8月快訊-1 為台灣加油打氣專欄--車用的變頻馬達 / 李家同

張貼者:2015年7月28日 下午10:03台灣精密工程學會   [ 已更新 2015年8月20日 上午12:25 ]

為台灣加油打氣專欄--車用的變頻馬達 /李家同 

    我們夏天使用空調設備,有的時候會碰到一種情形,那就是溫度越來越低,於是空調就停止了,過一陣子就感覺到溫度又高了,有的時候會擔心空調會不會再來。其實這種擔心是不需要的,因為會聽到空調的大聲運作,如此周而復始。其實裡面的馬達是不停地關閉又開始的。關閉馬達和重新啟動馬達都是相當耗電的,也會使馬達的壽命縮短。

    我們常常看到一種廣告說他們的空調是變頻系統,這個意思是說馬達的轉速會改變的,不是只有一種轉速。所以如果溫度太低了,馬達的轉速就會降下來,如此就不會停止。如果不夠冷了,馬達的轉速就會快一點,如此就不會太熱。

    大家不要以為這個變頻空調沒有什麼學問,其實我們要知道,在過去,馬達都是工業用馬達,所以馬達的轉速是固定的,電風扇就是一個例子。當初馬達的設計也是為了固定的轉速而設計的。變頻馬達的設計是要應付各種不同的轉速,這其實不是一件簡單的事。

    現在我們如果要發展電動車或者油電混合車,都需要一個變頻馬達。我在這裡要告訴各位,我們國家最近在這一方面的研究做得不錯。馬達有兩部分是我們要懂得的,一是馬達的控制部分,二是馬達本身的設計。

    我們先來談馬達的控制部分。馬達的輸入是交流電,輸出當然是機械之馬達轉子的轉動,再透過變速箱的齒輪傳遞,成為車輪的轉動。交流電有三個特點,一是它的頻率,再者是電壓強度,三是相位。因為輸入的是三相電壓,我們現在的做法是用一個cpu來控制的,對於不同的車輪轉速和扭力,我們會計算出這種情況之下的頻率、電壓和相位。因為有了這種控制,馬達的效能會好得多。如果用單一的頻率、電壓和相位,這個馬達的效率就會非常之差。

    我們再要談馬達的設計,設計馬達是相當複雜的事,我自己也搞不清,大家不用仔細研究如何設計馬達。我們知道,隨便更改一個設計,這個馬達用在某一種汽車上就會有不同的效能。在過去,設計馬達的人真正要把一個馬達做出來放在車子上試用,這是相當耗費財力、人力和時間的。

    現在我們工程師的做法是大量使用電腦,有一個相當複雜的電腦程式可以模擬一個馬達在某一種汽車上的使用情況,所以我們的工程師可以設計相當多種不同的馬達,然後經由電腦模擬看出每一種馬達在這一輛汽車上的效能,再選出表現最好的馬達。此種模擬技術可適用於純電動車或油電混合車,若是油電混合車,這個假設是我們的汽車引擎已經選定了。

從這一件事情上可以看出我們已經是一個相當先進的國家,因為我們過去是不太會設計這種馬達的,我們過去所設計的馬達,它的操作點都是固定的,現在的操作點非常之多,我們也能設計了。一個國家會使用某一種工業設備應該算是第一步,所有的先進國家都是能設計這種設備的,我們應該對這件事情感到高興。

    這一個研究計劃是在經濟部所支持的工業基礎技術計劃內的,這個計畫有人稱為工基計劃,工基計劃強調的是往下扎根,我們所做的事情並不是一般人所講的高科技,也並沒有根據什麼創意,但是唯有如此往下扎根,才能往上提升。試想,假如我們要發展電動車,我們不會設計自己的車用馬達,當然就要買一具車用馬達,可是這個馬達不見得符合我們的需要,我們永遠沒辦法做出非常有效能的電動車。

    能夠設計這種車用馬達,也表示我們其實是抓到了關鍵性技術,這是我們現在相當多工程師在努力的重點,發展自己的關鍵性技術。唯有這樣,我們才可能在工業技術上得以升級。

 

 

李家同

清華大學、靜宜大學、暨南大學榮譽教授

 

博幼社會福利基金會/劃撥帳號:22482053
(300)
新竹市光復路清華大學資訊工程系
 /助理:林小姐 03-5715131,x35047

網站http://erdos.csie.ncnu.edu.tw/~rctlee/article/index.htm
Facebookhttps://www.facebook.com/people/%E6%9D%8E%E5%AE%B6%E5%90%8C/100007748738834

Comments