本研究使用市售電動手工具機大廠B牌生產之電動手工具機，以內部直流無刷馬達作為原型機，進行改良及優化。設計直流無刷馬達時，槽極數的比例會影響磁場在矽鋼片上分布的情形，若磁場分布平均，轉子之輸出轉矩漣波也會降低，經有限元素軟體分析得知，槽極比為三比二，磁場分布與其他比例相比較為平均，故本研究沿用B牌生產電動手工具機，其六極九槽的結構，利用田口方法搭配有限元素分析軟體，對該直流無刷馬達進行分析與優化設計。
    田口實驗設計法簡稱田口方法為日本的田口玄一博士(Genichi Taguchi)於1950年所提出之應用於工程的實驗設計法，其藉由統計學方法(變異數分析)以及簡潔的直交表試驗，不需要繁複大量的實驗即可找出影響因子及控制因子，進而達到產品品質提升。
    參考六極九槽永磁無刷直流馬達參考機型之幾何結構與有限元素分析結果後，本章田口式實驗設計法有三個實驗目標，如下列所示：
(1)實驗目標一：六極九槽無刷直流馬達經改良設計後，馬達效率能夠較參考機型提升。
(2)實驗目標二：六極九槽無刷直流馬達經改良設計後，頓轉轉矩能夠較參考機型將低。
(3)實驗目標三：改良後之六極九槽無刷直流馬達，其應用於充電螺絲起子產品時，僅需更換新型馬達，產品效能極可提升。其餘組件包含齒輪箱設定、產品機身、機長、馬達去動氣等參數皆可沿用現有設計。
    本研究田口式實驗設計法應用於六極九槽永磁無刷直流馬達最佳化的設計流程，包含實驗因子之定義及選擇、選擇適合的田口直交表、有限元素實驗、變異數分析。
    田口最佳化的實驗因子，需配合實驗目標來選擇。根據實驗目標，馬達最佳化設計結果應用於產品時，僅需更換馬達部分，即可提升產品性能，本研究實驗固定因子分別如下列所示：
(1)馬達之額定規格
(2)馬達材料，含矽鋼片及磁鐵材料。但不包含銅線之線徑。
(3)馬達之基本參數，含內轉式、馬達槽極數、馬達機長、繞阻接線、繞阻匝數、磁鐵放置方式等。
(4)馬達之圓徑大小，含定子內外徑、轉子內外徑及氣隙長度。
    根據實驗目標及實驗固定因子，控制因子的選擇應以不更動馬達其於參數下為前提來進行選擇。故控制因子設定為馬達定、轉子之細部尺寸、線徑。透過有限元素軟體對可調整之參數進行分析，從中選出4個對效率與頓轉轉矩最具有影響力之參數，作為田口方法之控制因子並進行交叉實驗。

本研究開發之高效率手工具機用馬達，與世界大廠電動手工具機馬達相比，效率提升3.88%、頓轉轉矩減少近70%、諧波含量下降70%，功率密度提高26.3%，對於提升馬達能效及改善運轉特性具有顯著效益。

本研究針對電動手工具運轉時的振動以及目前精密製造的重視，開發高效率手工具機用之馬達，可供技轉給企業界生產及應用，例如:汽機車零配件裝配、電機類、冰箱、空調、生技救治器材及大型家電裝配、通信機櫃裝置製造組裝…等。