8月快訊-1 為台灣加油打氣專欄--車用的變頻馬達 / 李家同

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。