2018年得獎作品集   

新代科技特別獎:球型感應馬達之設計與實作
獎項:
新代科技特別獎
作品名稱:
球型感應馬達之設計與實作
團隊成員:
顏伯勳、李尚融、張永承、詹濟源、侯淞喨
學校名稱:
嘉義市教育處自學生與嘉義縣協同中學
作品說明:
球型馬達為一種全新的多自由度致動器,可提供系統多軸向的轉矩與角動量,可應用在球形輪胎、衛星的姿態控制器等等。本作品旨在優化球型馬達的效率,使其在應用上更具競爭力,利用特殊的定子線圈激磁、排列幾何模式,讓一顆球狀的轉子,能在空間中往任意角度迴旋的”球型馬達”。承續上一代球形馬達的實作經驗,由感應電動機的學理基礎出發,輔以有限元素分析軟體ANSYS進行電機設計的最佳化,最後實作出符合設計的球型感應馬達,同時建立球形感應馬達的電路模型用以最佳化及客製化。
得獎感言:
「球型感應馬達」是我們花了兩年鑽研的研究結晶,從一開始連馬達的基本原理都不了解,直到可三個空間自由度作動的球型馬達真正被驅動起來,學理上所獲得的知識自不在話下,研發成功所帶來的成就感卻是最讓我們雀躍的! 參賽當天來自全台各地的高手雲集,介紹自己的作品之餘,我們也四處蹓躂、觀摩其他團隊的作品。有光學、機械、生醫、材料等等的研究作品,每個作品對我們而言都是全新、從未觸及的領域,也感謝現場熱情解說的多位學長、學姊們為我們盛情解釋,讓還僅是高中生的我們,得以一開眼界。
評審過程中免不了些微的膽怯,但我們還是盡力呈現完整的研究成果,並且向在場評審詳細解釋我們將來想讓球型馬達的走入生活的應用。有些評審對於我們的成果感到新奇、有些評審則一面仔細地盯著馬達、一面對我們拋出問題。此中最大的收穫在於藉由其他相近領域的專家眼光,來檢視我們的研究,比起關在實驗室裡埋首研究,更能了解到”如何做好研究”這件事。 而我們也很高興地在2017年「國研盃i-ONE儀器科技創新獎」競賽中初試啼聲,即獲得了中學組首獎的榮譽。藉由這次的參賽經驗以及評審委員的建議,也讓我們尋思出一些作品可以改進的方向,並用這些改進的成果,參與了2018年的Intel ISEF競賽,獲得了二等獎的殊榮!
評審評語:
本作品延續去年度參賽成果,精進球型馬達之發展原型。在原有的SPWM驅動球型轉子的旋轉運動,並以Raspberry來控制實現,以及ANASYS進行電磁場分析,進而改善轉子幾何設計。本年度在等效電路分析與優化以及使用DSP發展MCU,以及驅動電路皆有改良精進,作品呈現之運動性能值得期待。本作品書面內容呈現跨領域工程實現的專業知識,以高中生而言,能夠掌握以上電機機械的概念與應用所需工程技術,實屬難得。