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作者:陳盛基、張金鋒、徐銘懋應用於電動車之開關式磁阻馬達電腦輔助設計與分析

隨著環保及節能議題受到高度的重視，電動車的研究亦如火如荼的展開，電動車中取代燃油引擎的主要關鍵零件為電動馬達，目前適用於純電動車的馬達中，開關式磁阻馬達又稱為切換式磁阻馬達（switched reluctance motor, SRM），具有耐久堅實性、無碳刷、低成本及寬廣的操控速度範圍等優點。本文利用ANSYS MAXWELL，進行額定功率50 kW之電動車用SRM雛型的設計分析。所設計的電機定轉子重量71kg，效率達93.6%。

作者:康基宏雲端能效管理方案

手機已成為世界上個人最主要的裝備之一，且幾乎都是隨身攜帶。藉由新的通訊技術，所有馬達的運轉資訊包括電壓電流及功率等都可顯示在手機上。工程師及管理者都可透過手機了解每顆馬達的運轉狀況，經過授權的人員更可藉由手機用他們的手指控制馬達運作。

作者:江緻惟節能減碳及物聯網下馬達產業發展新契機

馬達為帶動工業設備、家電運轉必備元件，產業發展成熟。近年來，因應全球節能減碳發展趨勢，占終端用電46.2%的馬達產品，成為各國政府重大能效管制項目；此外，搭載物聯網發展浪朝，馬達相關智慧化產品也快速增加。高效化、智慧化儼然已成為帶領馬達產業革新的兩大重點方向，國際大廠紛紛投入發展先進馬達節能技術如永磁、磁阻馬達，變頻器在節能意識提升下市場成長可期；而通訊、資料整合應用成為馬達系統融入製造業物聯體系發展重點等，本文將針對上述兩大趨勢進行介紹。

作者:蕭瑞聖電動車輛電動馬達市場與廠商機會

近年來電動車已漸漸採用永磁同步馬達取代感應馬達，以得到更輕巧設計，尤其是內置磁石式的永磁同步馬達，在電動車輛的驅動動力系統，歐美國家較常應用感應馬達，日系車則偏向永磁同步馬達。對於切換式磁阻馬達，雖然目前較少使用，但具有潛力且值得關注，任何電動馬達驅動系統都需要適當的電力轉換器供電激勵，因此馬達驅動系統是一種含電動馬達、變頻器（inverter）、控制器、感測器等機電整合的系統，必須整合電動馬達設計，才可獲得良好的運轉與動力輸出性能。

美國自2018年將嚴格執行無汙染車輛管制，2018年之後將刺激複合動力車（hybrid EV, HEV）與電動車（electric vehicle, EV）市場成長，預測2020年電動車市場仍由複合動力車（HEV）所主導，2020年銷售值35.0億美元，電動車輛電動馬達需求量與銷售值將大幅增加。

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: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2015年實例

使用高效率馬達（電動機）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（如風機、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2015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新動向

馬達為帶動各式家電、商用以及工業設備運轉動力元件，其耗電量龐大，在全球節能減碳意識高漲下，已成為各國政府實施能效管理措施的重要標的物，為成熟的馬達產業帶來創新發展機會。在政策面，各國主要運用最低能效管制標準規範國內銷售馬達效率，近年走向標準提高、擴大規範馬力數範疇與類型發展；在技術面，國際領導廠商紛紛展開永磁、磁阻等新型馬達技術以超越國際標準、宣示其技術能量；在市場面，雖近年經濟景氣欠佳，但在各國馬達能效政策支撐下，為馬達市場持續注入成長動能，預估2020年全球高效率馬達市場規模將達882.3億美元。

作者:彭致勛、林俊安、周信宏應用於馬達驅動器之準諧振隔離輔助電源設計

近年來，由於工業自動化的蓬勃發展，伺服驅動技術已被廣泛地使用於各種產業之中，使驅動技術仍不斷精進。其中的關鍵零組件－馬達驅動器，一直是各供應商的研發技術重點，主要追求高精度、高性能、智能化、模組化等等，期能提升其同產品規格中的競爭力。針對某些小功率的應用，系統中所使用的驅動器通常因為空間限制、而需要盡量小型化，達到此目的的一種方式就是提高效率、降低熱損失，本文將介紹使用準諧振的隔離電源，設計於馬達驅動器上，可得到較佳的效率。

作者:周柏寰、許煜亮、張興政、楊士進、陳昱態、朱玉鳳雷射振鏡馬達振動分析及除振技術之研究

本研究旨在開發一套基於慣性感測技術之雷射振鏡馬達振動分析與除振系統並應用於抑制雷射振鏡馬達的扭力共振頻率。我們將針對本研究所需相關硬韌體實現、演算法理論及實際應用之開發與設計，完成下列工作項目：（1）開發一套具輕重量、小體積、低功耗、低成本與高可靠度之振動訊號感測模組；（2）開發高效能之振動分析與除振演算法；（3）建構高效能之梳狀濾波器。最後，本研究將整合所研發之振動訊號感測模組、振動分析與除振演算法及梳狀濾波器為一振鏡馬達振動分析及除振系統平台，來加以抑制雷射振鏡馬達的振動問題，進而改善雷射振鏡系統的精準度及穩定度。

作者:潘正堂、楊育昇、張竣傑、王紹宇、孫培原多軸馬達控制於下肢外骨骼醫療輔具開發

因應臺灣的醫療科技服務的發展，包含運動傷害、疾病復健、身心障礙者及銀髮族等需求，本文介紹馬達設計及控制器之開發應用於下肢外骨骼醫療輔具，其下肢外骨骼機構亦是由本文所設計。馬達設計以醫療輔具應用為目標，使用有限元素分析法進行磁路分析。控制器分為上位控制器及馬達驅動器，上位控制器建立步態時序命令控制多軸馬達；馬達驅動器以磁場導向控制（field-oriented control, FOC）之空間向量脈寬調製（space vector pulse width modulation, SVPWM）法則建構電流、速度、位置控制程式並設計比例、積分、微分（proportion, integral, differential, PID）控制器得到高響應頻寬及高穩定度。最後整合機構、馬達、驅動器及上位控制器開發具有良好適應環境能力之下肢外骨骼醫療輔具。

作者:趙昌博、王懷三、邱康富、黃介一應用於光學穩定化模組之手震抑制系統開發

本研究致力實現相位領先-落後控制器之虛實整合數位控制平台技術，用於增加各式手機相機之新型光學影像穩定器（optical image stabilizer, OIS）模組中鏡片穩定性，改善手部的晃動所造成拍攝相片不清晰之問題。數位控制設計系統為參考單眼數位相機中防手振系統之機構與相關伺服技術，利用軟硬體相互搭配方式開發出模態分析系統與相位領先-落後控制器，搭配後端驅動晶片，實現本研究所提出光學影像穩定器中相位領先─落後控制器之虛實整合數位控制平台，最後利用現場可程式化閘陣列（field-programmable gate array, FPGA）系統實證。本數位控制系統平台主要針對市場上手機照相光學影像穩定器模組進行分析，其系統之鏡片位移與轉動作為系統控制參數，搭配驅動鏡片之音圈馬達磁力控制以達到非線性防手振光學影像器系統開發。主要研究可分為三大部份：（1）光學影像穩定器模組系統模態鑑別程序標準化；（2）光學影像穩定器模組參數變動之相位領先-落後控制器設計與結果模擬驗證；（3）利用FPAG相關技術與Matlab/Simulink/HDLCoder建立即時參數調整光學影像穩定器數位控制平台。首先使用市面上手機照相光學影像穩定器模組系統建立標準化之數學模式，系統經線性化與解耦合分析，在參數變化下進行強健相位領先-落後控制器設計，再由模擬與實驗軟硬體整合方式來驗證控制器之功效後，經實際的電路來建立系統之數位控制平台。

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。

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