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作者:李志升、林俊辰、郭柏辰、林懿伶、李秉倫、張伯華導入車輛功能安全標準ISO 26262經驗分享:電動車用馬達控制系統之軟體安全需求規格發展

ISO 26262車輛功能安全標準已漸漸被台灣車輛產業重視，此標準主要針對安裝於車輛內之電機電子系統，基於系統性或隨機性失效所引發之意外作防範或避免。此標準涵蓋的範圍頗廣，包含系統之整個生命周期，從概念產生，發展過程、生產、運作，直到除役退出市場均在標準規範內。其中，ISO 26262極為強調每個發展過程前必須訂定之安全需求，標準內定義了安全需求所擁有之階級架構以及該有的屬性。基本上，台灣車輛產業於制定安全需求方面經驗不足，公開的文獻也鮮少提供實例供參考，因此本文旨在提供工業技術研究院於此方面的一些經驗分享與實例，希望能降低國內產業導入ISO 26262之難度。本文聚焦於推導應用於一純電動車輛之馬達控制系統相關之軟體安全需求。

作者:黃榮興、徐丞信、林俊良CNC之網路即時線性馬達動態模式鑑別及智慧型伺服調機

本研究之目的在於如何透過網路即時地執行CNC線性馬達動態模式鑑別以及智慧型Fuzzy-PID伺服調機。在線性馬達動態模式之即時鑑別方面，我們自行研發一套鑑別法，使用逆向離散傅立葉轉換（IDFT）及平衡實現合成法完成線性馬達動態模式之系統鑑別。此實用之系統鑑別法包括輸入不同頻率之正弦波信號與量測輸出信號以計算系統轉移函數之大小及相位，利用此所算得之結果再進行逆向離散傅立葉轉換，運用平衡實現法將脈衝響應合成最後之轉移函數。以此所鑑別出來之轉移函數來當性能追蹤指標。

智慧型伺服調機使用動態同步追蹤機制，以加入模糊推論（Fuzzy Inference）即時地調整線性馬達硬品迴路中之控制增益，使得其動態輸出響應逼近性能指標之動態輸出響應。實務上，若CNC工作時負載產生變化，可採用此性能追蹤機制來即時調機。

本研究透過RTLinux硬即時（Hard-Real-Time）多工運作系統以及TCP/IP即時網路傳輸機制建立一套智慧型網路即時伺服調機系統。此系統之運作主要是進行即時線上模式鑑別、動態追蹤與伺服調機之工作。

作者:劉建聖、張育豪、李鴻飛、彭文陽、林正軒磁預壓節能型音圈馬達自動對焦致動器的設計

在影像系統中，對焦是其中最重要的功能之一，近年來將具有對焦或變焦功能的數位相機整合到手機裡已經躍升為市場的主流，各種廠牌的手機相機如雨後春筍般的出現在市場上。自動對焦致動器在相機系統中是基本配備，主要功能在於拍照時調整焦距，改善成像品質。常見的自動對焦致動器有：音圈馬達、步進馬達、壓電馬達及液態透鏡等，而音圈馬達因為有成本低、體積小及定位重複性高等優點，因此適合用於手機相機模組中。

傳統的音圈馬達分為開迴路與閉迴路控制兩種，開迴路控制是使用彈片來進行重複性定位，而閉迴路控制則是運用位置感測元件（如霍爾元件）所產生的位置回饋訊號來調整鏡頭的位置。然而產業界目前的問題之一是音圈馬達式的自動對焦致動器有彈片製造組裝困難、耐摔性差及能耗不易降低的缺點。本篇文章主要在提出一創新的無彈片開迴路式音圈馬達的設計來改善其缺點，該創新點在於利用磁預壓力結構設計以取代彈片的預壓力結構，以利往後在製造組裝上更為容易。由實驗結果顯示，本研究所提出利用磁預壓力可替代目前市面上較普遍的彈片式音圈馬達，並以一款8.5x8.5 mm音圈馬達致動器進行驗證發現，在相同對焦位移（0.4 mm）要求下，所需輸入電流下降15%以上，特別適合應用於後續高速動態響應對焦需求的超薄像機模組。

作者:胡敬暉、楊勝明、彭文陽、楊涵評、陳譽元永磁交流馬達無轉軸位置感測器控制

永磁交流馬達一般都會裝設轉角感測器來偵測馬達的轉子角度作為速度或位置控制之用，但在某些特殊的應用，例如壓縮機，由於系統的限制並不適合安裝任何轉角偵測裝置，或是基於成本的考量無法使用，所以無轉軸位置感測器的控制技術在永磁交流馬達的應用有其必要性。本文首先對習知的無轉軸位置感測器控制技術做一些介紹，接著分析及推導永磁交流馬達在高頻時的數學模型，然後說明利用高頻的脈動電壓注入以偵測轉角的方法。除了理論的分析及說明之外，本文亦提供實驗驗證的結果以佐證此技術的可行性。

作者:沈宗福、盧江溪、吳江龍、詹瑞麟、彭昌明、楊竣翔工廠馬達動力系統節能改善應用與2014年實例

經濟部已公告自104年1月1日起實施高效率馬達IE2效率，105年7月1日起實施IE3效率，並104年4月13日修正IE3馬達補助方案。使用高效率馬達取代傳統馬達是直接、快速與有效的省能手段，效率可提高2~8%，而馬達動力系統（如風扇、空壓機、泵浦、冰水機…）更是節能重要的對象，節能可達10~50%。本文主要針對2014年輔導國內3家示範廠商，進行馬達動力系統（空壓機系統與空調冰水機系統）節能改善的案例，說明改善的評估過程、改善手段與結果，以作為國內廠商導入馬達系統節能之參考。

作者:江緻惟全球高效率馬達發展趨勢

因應全球氣候與環境變遷，各國政府積極展開節能行動。馬達雖屬成熟產業，因龐大節能潛力，成為各國實現節能減碳目標重要標的。當前各國相繼實施最低能源效率標準（minimum energy performance standard, MEPS），以期提升馬達系統使用能效，並進一步開始探討變頻器、風機、泵浦等整體馬達系統能效規範。本文將從政策、市場、技術三大面向，分析全球高效率馬達發展現況與未來趨勢。

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:周信宏、龔應時多軸伺服驅動器設計

作者:蔡孟勳、周家駿、吳明政、黃仁樹、莊易霖、陳文瑞感應馬達最大化加速度、最佳化效率與全數位控制之研究

工具機主軸馬達大多以感應馬達為主，其控制方法有純量控制與向量控制，純量控制方法就是俗稱的V/F控制，V/F控制大多操控在開迴路系統，特色是方法簡單，但是會有多餘的能量損耗、無法控制電磁轉矩與磁通大小等問題；向量控制則是相反，此方法可以將馬達三相座標系統，藉由空間座標轉換，將複雜的三相座標系統，轉換至d、q軸旋轉座標系統，進而可以將複雜且耦合的電磁轉矩與磁通解耦合，達到獨立控制的目的。然而就算使用向量控制來控制感應馬達，不同的d、q軸電流命令，仍然會有不同的影響產生，q軸電流命令可以由速度迴路計算得知，d軸命令則是使用者自訂，因此本文提出如何選定適當的d軸電流命令，使感應馬達可以得到最佳化效率及最大加速度。在全數位控制中，EtherCAT為目前所較流行的數位通訊，本研究亦說明如何將EtherCAT如何整合入整體控制。

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:徐銘懋、彭文陽、林正軒、鄭詠仁、楊竣翔、陳譽元鋁轉子IE4+超優質效率三相感應馬達技術

工業製造快速的發展，機械系統載具因具有極大的能源消耗，所以採用優質效率的馬達將受到密切關注。近年來，因為材料、工藝技術和研發能力的精進，馬達效率有極大的的提升，所以達到能源有效利用。國際電工委員會(IEC)於2014年訂定最新的IEC相關等級規範，然後使馬達效率數值具有限制依據。歐洲各國規定相關的推行時程，於2015年1月1日起，推行IE3優質效率感應電動機的施行；在未來有機會推行IE4以及更高效率特性的感應電動機。工業技術研究院針對馬達的節約能源方案，先行研發IE4+的單速超優質效率三相感應馬達，因應推行時程的到來。本文將針對2 HP、4-Pole、220 V、60 Hz的馬達規格，透過磁路分析、有限元素法、損失分析，然後探討原理、設計和實現；研發成果獲得效率數值達89.7%，較傳統感應馬達具有極大的省能效果。

作者:黃昌圳高性能永磁磁通切換馬達之集中繞組設計

本文旨在提出高性能永磁磁通切換馬達之繞組設計方法。首先，為了得到低頓轉轉矩之馬達，選擇具有較高的最小公倍數之槽、極數組合。其次，控制每極每相之槽數在2/7與2/5之間，目的是確保繞組因數至少大於或等於0.866。然後，介紹繞組配置的程序，以12槽11極為例，對可能的四種繞組配置，利用有限元素法進行分析，探討與比較對馬達性能所造成影響。最後，針對可以實施單層繞的槽、極數組合進行繞組配置與特性分析。

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