Pintaperäinen pysyvä magneetti vs sisäinen pysyvä magneetti

Jos suunnittelet tai valitset pysyvä magneettimoottori, ymmärtäen eron välillä Pintapermanentti Magnetti (SPM) ja Sisäpermanentti Magnetti (IPM) moottorit on ratkaisevaa. Nämä kaksi suunnittelua tarjoavat voiman useimmissa nykyaikaisissa sähköajoneuvojen vetomoottoreissa, teollisuusajureissa ja tuuliturbiineissa—mutta ne tuottavat hyvin erilaisia tuloksia. From momentin tuotto ja kannattavuus to valmistuksen monimutkaisuus ja jossa magneettia käytetään, on ratkaiseva – jotkut magneetit kestävät paremmin lämpöä, kosteutta tai kemikaaleja kuin toiset. Lopuksi,, tietäen milloin valita SPM vs IPM voi tehdä tai rikkoa projektisi suorituskyvyn ja budjetin. Tässä oppaassa käymme läpi keskeiset rakenteelliset ja elektromagneettiset erot, joita tukevat NBAEM:n, luotettavan NdFeB-magneetin toimittajan, näkemykset, joka palvelee maailman johtajia kuten FAW ja Siemens. Valmis avaamaan, mikä magneetin sijoittelu vastaa parhaiten tarpeitasi? Sukelletaan sisään.

Ydinsisälliset erot: Pintapermanentti vs. Sisäpermanentti Magnetti

Vertailtaessa Pintapermanentti Magnetti (SPM) ja Sisäpermanentti Magnetti (IPM), tärkein ero liittyy siihen, miten magneetit on sijoitettu roottoriin.

SPM-roottorit näyttävät sileältä sylinteriltä, jossa magneetit ovat selvästi näkyvissä, kun taas IPM-roottorit näyttävät magneetit turvallisesti sisäisissä urissa poikkileikkauksessa katsottuna.

Valmistuksen vaikutus

• SPM: Nopeampi ja kustannustehokkaampi valmistaa. Sopii vähemmän vaativiin mekaanisiin sovelluksiin.
• IPM: Monimutkaisempi valmistus johtuen tarkasti koneistetuista magneettipocketeista, mutta tarjoaa paremman magneetin pidon ja rakenteellisen kestävyyden.

Näiden rakenteellisten erojen ymmärtäminen auttaa sinua valitsemaan oikean magneetin sijoittelun moottorisi suorituskyvyn ja tuotantotarpeiden mukaan.

Suorituskyvyn vertailu: Pintamagneetti vs. Sisäisen magneetin pysyvä magneetti

Reluktanssivirtomomentin lisääminen IPM-rakenteisiin ei ainoastaan lisää kokonaisvääntömomenttia, vaan myös parantaa moottorin tehokkuutta raskaassa kuormituksessa. Toisaalta SPM-moottoreilla on yksinkertaisempi magneettien sijoittelu, mutta ne kohtaavat rajoituksia suurinopeus- ja suurvääntömomenttisovelluksissa magneettien paljastumisen ja pidon ongelmien vuoksi.

Syvällisempää tietoa näihin rakenteisiin soveltuvista magneettiluokista löydät NBAEM:n korkeasuorituskykyisten neodyymimagneettimateriaalien.

Sähkökentän edut SPM vs IPM

Yksi sisäisen pysyvän magneetin (IPM) rakenteen suurimmista sähkömagneettisista eduista on sen reluctanssivirtomomentti, joka voi lisätä kokonaisvääntömomenttia 15–25% verrattuna pintamagneettisiin (SPM) moottoreihinTämä johtuu siitä, että magneetit on upotettu älykkäästi roottorin sisälle, mikä luo lisävääntömomenttia roottorin magneettisen saliensin ansiosta.

Toisaalta SPM-moottoreilla on yksinkertaisempi magneettivirta, mikä johtaa alempiin induktansseihin ja nopeampaan dynaamiseen vasteeseen. Tämä tarkoittaa nopeampia muutoksia väännössä ja nopeudessa, mikä on hyödyllistä sovelluksissa, jotka tarvitsevat nopeaa ohjausta.

Toinen merkittävä ominaisuus on kentän heikentäminen: IPM-moottorit voivat turvallisesti laajentaa vakionopeusalueensa 2-3 kertaa kiitos sisäisen magneettiasettelunsa, mikä mahdollistaa tehokkaan toiminnan korkeammilla nopeuksilla. SPM-moottorit eivät yleensä tätä kykyä omaa, koska niiden magneetit ovat pinnalla, mikä rajoittaa niiden korkeanopeuksista suorituskykyä.

Yhdessä nämä sähkömagneettiset ominaisuudet tekevät IPM-moottoreista huippuvalinnan korkeasuorituskykyisissä sovelluksissa, kuten EV-vetoteissä, joissa vääntö, tehokkuus ja nopeusalue ovat tärkeitä. Syvällisempää tietoa magneetin voimakkuuden roolista moottorin suorituskyvyssä löytyy NBAEM:n oppaasta aiheesta kuinka mitata magneetin voimakkuus.

Lämpö- ja mekaaninen luotettavuus

Pintamagneetit (SPM) sijaitsevat paljaasti roottorin pinnalla, mikä tekee niistä alttiita lämpökuumille pisteille korkealla kuormituksella toimiessa. Tämä altistus voi ajan myötä aiheuttaa liimausten epäonnistumisia, koska liimamateriaali heikkenee lämmön vaikutuksesta. Toisaalta sisäiset magneetit (IPM) on upotettu roottorin sisään, mikä tarjoaa paremman lämmönhukan ja parannetun mekaanisen kestävyyden. Tämä upotus suojaa magneetteja mekaanisilta vaurioilta ja vähentää demagnetisaation riskiä ylikuumenemisen vuoksi.

SPM-rakenteille NBAEM tarjoaa korroosionkestäviä pinnoitteita—kuten epoksi yhdistettynä NiCuNi-pinnoitteeseen—parantaakseen kestävyyttä ja ehkäistäkseen magneettien hajoamista ympäristön vaikutuksesta. Nämä suojaavat kerrokset ovat välttämättömiä, kun magneetteja asennetaan pinnalle ja ne ovat alttiimpia mekaaniselle ja lämpövaurioon.

Tämä lämpö- ja mekaanisen kestävyyden painotus on kriittistä, kun valitaan SPM- tai IPM-moottoreita vaativiin sovelluksiin, kuten EV-vetoon tai teollisuusajureihin. Lisätietoja magneettimateriaaleista ja pinnoitteista tarjoaa NBAEM:n neodyymirengasmagneettien valikoima, joka on suunniteltu kestämään lämpöä ja tarjoamaan pitkäikäisyyttä.

Kustannukset ja valmistuskohtaiset erittelyt

Pintamagneettiset (SPM) moottorit hyötyvät alhaisemmista työkalukustannuksista ja nopeammasta kokoonpanosta, mikä tekee niistä erinomaisen valinnan alle 100 kW sovelluksiin, joissa budjetti ja tuotantonopeus ovat tärkeitä. Niiden yksinkertaisempi roottorirakenne tarkoittaa vähemmän koneistuksia ja helpompaa magneettien asennusta.

Toisaalta sisäiset magneetit (IPM) vaativat monimutkaisempia roottorisuunnitelmia, koska magneetit on upotettu ytimeen. Tämä monimutkaisuus lisää valmistuskustannuksia ja vaatii tarkkaa koneistusta. Kuitenkin monet IPM-rakenteet säästävät kuparin käyttöä optimoimalla roottorikäämityksiä, mikä voi kompensoida osan kustannuksista.

Materiaalin osalta IPM-moottorit käyttävät noin 10–20 % vähemmän NdFeB-magneettimateriaalia saavuttaakseen saman väännön kuin SPM:t, kiitos parannetun magneettisen piirin tehokkuuden. Tämä magneettien säästö on keskeinen tekijä moottorin kokonaispainon ja kustannusten vähentämisessä, erityisesti suuritehoisessa EV-tuotannossa.

Valmistajille, jotka ovat kiinnostuneita magneettimateriaalien yksityiskohdista, NBAEM:n edistyneet magneettiteknologiat auttavat optimoimaan magneettiluokan valinnan ja kustannustehokkuuden.

Sovellusten parhaat käyttökohdat

Kuva otettu ohjaustekniikka  

Pinta-permanentt magnetit (SPM) -moottorit sopivat erinomaisesti kotitalouslaitteisiin, matalanopeuksiin pumpuissa ja kustannustietoisille drooneille. Niiden yksinkertaisempi rakenne ja alhaisemmat kustannukset tekevät niistä ihanteellisia, kun budjetti ja valmistushelppous ovat avainasemassa. Toisaalta sisäiset permanentt magnetit (IPM) -moottorit loistavat vaativissa sovelluksissa, kuten EV-vetomoottoreissa—ajattele Tesla Model 3:sta ja NIO ET7:ää—missä korkea tehotiheys, parempi hyötysuhde ja kentän heikentämiskyky ovat tärkeimpiä. IPM:t ovat myös yleisiä tuuliturbiinien kallistusohjauksissa ja korkeanopeuksisissa pyörissä niiden mekaanisen kestävyyden ja lämpöhyötyjen vuoksi.

On myös huomionarvoisia hybridi-tapauksia: BMW i4 käyttää IPM-rotoria optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi, kun taas Renault Zoe valitsee SPM-rakenteen kustannusten alentamiseksi ilman, että laatu kärsii liikaa. Tämä tasapaino osoittaa, kuinka valinta SPM:n ja IPM:n välillä riippuu suuresti sovelluksen erityisvaatimuksista ja prioriteeteista.

NBAEM-tuotekartoitus SPM- ja IPM-magneeteille

NBAEM tarjoaa erikoistuneita magneettiluokkia, jotka on suunniteltu sekä pinta-permanentt magnetti (SPM) että sisäinen permanentt magnetti (IPM) -moottoreille, optimoiden suorituskykyä ja luotettavuutta eri sovelluksissa.

• SPM-luokat: N52SH-kaari-magneetit, joiden koko on R30–R55 mm, on suunniteltu 120°C lämpötilaluokituksella. Nämä magneetit soveltuvat erinomaisesti klassisiin pintaan asennettaviin järjestelmiin, joissa vakaus magneettisessa suorituskyvyssä ja helppous kokoonpanossa ovat etusijalla.
• IPM-luokat: Sisäisille permanentt magnetti-rotoreille NBAEM tarjoaa M45UH-lohkomagneetteja. Nämä on optimoitu upotettavaksi roottorin ytimeen ja niillä on korkeampi lämpötilaluokitus, 180°C, mikä takaa kestävyyden vaativissa lämpö- ja mekaanisissa rasituksissa.

Käytännön esimerkki korostaa NBAEM:n vaikutusta: Tier-1-sähköajoneuvojen toimittaja saavutti 30%-kustannussäästön siirtymällä perinteisistä magneeteista NBAEM:n IPM-tyhjiöihin. Tämä osoittaa paitsi materiaalien ja valmistuksen tehokkuuden, myös edistyneiden magneettisuunnittelujen arvon EV-vetomoottoreiden kehityksessä.

Valintalistat: Valitse SPM tai IPM 2 minuutissa

Päätä nopeasti pinta-permanentt magnetti (SPM) ja sisäinen permanentt magnetti (IPM) -moottorin välillä kysymällä itseltäsi nämä 7 avainkysymystä:

Nopeuden ja väännön prioriteettimatriisi

Käytä tätä nopeaa tarkistuslistaa kaventaaksesi moottorivaihtoehtojasi suorituskyky- ja kustannustavoitteidesi perusteella. Lisätietoja magneettimateriaaleista ja niiden käytöstä moottoreissa löydät Magneettiset materiaalit moottoritekniikassa .