智慧型驅動系統－BLDC Motor with Driver　

開發的心路歷程　　　　　　　

〝電機〞一詞涵蓋的範圍甚廣，包括重電與弱電的領域，甚致通訊和電磁波的傳輸等，而一般的學生，甚致家長也都和股市的股民習性一樣，追高惡低。所以近年來屬於電機的弱電科系成為熱門科系當紅炸子雞，難怪我們黃主任時常感嘆，屬重電的科系老是不容易招到足額學生；請問在座諸位，今日台灣，會有多少學生或家長填科系志願時，是按著自己的興趣，或忠於自己的理念去填寫的？甚致會有幾位學生家長或老師有勇氣和眼光，引導學生去逆向操作？ 

台灣這些所謂〝高科技〞產業在股市上所呈現的訊息，也再一次透露印証出，如同咱們的建築大師漢寶德先生在他的新作品（文學創作，不是建築作品）中感嘆說〝我國經濟快速成長，已經到了發展的瓶頸──我卻覺得如果我們的精神生活品質與財富不成比例，前途是堪虞的。台灣不能只是一個代工的次工業國家，怎麼尋求突破呢？〞

〝我國現代化以來，因為沒有經過一段轉型過程，在創造與美育兩方面都屬於第三等國家，遠不如美國因此經濟的發展建立在廉價勞工的代工業上。什麼時候我們才能成為具有自己風格，受世界先進國家尊敬的新興工業國家？

所以咱們這個社會不只價值觀偏得離譜，再加上媒體的誤導，造成多數的投資大眾都認為只要是晶圓，只要是IC的製造商就是高科技！殊不知買國外昻貴設備造成的〝高投資額〞就是他唯一的門檻，於是台積電、聯電就是咱們莘莘學子的第一志願，股民的最愛！甚致只要是公司名稱掛上〝科技〞兩個字，或只要工廠設在園區就統統是高科技公司！

媒體的誤導，股民和投資大眾的盲目無知，最終造成市場的惡性競爭，後來還是國外買主和設備製造商漁翁獲利！台灣製造商只得了一個〝高科技〞的虛名！

其實這些晶圓和IC代工廠之業績及獲利率已開始在滑落及衰退，這些警訊和趨勢，敏感的股票族早已從很多徵候嗅到一些端倪，難怪一些股市散戶小股東再也忍不住，膽敢在股東大會時向張忠謀質問，挑戰，把張忠謀先生惹毛了！

台灣這五十年來把『經濟成長』當成是唯一的指標，我們只想到眼前可以賺到多少錢，整個國際社會也並不把基礎科學或美學、音樂、文學，當作是經濟發展中應該受到平均重視的。使我們一直倚賴國外的已開發成熟產品，為人作嫁。除賺取些許薄利以外，還是無法學得釣魚的技術–即有創意的研發能力。

創新的能力和美育修養

漢大師在此有很深的感觸：「我國現代化以來，因沒有經過一段轉型期過程，在創造與美育方面都屬於第三等國家。因此經濟的發展，建立在廉價勞工的代工業上。什麼時候我們才能成為具有自己的風格，受世界先進國家尊敬的新興工業國家？」

他語重心長地說：「我國的製造業要能具競爭力，脫離代工的卑微地位，非把基礎建立在全民美育上不可！」這樣的說法，在台灣現今社會，會有很多人無法認同，甚至連教育機構主管都無法理解。

於是他用更多時間去解析；「在我大體上了解了歐洲與美國十九世紀藝術發展的情形後，才明白為什麼西方國家有普遍的審美素養，有較高的產品設計能力。他們花了至少一個世紀，通過國民教育來完成這轉型的過程，實在值得我們參考。」

所以若沒有普遍化的人文基礎作底子，其發展出來的結果也會讓人覺得很突兀。就如個人有一個很深感受和香港的好友不謀而合：每次夜晚時分從港島香格里拉飯店往半山的香港公園散步時，每次往中環方向望去，那些宏偉建築群，都會令我十分震撼！相較之下，在上海外灘或浦東瞭望那些不斷在冒出五顏六色的新建築物時，總覺得像村姑在自己臉上塗抹濃豔的胭脂一般

。

美國的藝術教育到二十世紀二十年代後才開始進入另一個時代，也就是自由發展的時期。而在同時期的德國則有包浩斯(Bauhaus)的成立，結合了藝術與設計的教學，把工業的藝術化推上高潮。

大學熱門科系和股市是息息相關的，習性也是相同的，一窩蜂盲目追高。這些頂著〝高科技公司〞光環的經營者，在往後的日子，想必將會接受，不只是小股東的挑戰，市場上更嚴苛的考驗才是他們必需用心面對的真正難題！

其實危機也是轉機！

為何這些擁有高學歷，〝高科技〞的〝電子菁英〞或所謂的〝新貴〞與股市的散兵一樣只知盲從投資，甚至甘冒〝背叛〞公司不諱，而離棄老東家去大陸投資〝中芯〞，生產同樣的產品，再來與老東家競爭呢！難道他們沒有一點點理想，一些些創意或一絲絲的遠見呢？

從一個國家紙張消耗量，可以衡量一個國家的文化水平，而從一個國家的馬達使用量，可以衡量出一個國家是否為工業先進國家。

我國供電與耗電的相互關係與美國頗為類似，即全國總發電量的百分之55%都被馬達消耗掉了

，因此若將傳統AC交流馬達的35∼40%的效率提升，就可以省掉相當比例的電能，更何況一個設計優良的無刷馬達（BLDC）其效率可高達85∼90%！

這不是奇跡，這是已經達成的事實！

但如果沒有昂貴的稀土磁性材料，如果沒有機電整合，如果沒有靭體的認知（馬達與驅動器電路之結合）我們也無法製造出如此節能，高效率的驅動系統！

開發這個馬達的過程中，除了最先前磁路的分析之外，最困難的莫過於馬達與驅動器

(Driver）的整合，以及驅動器線路上的關鍵性電子零件的Sourcing了！例如：驅動IC，例如：MOSFET,  Power Modules，IGBT……等。

以台灣現電子業的技術基礎，這些Key Components，居然都要進口，不只價格昂貴，交貨期也長！而馬達及其驅動線路的設計也必需遷就其既定的功能規格。所以，這麼高效率的驅動系統（Driver system，BLDC Motor with Driver）就得付出較高的代價！

希望電子業界的先進們能看見下面一個事實，若3C的所有產品加起來，其數量會比個人電腦（PC）還少嗎？若所有的冷氣空調、洗衣機，加上自動化的設備，加上遠端遙控，加上各類工業用設備動力需求，加上電動工具，加上自動販賣機，加上運動器材，加上您們所使用昂貴的設備所需的動力系統及高標準的無塵室系統，加上電動推高機，加上……會比您們現在早已進入戰國時代的PC市場少嗎？舉一個最特殊、最怪異、最沒道理的單一市場，即電動代步車與電動輪椅，其控制器與驅動器，居然只有2 個在世界電子業名不見經傳的國家：英國與紐西蘭所

把持！請問台灣電子業界的先進們，你們吞得下這口氣嗎？

而今世界各地，不僅工業先進國家拼命尋找開發新的能源，連開發中國家對於能源之需求也日愈窘迫，而且已嚴重到影響產業與經濟的成長，在近幾個月來各報章皆以顯著標題警示〝華東、華南不來電，台商想回家，一週限電二天，PCB業重估擴廠計劃〞（工商時報三月十八日第5版），〝正視大陸電力短缺問題〞（經濟日報4月4日第24版），〝大陸限電，去年12省，

今年21省！〞（聯合報，2004/04/04） 大陸限電警報震天響台商自危（經濟日報，2004/6/14 第

九版）。

看了上述報導，咱們也不必高興得太早，因為我們應先捫心檢討：我們有能力去再營造優裕

的投資環境，讓咱們的台商，甚至外商回流嗎？咱們有可行的能源政策和足夠的電力嗎？

電力的開源？

困難重重，幾乎樣樣不可行，建水庫？耗時，緩不濟急，又耗財，投資大，加上居民一定反對，再加上破壞生態環境。火力發電廠？居民更反對！汚染更嚴重！核電廠？甭說了，遺害

子孫，廢料放誰家門口？還在持續吵翻天的話題！

電力的節流？

所有任何問題或困難，那就是BLDC Motor關鍵性零組件的得之不易，那就是百思不得其解，

要請教台灣電子業界的前輩先進們，您們為什麼只一味鍾情於PC的市場？您們有這麼好的條件，為何要在這麼重要的機電產業，關係這個新世紀最熱門，最能凸顯台灣電子領域長才的

節能市場盛宴中缺席呢？

或許我錯怪了電子業的前輩先進們，因為過去沒有值得搭配的電動機，沒有高效率的馬達！

開發完成這個高效能的BLDC Motor，約從98年中開始，前後大約花了五年多的時間，其實從

醞釀構思是在大約18年前，我認識黃經洲先生開始（現任中強光電總經理），後來陸續開發

成功的有BLDC外轉子單向馬達及同屬外轉子的Spindle Motor for CD ROM & DVD，以及BLDC

內轉子單向馬達（BS-38）。

上述所提及三個系列都同屬BLDC Motors，但與現在開發完成的3 phases BLDC Motor with

 Driver，無論在功能、效率上皆有相當大的落差。整個開發過程十分奇妙，似乎好像有一股

強大力量在帶領，我需要的事物，在關鍵時刻就有了，我需要的人，在適當的時機就出現

了，我只能說，這是上帝的恩賜！

尋求最佳平衡點：

從開發這個馬達的過程當中，也讓我深深體會到咱們地球上的物理現象，與處事或待人甚

至和電動機的設計都是相通的，那就是一切都在尋求最佳平衡點！例如：當你要降低磁滯

損時，渦流損增加了，當你要增大槽積，討好佔積率時，矽鋼片因槽積加大而相對減小，

使導磁的矽鋼片很快就磁飽和了！所以，我們可以說，電動機的設計要訣無他，就是在尋

求最佳平衡點！亦即咱們老中說的〝中庸之道〞。而天體的運行亦然。

二十多年前，請教當時我聘請的日本電機顧問小倉先生，〝為什麼矽鋼要設計成這模樣？

矽鋼片應如何設計？〞諸位，您知道他如何回答嗎？〝看起來均勻、對稱、好看就行〞。

我聽了差點昏倒在地，二十年前每個月8萬台幣的顧問費，還不包含來回機票和住宿費！

當時，我想，我請到一個無賴漢！而當年那有磁路分析軟體？！

今天，由磁路分析軟體分析出來的結果，小倉先生講的，似乎有些道理。

從微觀的思考方式作設計的出發點

無形的範圍：涓滴不漏

我們用有限元素分析法作磁路分析，各位待會兒可以從投影片中看出，我前後根據磁路

分析的結果，在轉子矽鋼片結構上作了6次修改，而終於把無形的磁束涓涓滴滴都收納

乾淨，絲毫也不讓它漏失掉！這是如何提高這個電動機效率的相當關鍵點。

有形的區塊：內美外雅

每一個環節都是息息相關的，因此，不管電動機內部結構的堅固牢靠，甚至定子線圈繞

組線的排列，這是馬達外殼以內，客戶也看不到的細部，但我們要求內外皆美，卻不僅

是美的追求，也有電機性能的需求！

在看得到的馬達外殼部分，各位在投影片可以看得到的，它是以質感、典雅，降低成本

，結構牢靠，且容易組裝，為設計原則。鋁擠的外殼，無論在模具或單件的成本上都比

Die Casting 或press抽拉便宜。而與鋁擠同時成形的平行細條柱狀。有其多方面的功能：

1﹒增加散熱面積。2﹒加強外殼強度。3﹒避免二次加工時，產生變形。4﹒外殼無論長

短，在視覺上均可形成均衡美感。就如同希臘神廟前拱柱的典雅線條。另外也類似個人

所喜愛，像德國Bauhaus設計風格，如有粗係相間線條的襯衫一般，細緻中有莊重、挺

拔、均衡的質感。

我們不僅希望能夠追求到最高效率的電動機，我們更追求最高品質的境界，那就是：當

它運轉時，旁邊沒有一個人會發現，它正以每分鐘4000到5000轉的高速在運行，而這個

外徑只有9.6cm的馬達，卻可以拖動3.5噸的中型巴士！更出人預料之外的是，它雖孔武

有力，卻非常省電，目前市面上市的代步車續航力約在30到40公里，而咱們的電動機，

其續航力卻可達到85公里以上！

希望它給諸位的印象，不僅是工業產品，它也是賞心悅目，無論裡外，皆用心設計過，

蘊藏質感的藝術品！

更希望咱們在台灣的工業設計，有能再創造另一個Bauhaus的理念新時代！

                                                                                                         George