無人機的小故事：MIT

本文主要討論無人機馬達是否可以落實在台製造，達到真正MIT系統的可行性。

由於筆者與無人機馬達的接觸時，根本還沒有無人機的專屬名詞，仍然只是遙控飛機的一種而已。由於是蠻早期就開始發展了，因此國內幾家以電動遙控玩具為主的馬達製造商，其實都有過無人機馬達的開發經驗，相關的馬達模具及生產設備都曾經投入過。而最大的轉捩點是雷虎帶著生產設備去大陸投產後，衍生了大疆；紅色供應鏈反而讓台廠放棄了無人機馬達的生產，這才導致目前缺乏MIT的馬達供應商。至今，要馬達廠將曾經放棄過的機種，重新再次來過，廠商當然興趣缺缺；而且扣除掉無人機專用的馬達規格外，遙控玩具的生意仍然穩妥，更沒有重新投資的意願。

第一輪的無人機開發，筆者當時的任務比較單純，僅協助處理製造設備，但已經是一堆問題了，主要是生產不良率的控制。由於採用細線併繞的生產方式，且希望能提高槽滿率，因此繞線的不穩定性相當高，無法做到整齊排列，除了漆包線圈上的絕緣層因干涉擠壓所受到的破壞，導致的層間短路不良之外；甚至可能因空間干涉導致後繞的漆包線圈塞不進定子槽內，造成爬電距離不足所引起的馬達耐壓不良。此外，無人機馬達習慣使用的環氧樹脂(Epoxy)作為耐壓絕緣的材料，除了本身密度不足，絕緣強度不高之外，其機械強度也不足，繞線時的拉力都會造成環氧樹脂的形變甚至破裂，直接造成馬達漆包線圈短路。雖然設備盡可能地協助改善，但筆者當時有詢問生產單位，最終產品的良率，仍然不到七成，僅能以檢測打掉的方式生產；當時筆者就覺得這是一顆很有問題的馬達，正常的馬達生產良率應該是97%以上。

第一輪開發

第二輪的無人機馬達開發，由於是想在台生產且有商品特色的廠商，因此不僅僅針對生產進行優化，在馬達特性上也做了改良；當時測量改善後的無人機馬達與傳統競品的輸出功率增加了10%左右。主要的更動，其實僅是改為單條粗線繞線以及使用較低鐵損的矽鋼片材料，兩種變動而已。畢竟過往採用細線併繞，是因為人工繞線時，粗線難以施工，不得已採用細線製作；但使用設備繞線，漆包線徑的再粗都能處理，因此建議客戶直接使用粗線生產，反而能有效提高真實槽滿率，藉此增加馬達效率。其二就是矽鋼片上的鐵損是隨著磁場切換頻率增加而倍增，就代表著轉速越快時，鐵損會越高，因此建議客戶採用較低鐵損的矽鋼片，來降低能量損耗，提升馬達效率。

第二輪開發

但在實際執行上，環氧樹脂的厚度及強度，仍讓筆者十分頭大。環氧樹脂因密度不足，需要以較大的厚度尺寸來補償絕緣強度，因此會佔到漆包線的繞線空間；環氧樹脂絕緣的平均厚度都會達到1mm以上，但若改為塑膠則可控制在0.7mm，甚至改用高密度的絕緣膠紙，則厚度將降至0.2mm。雖然看起來厚度變化的尺寸，最多就是0.8mm，但由於無人機馬達所採用的漆包線徑，大多落在0.2~0.6mm之間，代表絕緣厚度的差異，已經達到一層線的差異了，在馬達槽滿率的比例上，可能就從30%提升到50%的差別。

而環氧樹脂的強度不足，在面對更粗的漆包線繞線時，更容易被破壞，導致筆者在繞線機的設計上，要有額外的巧思。在繞最內層會直接壓迫到環氧樹脂的線圈時，繞線的張力強度要能個別調整控制，第二層以上才恢復漆包線正常的繞線強度，才能達到耐壓絕緣正常且槽滿率高的最佳生產條件，使生產良率正常化。

第三輪的無人機馬達開發，就是將以高密度的絕緣紙取代環氧樹脂製程，滿足更高的槽滿率，降低導通銅損，提高馬達效率。此外也採用更耐高溫的磁鐵與漆包線，使馬達可以榨出更高的能量密度，達到體積小但卻能大能量輸出的結果。同時也導入了自黏性矽鋼片，再次降低矽鋼片鉚接時所產生的額外鐵損。可繞線徑的粗度也一口氣提升到直徑2mm的漆包線，以滿足16KW的無人機馬達規格。

第三輪開發

至於是否還有第四輪之後的開發，其實單就技術層面而言，無人機馬達的改善空間，確實還有；筆者手上就還有好幾招沒使用，包括鐵損、磁通密度、方向性矽鋼片、槽滿率、槽極配、散熱、工作溫度等等。而就MIT這方面，其實筆者也是有模具，有設備，因此也不會有馬達廠要重新投入的資金費用困擾。但天時、地利也得還要個"人和"，目前筆者完全感受不到人和，因此綜合評估下來，筆者認為無人機MIT這件事，應該只能做做表面功夫大家喊喊口號足以。

重點整理：

天下無難事，只怕有心"人"。

特別申明：筆者目前確認國內有自製無人機馬達能力的廠商，商業規格請找虹印機電，軍規請找六俊電機。筆者會知道，是因為這兩家有購買無人機馬達的生產設備，因此確認他們有生產能力。

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