前言
在二十一世紀的今天，國際間對於生活品質的要求愈來愈高，不論是小自隨 身攜帶的行動電話或是大至各式重型機具，在民生或是工業上各種自動化設施的 運用愈來愈普及。但是在環保意識抬頭及綠色生活機能空間的訴求前提之下，如 何提高各式機具能源的使用效率已逐漸成為跨國性產學研政界所共同關注的課 題。而這些課題當中無論採行何種方式來提高機器具的使用效率，其中的關鍵點 仍然是在於那些能夠將電能及機械能間做適切能量形式轉換的電機機械裝置是 否能在最小的額外能量損耗下正常地工作。
以能源工業方面來說，由於集中化的高效率發電及分散化的應用代替能源兩 大訴求，使得超大型化之超導同步發電機及小型化之非同步式發電機近幾年來亦 日受重視。但是相對的，傳統型式且行之有年的旋轉同步式及非同步式發電機在 架構及性能上是否能夠配合上述訴求，已經到了必須確實地檢討的地步，而開發 具有嶄新架構的動能/磁能/電能轉換機構之設計在產業及應用上的需求更是刻不 容緩。同樣地，如何結合半導體及電力電子技術來更有效地將電能作長距離的傳 送及轉換，也是傳統的電機機械產業及研發上所即刻面臨的挑戰。
另一方面，以民生交通方面來說，目前世界各國政府均紛紛地透過法令及經 濟上的鼓勵及限制來設法降低都會區因交通運輸工具所造成的污染問題。自一九 九八年起，在美國加州銷售的汽車中，必須有百分之二是「無公害車」，而到了 公元兩千零三年，這個比例還要增加到百分之十，目前在該國已有十二個州要跟 進這個標準。以如此嚴苛的標準來說，目前亦只有電動車能達到這個標準，也促 使各國的學術界和工業界逐漸地重視並投入電動車相關技術的研發。但是針對電 動車的驅動技術而言，除了目前一直在尋求突破的蓄電池材料以及配合的電力電 子充放電技術改進外，整個驅動系統的核心仍然是在開發設計出一適切的電機機 械架構以能夠提供所需的電能/機械動能轉換輸出。
同樣的，在重工業、電腦及精密半導體等相關工業應用方面來說，舉凡大至 工業大型機具的運動，小至光碟驅動、高速資料讀寫頭及半導體晶圓前段與後段 加工時，都必須使用到能夠提供精準定位及快速運動的機械動力來源。雖然隨著 電力電子及數位訊號處理器技術的發展，各種精密伺服軟硬體驅控技術的實現多 已不再是太大的困難，但是往往所驅控的實體－即各式電機機械在輸出及操作特 性上有其先天上的侷限性，因此在面臨次世代如奈米級的工作需求時往往力有未 逮。因此發展嶄新的電能/磁能/動能轉換架構，已是目前在講究全面電子化的精 密工業應用上所不可或缺的。
由於近年來國內電力相關產業及學術界對於目前在國內科技產業研發與製 造上佔有相當大比例的電機機械產業均較偏重於相關驅動控制技術的發展，使得 電機機械本體的技術開發層次仍一直停留在傳統的經驗傳承方式。而觀諸國內目 前雖然在經濟部工業局的輔導協助下，於北、中、南各區已陸續醞釀籌組或成立 了電動機相關產業製造廠商聯誼會，但是整體來說聯誼會在性質上仍多偏重於聯 誼及商情交流的層面。在面對整體產業升級及所謂的 e 化的潮流下，這類所謂的 傳統產業若仍然是依循著過往所累積傳承的經驗及固定架構來設計製造各式電 機的話，終將會因無法追循時代科技的變遷而遭到淘汰的命運。更何況在我國已 正式加入 WTO，即刻已面臨的問題就是在缺乏高額關稅政策保護的情況下，如 何協助國內每年有數千億產值的電機產業來因應新局。雖然許多的業界有識之士 已開始體認到這個潮流而開始朝向降低人工成本及生產自動化兩方面而努力，但 是國內目前也面臨了人才及技術的斷層現象，年輕一輩的科技人才鮮少有投入此 一領域的研發工作。歸根究柢地探討，在電機機械產品本身上面，包含電動機與 發電機之相關產品，由於其技術水準及附加價值仍然無法提升，很少有開創性的 設計製造思維或技術引進，主觀上使得此領域似乎較無法彰顯其重要性及普及 性。可是從另一個角度來看的話，不論科技熱潮如何的轉變，小至數 W 等級 的微型電動機與大至數千 MW 等級的發電機，仍然在可預見的未來中具有無可 替代的地位。因此在其整體開發的技術領域及層次提昇上，絕對值得業界與學術
界投入相當的心力來努力實現之。
台灣之電機機械產業在發展上正面臨一個關鍵的轉捩點，一方面由於勞動力 的成本上升，使得大部分產業必須深思如何增加產品的創新性，進而提高其整體 附加價值來迎接產業及消費市場的快速變遷；另一方面卻又要面對高素質的研究 開發人才目前多投入至其他時髦的通訊電子與 IC 設計領域，使得具開創性之電 機架構研發上較缺少有受過完整紮實技術訓練的人力支援。如何能在同時兼顧國 際科技發展潮流、產業應用需要、高環保及效率要求規範及整體價值提昇等前提 下，對各式現有或是具開創性的電機機械架構，從特性分析、設計及製造做完備 且徹底地檢討與投入研發，並有效地運用先進電子技術及培養相關的高等研發人 才，將非常有助於提升我國電機機械產業之技術層次，以面臨新世代的挑戰。
擬推動之研究主題及內容
由各種能源應用、精密加工技術需求及民生工業應用發展趨勢之觀察，因為 應用技術層次提昇的結果，各國對具原創性之電機機械研發人才的需求將不斷地 增加。為因應未來新一代電機機械架構之變化，宜及早培育高級電機分析及設計 之研發人力，因此本特色計畫擬推動下列各項研究包括：
主題一：靜態電能轉換裝置
(1)變壓器操作磁場對周邊環境影響分析 (2)大容量變壓器之分析與設計
(3)特殊高功率應用場合之變壓裝置設計 (4)電力用變壓器之自動故障偵測
(5)電子裝置用高頻變壓器之設計分析
主題二：高效率動態電能/機械能轉換裝置
(1)動力用高效率感應電動機之設計與特性分析
(2)非同步式感應發電機之磁路分析與設計 (3)同步發電機之磁場分佈及操作性能改善
(4)永磁式同步電動機及無刷電動機磁路分析與設計。
(5)開關式磁阻同步電動機設計與應用探究 (6)大功率電動機及發電機之設計與特性分析
主題三：精密伺服應用之電動機裝置
(1)個人電腦內相關驅動用精密電動機之設計開發 (2)電子工業加工用精密電動機設計
(3)工業伺服動力用相關電動機之特性分析與設計
主題四：線性且直接驅動之電動機架構
(1)大型動力驅動用線性電動機磁迴路設計及動力最佳化 (2)小型定位驅動用電磁式線性電動機設計及操控特性分析
(3)半導體製程、精密製程及通訊用微小化線性電動機分析與設計
主題五：民生工業上特殊應用之電能/機械能轉換裝置開發 (1)電動車輛驅動用之特殊架構電動機
(2)開關式磁阻電動機設計與應用特性分析 (3)通訊手機用震動式電動機技術開發
(4)家電電器用之電機及壓縮機驅動架構設計
(5)小體積多用途之高轉速同步及感應電動機設計研究 (6)電磁閥結構及驅動技術分析與硬體設計
(7)各式無軸承電動機之設計與應用特性分析 (8)降低電動機震動與操作噪音之研究
主題六：結合微機電及奈米技術之次世代電機機械架構
(1)深刻電鑄模造技術（LIGA）製程應用至微小電動機製作之探究 (2)微米級電動機電磁及電荷特性對性能之影響分析
(3)微小化電動機之相關量測元件及系統製作開發 (4)微小化電動機系統之最佳化架構分析與設計
預期成效
本計畫預期之具體成效為：
(1) 培育未來電機機械市場研發所需人才
(2) 研究結合半導體製程技術之微小化電動機架構 (3) 發展適合於各式民生工業應用之特殊電機機械技術 (4) 提昇國內在傳統電機機械裝置之分析及設計能力 (5) 開發適於精密伺服工業應用及具線型運動之電動機 (6) 加強開發具綠色觀念之高環保、高效率電機機械技術
參考文獻
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