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作者:許煜亮、周柏寰、楊士進、陳俊佑、劉乃文內藏式永磁同步馬達定力矩與定功率控制之開發

本論文研究內藏式永磁同步馬達在全速度操作域最大效能之輸出控制開發，在額定轉速內使用最大力矩控制產生最大定力矩輸出，在額定轉速外使用弱磁控制產生最大定功率輸出。針對最大力矩控制，本論文推出定45度m-t軸最大力矩控制方法，可簡化一般參數型的根號計算，讓系統能有相同最大力矩輸出的前提下也能有更少的計算時間。針對弱磁控制，本論文將比較前饋型弱磁控制以及回授型弱磁控制的暫態與穩態響應，並針對其需要的參數設定以及弱磁控制器設定加以優化，讓這兩種弱磁控制都能實現相近的最大定功率輸出。

作者:沈文哲、吳孟儒、吳昱勳、邱國麟永磁馬達於電動動力變速箱換檔應用

多速傳動箱與馬達及驅動器的整合，在電動車上實屬關鍵技術，現有設計是將馬達、驅動控制與內變速器完成個別設計並製造後，再進行相互選配之工作，普遍存在著動力傳遞路徑較長、機械組件較多、整體效率不佳、以及安裝空間較不緻密等固有缺點，若能將三者各別的特性做交互匹配，對於整體的體積及性能都能有相當的提升。本文整合電動車的動力與傳動變速系統，以創新的思維，結合電磁設計與機構設計的基本學理，從構造上與功能面的整合著手，將原本相互獨立之裝置整合為一體式設計。

作者:邱國麟、張正敏、黃憲章、吳昱勳、丁家敏高效率馬達設計開發

本文討論高效率馬達的設計與開發，先從目前國際規範的性能需求談起，在設計方面，分別討論了感應馬達設計與永磁馬達設計，在感應馬達方面，從等效電路對性能的影響，也對目前高效率馬達使用銅轉子的設計，也說明銅轉子其效率與性能的特性；在永磁馬達方面，從相同功率在不同尺寸下，磁裝載與電裝載對效率的影響，最後，闡述了高效率馬達在產業上的應用與前景。

作者:陳正岳、林育賢、廖聰明具電網至車輛及車輛至家庭操作能力之電動車永磁同步馬達驅動系統

本文旨在探討開發一電動車無位置感測永磁同步馬達驅動系統，其兼具電網至車輛及車輛至家庭操作功能，所建馬達驅動系統之電力電路由一單臂雙向前級直流-直流轉換器及一變頻器組成。前者可將蓄電池電壓提升後進行放電，亦可用來接受市電或回收馬達之再生煞車能量對蓄電池回充電能。於路行馬達驅動模式下，妥善設計之標準及無位置感測永磁同步馬達驅動系統具有良好之操作性能，含啟動、加減速、動態及再生煞車等特性。此外，提升之直流鏈電壓、換相移位和弱磁等策略可進一步提升其於高速下之性能。閒置狀態下，所開發驅動系統之電力電路可重新安排以執行電網至車輛及車輛至家庭之電能傳送操作。

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:莊坤倫、林俊辰、簡士翔、宋柏嶒提升永磁馬達效能之雙模式控制技術

本文針對只採用霍爾感測器作為馬達轉子位置感測的永磁同步馬達提出ㄧ雙模式控制策略以提昇馬達輸出性能。此雙模式控制策略，其主要關鍵在於馬達啟動時利用六步方波控制，以減少啟動困難度，同時可藉由轉子位置估測器獲得精準之馬達轉子位置，並且當馬達啟動後再利用磁滯切換機制切入弦波向量控制，以使馬達輸出性能大幅提昇。因此，馬達可不用加裝解角器而降低成本。最後由實驗結果可以驗證本文所提出的雙模式控制策略之可行性。

作者:羅永昌、王觀茗、彭文陽、陳譽元、楊涵評永磁同步馬達無感測驅控高效率室內送風機

本文探討空調系統之室內送風機用高效永磁同步電機驅控技術，以永磁同步馬達（permanent-magnet synchronous motor, PMSM）取代傳統交流感應馬達，採用創新之無量測器向量控制永磁同步驅動器，簡化驅控器設計，同時兼顧功耗降低與系統效能提升，實現綠色節能送風機產品開發驗證。本研究開發可量測定子電壓與電流達到定子磁通估測單元，進而取得轉子位置與速度估測值，搭配電壓空間向量脈寬調變技術，建立無量測器向量控制永磁同步馬達驅動系統。此外，搭配功率因數修正技術改善電源電流波形，提升功率因數（0.94~0.99）。本研究之研發驗證平台主要是英飛凌公司微控制器MCU XE164FM-72F80L，以其PWM驅動信號與電機相關輸出特性，驗證此無感測向量控制PMSM驅控器，與傳統馬達相較，整體性能提升達33%。

作者:龔應時、楊迪、林易德無感測器永磁同步馬達速度控制器之設計與模擬

本文主要設計無感測器永磁同步馬達速度控制器之數位硬體智財（IP），並以模擬驗證之。首先，在無感測技術方面，乃利用擴展式卡爾曼濾波器（extended Kalman filter）直接估測馬達之磁極角度與轉子速度以回授給電流迴路之向量控制與速度迴路之速度控制使用。為了提高速度控制之性能，在速度迴路方面，採用模糊控制器。接著，上述所提無位置感測器永磁同步馬達之磁極角度與速度估測器，模糊控制器等，將以VHDL （very high speed IC hardware description language）語言來描述其電路行為，並以有現狀態機器來設計以減少數位硬體資源。最後，將結合ModelSim及SimuLink之環境來共同模擬本文所提之數位硬體IP，以證實其正確性與有效性。

作者:賴冠宇、陽毅平具脈寬外型磁鐵的少稀土永磁同步馬達

本案利用脈寬調變技術設計永磁同步馬達的磁鐵外型，主要目標為減低稀土磁鐵用量，並且盡量降低馬達性能損失。在馬達的等效磁路模型分析中，考慮有效氣隙、槽效應、與氣隙漏磁等，建立一維氣隙磁通密度分布函數，進一步得到馬達的性能，再利用妥協規劃法來評鑑各磁鐵尺寸的表現，並利用二維有限元素分析模型驗證其準確性。最後選出三組經過設計後的磁鐵和一組未做外型設計的磁鐵，比較其性能及磁鐵使用量上的差異。根據本文的設計方法可以降低9~13 %的磁鐵用量，而馬達力矩輸出下降約3~5 %，在維持了應有的性能下減少磁鐵用量。

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:吳逸鈞、易承霈、劉家榮、郭吟翎、李峰吉、楊士進電流感測在馬達偏心故障即時診斷之應用

馬達偏心會對於機械系統造成損害，嚴重甚至會危害人員安全，因此偏心故障診斷成為主流研究目標。本文專注於永磁同步馬達（Permanent Magnetic Synchronous Motor, PMSM）之在線偏心診斷技術，透過外接式電流感測器，進行非侵入式之即時電流量測。透過滑動視窗（Sliding Window）判斷電流極值，並以計算極值的變化取代需龐大的計算量、且無法在微控制器上運算的包絡線分析，使得診斷演算法得以在微控制器上執行。本文使用不同偏心程度的馬達測試治具進行偏心診斷演算法效能驗證。

作者:莊明龍、陳俊佑、易承霈、洪勝崴、楊士進、胡乙方、廖國宏工研院智慧機上盒在馬達智能預診應用

本文研究工研院智慧機上盒於工業馬達之監控技術開發，試圖在馬達運轉狀態下進行馬達磁鐵磁通、轉子角度、轉動速度與輸出力矩（Flux, Angle, Speed and Torque, FAST）之即時監控。本文提出之FAST線上即時估測技術可以準確評估馬達即時運作情形，並在估測值異常時提供馬達故障停機警示。此外在馬達故障停機後，本文更進一步開發可於停機後對靜止馬達進行之故障診斷技術，利用注入高頻訊號並量測其電氣訊號回授能夠提供更準確的馬達故障型式並判斷目前馬達故障嚴重程度。最後以特別訂製之故障馬達進行故障診斷演算法進行評估，證實本文提出之在線監控與離線診斷演算法能準確監控馬達運作狀況並在故障後有效評估故障情形。

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