IPM电机最高的能源效率

工业“主力”交流感应电机一直处于节能(EE)发展的前沿，因为其巨大的安装数量占总用电量的很大一部分。效率标准和强制性的最低能源性能规范刺激了这些1-500马力(0.75-375千瓦)输出范围的通用电机的EE设计。(详见在线参考文献1)

然而，另一种交流电机设计-突出极，内部永磁体(IPM)转子-提供了可测量的更高的能源效率和其他好处。IPM设计将产生通量的永磁体埋在转子结构内，因此它不同于传统的PM电机设计，后者只是在转子表面安装磁铁。IPM转子已经在数控、机床和其他高性能增量运动系统的伺服电机中使用了一段时间(见在线参考文献2)。然而，在这种高动态应用中，生产率的提高和吞吐量被认为比效率更重要。

Baldor Electric的内部永磁(IPM)电机乍一看就像一台铸铁框架机。

IPM的主流角色

IPM转子的新应用是它们在通用电机中用于更广泛的工业和OEM应用。这是由Baldor Electric Co.积极推动的一项举措，其电机设计将层压定子与IPM转子相结合。

Baldor电机产品经理John Malinowski表示:“嵌入转子的棒状磁铁形成了一个突出的磁极机器，有助于集中磁通量，提供更高的功率密度、效率和更低的温度上升。”更多的扭矩来自额外的力矩磁阻转矩在IPM电机中开发的组件。

至于定子，它是层压框架的一部分，消除了定子到框架的接口，为电机的热传递提供了更直接的路径。在薄钢层板中形成的翅片优化了传热。马林诺夫斯基解释说:“当它堆叠起来并在压力下铆接时，看起来就像一个铸铁框架。”

他指出，例如，与400马力的电机相比，高效率感应电机的效率为96.2%，而IPM转子电机的测试效率高达98.3%。

IPM电机由标准的可调速矢量驱动器控制，只需要一些特殊的软件。Malinowski说:“开环控制很常见，但编码器可以很容易地添加到需要更严格监管或定位的应用程序中。”

Baldor认为，这些高性能电机的主流市场正在增长，与交流感应电机相比，它们的框架尺寸小了4到5倍，功率密度高了5到6倍，重量减轻了近50%。“他们现在装备了150马力，更大的IPM电机在原型阶段。预计2009年将达到400马力;甚至1000马力的设备也在计划中。”

IPM技术的另一个可能的作用是在新兴的“NEMA以上高级”电机领域。国际电工委员会最近定义了工业电机的最高效率类别(称为ie4超级高级)，但没有具体说明电机类型。“IE4类别不应仅限于交流感应电机，”马林诺夫斯基补充道。

IPM电机初始成本较高是一个事实。销量的增长会降低制造成本，但真正的节能措施在于电力和生命周期成本。内永磁交流电机在更广泛的工业应用中具有节能和功率密度。

在线额外

相关链接如下。

1.2007年8月，先进技术www.globalelove.com/article/CA6465425.html

2.2005年10月，IPM文章www.globalelove.com/article/CA6263668.html

作者信息

弗兰克·j·巴托斯，体育老师控制工程咨询编辑器。联络他的地址是braunbart@sbcglobal.net．

IPM电机增加了节能组合

与表面安装转子相比，在交流电机转子中嵌入永磁体使设计更加复杂和昂贵。然而，却获得了非凡的性能和效益。正如在主要文章中提到的，内部永磁(IPM)电机除了产生磁转矩组件外，还产生“磁阻转矩”组件。结果是更大的输出扭矩每电机尺寸。IPM电机的其他优点包括在更大的电机负载范围内保持比交流感应电机更高的效率和功率因数值。

Baldor Electric Co.目前为通用应用提供高达150 hp (112 kW)的IPM电机，更大尺寸的电机即将推出。分层框架设计使用一个定子和转子尺寸每一个框架的电机尺寸。重要的是，轴高度保持与NEMA标准感应电机相同。Baldor电机产品经理John Malinowski指出，IPM技术还“超越”了最新高效交流感应电机中使用的昂贵铜转子设计，以满足效率要求。

泵、风扇和压缩机的调速控制是IPM电机的主要主流应用。在相关的考虑中，Baldor认为这些更小、更轻的IPM电机是减少垂直泵安装中常见的有害“簧片频率”振动的理想选择。

虽然内部永磁电机允许显着减少物理尺寸相对于感应电机，最小尺寸并不总是目标。马林诺夫斯基说:“根据应用的不同，一些中间电机的尺寸、重量和性能水平可能是最好的，或者最适合在一台机器上使用。”

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