【圖解電動車心臟】第 4 篇：沒有磁鐵也能轉？「交流感應馬達 (ACIM)」的物理奧秘

【圖解電動車心臟】第 4 篇：沒有磁鐵也能轉？「交流感應馬達 (ACIM)」的物理奧秘

歡迎回到電動車心臟解密系列！在上一篇文章中，我們見識到了步進馬達與伺服馬達那種近乎「控制狂」的精準度。但如果我們把目光轉回「提供強大動力」這件事上，你會發現一個驚人的事實：有些馬達裡面，居然連一塊磁鐵都沒有！

這怎麼可能？沒有磁鐵怎麼產生相斥相吸的力量？今天，我們就要來破解這個物理學的浪漫奇蹟：交流感應馬達（Alternating Current Induction Motor，簡稱 ACIM）。

不需要真磁鐵的「法拉第魔法」

交流感應馬達的構造可以說是工業界最純粹、最堅固的設計。它主要分成兩個部分：

• 定子（Stator）：外圍繞滿了銅線圈，用來通入交流電。
• 轉子（Rotor）：裡面沒有任何永久磁鐵，也沒有纏繞複雜的電線，而是一個長得像老鼠跑輪的金屬圓筒，工程師稱之為「鼠籠式轉子（Squirrel Cage Rotor）」。通常由鋁條或銅條焊接而成。

它的運作原理，完美展示了十九世紀物理學家法拉第（Michael Faraday）的「電磁感應定律」。當我們把交流電通入外圍的定子線圈時，這些線圈會產生一個不斷旋轉的無形磁場（旋轉磁場）。

這時，中間那個靜止的金屬「鼠籠」感受到了外面磁場的快速變化，金屬條內部就會被「感應」出強大的電流。而這個新產生的電流，又會製造出屬於鼠籠自己的磁場。這兩個磁場一互動，鼠籠就被外圍的旋轉磁場「帶著跑」了！

永遠追不到前方的「轉差率」

這裡有一個超有趣的物理冷知識：感應馬達的轉子，永遠追不上外圍旋轉磁場的速度！

為什麼呢？因為如果轉子轉得跟外圍磁場一樣快，兩者之間就沒有「相對運動」了。沒有相對運動，鼠籠就感受不到磁場變化，感應電流就會消失，動力也就沒了。所以，轉子必須永遠比旋轉磁場慢一點點，這種速度的落差在工程上稱為「轉差率（Slip）」。這是一場永遠追不到目標的浪漫追逐戰。

堅固耐操，但會「發燒」

感應馬達最大的優點，就是超級堅固且便宜。因為沒有昂貴又脆弱的稀土永久磁鐵，它不怕高溫退磁，結構簡單到幾乎不會壞，是工業界名副其實的「老大哥」。早期 Tesla 的 Model S 就是靠著感應馬達打響名號的（Tesla 這個名字正是為了紀念交流電之父特斯拉）。

但它也有一個致命傷：轉子發熱（銅損）。因為轉子是被迫產生感應電流的，電流在金屬條裡亂竄會產生大量廢熱。這導致感應馬達在低速行駛或塞車時，能量轉換效率遠遠比不上帶有實體磁鐵的馬達。

2026 年 EV 冷知識：它變成了最強的「隱形輔助」

既然感應馬達效率不夠極致，在 2026 年的今天，它被淘汰了嗎？完全沒有，它反而找到了最完美的戰略位置！

在現代的高階雙馬達四驅電動車中，工程師通常會把感應馬達放在「前軸」當作輔助動力。為什麼？因為當你在高速公路上定速巡航，只需要後輪輕輕推動時，前軸的馬達可以直接「斷電」。

由於感應馬達裡面沒有實體磁鐵，只要一斷電，磁場就瞬間消失，車輪可以完全不受任何磁力阻礙地滑行（零磁阻滑行），超級省電！這可是那些裝著強力磁鐵的馬達絕對做不到的特異功能喔。

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雖然感應馬達很棒，但為了追求更極致的續航力與瞬間爆發力，現代電動車的主力驅動還是交給了另一群「自帶磁鐵」的怪物。而且，它們甚至改變了馬達的形狀，把它壓扁了！

敬請期待下一篇：【現代 EV 的終極武器】永磁同步馬達 (PMSM) 與「軸向磁通」的降維打擊！

【圖解電動車心臟】第 3 篇：一步一步來！解密「步進馬達」與「伺服馬達」的神級定位

在上一篇文章中，我們談到了無刷馬達（BLDC）拿掉碳刷後的長壽命魔法。但在現實的工程世界裡，有時候我們需要的不是「轉得多快」，而是「轉得多準」。

想像一下，如果是要控制光達（LiDAR）的精密旋轉，或是掌握攸關性命的方向盤轉向，差個 0.1 度都不行！今天，我們就要來認識馬達界的兩位「控制狂」：步進馬達與伺服馬達。

閉著眼睛也能走對路：步進馬達 (Stepper Motor)

步進馬達是一種非常特別的致動器，它不喜歡連續旋轉，而是喜歡「一格一格」地動。它的核心原理是將數位脈衝信號，直接轉換為極度精確的機械角度 。

如果你把它的外殼拆開，會發現它的轉子長得像一個擁有多達 50 到 100 個齒的微型齒輪 。當外部控制器送出一個電脈衝，定子的磁場就會改變，轉子上的鐵齒為了尋找「磁阻最小」（也就是磁力線最短）的位置，就會被迫轉動一個固定的角度。

最常見的步進角是 1.8 度，也就是說，它轉完完整的一圈需要精準走完 200 步。最神奇的是，它採用的是「開迴路控制」——它不需要裝任何昂貴的感測器來確認自己轉到哪了，只要你給定訊號，它就會乖乖走到那個位置，而且在停下來時，還會死死鎖住不動，擁有極高的保持轉矩 。

2026 年 EV 冷知識：雖然步進馬達很精準，但它非常耗電（停著不動也要通電鎖死），且轉速一快力量就會急遽衰減。所以它絕對不會用來驅動車輪。但在 2026 年的高階電動車上，舉凡車頂光達（LiDAR）的旋轉掃描機構、矩陣式 LED 頭燈的轉向，以及 Tesla 那顆極度精密的 Octovalve 熱管理多通閥，都是靠步進馬達在精準切換的！

不容許一絲誤差的終極型態：伺服馬達 (Servo Motor)

如果說步進馬達是「閉著眼睛精準算步數」的盲劍客，那伺服馬達就是「拿著顯微鏡每秒檢查百萬次」的終極完美主義者。

嚴格來說，伺服馬達不是單指某一種馬達，而是一套具有「全閉迴路（Closed-loop）」機制的智能運動控制系統。它的屁股後面通常會裝著一個解析度極高（例如 24-bit）的光學或磁性絕對值編碼器 。

這個編碼器就像馬達的超級感官，能以微秒為單位，瘋狂向大腦（伺服驅動器）回報自己現在的絕對位置、速度和加速度。結合強大的數學演算法，它可以做到毫秒級的動態響應與「零誤差」的絕對定位。

這種不計成本追求極致精準的特性，讓它成為了要求次毫米級精度的 CNC 電腦數值控制加工機，以及超級工廠內六軸機器手臂的絕對大腦。而在 2026 年的車用領域中，伺服馬達最引人注目的應用，就是取代了傳統物理方向機柱的「線控轉向系統」（Steer-by-Wire）！例如 Tesla Cybertruck 的轉向致動器，就是依靠高等級的冗餘伺服架構，來確保你轉動方向盤的每一絲意圖，都被毫無誤差地傳達到車輪上。

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介紹完了精準無比的控制系馬達，接下來我們要回到「動力」的本質。如果我們連「永久磁鐵」都不想用，有辦法讓馬達轉起來驅動整台車嗎？

答案是可以的！而且它超級堅固耐用。敬請期待下一篇：【堅固耐用的老大哥】沒有磁鐵也能轉？「交流感應馬達 (ACIM)」的物理奧秘。

Modbus 設定流程指南2026/3

Modbus 設定與除錯流程指南

本篇主要針對 MODBUS 的實務設定進行說明。至於其他底層原理等基礎知識，建議可先透過 Google 搜尋，或參考其他 MODBUS 介紹文章。

快速導覽：設定六步驟

正常情況下，完成前三步即可順利通訊；若發生異常，請接續進行後續的除錯步驟：

• 第一步：選定硬體通訊方式 (RS232 / RS485 / Ethernet)
• 第二步：設定通訊參數 (通訊鮑率 / 位元數等)
• 第三步：選擇要讀/寫的參數
• 第四步：檢查錯誤碼 (除錯)
• 第五步：用電腦來收/發資料 (除錯)
• 第六步：用示波器來量傳輸訊號 (除錯)

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詳細步驟說明

第一步：選定硬體通訊方式

依據外部裝置跟主控裝置，選定對應的硬體通訊方式。

• RS232：通訊只能「一對一」（單站）。
• RS485 與 Ethernet：支援「一對多」（多站）。

⚠️ 注意：通訊硬體方式一定要一致，絕對無法將 RS232 直接與 RS485 進行通訊。

裝置類型	硬體與接線腳位範例
主站 (例如：PLC)	COM2 / RS485 / PIN2 (D+) / PIN3 (D-)
從站 (例如：外部裝置)	RS485 / D+ / D-

第二步：設定通訊參數

設定相關通訊參數，包含：站號 (主站不需要)、通訊鮑率 (9600/19200/38400)、資料位元 (7/8 位元)、同位元檢查 (O/E/N)、停止位元 (1/1.5/2)、資料格式 (ASCII/RTU)。

⚠️ 注意：選擇 RTU 資料格式時，資料位元只能選 8 位元。

通訊參數設定範例：

參數項目	主站 (PLC) 設定	從站 (溫控器) 設定
站號	不需要	1 (站號不可重覆)
通訊鮑率	9600	9600
資料位元	8 位元	8 位元
同位元檢查	O (Odd)	O (Odd)
停止位元	1	1
資料格式	RTU	RTU

💡 提示：雙方通訊參數必須「完全一致」否則無法通訊。建議將上述參數記錄下來，一一核對設定。

第三步：選擇要讀 \ 寫的參數

選定我們要讀寫的參數，並在設備手冊內查詢對應的「通訊位址」。以台達溫控器為例，手冊通常會在參數旁直接標示通訊位址，並註明支援的通訊功能碼（例如：03）。

關於 Modicon Format 位址：

Modicon Format 本身已經內含了功能碼的資訊：

• 4XXXX：代表功能碼 03（讀取保持暫存器）。將該值減去 40001 即可得到實際的十六進制通訊位址。
• 3XXXX：代表功能碼 04（讀取輸入暫存器）。將該值減去 30001 即可得到通訊位址。（一般設備支援 03 功能碼較多，若要用 04 通常需另外設定）。

⚠️ 注意：有些參數被限制為「唯讀」或「唯寫」。如果對該參數執行錯誤的動作，設備會回報錯誤或完全沒有回應。

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出問題了嗎？進階除錯步驟

一般來說，完成前三步通常就不會有問題。但如果遇到無法連線，請繼續以下步驟：

第四步：檢查錯誤碼 (Exception Code)

當通訊發生錯誤時，外部設備通常會回覆「通訊錯誤碼」。

1. 最高位元設為 1：設備會將原本功能碼的最高位元設為 "1"。例如：如果 PLC 發出功能碼 03，設備錯誤時會回傳 83 (16進制)，這就表示通訊命令被拒絕或有問題。
2. 夾帶錯誤代碼：除了改變功能碼，後面通常會接續一組「錯誤碼」（如 01, 02, 03 等），讓使用者能在手冊中查詢具體的出錯原因（例如：位址不存在、數值越界）。

💡 提示：這裡的「通訊錯誤碼」與設備機台本身的「硬體故障碼」不同，不可搞混。

第五步：用電腦來收 / 發資料

如果 PLC 發出了 MODBUS 指令但設備沒有回傳：

• 首先，將通訊參數全部重新確認一次。（注意：某些設備的通訊參數修改後，需要「重新開關機」才會生效）。
• 如果確認無誤，請使用電腦搭配 USB 轉 RS485 傳輸線，開啟檢測工具程式來接收 PLC 的資料，確認 PLC 是否真的有將命令發送出來。
• 電腦除了可以監聽 PLC，也可以主動模擬 PLC 發出命令給外部裝置，測試外部裝置是否會正常回應。

如果使用電腦發出指令，外部設備依然不回應，那通常不是通訊參數設定錯了，就是硬體接線出了問題。

第六步：用示波器來量傳輸訊號

如果前面的軟體設定與 PC 模擬都顯示正常，但 PLC 與設備之間就是無法通訊，最後的殺手鐧就是使用「示波器」來測量實體波型。

MODBUS 指令的最底層，依然是利用高低電位（二進制碼 010101）在實體線路上傳送。透過示波器，您可以清楚看到：

• 方波波型是否方正正常。
• 訊號是否受到嚴重的外部電磁干擾 (雜訊)。
• 電壓準位是否因為線路過長而發生衰減。