马达节能势在必行 载具模块化整合脚步加速

马达用电约占了七成总电力使用比重，因此提升马达效率，并依据负载状况来适当调整马达转速，将有助于大量节省耗电。马达系统的节能，将对发展循环经济有着推动和促进的重要作用。

依据经济部能源局的统计，台湾整体工业用电大约1千多亿度，其中马达的用电就大约8百多亿度，约占了七成电力使用比重。因此透过变频机制来提升马达效率，并依据负载状况来适当调整马达转速，将有助于大量节省耗电。在全球暖化日趋严重的今日，气温屡创新高，资源也日益短缺，油价更因为国际战争、需求及环境等因素而面临上涨，电费也随之攀升。为了追求更舒适的生活，如何节电将成为企业的重要课题。

提升马达效益

 
图1 : 马达应用占全球用电量很高的比重（约53％），因此各国正致力于提高马达的节能效益，并实施能源效率管制。

在地球暖化及气候变迁等问题的发展之下，碳中和现在已经成为全球共同面对的挑战，企业也开始推动相关措施。由于马达的相关应用占了全球用电量很高的比重（约53％），因此目前各国正致力于提高马达的节能效益，并实施能源效率管制。从2021年起，欧盟和中国都各自开始实施新的管制规定，和过去的管制相比起来，其所涵盖的对象产品范围都大幅改变，而马达更是其中不可或缺的重要环节。

马达系统的节能，是建立节能环境、发展循环经济的一项艰巨而浩大的技术革命和系统工程，探讨马达系统节能的思路与措施，将对发展循环经济技术革命有着推动和促进的重要作用。根据国际能源署（IEA）指出，马达系统的能源消耗，相当于是其发动机的电力消耗，加上小部分额外用于电力系统控制的电力总消耗。

研究显示，电机驱动系统（EMDS）的电力消耗，大约占全球电力消耗的43％～46％，导致的二氧化碳排放量大约为6040Mt（兆吨）。这是至今为止电力消耗的最大来源，远超过照明应用（约占全球电力消耗的19％）。这也使得全球循环经济下，对于研究马达系统的节能和再制造已经迫在眉睫。更换高效率马达有助于降低损失，目前马达常见的耗损如下：

●电磁损失：转子和定子产生涡电流和磁阻的损失。
●摩擦与风阻：轴承与油封的机械摩擦，冷却风扇的动力损失。
●导线电阻损失：定子绕线阻抗,转子导线阻抗。
●杂散损失：电磁波辐射及其他损失。

以经济发展正加速起飞的中国市场为例，其马达系统运行效率总体偏低、能耗较高，与国际先进水平相比之下，要低20～30％。而机组本身的效率也比已开发国家平均低3～5个百分点。因此，中国市场的马达再制造潜力非常庞大，作为马达生产大国，马达的再制造是中国工业发展上的一个重要环节，而马达再制造对于节能减排的意义更为重大，未来将成为中国工业发展的一个重要领域。

外转子马达具广泛应用前景
近年来，欧、美地区流行外径较小，从2极、4极到6极的外转子马达，并且广泛应用于家用换气扇、仪表、抽油烟机、通风扇等应用领域，使得其市场前景非常看好。外转子马达被公认是小型风机的理想驱动马达，广泛的应用于通风、空调、取暖、制冷，以及农业等领域上。

近年来，外转子轮毂马达、外转子双凸极永磁马达在电动汽车领域也有所发展。外转子马达是单相异步电动机（single-phase asynchronous motor）的一种特殊规格，与一般的马达相反，转子在外，定子在内。其优点在于转动惯量大、散热佳、节省铜线，风叶等负载件可以直接嵌在转子上，因此可以大幅度满足一定功率的小体积整机安装尺寸要求。同时,这种电动机的主要材料为铝、硅钢片及少量塑料，这些材料全部都是可回收材料，比现在市面上常见的塑封电机有很明显的优势。

 
图2 : 制造电动车马达相当复杂且艰难，迈向模块化高度整合将是发展趋势。（source：lichol.ngontinh24.com）

外转子马达的结构上是一种完全的创新，外转子内的定子结构可以提高功率大约30％以上，因此在相同功率下，马达体积更小，耗材也可节省30％以上。由于他的材料节省、输出功率高、温升低、振动小、噪音低，并且适合用于轴流、离心、贯流风机动力，因此在欧美等已开发国家获得了非常广泛的市场推广应用，有非常广泛市场前景。

这种外转子马达的扇叶，基本上都是有锭子和扇叶（也就是铁叶或者塑料叶）连接在一起，马达可以做成全封闭的蜂巢式结构，透过?动电容就可以迅速运转工作。因为具备非常多优点，因此国际上知名品牌的风扇都是采用外转子结构者居多，正是因为因为其功耗低、转速高、工作效率也比内转子的马达高很多。此外，金属扇叶惯性大、风机也耐高低温环境，而马达也可以直接做到防尘和防潮，不易损坏，使得使用寿命更长。

电动化载具的整合脚步
近年来，电动化载具开始盛行。电动化载具分为上中下游等不同产业，上游包括电池材料、马达材料、车体材料等。中游产品包括动力总成、电能总成、车身总成、减速器总成、煞车系统、驱动与非驱动轴总成、车架总成、转向器系统、车辆电子与其他零组件。下游则包括电动大客车、电动汽车、电动机车及电动自行车、高尔夫球车等终端应用产品。

动力总成正逐步整合动力总成与热管理系统，包括驱动系统、电池系统、充电和功率组件，及热管理系统等，开始融合进入高度整合阶段。模块化整合是发展的重要方向，例如驱动系统（电机、逆变器、减速器三合一驱动）、电池系统（电池、OBC、DC/DC整合），到热管理整合（PTC、压缩机和管路、阀），在未来都会进一步成为更高度整合的模块。

目前台湾投入动力总成的厂商，包括了台达电、康舒、富田、大同、东元、晟昌、士林电机、致茂、和大、国渊、台亚、本土等，功率组件则有朋程、强茂、信通等。目前也有部分厂商投入发展三合一总成，包括驱控器、马达、齿轮箱，包括台达电、富田与致茂等。相信在不久的未来就可以看到相关的成果。

由于制造电动车马达所需的组件与流程，在大量生产方面会相当复杂且艰难。因此降低生产马达的整体成本，同时维持最高质量标准，将有助于提升电动车的整体采用率。

结语
随着淘汰的废旧马达增多，马达的高效能再制造产业必将蓬勃发展，并可望与废旧马达回收企业等相关企业，一起构建成为马达高效再制造的产业生态链，并加速推动节能减排和循环经济的发展。