文/季平

全球工業化、自動化，以及電動車與淨零排放等趨勢帶動高能效馬達產品的市場需求。日商環球訊息有限公司(GII)報告指出，2022年全球馬達市值約達72億美元，預估2023-2030年內成長率將超過5.9%，尤其機器人技術不斷推陳出新，帶動高效電機需求，預估全球高效率馬達的市場規模在2022-2027年將以年複合成長率6.52%的速度成長。

馬達（Electric Motor）又稱電機或電動機，上至人造衛星、火星地表探測儀，下至重工業(如風扇、鐵捲門、電梯、船舶等運輸工具)、民生用品(如電器、電動車、無人機、玩具)，馬達無所不在，也是工業自動化不可或缺的核心之一。馬達按原理、構造、特性與應用方式，發展出不同種類及應用。

一般人對馬達的印象可能是：通常以電源來分類，可分成直流馬達與交流馬達。直流馬達可運用於家電、手動工具、工業設備等範疇，又可分為有刷直流馬達與無刷直流馬達。有刷直流馬達價格親民、易於製造與維護，但是效率稍低、噪音稍大；無刷直流馬達效率稍高、噪音稍低，但價格稍高，製造與維護方面的複雜度也稍高。

交流馬達可再細分為：感應馬達，使用於家電產品或製造業，如食品/包裝機械、電動車及各類自動化設備；伺服馬達可使用於需要精確控制馬達轉速、力矩、位置的應用範疇，如機器人、工具機、工業自動化控制等領域；調速馬達可以利用轉速發電機及速度控制器調整馬達轉速；減速馬達可以利用齒輪減速機降低馬達轉速、增加馬達輸出扭力。另外有一種高效率馬達，可以將更多的電能轉化為機械能，減少電能損耗。選擇電機馬達通常依功率、效率、尺寸、轉速、環境等因素而定，某些使用環境可能需要選擇IP防護等級馬達(如防塵、防水)。

國際上以國際電工委員會(IEC)訂定的IE等級代表馬達效率：IE1(常規效率)、IE2(高效率)、IE3(超高效率)和IE4(最高效率)，數字越大代表效率越高、越省電；台灣則採用CNS14400作為馬達效率標準；變速馬達效率則分為IE1-IE5等級。

在節能減碳趨勢及政策帶動下，除馬達單體外，部分國家對於變頻器、驅動設備等馬達延伸系統設備已實施能效管制。美國早在2007年即同意導入工業馬達能源標準規範，以有效降低馬達的能耗占比，歐洲諸國則實施最低能源績效標準（MEPS）等政策，法律上甚至禁止使用IE1或IE2馬達，這些趨勢及轉變促使國際大廠陸續投入高效馬達的研發行列。

馬達智慧化聯網時代來臨

隨著智能時代來臨，馬達也逐步進化成「智慧馬達(Intelligent Motor)」。工業4.0浪潮下，雲端服務、AI、大數據、通訊及物聯網等先進技術使工廠設備相互串聯溝通，打造工業物聯網（IIoT）世界，藉由各種感測器與先進技術，可以將各類設備運轉狀態資訊上傳至雲端進行大數據分析，進一步彙整機器工作狀態，甚至連一般的馬達系統都已走向馬達智慧化聯網系統。

工研院產科國際所指出，馬達智慧化聯網系統整合了馬達元件、感測、通訊、雲端運算與平台服務，可以透過客製化平台進行一系列障礙維護及預防保養等功能操作，提供障礙解除建議。全球馬達智慧化聯網系統發展進程分為三階段進行：第一階段為工具數位化；第二階段為產品運作可視化；第三階段為功能優化及商務模式創新。

第一階段的工具數位化透過Ansys等模擬軟體輔助馬達設計，加上企業導入ERP及MES系統，促使企業邁向數位化運作，有利廠區製程資訊的電子化及統合。第二階段的產品運作可視化則是馬達結合物聯網及感測器技術，透過感測器蒐集資訊並將馬達運轉狀態上傳至雲端平台進行資料蒐集及分析，使遠距監測及障礙告警等功能更臻完善。

第三階段則是功能優化及創新商務模式，可利用AI專家系統提供馬達設備端操作指引，加上邊緣運算可使遠端裝置先行處理資料再上傳至中心平台，不只可以節省能源消耗，還能輕鬆彙整安裝於不同廠區內的馬達裝置運作資訊。全球多數業者已進入第二階段，至於早一步進入第三階段的設備商可以成為服務提供者，提供智慧化聯網解決方案。

智慧馬達同時具有控制、保護、監測、通訊、網路以及管理等功能，透過IC晶片設計與通訊協定就能完成前述功能，最常見的應用領域是機器人與電動車。軟硬體及感測技術相互搭配，可以提升馬達整體性能，如Macnica智慧馬達感測器OEM解決方案，就是由專用軟體配備Analog Devices超高精密微機電系統（MEMS）感測器硬體，將電池供電的感測器安裝於馬達散熱片上，採用智慧手機App進行初始設定，開始使用後，AI機器學習也自動啟動，累積一段時間後便能自動生成可以偵測異常的AI模型，可偵測9種馬達異常並分析異常狀況，透過這類預測性維護功能可以降低故障率和當機頻率。

電動運具里程碑—軸向馬達

節能減碳趨勢使全球電動車市場極速成長，帶動永磁馬達和感應馬達的需求及發展。隨著相關技術提升，交流感應馬達、永磁同步馬達和開關磁阻馬達逐漸成為電動車馬達的技術主流。

車輛中心產業發展處(ARTC)指出，電動車驅動馬達可以提高電動車平台的電壓，大幅提升功率密度、降低電能耗損及提升續航里程，所以有其重要性。不過，在電動車發展初期，動力系統曾出現感應馬達與永磁馬達之爭，而在特斯拉(Tesla)選擇永磁馬達後，逾90%的市售電動車馬達多使用永磁馬達。(Learn More)(圖/:2023年Benz與TASA發表軸向馬達技術。source：Benz)