傳統轉子換一換，馬達從弱雞變猛男 2017/10/17

一顆過時、傳統、耗能的馬達，除了砍掉重練之外，還有沒有機會讓他頭好壯壯變成更有效率的產品？全世界做不到的，工研院化身現代科技黑傑克，為馬達進行開心手術，讓弱雞變成高效率的肌肉猛男。

以馬達為核心驅動的產業機械，是目前工業界中最大的耗電設備，包括工具機、泵浦、空壓機、風機等工業通用設備，用電量約占全球總用電的55％，已經不符當今產業走向節能減碳的設計邏輯。

為了提高馬達運轉效率，最直接的作法就是導入新材料，例如以稀土元素為主關鍵材料的永磁馬達，這也是各國產業主要採用的作法，但此元素為受管制材料，讓稀土成本逐年高升帶動永磁馬達價格居高不下，又成為產業另一個難題。 

製造要便宜、運轉要環保、最好還不要增加成本，這就是當今業者的難題，也是全世界研究者難以攻克的門檻，直到「磁通旋變同步感應電機技術（RoftSIM）這設計理念出現後，難題終於不再成為難題了。同時，讓馬兒不吃草，又要馬兒跑得快的新概念成形了。

「就市面可見技術來看，馬達業者若要從IE2跨越到IE3，往往都需付出不小的代價，除了磁性材料、驅動器成本外，業者還必需重開馬達模具，種種支出就拖慢了台灣馬達業者朝節能高效率馬達發展的腳步，」工研院機械與機電系統研究所組長彭文陽表示，「我們希望新的馬達技術不要反而創造了高不可攀的門檻，如此才能刺激廠商採用意願，與現有馬達供應生態鏈無縫接軌。」

 ▲工研院「磁通旋變同步感應電機技術（RoftSIM）」與傳統感應電機使用的材料和機構完全相同，與現有馬達供應生態鏈無縫接軌。(圖片來源：工研院)

導入工研院開發的「磁通旋變同步感應電機技術（RoftSIM）」，使新馬達的製造成本與傳統馬達相同，甚至更低。這是如何做到的？工研院機械所先進馬達技術部研究員徐銘懋說：「開發的新馬達技術，透過創新的磁路旋變設計達到極低銅損產生；同時，於外型尺寸上和傳統感應馬達相同，若僅是從外觀來看，完全無法分別，具有高取代的優勢。」

說得更詳細點，磁通旋變同步感應電機與傳統感應電機使用的材料和機構完全相同。在機構上，僅有轉子鋼片的磁通拓樸形狀有所差異，其他包含外殼、繞組、定子、軸承、導體條等皆相同，且在相同功率下，也採用相同的尺寸大小。此外，這個新馬達不需要驅動控制器，可以實現自啟動（Line-Start）運轉，相較於需要驅動器的永磁馬達，工研院的開發成果更能快速取代目前將近七成，不採用驅動器的馬達市場；「如果搭配專屬的驅動控制策略，更可達到全域負載點高效率的特性，助於可以切入高階電動汽車、高階馬達工具機應用等。這是一個兼具同步和異步特性的雙模態馬達。」徐銘懋得意地說。

磁通旋變同步感應電機技術使用簡單、磁通設計巧妙、利用無驅動的方式，提升現有馬達效率，且具有獨立的線性啟動，可直接替代傳統感應馬達。由於效能優異，可直接替代傳統馬達，入圍2017全球百大科技研發獎，目前台灣多家業者已表達興趣，工研院也積極透過技術開發案的方式與相關業者合作。