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作者:許耿禎、葉室宏、洪嘉健、賴緯朋、楊東明「環」我「清」白—創新性LCD玻璃基板表面清潔裝置設計

本文係利用磁性環的物理能量轉換原理及磁力傳動模組之設計技術，創新設計一免動力源玻璃基板表面清潔裝置，該載具設有一具有N極、S極交錯排列磁區之磁性件，而且毛刷設有一具有N極、S極交錯排列磁區之磁性環，當該載具通過該毛刷時，利用載具上的磁性件與毛刷上的磁性環之間的磁力作用，來讓毛刷產生同步轉動以進行表面清潔作業，因此不需要任何額外的動力源來進行清潔作業。

本設計結合磁性環、三相感應馬達、三相NFB控制面板按鈕、強力磁鐵磁性件及減速器等，建構成LCD玻璃基板免動力源同步化表面清潔裝置。因毛刷僅當玻璃基板通過時才會因磁力交互作用被驅動而同步轉動，確可因隔離傳動而減少振動及不必要額外能源的產生，當沒有載具通過時，毛刷是停止不會轉動的，符合「節能減碳」的綠色科技；其創作精神相當符合本文名稱：「環我清白」之意涵，既能兼顧「環保意識」，又能達到LCD玻璃基板「表面清潔」之功效。

作者:林志鴻、翁瑋竣同步磁阻馬達驅動系統之積分型步階回歸遞迴式類神經網路控制

本文敍述以發展積分型步階回歸遞廻式類神經網路控制同步磁阻馬達驅動系統以提升驅動系統的強健性。首先研製一由電流控制的脈寬調變電壓型反流器、磁場導向機構及保護電路所組成之磁場導向的同步磁阻馬達驅動系統，其次推導出磁場導向控制同步磁阻馬達的動態模型，然後提出積分型步階回歸控制系統。由於在同步磁阻馬達伺服驅動系統中，存在未知模式及不確定量，因此利用遞廻式類神經網路來估測系統總集不確定量。最後以控制電腦藉由介面卡之方式來實現積分型步階回歸遞廻式類神經網路控制同步磁阻馬達伺服驅動系統之轉子位置，並由實測結果加以驗證。

作者:蔡孟勳、羅任添、粘濠偉、李建毅工業用串列通訊介紹-以EtherCAT協定為例

本文首先介紹常用之工業通訊協定並比較各種協定之性能，然後針對EtherCAT通訊進行詳細的介紹，其中包括整體架構、協定及各個功能模組的說明。透過整合DSP 28335與EtherCAT ET1100網路晶片，我們成功開發了具EtherCAT網路通訊之馬達驅動系統，並透過實驗驗證此驅動器系統能達到多軸馬達同步控制之目的。最後，為了驗證所開發的主站程式能夠應用於商用驅動器，我們介紹CANopen over EtherCAT（CoE）的概念，並以此概念撰寫主站通訊程式以成功地與具有EtherCAT模組的Yaskawa Σ-Ⅴ驅動器進行連線控制。

作者:蔡明發、曾仲熙、陳俊漢、楊竣翔同步磁阻馬達之單位電流最大轉矩控制器設計

同步磁阻馬達是一種同步機，比感應馬達有較高的能源轉換效率，它的轉子不像一般的永磁同步馬達安裝磁鐵，故不會有馬達因經年累月運轉造成轉子磁鐵磁性減弱的問題，它的轉子材料是如矽鋼片的導磁材料，藉由轉子凸極現象造成磁阻的不均勻，來產生力矩而轉動，故其構造簡單，具有堅固的特性，近年來吸引著工業界的注目。精確的馬達模型及控制器設計，使其性能優化是非常重要的。

本文設計同步磁阻馬達的單位電流最大轉矩（maximum torque per ampere, MTPA）控制器，是向量控制器設計的延伸，得出d軸電流參考命令與q軸電流參考命令的關係，MTPA控制的q軸電流命令是由轉速控制器產生；d軸電流命令是q軸電流命令的負值，如此可得到最佳化的設計，提高效率。模擬結果顯示在相同的轉速命令與負載轉矩之下，在MTPA控制情況下，可得最小定子電流大小的值，因此是最佳化的設計，在加載情況下，對給予的轉速命令有理想的轉速與電流響應。

作者:黃雅琪永磁與磁阻馬達市場發展機會與挑戰

感應馬達具有低成本、環境耐受度高等優點，長期獨霸工業用馬達市場。然而，近年隨各國政府陸續提高馬達最低能效標準，以及國際電工會（International Electronics Committee, IEC）公布IE5標準，感應馬達逐漸面臨技術極限。近期國際大廠所發表效率滿足IE4、IE5的馬達產品，大多為永磁或磁阻馬達，顯見在高效率趨勢下，同步馬達市場商機已開始浮現。本文首先說明全球馬達MEPS政策趨勢，其次分析永磁與磁阻馬達優勢與挑戰、市場規模，以及廠商技術佈局動態，藉此一窺永磁與磁阻馬達市場與產業發展趨勢。

作者:蔡明發、陳柏志、鄭詠仁、顏鴻程、陳俊漢同步磁阻馬達之建模與向量控制器設計

同步磁阻馬達是一種同步機，但其轉子不像一般同步機那樣，需要在轉子繞線以激磁或裝置永久磁鐵，它的轉子材料是如矽鋼片的導磁材料，藉由轉子凸極現象造成磁阻的不均勻，來產生力矩而轉動，它也不會像永磁同步馬達那樣，其轉子磁鐵經年累月運轉後會產生磁性減弱的問題。故其構造簡單，具有堅固的特性，近年來吸引著工業界的注目。故精確的馬達模型，以分析其特性與效率，以及其控制器設計，使其性能優化是非常重要的。

本文描述一個同步磁阻馬達之相變數模型之建構，以電磁、機電與機械三部份來推導感應馬達的數學方程式，並利用PSIM模擬軟體工具建立該同步磁阻馬達的相變數模型，仿如一實際的馬達操作，在其三相輸入端以電阻、電感與相依電壓源電路元件來建構其模型。所建模型的特色有二：一是三相定子輸入端是採用電路元件建立的，可以和馬達變頻驅動電路連接，以便做馬達驅動控制的整合模擬；二是負載轉矩輸入端是以數學函數元件建立的，可用數學函數的形式加入負載轉矩。給予三相輸入電壓的頻率並加入負載轉矩來模擬分析，驗證了該模型轉速穩態響應的正確性。

本文並提出以鎖相迴路為基礎的功率因數角量測電路，藉由機械功率與輸入電功率的比值，得出該同步磁阻馬達在不同負載轉矩情況下運轉時的能效曲線，並得出定子電阻大小是影響該馬達的能效的主因。

除此，本文並推導在同步旋轉座標之d-q模型，依此模型設計以轉子轉軸為導向的向量控制器，包含PI解耦電流控制器與包含一前饋補償器的二自由度PI轉速控制器，模擬結果顯示所設計的控制器對轉速命令與負載轉矩的瞬間加入皆有理想的轉速響應。

作者:黃憲章、張正敏、吳昱勳高效率同步磁阻馬達設計

本文主要在敘述同步磁阻馬達轉子設計，基於d/q軸MMF在弦波分佈之下，改變轉子磁障大小與角度，並觀察馬達轉矩與轉矩漣波之變化，從中了解變數之間與馬達特性的關係，進而找出合適的轉子磁障幾何尺寸。最後，再作轉子磁障形狀的改善，譬如：導圓角。變數對於馬達特性之敏感度，有時無法兩者兼得，必須有所妥協取得平衡點，以達到馬達規格需求與改善。

作者:蔡明發、陳俊漢、楊竣翔永磁輔助同步磁阻馬達之相變數模型建構

交流馬達可分同步馬達與交流感應馬達，兩者相比較，同步馬達有能源效率較高的優點。同步馬達可分為永磁同步馬達、繞線同步馬達與同步磁阻馬達，其中同步磁阻馬達其轉子不像繞線同步馬達需要在轉子繞線以激磁；也不必像永磁同步馬達那樣需在轉子裝置永久磁鐵，同步磁阻馬達的轉子材料是如矽鋼片的高導磁材料，藉由轉子凸極現像產生磁阻的不均勻，反應在定子電感的不同來產生力矩稱之為磁阻轉矩（reluctance torque）而轉動，其優點為不會像永磁同步馬達那樣轉子磁鐵經年累月運轉後會產生磁性減弱的問題，且構造簡單，具有堅固的特性，近年來吸引著工業界的注目。但其缺點為其轉矩成份只靠d與q軸定子電感的不等所形成的，在某些應用場合，此轉矩會有不夠大的現像。為此，而有所謂的永磁輔助同步磁阻馬達（PMa-SynRM）的出現，它的構造是在一般同步磁阻馬達的轉子上加裝一點輔助的永久磁鐵，一則以增加激磁轉矩（excitation torque）成份，二則讓d軸定子電感變小，使得馬達產生的整體轉矩增大。故精確的馬達模型，以便分析其特性，使其性能優化是非常重要的。

本文描述一個PMa-SynRM馬達之相變數模型之建構，以電磁、機電與機械三部份來推導其數學方程式，並利用PSIM模擬軟體工具建立該馬達的相變數模型，在其三相輸入端以電阻、電感與相依電壓源電路元件來建構其模型，使其在模擬分析時可仿如一實際的馬達操作。所建模型的特色有二：一是三相定子輸入端是採用電路元件建立的，可以和馬達變頻驅動電路連接，以便做馬達驅動控制的整合模擬；二是負載轉矩輸入端是以數學函數元件建立的，可用數學函數的形式加入負載轉矩。給予三相輸入電壓的頻率並加入負載轉矩來模擬分析，驗證了該模型建構的正確性。

作者:陳鳴吉、麥朝創雙系統車銑複合加工控制技術

本研究主要針對雙主軸雙刀塔雙系統車銑複合加工控制技術進行探討，以Fanuc車床控制器為例，介紹多系統車銑複合控制加工相關技術，針對等待M碼、平衡切削、同步控制、重疊控制、混合控制與主軸交換控制等功能進行說明，再介紹工研院多系統車銑複合控制器之架構與相關功能，最後再以實際加工結果，進行討論。

作者:黃雅琪、江緻惟全球高效率馬達市場與產業發展趨勢

氣候變遷與環境議題是近年全球高度關注的議題，促成各國積極將節能意識化為實際行動。馬達因其龐大節能潛力備受關注，成為實現國家節能減碳目標之重要項目。各國推動馬達節能政策，也近年帶動工業馬達市場成長與技術發展的主要動能。在政策面，各國馬達最低能效管制往標準提高、擴大馬達數範圍與類型發展。在市場面，在各國節能政策帶動下，預估2020年全球高效率馬達市場規模將成長至822.3億美元。在技術面，廠商開始投入永磁與磁阻技術發展，以超越國際能效標準；此外，搭載工業4.0發展浪潮，馬達相關智慧化產品也快速增加。

作者:陳世剛、許瑋恩、李宜靜、李峰吉、連豊力多軸精密控制系統參數鑑別與同動控制技術

在半導體產業中，精密、快速及穩定的設備對於曝光或晶片封裝等製程至關重要，在定位平台部分通常使用一種在兩個平行的軌道上，使用兩個馬達來驅動的架構，稱為龍門系統，受益於在兩邊都安裝了馬達，平台具有更高的速度、推力；但也因此系統整體較為複雜，在兩側的馬達需要進行精準的同動控制，否則將會出現相互拉扯、震動等等情況。本文以干擾觀測器(Disturbance Observer, DOB)來觀測馬達輸入訊號以及響應之誤差，藉此透過推導模型計算系統參數對其之影響，並且估測系統參數值。此方法可以減少傳統掃頻鑑別方法對半導體之精密機台的損耗，並使用雙軸強健式同動控制器進行控制，降低精密定位平台對環境溫度、外部干擾等變因的控制要求。本文亦提出線性馬達相位角最佳化的方法，降低因為相位角的偏移導致底層換相控制之誤差，進而使控制性能下降。本文成果可以用於如半導體製程中所使用的定位平台，完整的流程包含系統鑑別開始到控制器的設計，實現將待加工物快速且精準的移動到指定位置。

作者:黃昌圳、潘承訓同步磁阻電機之設計與分析

本文以一功率為5 kW與轉速為1800 rpm之同步磁阻電機為設計與分析之對象。利用靈敏度分析探討轉子結構包括：磁障層數、橋部長度、與氣隙長度等參數對馬達輸出性能之影響，透過有限元素法進行模擬與分析，以獲得一具有高轉矩、低轉矩漣波之同步磁阻電機。

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