图5 样机的定子和转子
图6转子的典型结构
3 超高效永磁同步电动机
3.1 国际新标准
据国际电工委员会（IEC）统计，工业用电动机消耗全世界发电量的30％～40％，改善整个驱动系统和应用技术的效率对节能关系重大，系统优化总的节能潜力可达到30％～60％。据国际能源机构（IEA）2006年7月的工作报告，通过改善电动机效率结合变频调速可以节约大约7％的电能，其中大致有1/4～1/3是靠提高电动机效率来获得的。目前，美、欧、日、澳大利亚、巴西等国都纷纷制订电动机效率限值，并强制执行。
为协调各国能效分级标准，2006年IEC制定一项新的能效标准IEC60034-30。该标准将一般用途电动机效率水平分为IE1（International Efficiency,简称IE）、IE2、IE3和IE4四级，其中IE1为标准效率，相当于我国目前生产的普通系列感应电动机的效率水平；IE2为高效率，比普通电机的效率平均提高2.75个百分点，损耗平均下降20％左右；IE3为超高效率，即效率再提高1.5～2个百分点，损耗平均再降低15％左右，目前只有美国计划2010年达到IE3能耗水平，强制执行；IE4为超超高效率，损耗预计再下降20％左右，需要进行全新的电机设计，建立新的体系结构（新的电机极数、速度范围），采用更高性能的材料。由于IE4的技术目前尚不成熟，该标准仅在附录中给出供参考的指标。 3.2永磁电动机的优势
总结我国研发生产高效永磁电动机的经验可以得出：永磁电动机容易做到高效率，即达到IE2级的效率值；进一步优化设计，采用高性能硅钢片和先进工艺，在降低一个机座号或者缩短铁心的情况下，可以达到超高效，即IE3级的效率值。在不降低机座号或适当增加铁心的情况下，部分规格可能达到超超高效，即IE4级的效率值。下面举几个实例： 1、油田抽油机用高效高起动转矩永磁同步电机动机
目前，油田抽油机用感应电动机普遍存在“大马拉小车”现象，电能浪费严重。国内针对油田抽油机负载特性，在减小1～2个机座号的情况下开发出高效高起动转矩永磁同步电动机系列（如图7所示），该系列电机不仅在额定负载时效率和功率因数高，而且在轻载（1/4额定负载）时仍具有用较高的效率和功率因数，在不同油田运行时节电率达20％以上，表1为其中两种典型规格电机效率与感应电动机和IE3标准对比。
图7 超高效永磁电动机应用于油田抽油机 表1 超高效永磁电动机与感应电动机和IE3标准对比
电机
电机类型
规格
超高效永磁
37kW6极
电动机 感应电动机
IE3
93.5 90.8 93.5
200/220mm 250/225mm
（％）
长
效率
机座号/铁心
高效永磁电
55kW6极
动机 感应电动机
IE3
93.8 92.0 94.2
250/225mm 280/215mm
2、化纤纺织用高效高牵入转矩永磁同步电动机
在相同负载情况下，化纤纺织用电机尺寸一般比普通电机大1～2个功率等级，使得电机在运行时存在“大马拉小车”现象，电能浪费严重。国内经过多年研究，所开发的7.5kW4极、11kW4极、15kW4极（如图8所示）和18.5kW4极在体积不增大的情况下能够达到超高效甚至超超高效性能指标（见表2），节电效果非常明显。
图8 15kW高效高牵入转矩永磁同步电动机在现场运行
表2 超超高效高牵入同步能力永磁同步电动机与IE4标准对比
电机规格
电机类型 超超高效永磁
15kW4极
电动机 感应电动机
IE4 超超高效永磁
7.5kW4极
IE4
93.0
电动机 感应电动机
93.5 87.0
132/180mm 132/160mm
效率（％） 94.48 88.5 94.1
机座号/铁心
长 160/180mm 160/195mm
3、高效高过载能力永磁同步电动机
高效高过载能力永磁同步电动机主要是应用于风机、泵类负载。国内通过对该类电机的共性关键技术研究，解决了制约该类电机的技术难题，开发出的11kW2极电机和18.5kW4极电机（见图9）都达到了IE4标准规定的效率值（见表3）。