Global site

ABB's website uses cookies. By staying here you are agreeing to our use of cookies. Learn more

推開集團研發中心的大門-電磁學

作為ABB技術研發最高層級的集團研發中心,是影響ABB中長期技術發展與事業方向的最高技術殿堂。上一期connects介紹了先進材料的研究,這次要分享的是隱身在數學方程式後的電磁學技術。

ABB於全球有七個集團研發中心(Corporate Research Center, CRC),專注於中長期技術研究,也針對特定產業需求與事業單位合作。CRC的九大核心技術領域分別為通訊(communication)、控制(control)、電磁學(electromagnetics)、材料(material)、機械(mechanics)、電力電子(power electronics)、傳感器(sensors)、軟體(software)及開關技術(switching)。上一期connects介紹了先進材料實驗室,這次要帶領大家一窺究竟的是廣泛應用於機電領域的「電磁學實驗室」。

 

不只是「電磁學」

電磁學顧名思義包含了電學、磁學以及電磁感應的研究。從科學理論基礎來看,電磁學奠基於數學和物理學,進一步開展出光學、微電子學、電機機械、微波通訊等等學門。ABB於瑞典、瑞士、美國、波蘭、印度等地都設有電磁學研究據點,該研究領域的負責人Robert Chin說明:ABB的電磁學研究涵蓋介電質、熱傳導、聲學、電化學、絕緣系統等,這些基礎研究的成果正是馬達、發電機、變頻器、變壓器、繼電器、電容器等產品的核心技術。 

舉例來說,在瑞典實驗室的電磁學研究人員結合現有的馬達定子技術和創新的轉子設計,從根本消除轉子的能量損失,並降低軸承溫度,進而開發出可達IE4能效標準的同步磁組馬達(synchronous reluctance motor, SynRM)。該款同步磁組馬達及其變頻器於2011年的漢諾威工業大展首度問世,並獲得堪稱德國自動化技術領域最重要獎項之一的年度自動化獎(Automation Award 2011)。

電生磁,磁生電

Robert Chin分享:其實生活中就蘊藏著電磁學,譬如早在希臘時期,人類就發現天然的磁石可以吸引鐵塊,物體摩擦會產生靜電現象。電學和磁學的研究到了1831年,藉由法拉第的實驗而有了劃時代的突破,法拉第(Michael Faraday)更以電磁感應的原理發明了交流發電機,也開創了電化學的研究。到了1854年,馬克士威(James Clerk Maxwell)利用數學完整描述了電磁場現象,集電磁學研究之大成,也開啟了後世對電磁波的研究。 

那麼,生活中有哪些具體的電磁學應用呢?比如電場的應用有觸控面板,磁場的應用有核磁共振成像,介電材料的應用有電容器,電磁波的應用有微波爐等等。在南非、英國與瑞典求學的Robert Chin說:「很多人一開始接觸電磁學就被密密麻麻的數學方程式給嚇壞了,甚至揮著白旗趕緊逃離教室。其實電磁學與你我的生活很靠近,很多自然現象都演示著電磁學原理。」

達IE4國際能效的同步磁組馬達與變頻器榮獲2011年漢諾威工業大展年度自動化獎
兩階段被動式風冷系統

基礎科學的創新實踐

Robert Chin所帶領的電磁學研究團隊除了在基礎科學領域上不斷突破外,也與學術單位、ABB業務單位合作,不斷激盪出創新應用。 

廣泛安裝於工業場域的變頻器,在沙漠中的油田面臨高溫運轉的技術障礙。位於滾滾黃沙中的石化廠要能對抗三不五時吹來的沙塵風暴,要禁得住日夜驟變的極大溫差,特別是攝氏50度以上的高溫,總是一再讓變頻器運轉效能大打折扣。幾年前,電磁學研究人員加入這項專案,設計出一個封閉的被動式風冷系統,而不再需要引入外部空氣來散熱降溫。如此一來,細砂和可能的腐蝕性氣體都被隔絕在外,將產品維修頻次降到最低。重新設計後的冷卻系統,也將變頻器的熱管理技術向前推升一個里程碑。 

Robert Chin表示:「這個兩階段冷卻系統的基本原理,其實早先應用於變壓器。CRC的研究成果不會只用來解決一個問題,或限縮在一個產品應用。而是在發掘技術問題的本質之後,找到最適的對策。」目前電磁學研究團隊的挑戰是不斷地尋找下一世代,甚至是下下世代的技術,以確保ABB百年來的競爭優勢。 

下一期connects要推開的哪一個實驗室的大門呢?請拭目以待,並和我們一起探索電力與自動化技術的奧妙。

  • 聯絡我們

    提交線上洽詢單,我們將盡速與您聯絡

    聯絡我們

ABB 新聞中心