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創新平台/超級馬達 擦亮吊扇王國招牌

2019-01-30 23:54經濟日報 李珣瑛

工研院綠能所建立一條龍供應架構,從客製化設計外轉子永磁無刷馬達到示範生產製作,開...
工研院綠能所建立一條龍供應架構,從客製化設計外轉子永磁無刷馬達到示範生產製作,開啟台灣節能吊扇嶄新的商業模型。 工研院╱提供
走進台南市沙崙國中教師休息室,屋頂上懸吊著風格十分古典的吊扇,這六座吊扇乍看沒有不同之處,卻是節能省電利器,因為驅動吊扇的核心使用外轉子永磁無刷馬達,能省下50%電力。沙崙國中在工研院以及合作廠商嘉隆實業的協助下,全校將陸續換裝200台吊扇,估計一年可省下1萬度電,約3萬元,金額看似不大;但若以台灣全國從小學到大學,安裝250萬台吊扇估算,一年省下約1.2億度電,在全球關注節能趨勢下,省電效益驚人。

以能源效率高的永磁無刷馬達,取代傳統AC馬達,節電50%,遠超過現有節能標章的相同產品,因此勢必成為下一代吊扇產品的趨勢,也是吊扇業者爭相投入的關鍵核心技術。

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但是研發外轉子永磁無刷馬達,卻面臨一個大難題,業者必須找到永久磁石、功率IC及控制晶片的零組件來源、並克服驅動器軟硬體開發、馬達與驅控器散熱等技術瓶頸,不但得從傳產跨足科技領域,還要有專業科技研發團隊整合技術;在財力、人力、物力的限制下,這幾乎是不可能的任務。

因此,傳統吊扇產業除了面臨升級的難題,再加上,絕大多數吊扇業者因為人力成本考量,在幾年前紛紛西進,也使此項台灣優勢傳統產業面臨消失的危機。

僅管台灣吊扇產業面臨上述兩大困境,但西進台商依舊握有全球吊扇巿場通路,規模較大的台商一年外銷北美即達350萬台,占歐美市場七分之一強;而根據市場調查,全球吊扇市場產值年約2,600億,具有相當大的規模,而永磁無刷馬達驅動的商品不到10%的巿占率,顯示大家所面臨的技術瓶頸相同,也表達了相當大的巿場機會。

為了讓吊扇產業能繼續發光發熱,在經濟部能源局支持下,工研院接下這個艱鉅任務,尋訪台灣吊扇工廠,了解問題所在。台灣吊扇市占第一的嘉隆實業總經理廖三榮曾找相關業者共同設計變頻馬達,結果並不理想,「裡面的控制晶片以及功率IC只要一個數據不對,吊扇就會搖晃、甚至發出刺耳噪音。」

廖三榮相當無奈,但他不願放棄,直到四年前工研院團隊主動找上門合作,廖三榮對於國家級的研究團隊充滿信心。

廖三榮說,「光是解決噪音就耗掉非常多時間。」使用外轉子永磁無刷馬達的變頻吊扇擁有六段調速,而工研院綠能所組長張鈺炯帶領的研發團隊力求每一段速度都要達到靜音效果。

張鈺炯解釋,解決噪音問題是整個研發最棘手之處,過去改良吊扇噪音,都靠老技師的經驗值分辨,可惜沒有數據化及標準化,無法傳承;團隊的任務就是記錄下這些老技師「聽出來的」數值後,找到發出噪音的源頭,問題可能僅出在一個馬達零組件尺寸精度不好、或是製程中組裝不良,得不斷地除錯、驗證、改良。

廖三榮笑言自己已經是一個要求相當謹慎的人了,工研院更是執著,「他們對數據需求以及問題掌握這方面,真的讓我們上了一課。」用了一年半的時間,直到臻於完美才肯量產上市。

工研院綠能所所長胡耀組指出,目前綠能所建立了一條龍供應的架構,從客製化設計外轉子永磁無刷馬達到示範生產製作、自動化組裝與品檢、性能與可靠度測試、示範行銷甚至是診斷與服務,就是要突破目前產業面臨的瓶頸,開啟台灣節能吊扇嶄新的商業模型。預計2020年在經濟部能源局支持建造的沙崙綠能科學城內,將整合產業團隊,共同建造年產量達10萬套的示範生產技術平台,期望成為產業進軍國際巿場最堅強後盾,也再度擦亮台灣吊扇王國的招牌。

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