作為工業(yè)生產(chǎn)“主要動力”的交流異步電動機(jī)由于其安裝數(shù)量極大，所以在總用電量中占了很大的比重，從而一直處于節(jié)能（Energy-Efficient，EE）研發(fā)的最前沿。效率標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性的最低節(jié)能性能要求推動了這些輸出范圍在1-500馬力（0.75-375千瓦）的普通電動機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)。
然而，另一種交流電動機(jī)設(shè)計(jì)則能夠顯著地提高節(jié)能效率，并且可以帶來其他好處，那就是凸極內(nèi)部永久磁鐵型（IPM）轉(zhuǎn)子。IPM設(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中用來產(chǎn)生磁通的永久磁鐵包裹在里面，因此它不同于傳統(tǒng)的永磁電動機(jī)的設(shè)計(jì)，只是簡單地將磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子的表面上。一段時(shí)間以來，IPM轉(zhuǎn)子已被用在數(shù)控機(jī)床、機(jī)床，以及其他高性能的增量運(yùn)動系統(tǒng)的伺服電動機(jī)中。然而，在這些高性能的應(yīng)用當(dāng)中，出于提高生產(chǎn)率和生產(chǎn)量的考慮遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于節(jié)能的考慮。
IPM的主流用途
IPM轉(zhuǎn)子的新趨勢是裝在普通電動機(jī)中，從而可以更加廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和原始設(shè)備制造當(dāng)中。這一主張得到了美國保德電機(jī)有限公司（Baldor Electric Co.）的大力推崇，其電機(jī)設(shè)計(jì)將疊片定子外殼與IPM轉(zhuǎn)子結(jié)合了起來。
保德電機(jī)的內(nèi)置永磁（IPM）電機(jī)乍一
看像是一臺鑄鐵外殼機(jī)器。其實(shí)，兩
端之間的外殼是由鋼鐵疊片和整體散熱片組成的。
保德公司的電機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理John Malinowski說：“內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子中的條形磁鐵可以形成一個凸極結(jié)構(gòu)，有助于集中磁通量，從而提高功率密度和效率，并且降低氣溫上升?！盜PM電機(jī)中所開發(fā)的一個額外的磁阻扭矩部分可以帶來更大的扭矩。
至于定子，它是疊片定子外殼的一部分，從而消除了定子和外殼之間的分界面，這樣就為電機(jī)散熱提供了一條更加直接的路徑。薄鋼疊片形成的葉片可以優(yōu)化散熱。Malinowski解釋說：“當(dāng)安裝好并且通過向下的壓力固定住之后，它看起來就像是一個鑄鐵塊?！保ㄒ娬掌?/P>
他指出，就拿400馬力的電機(jī)來比較，高性能的節(jié)能異步電動機(jī)的效率可以達(dá)到96.2%，而IPM轉(zhuǎn)子電動機(jī)的測試效率則高達(dá)98.3%。
控制IPM電機(jī)的是一個標(biāo)準(zhǔn)的可調(diào)速矢量驅(qū)動，只需要一些特殊的軟件。Malinowski說：“開環(huán)控制是很常見的，但是在需要更加嚴(yán)格的控制或者定位的應(yīng)用當(dāng)中，只需要添加一個編碼器即可。”
保德公司預(yù)計(jì)主流市場對于這些高性能電動機(jī)的需求將會日益增長，與普通的交流感應(yīng)異步電機(jī)相比，它們的外殼尺寸縮小了四到五倍，功率系數(shù)提高了五到六倍，而重量卻減少了近50%。Malinowski說：“它們現(xiàn)在已經(jīng)被提升到了150馬力，與此同時(shí)更大的IPM電機(jī)也已經(jīng)處在了原型機(jī)階段。預(yù)計(jì)在2009年將達(dá)到400馬力，甚至1000馬力的產(chǎn)品也在規(guī)劃當(dāng)中。”
IPM技術(shù)的另外一個可能的用途可能在新興的“Above NEMA Premium”電機(jī)領(lǐng)域。國際電工委員會（International Electrotechnical Commission）最近定義了效率最高的工業(yè)電機(jī)類別（稱為IE4-super Premium），但是沒有指明電機(jī)類型。Malinowski補(bǔ)充說：“IE4類別應(yīng)當(dāng)不僅僅局限于交流異步電動機(jī)?！?/P>
較高的初始成本是擺在IPM電機(jī)面前的一個事實(shí)。盡管不斷增長的銷售量將會攤薄制造成本，但是衡量節(jié)能的真正標(biāo)準(zhǔn)則取決于電力成本和壽命周期。內(nèi)部永磁交流電動機(jī)有希望獲得更加廣泛的工業(yè)應(yīng)用，從而達(dá)到節(jié)約能源，并且提高功率系數(shù)的目的。
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IPM電機(jī)加入節(jié)能隊(duì)伍
與表面貼裝轉(zhuǎn)子相比，將永久磁鐵嵌入到交流電動機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部會增加設(shè)計(jì)難度和成本，但是可以帶來不同尋常的性能和效益。正如上文所提到的那樣，IPM電機(jī)除了可以產(chǎn)生一個磁體扭轉(zhuǎn)以外，還可以產(chǎn)生一個“磁阻轉(zhuǎn)矩”。其結(jié)果是使同樣大小的電動機(jī)可以產(chǎn)生更大的輸出扭矩。IPM電動機(jī)的其他優(yōu)點(diǎn)包括與交流異步電動機(jī)相比，效率和功率因數(shù)值更高，并且可以涵蓋更加廣泛的電動機(jī)負(fù)載。
保德電機(jī)公司目前提供的普通IPM電動機(jī)可以達(dá)到150馬力（112千瓦），并且即將推出更大功率的產(chǎn)品。疊片外殼設(shè)計(jì)中的每一個電機(jī)外殼中裝有一個定子和轉(zhuǎn)子。更重要的是，軸高與NEMA的標(biāo)準(zhǔn)異步電動機(jī)保持一致。保德公司的電機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理John Malinowski指出，IPM技術(shù)還“跳過”最新的高效率交流異步電動機(jī)中所采用的昂貴銅轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)，以便達(dá)到節(jié)能高效的要求。
水泵、風(fēng)扇和壓縮機(jī)的可調(diào)速控制代表了IPM電機(jī)最主流的應(yīng)用。在一次相關(guān)的審議中，保德公司指出這些體積較小并且重量較輕的IPM電機(jī)是降低立式泵安裝設(shè)施當(dāng)中常見的有害“簧片振動頻率”振動的理想之選。
盡管與異步電機(jī)相比，內(nèi)置永磁電機(jī)能夠顯著縮小物理尺寸，但是最小尺寸并不總是最終目標(biāo)。
Malinowski說：“根據(jù)不同的應(yīng)用，一些不大不小的電機(jī)外殼尺寸，重量和性能水平可能是最好的，或者最適合于一臺機(jī)器的?！?/P>
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