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作者:陳思儒、林勇志馬達異常狀態監控技術研究

馬達是各種機械中最常出現的設備，在各大製造業中的機台設備裡扮演著重要的角色。在突如其來的馬達運行異常造成的設備停擺甚至導致大量不良品產出造成的廢料等，無疑都是造成企業的成本風險提高。本文目的在建立一套馬達異常監控系統，解決上述馬達異常造成的痛點。本文於VMX平台上建立資料擷取模組，於馬達運行中擷取振動訊號等資訊，接著於iMacloud平台上的AI工具箱模組進行資料前處理、特徵篩選來對於馬達異常狀態進行分類。建置的監控系統未來可提供使用者馬達異常警示，協助製造業者減少停機之機會及廢料的產生，達成機台智能化之加工效率的提升。

作者:張鈞傑、臧錫智、張家耀、田秋寶、林振志、周信宏高速電機弱磁控制策略與馬達輸出特性研究

高速永磁電機具有高功率密度、高響應、體積小等優點，近年來廣泛應用於電動載具與工業自動化製程設備，基於高速應用的需求，馬達驅動器採用弱磁控制與最大轉矩電流比方法來執行電機驅動控制功能。本文將說明高速電機驅動控制技術，討論電力電子技術、弱磁控制策略與相關馬達輸出特性。

作者:張正敏、楊士進、周柏寰、洪國原、劉乃文、吳奇軍極高速永磁同步電動機效率優化與設計

本文研究針對極高速永磁馬達提出一系統化之設計流程，其著重於高速運轉效率優化，同時考量不同驅動方式造成之性能差異。以往馬達設計大多著重於力矩密度提升與諧波抑制，但馬達高速化更能有效提高其體積功率密度，然而轉子徑向力、機械強度、導入轉子套筒之渦流損耗以及控制及驅動方式，皆顯著影響高速馬達的性能與限制。本文旨在提出高速馬達設計流程，試圖克服上述多項限制。此外考量控制器頻寬限制，高速馬達傳統利用六步方波驅動使其轉速最大化，因此本文亦比較方波與弦波驅動對高速馬達的性能差異。本文於設計階段即透過有限元素法（Finite Element Analysis, FEA）模擬，並完成一顆8萬轉初版馬達設計，進行樣機製作及後續性能測試。

作者:蕭鈞毓、陳志豪、李侃峰、翁英哲應用弱磁控制提高SPM馬達轉速極限

馬達為產業界廣泛使用的動力來源，例如汽車、自動化、機器手臂、紡織機等，其中又以永磁同步馬達(PMSM)的表面貼磁類型(SPM)有效率高、壽命長、體積小、速度可隨命令變動、控制單純的特性，是產業界在選擇旋轉電機時的最佳首選。本文使用市售的SPM馬達，搭配德州儀器DSP與Code Composer Studio進行馬達反電動勢確認，加入直軸(Id)電流進行弱磁控制，突破原本馬達的轉速極限，觀察運轉特性。此技術可使業界擁有自行確認馬達參數的能力，並且當應用需要有更高轉速或更廣運轉範圍的條件下，以此方式達成轉速目標，無須再另外選用其它規格的馬達，具有降低成本目的。

作者:陳以恩、黃靖倫、葉信典、楊士進無人機直流無刷馬達無感測器驅動開發及測試

本文為開發大功率無人機馬達(42極4kw外轉子BLDC)應用之驅動系統，搭配以六步方波PWM無感測器驅動之演算法，使得馬達順利在空載及滿載的情形下，由Duty 0加速至100 %而不出現失步的情形，並試圖將其運用在工研院機械所開發之商用無人機上。本文主要分為四個階段：(1)建置實驗平台(2)無感測器演算法撰寫(3)空載Duty 0-100 %加速測試 (4)滿載(40吋扇葉) Duty 0-100 %加速測試。本測試改善文獻[1]所提出演算法之系統動態響應，並在實際的無人機上進行測試。針對Duty0~100 %不失步之目標，實際測試所開發之無感測器演算法，並針對無人機馬達運轉結果優化其演算法。

作者:吳至強、張欣宏碳化矽高功率密度電動汽車驅動器開發功率密度電動汽車驅動器開發

本研究目的為開發一高功率密度及高效率馬達驅控器，特別針對電壓與元件做升級優化，導入碳化矽功率元件，以達成98 %驅控器效率及單位體積功率密度40 kW/L之目標，後續將整合驅控系統做整體性能優化，以進一步改善系統體積及精進功率密度。本研究探討高壓高功率馬達驅控器的設計流程，包含：SiC高壓功率開關，直流鏈結電容規格的設計選用，雙脈衝測試，溫度估測技術，及驅控器機構布局。我們已成功開發出國內首例碳化矽馬達驅控器，具備98.4%高效率及42.8 kW/L高功率密度，可應用於高壓大功率之電動貨車或巴士，提供動力驅控器國產自主開發方案。

作者:張鈞傑、沈文哲、林俊安、丁家敏、張正敏、彭昌明高功率馬達設計與驅動技術

永磁馬達具有高功率密度、高響應、體積小等優點，近年來廣泛應用於電動載具與工業自動化製程設備。在馬達設計方面，依照需求的扭力轉速曲線進行電磁分析開發，馬達驅動器採用弱磁控制與最大轉矩電流比方法執行馬達控制功能。本文將分別說明高功率馬達電磁設計流程與高速馬達驅動控制方法，並使用軟體進行模擬驗證。

作者:彭俊穎、王郁仁以控制器伺服馬達電流監測切削力變化及刀具磨耗技術研究

隨著工業 4.0 發展，製造業導入人工智慧與大數據技術，以提升生產效率與競爭力。傳統刀具磨耗監測需拆卸刀具，導致機器停機並增加成本。為克服此限制，本研究探討透過控制器伺服馬達電流監測切削力與刀具磨耗。實驗使用亞崴五軸工具機 (FV560)，變換切削參數以收集西門子控制器 (840D) 的主軸馬達電流訊號並建立切削力模型。透過快速傅立葉轉換 (Fast Fourier Transform, FFT) 與希爾伯特-黃轉換 (Hilbert-Huang Transform, HHT) 提取刀具磨耗相關特徵。結果顯示，切削力與主軸電流呈線性關係，且電流訊號會隨刀具磨耗變化而改變，FFT 與 HHT 分析結果高度吻合，驗證了電流監測方法的可行性。

作者:吳至強車載動力暨電力轉換器技術趨勢與挑戰

本文回顧並探討電動車動力與電力系統中馬達驅控器與車載充電器(On-Board Charger, OBC) 之趨勢，包含 US Drive、EU 2ZERO 技術目標，並對國際車電充電規範、電壓、功率、功率密度與效率、及現況作分析。針對馬達驅控器與車載充電器之趨勢，工研院機械所智慧車輛組積極佈局開發高效率高功率密度之馬達驅控器與雙向充電車載充電器，以解決現階段電動汽車續航低及車輛空間受限的問題。透過導入國際標竿產品做分析參考，期能超越美國 US Drive 2025 年之功率密度目標，進而佈局 2025 年後之動力與電力系統發展。

作者:張家耀、邱國麟、吳昱勳高速主軸馬達驅動技術

隨著工具機產業的蓬勃發展，其核心的機電模組至關重要，對於加工精度以及加工能力的影響最大，基於高速應用的需求，本文介紹了高速主軸馬達的驅動技術，包含如何設計與分析高速內藏式永磁主軸馬達之參數規格與特性以及適用於高速馬達驅動器之升壓轉換器架構，並且討論用於高速驅動之弱磁控制策略以及功率開關調變方式。

作者:何銘浚工具機馬達切削負載監控功能

刀具狀態會直接影響工件的加工品質，透過刀具狀態監控技術，監控刀具狀態並控制工件品質以及避免停機。因此許多工具機的製造業者提出刀具監控機能給客戶，並提升自身產品競爭力。刀具磨耗會增加切削熱、切削力、激發振動，本文建立馬達切削負載監控機能，透過導入區段化的監控技術，比對相同加工區段的負載變化，並整合監控閥值與警報系統。為了提升馬達負載的刀具狀態辨識準確度，使用總體經驗模態分解法（Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD）進行濾波，透過切削實驗驗證導入後的差異。經實驗驗證，EEMD方法於相同切削條件下，可有效提升刀具磨耗時馬達負載變化量。

作者:張家耀、張雅玲、田秋寶、吳昱勳、臧錫智、丁家敏、周信宏伺服機電模組設計

隨著機械設備的種類眾多，具備變頻功能之機電模組設備便成為發展趨勢，同時，因稀土磁鐵材料的短缺，國際上開始發展磁鐵輔助同步磁阻馬達，本文討論其運作原理，並介紹轉子架構，亦列舉不同轉子型式設計，經過比較亦獲得一些結論，本文同時討論了伺服驅動器設計流程，分別論述了功率級設計需注意相關項目，從功率開關元件之挑選與反馳式轉換器磁性元件設計方法與流程，也說明馬達控制迴路相關重點，能夠提供業者未來開發相關伺服機電模組的依據。

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