搶攻工業馬達控制商機 DSP/FPGA精銳盡出

　　工業馬達雖僅占全球馬達使用量的一小部分，不過因耗電量驚人，已使其成為國際上馬達能源效率主要管制對象（表1）。據了解，以一個11千瓦（kW）、效率為IE3的工業感應馬達而言，當該馬達每年運轉四千個小時，并連續運轉20年之后，其初始購買成本僅占馬達生命周期的2.3%，而后續須付出的能源使用成本占馬達生命周期的比重則高達96.7%，耗電量極為驚人（圖1）。

　　圖1　感應馬達產品生命周期成本分布　資料來源：國際能源總署

　　全球能耗之首　工業馬達蘊藏龐大節能潛力

　　若以功率別來區分的話，功率小于0.75kW或低于1馬力（hp）（約746瓦）的馬達都稱為分數馬達（FHP）。分數馬達通常被用于汽車、暖氣、通風、冷卻、辦公室機械等裝置內的低電壓電源系統應用；而根據Global Industry Analysts在2013年7月的統計指出，分數馬達于全球使用中之馬達的市占率約為87.1%。

　　然而，成長潛力最為可觀的則是整數馬達（IHP）。工研院IEK節能技術研究部能源研究組產業分析師黃雅琪表示，整數馬達功率約在0.75kW、1馬力以上，其最常使用于工業領域，約占整數馬達市場九成，因此又可稱其為工業馬達；雖然整數馬達于全球使用中之馬達市占率約為12.9%，不過其占全球馬達能源消耗比重卻高達87.7%，代表工業用馬達耗電量驚人，蘊藏著極大的節能潛在機會。

　　市調機構Global Industry Analysts于2013年7月發布的市場報告指出，由于2014年全球經濟景氣復蘇，工業馬達市場規?？蛇_263億5，000萬美元，相較于2013 年，年成長率達6.1%；而預計至2018年產值將達333億6，000萬美元，每年以5？6%的年成長率穩定發展（圖2）。

　　圖2　2014～2018年工業馬達市場成長分析　資料來源：工研院IEK

　　另一市調機構Transparency Market Research則表示，由于工業應用領域正逐漸將傳統電動馬達汰換成高效節能馬達，因此工業用的整數馬達將為整體馬達市場貢獻極大的成長動能。此外，美國及歐洲國家為了鼓勵工業部門及早將低效率馬達汰換成高效率方案，因而祭出許多獎勵政策，這也將驅動工業應用領域對于高效率整數馬達的需求。

　　針對蘊藏如此豐富節能潛力的工業馬達市場，半導體元件商自然不會錯過此商機；如因應工業自動化風潮，市場上對于工業伺服控制系統（Servo Control System）的需求亦跟著水漲船高，亞德諾（ADI）即特別鎖定工業伺服控制系統市場，推出以安謀國際（ARM）Cortex-M4為核心的混合訊號處理器，搶攻工業伺服控制馬達商機。

　　瞄準工業伺服馬達商機　ADI Cortex-M4處理器來勢洶洶

　　圖3　亞德諾馬達電源控制市場部經理于常濤表示，工業伺服控制系統的特色在于須提供整個伺服系統閉環路控制，因此對于馬達控制的精準度要求較高，如控制核心須能全面支援嵌入式類比前端與混合訊號處理器。

　　亞德諾馬達電源控制市場部經理于常濤（圖3）表示，在工業自動化浪潮推波助瀾之下，市場上對于機械、電子、通訊、控制、資訊技術整合裝置的核心—伺服控制系統的需求益發熱切；而相較于對成本較為敏感的小家電、消費性應用市場，注重系統控制效能的伺服控制系統，則早已率先多時導入高效率的直流無刷馬達 （BLDC）、步進馬達，而觀察伺服控制的未來趨勢則能發現，永磁同步馬達（PMSM）將成工業伺服控制領域新寵兒。

　　于常濤進一步指出，目前主要應用于工業界的伺服馬達，其控制系統的特色在于須提供整個伺服系統閉環路控制，如扭矩控制、速度控制與位置控制等，因此對于控制系統的精準度要求較高，如控制核心須能全面支援嵌入式類比前端與混合訊號處理，且控制器周邊的轉換器、放大器、隔離器、功率元件等都須調校至符合閉環式電路對于系統精準控制的嚴苛要求。