

(ZF Sachs AG )

動力傳動與懸吊系統

Bwi Company Limited S.A.

制動器，懸吊製造商S & T Daewoo Co.,

Ltd避震器、連桿、引擎、車用電子

Deere & Company

生產農業、建築、森林機械設備和柴油引擎等使用的品牌

东南大学

Lg Electronics Inc

消費電子 Stabilus Gmbh氣壓彈簧、阻尼

器

Lord Corporation

研發黏滯材料、塗層、運動控制與感測系統

Fraunhofer歐洲最大的應用科學研究機構

NamuduriChandra S

GM 員工The United States

Of America Air Force

美國國防部

Delphi Technologies

Inc

汽車電子、汽車零部件和系統集成技術

Kayaba Industry Co., Ltd

吸振器、懸吊、動力傳輸裝置、

節流閥

GM 汽車製造商 Honda 汽車製造商

專利引用

專利被引用

1) 目前技術發展現況為單一方向之阻尼器搭配主動控制技術為最多專利布局。其結合之技術門檻較低。

2) 軸承式之設計以及被動/半主動控制擁有較少專利佈局，為潛在的研發空間。而在該領域目前之專利擁有人多為汽車相關配件大廠以及航空零件。

3) 由於此智慧型材料其設計出之結構之動態特性通常為非線性，再加上流體力學的影響，使得軸承式設計相對於活塞式的難度更加顯著，若能解決這兩項技術特徵，將對軸承式機構系統之開發有相當大之幫助。

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