Overflade Permanent Magnet vs Indre Permanent Magnet

Hvis du designer eller vælger en permanent magnetmotor, er det vigtigt at forstå forskellen mellem Overflade Permanent Magnet (SPM) og Indre Permanent Magnet (IPM) motorer er afgørende. Disse to designs driver de fleste moderne EV-traktionsmotorer, industrielle drivlinjer og vindmøller—men de giver meget forskellige resultater. Fra momentudgang og effektivitet to fremstillingskompleksitet og omkostning, at vide hvornår man skal vælge SPM vs. IPM kan være afgørende for din projekts ydeevne og budget. I denne guide vil vi gennemgå de vigtigste strukturelle og elektromagnetiske forskelle, støttet af indsigt fra NBAEM—den betroede NdFeB-magnetleverandør til globale ledere som FAW og Siemens. Klar til at finde ud af, hvilken magnetplacering der bedst matcher dine behov? Lad os dykke ned.

Kerne Strukturelle Forskelle: Overflade vs. Indre Permanent Magneter

Når man sammenligner Overflade Permanent Magneter (SPM) og Indre Permanent Magneter (IPM), er den væsentligste forskel, hvordan magneter er placeret på rotoren.

SPM-rotorer ligner en glat cylinder med tydeligt synlige magneter, mens IPM-rotorer viser magneter sikkert gemt i interne spor, når de ses i tværsnit.

Produktionspåvirkning

• SPM: Hurtigere og mere omkostningseffektivt at producere. Ideel til applikationer med mindre strenge mekaniske krav.
• IPM: Mere kompleks produktion på grund af præcist bearbejdede magnetlommer, men tilbyder bedre magnetfastholdelse og strukturel styrke.

At forstå disse strukturelle forskelle hjælper dig med at vælge den rigtige magnetplacering for din motors ydeevne og produktionsbehov.

Ydelsessammenligning: Overflade permanent magnet vs. indre permanent magnet

Tilsætningen af reluctance-torque i IPM-design forbedrer ikke kun den samlede udgangsdrejningsmoment, men øger også motorens effektivitet under tunge belastninger. På den anden side har SPM-motorer enklere magnetplacering, men står over for begrænsninger ved høje hastigheder og høje drejningsmomenter på grund af magneteksponering og fastholdelsesproblemer.

For dybere indsigt i magnetkvaliteter, der er velegnede til disse designs, kan du tjekke NBAEM’s udvalg af højtydende neodymiummagneter.

Elektromagnetiske fordele ved SPM vs IPM

En af de største elektromagnetiske fordele ved det interne permanentmagnet (IPM) design er dets reluctance-drejningsmoment, som kan øge det samlede drejningsmoment med 15–25% sammenlignet med overfladepermanente magnet (SPM) motorer. Dette skyldes den smarte måde, magneter er indlejret i rotoren på, hvilket skaber ekstra drejningsmoment fra rotorens magnetiske saliency.

På den anden side har SPM-motorer en simplere fluxsti, hvilket resulterer i lavere induktans og en hurtigere dynamisk respons. Dette betyder hurtigere ændringer i moment og hastighed, hvilket er nyttigt for applikationer, der kræver hurtig kontrol.

En anden bemærkelsesværdig er feltforstærkning: IPM-motorer kan sikkert udvide deres konstante effekt-hastighedsområde med 2 til 3 gange takket være deres interne magnetlayout, hvilket tillader effektiv drift ved højere hastigheder. SPM-motorer mangler typisk denne evne, fordi deres magneter er udsat på overfladen, hvilket begrænser deres ydeevne ved høj hastighed.

Sammen gør disse elektromagnetiske egenskaber IPM-motorer til et topvalg for højtydende applikationer som EV-traktion, hvor moment, effektivitet og hastighedsinterval er vigtigst. For en dybere forståelse af magnetstyrkens rolle i motorens ydeevne, kan du tjekke NBAEM’s guide om hvordan man måler magnetstyrke.

Termisk & Mekanisk Pålidelighed

Overflade permanente magneter (SPM) sidder udsat på rotoroverfladen, hvilket gør dem modtagelige for termiske hotspots under høj belastning. Denne eksponering kan forårsage limfejl over tid, da bindemidlet svækkes under varmebelastning. I kontrast er indre permanente magneter (IPM) indlejret inde i rotorens kerne, hvilket giver bedre varmeafledning og forbedret mekanisk styrke. Denne indlejring beskytter magneter mod mekanisk skade og reducerer risikoen for demagnetisering forårsaget af overophedning.

For SPM-designs tilbyder NBAEM korrosionsbestandige belægninger—såsom epoxy kombineret med NiCuNi-belægning—der forbedrer holdbarheden og hjælper med at forhindre magnetnedbrydning fra miljøpåvirkninger. Disse beskyttende lag er essentielle, når magneter er monteret på overfladen og er mere sårbare over for mekanisk og termisk slid.

Dette fokus på termisk og mekanisk robusthed er kritisk, når man vælger mellem SPM- og IPM-motorer til krævende applikationer som EV-traktion eller industrielle drivere. For mere om magnetmaterialer og belægninger, tilbyder NBAEM’s udvalg af neodymiummagneter løsninger, der er skræddersyet til termisk modstandskraft og lang levetid.

Omkostnings- & Produktionsopdeling

Overflade permanente magnet (SPM) motorer drager fordel af lavere værktøjsomkostninger og hurtigere samlingsprocesser, hvilket gør dem til et godt valg for applikationer under 100 kW, hvor budget og produktionshastighed er vigtigt. Deres enklere rotorstruktur betyder færre bearbejdningsskridt og lettere magnetplacering.

På den anden side involverer indre permanente magnet (IPM) motorer mere komplekse rotordesign, da magneter er indlejret inde i kernen. Denne kompleksitet øger produktionsomkostningerne og kræver præcisionsbearbejdning. Dog sparer mange IPM-designs på kobber ved at optimere rotorviklinger, hvilket kan opveje nogle udgifter.

Materialemæssigt bruger IPM-motorer omkring 10–20% mindre NdFeB-magnetmateriale for at levere det samme moment som SPM’er, takket være forbedret magnetisk kredits effektivitet. Denne magnetbesparelse er en vigtig faktor i at reducere den samlede vægt og omkostning af motoren, især i højt volumens EV-produktion.

For producenter, der er interesserede i magnetmaterialers specifikationer, hjælper udforskning af NBAEM’s avancerede magnetteknologier med at optimere magnetkvalitetsvalg og omkostningseffektivitet.

Anvendelsesområder

Billede fra styringsteknik  

Surface permanente magnet (SPM) motorer er et godt valg til husholdningsapparater, lavhastighedspumper og omkostningsfølsomme droner. Deres enklere design og lavere omkostninger gør dem ideelle, når budget og produktionsmæssig enkelhed er nøglefaktorer. På den anden side skinner indre permanente magnet (IPM) motorer virkelig i krævende applikationer som EV-traktionsmotorer—tænk på Tesla Model 3 og NIO ET7—hvor høj effektkoncentration, bedre effektivitet og felt-svækkelseskapaciteter er mest vigtige. IPM'er er også almindelige i vindpitchesystemer og højhastighedsspindler på grund af deres mekaniske robusthed og termiske fordele.

Der er også hybride tilfælde, der er værd at bemærke: BMW i4 bruger en IPM-rotor for optimal ydeevne, mens Renault Zoe vælger et SPM-design for at holde omkostningerne nede uden at gå på kompromis med for meget. Denne balance viser, hvordan valget mellem SPM og IPM i høj grad afhænger af de specifikke applikationskrav og prioriteter.

NBAEM-produktkortlægning for SPM- og IPM-magneter

NBAEM tilbyder specialiserede magnetgrader, der er tilpasset både surface permanente magnet (SPM) og indre permanente magnet (IPM) motorer, hvilket optimerer ydeevne og pålidelighed i forskellige applikationer.

• SPM-Grade: N52SH-buemagneter, størrelse mellem R30 og R55 mm, er designet med en temperaturklassificering på 120°C. Disse magneter er ideelle til klassiske overflademonterede opsætninger, hvor stabil magnetisk ydeevne og lettere montering er prioriteret.
• IPM-Grade: For indre permanente magnet-rotorer tilbyder NBAEM M45UH-blokmagneter. Disse er optimeret til indlejring i rotorkernen og har en højere temperaturklassificering på 180°C, hvilket sikrer holdbarhed under krævende termiske og mekaniske belastninger.

Et eksempel fra den virkelige verden fremhæver NBAEMs indflydelse: en Tier-1 leverandør af elektriske køretøjer oplevede en 30% omkostningsreduktion ved at skifte fra konventionelle magneter til NBAEMs IPM-blanke. Dette viser ikke kun materialer og produktionsmæssig effektivitet, men også værdien af avancerede magnetdesigns i udviklingen af EV-traktionsmotorer.

Udvælgelseskontrolliste: Vælg SPM eller IPM på 2 minutter

For hurtigt at beslutte mellem en Surface Permanent Magnet (SPM) og en Internal Permanent Magnet (IPM) motor, spørg dig selv disse 7 nøglespørgsmål:

Hastighed vs. Moment Prioritetsmatrix

Brug denne hurtige tjekliste til at indsnævre dit motorvalg baseret på dine ydeevne- og omkostningsmål. For mere om magnetmaterialer og deres anvendelse i motorer, se Magnetiske materialer i motor teknologi .