機械工業網 - 機械產業的入口網站

作者:楊勝明、蔡炎臻、張佳皓應用於輕型電動機車之外轉子直流激磁式磁通切換馬達設計

本案的主要目的是設計一應用於輕型電動機車之外轉子式直流激磁式磁通切換馬達，其主要規格是根據政府補助於輕型小型電動機車規範來制定。透過分析轉矩-轉速曲線開始制定馬達規格，並利用有限元素分析決定轉定子槽極數，之後根據外觀尺寸的限制做初步的設計，最後利用靈敏度分析與最佳化決定合適的參數，改良轉子外觀以得到最佳效率及最小轉矩漣波的設計。除了分析及設計之外，亦實際做出馬達及其驅動來驗證結果是否與設計相符。

作者:王俊麒、曾台輔節能馬達全球市場趨勢觀察

隨著全球的淨零轉型趨勢，節能馬達的市場需求，預期持續隨著各國能效標準（MEPS）的制定而提升，並帶動未來數年的規模成長。本篇分析全球的節能馬達的市場趨勢，含各地區、各種應用類別、各種節能分級之統計結果，另分析市場上採用節能馬達的環境因素，及主要節能馬達業者的市場策略，以提供國內政策法規及相關業者參考。

作者:陳慧珠、郭景宜高效率馬達全球法規發展

馬達動力設備所耗用電力占工業用電達64 ~70%，有效提高或改善馬達效率，對於工業節電能產生顯著的效益，在全球減少二氧化碳排放量的議題下，馬達效率提升計畫，為各國推動工業節能的首要項目。本文主要探討高效率馬達國際標準發展及全球推動高效率馬達情形，以協助主管機關及業者掌握國際資訊，及早因應，並作為國內推動馬達效率發展之參考。

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。

作者:宋易哲、楊士進、陳文泉、葉信典基於馬達電流訊號分析法開發之軸承故障診斷技術

軸承是旋轉機械中的重要元件，其故障可能導致設備停機甚至更嚴重事故。以「振動訊號分析」作為軸承故障診斷法雖然常見，但存在成本高昂且易受環境雜訊干擾的問題。本研究提出一種基於馬達電流訊號分析之軸承故障診斷方法，利用永磁同步馬達內部固有的電流訊號進行故障辨識。並透過三相電流同步與快速傅立葉轉換，使得雜訊降低以有效提取故障特徵頻率。該方法已在一套小型永磁同步馬達平台上獲得驗證。實驗結果顯示，該方法可在低負載與低轉速條件下準確診斷軸承故障，並具有低成本與易於實現等優勢。

作者:杜鎮宇、田秋寶、林振志、葉治瑋、陳兆章、丁家敏、王啟川高功率密度馬達熱傳建模與有限體積分析

本文將對風扇進行參數化分析，根據市場現有風扇及馬達尺寸規格，採取基於有限容積法（FVM）的計算流體力學（CFD）建立馬達數值計算模型，一是研究不同轉速對於流量變化的多寡，並探討熱傳係數變化的趨勢；二是研究馬達與風扇之間配置距離如何影響風扇周圍流場，並根據結果找出最佳的配置距離。最後從上述分析中，量化各參數並發展以轉速為變數的熱傳經驗式，輔助日後風扇設計上對熱傳的預測。在經過網格驗證後，得到初步模擬結果，使用預設風扇的狀況下不論是改變物件之間的距離或是改變葉片角度等方法皆無法有效改善鰭片的熱傳係數。

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:張雅玲、丁家敏、臧錫智、田秋寶、林振志、張正敏基於演化算法之驅動器控制參數調整技術

本文說明了馬達為現今自動化產業設備的主要動力來源，為了達到較佳性能，使用馬達驅動器進行馬達控制，因為不同產業類別，性能需求有所不同，因此，需要針對個別需求進行馬達控制增益參數調整，而馬達驅動器控制增益參數的調整方法與系統參數有相當大的關聯性，探討傳統自動控制方法中的頻域設計，與時域設計的計算方法，討論不同控制架構的差異與優缺點，最後說明演化式的最佳化方法，包括單目標與多目標最佳化問題討論，可應用到不同的產業與處理多變工作狀況，滿足各種工程問題。

作者:林懿伶、徐偉晉基於AUTOSAR架構之電動車馬達驅控器軟體開發與實現

本文闡述碳化矽馬達驅控器的軟體設計流程與架構實現，內容涵蓋以下重點：系統架構、介紹整體規格、硬體配置及軟硬體介面。本軟體開發遵循AUTOSAR標準，並介紹所使用的開發環境與工具鏈。軟體架構採分層設計，應用層包含馬達控制與錯誤診斷等功能模組。診斷功能用於實現系統異常監測與故障處理，確保安全性與可靠性。MCAL 底層設計描述主要硬體周邊模組的配置方式，確保韌體功能正常運作。本文提供符合AUTOSAR的設計框架與實現方式，為碳化矽馬達驅控器的開發與應用提供參考。

作者:黃仲欽、高瑋澤、吳家驊、李瑤、許家章、劉佳恩五相永磁式同步電動機的設計與驅動器研製

五相永磁式同步電動機的優點為故障容忍度高、可分散驅動功率轉換器輸出電流、高可靠度及電機安全性。文內提出20極22槽，內轉型五相永磁式同步電動機的設計，其定子的外徑為220 mm。並以有限元素磁路分析套裝軟體Maxwell-2D進行電動機之磁路、頓轉轉矩及感應電動勢之分析，完成優化的設計。定子採用全開口的槽，可簡化製作過程。

五相永磁式同步電動機之驅動系統，其功率轉換器採用五相五臂型變頻器，控制策略以線性霍爾效應元件偵測轉子角位置信號，並利用數位霍爾效應元件的信號作轉速之估測。此外，本文內所述之系統亦藉電流感知器偵測相電流，且以上述的回授信號完成轉速及各相電流閉迴路控制，提高轉速響應、降低電流諧波含量與增進系統效率。本文採用32位元數位信號處理器TMS320F28069作為控制核心，在驅動系統中，轉速及相電流控制策略皆由軟體完成。本系統之直流鏈輸入電壓為70 V，在轉速800 rpm及電磁轉矩8.16 Nm時，整體效率為84.4 %，電流總諧波失真率為1.47 %，實測結果驗證了本文控制策略的可行性。

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。

歷史雜誌