מגנט קבוע על פני השטח מול מגנט קבוע פנימי

אם אתה מעצב או בוחר ב מנוע מגנט קבוע, הבנת ההבדל בין מגנט קבוע לפני השטח (SPM) ו מגנט קבוע פנימי (IPM) מנועים היא קריטית. שני העיצובים האלה מספקים את רוב המנועים המודרניים לטרקציה של רכבי חשמל, תמסורות תעשייתיות, וטורבינות רוח—אך הם מספקים תוצאות מאוד שונות. מ הספקת מומנט ו יעילות to מורכבות ייצור ו העלות, לדעת מתי לבחור ב SPM לעומת IPM יכול לקבוע את ביצועי התקציב והביצועים של הפרויקט שלך. במדריך זה, נפרק את ההבדלים המבניים והאלקטרומגנטיים המרכזיים, בתמיכה של תובנות מ-NBAEM—הספקית המגנטים NdFeB האמינה למובילים עולמיים כמו FAW וסימנס. מוכן לגלות איזה מיקום מגנט מתאים ביותר לצרכים שלך? בוא נצלול פנימה.

הבדלים מבניים עיקריים: מגנטים לפני השטח לעומת פנימיים

במהלך ההשוואה מגנטים קבועים לפני השטח (SPM) ו מגנטים קבועים פנימיים (IPM), ההבדל המרכזי טמון באיך המגנטים ממוקמים על הרוטור.

רוטורי SPM נראים כמו צילינדר חלק עם מגנטים גלויים בבירור, בעוד שרוטורי IPM מציגים מגנטים שמורים בתוך חריצים פנימיים כאשר רואים בחתך.

השפעת הייצור

• SPM: מהיר וזול יותר לייצור. מתאים ליישומים עם דרישות מכניות פחות מחמירות.
• IPM: ייצור מורכב יותר עקב תיקים מדויקים של מגנטים, אך מציע אחיזה טובה יותר של המגנטים ועמידות מבנית.

הבנת ההבדלים המבניים הללו עוזרת לבחור את מיקום המגנטים הנכון לביצועי המנוע ולצרכי הייצור שלך.

השוואת ביצועים: מגנט קבוע על פני השטח מול מגנט קבוע פנימי

הוספת תרומת מומנט של התנגדות בעיצובים של IPM לא רק מעלה את סך המומנט אלא גם משפרת את יעילות המנוע תחת עומסים כבדים. מצד שני, מנועי SPM יש להם מיקום פשוט יותר של המגנטים אך הם מתמודדים עם מגבלות במהירויות גבוהות וביישומי מומנט גבוה עקב חשיפת המגנטים ובעיות אחיזה.

למידע מעמיק יותר על דרגות מגנטים המתאימות לעיצובים אלה, בדוק את טווח המגנטים של NBAEM לביצועים גבוהים חומרים של מגנטים ניאודימיום.

יתרונות אלקטרומגנטיים של SPM לעומת IPM

אחד היתרונות הגדולים של עיצוב המגנט הקבוע הפנימי (IPM) הוא תרומת המומנט של התנגדות, שיכולה להגדיל את סך המומנט ב- 15–25% בהשוואה למנועי מגנט קבוע על פני השטח (SPM). זה נובע מהדרך החכמה שבה המגנטים משובצים בתוך הרוטור, ויוצרים מומנט נוסף מתוך הייחודיות המגנטית של הרוטור.

מצד שני, מנועי SPM יש להם נתיב זרימה פשוט יותר, המוביל ל השראות נמוכה יותר ותגובה דינמית מהירה יותר. זה אומר שינויים מהירים יותר במומנט ובמהירות, שימושי ליישומים הזקוקים לבקרה מהירה.

עוד נקודה בולטת היא החלשת שדה: מנועי IPM יכולים להרחיב בבטחה את טווח מהירות הכוח הקבוע שלהם ב 2 עד 3 פעמים תודות לתכנון המגנטים הפנימי שלהם, המאפשר פעולה יעילה במהירויות גבוהות יותר. מנועי SPM בדרך כלל חסרים יכולת זו מכיוון שהמגנטים שלהם חשופים על פני השטח, מה שמגביל את ביצועי המהירות הגבוהה שלהם.

יחד, תכונות אלקטרומגנטיות אלה הופכות את מנועי IPM לבחירה מובילה ליישומים בעלי ביצועים גבוהים כמו גרירת רכב חשמלי שבהם המומנט, היעילות וטווח המהירויות חשובים ביותר. למידע מעמיק על תפקיד חוזק המגנט בביצועי המנוע, עיינו במדריך של NBAEM על איך מודדים את עוצמת המגנט.

אמינות תרמית ומכנית

מגנטים קבועים על פני השטח (SPM) נמצאים חשופים על פני השטח של הרוטור, מה שהופך אותם לפגיעים לנקודות חום תרמיות במהלך הפעלה בעומס גבוה. חשיפה זו עלולה לגרום לכישלונות בהדבקה עם הזמן, כאשר חומר ההדבקה מתחלש תחת לחץ חום. לעומת זאת, מגנטים קבועים פנימיים (IPM) משולבים בתוך ליבת הרוטור, ומציעים פיזור חום טוב יותר וחוזק מכני משופר. השילוב בתוך הליבה מגן על המגנטים מפני נזק מכני ומפחית את הסיכון לדימגנטיזציה הנגרמת מחימום יתר.

עבור עיצובים של SPM, NBAEM מספקת ציפויים עמידים בפני קורוזיה—כגון אפוקסי בשילוב ציפוי NiCuNi—שמגבירים עמידות ומסייעים במניעת התדרדרות המגנט מחשיפה לסביבה. שכבות ההגנה הללו חיוניות כאשר המגנטים מותקנים על פני השטח והם יותר חשופים לבלאי מכני ותרמי.

התמקדות בחוזק תרמי ומכני היא קריטית בבחירת בין מנועי SPM ל-IPM ליישומים תובעניים כמו גרירת רכב חשמלי או תמסורות תעשייתיות. למידע נוסף על חומרים וציפויים למגנטים, טווח המגנטים של NBAEM מנדודני ניאודימיום מציע פתרונות המותאמים לעמידות תרמית ולאריכות ימים.

פירוט עלות וייצור

מנועי מגנטים קבועים על פני השטח (SPM) נהנים מעלויות כלים נמוכות יותר ותהליכי הרכבה מהירים יותר, מה שהופך אותם למתאימים ליישומים מתחת ל-100 קילוואט שבהם התקציב ומהירות הייצור חשובים. מבנה הרוטור הפשוט שלהם מצריך פחות שלבי עיבוד ומיקום מגנטים קל יותר.

לעומת זאת, מנועי מגנטים קבועים פנימיים (IPM) כוללים עיצובים מורכבים יותר של הרוטור מכיוון שהמגנטים משולבים בתוך הליבה. מורכבות זו מעלה את עלויות הייצור ודורשת עיבוד מדויק. עם זאת, עיצובים רבים של IPM חוסכים בשימוש בנחושת על ידי אופטימיזציה של תיל הרוטור, מה שיכול לפצות על חלק מההוצאות.

במונחים של חומר, מנועי IPM משתמשים בכ-10–20% פחות מחומר המגנט NdFeB כדי לספק את אותו המומנט כמו SPM, הודות ליעילות גבוהה יותר של המעגל המגנטי. חיסכון זה במגנט הוא גורם מפתח בהפחתת משקל ומחיר המנוע הכולל, במיוחד בייצור רכב חשמלי בהיקף גדול.

ליצרנים המעוניינים בפרטים על חומרים מגנטיים, חקר טכנולוגיות המגנטיות המתקדמות של NBAEM מסייע באופטימיזציה של דרגת המגנט ועלות היעילות.

נקודות מפתח ליישום

תמונה מ- הנדסת בקרה  

מנועי מגנט קבוע לפני השטח (SPM) הם התאמה מצוינת למכשירי בית, משאבות במהירות נמוכה, ולרחפנים רגישים למחיר. העיצוב הפשוט יותר והעלות הנמוכה שלהם עושים אותם אידיאליים כאשר התקציב והקלות בייצור הם מפתח. מצד שני, מנועי מגנט קבוע פנימיים (IPM) באמת זוהרים ביישומים תובעניים כמו מנועי גרירה לרכב חשמלי—חשבו על טסלה מודל 3 ו-NIO ET7—שבהם צפיפות הכוח הגבוהה, היעילות הטובה יותר, ויכולת ההחלשה בשדה חשובים ביותר. IPMs נפוצים גם במנועי סיבוב של טורבינות רוח ובמנועי סיבוב במהירות גבוהה בשל העמידות המכנית והיתרונות התרמיים שלהם.

קיימים גם מקרים היברידיים שכדאי לציין: BMW i4 משתמשת ברוטור IPM לביצועים אופטימליים, בעוד ש-Renault Zoe בוחרת בעיצוב SPM כדי לשמור על עלויות נמוכות מבלי לוותר יותר מדי. האיזון הזה מראה כיצד הבחירה בין SPM ל-IPM תלויה מאוד בדרישות ובעדיפויות הספציפיות של היישום.

מיפוי מוצר NBAEM למגנטים SPM ו-IPM

NBAEM מציעה דרגות מגנטים מיוחדות המותאמות למנועי מגנט קבוע לפני השטח (SPM) ולמנועי מגנט קבוע פנימיים (IPM), המייעלים ביצועים ואמינות במגוון יישומים.

• דרגות SPM: המגנטים הקשתיים N52SH, בגודל בין R30 ל-R55 מ
• דרגות IPM: לרוטורים פנימיים של מגנט קבוע, NBAEM מספקת מגנטים בלוק M45UH. מגנטים אלה מותאמים לכיסים לייבוש בתוך ליבת הרוטור ומגיעים עם דירוג טמפרטורה גבוה יותר של 180°C, המבטיח עמידות תחת עומסים תרמיים ומכנית קשים.

דוגמה מעשית מדגימה את ההשפעה של NBAEM: ספק רכב חשמלי בדרג Tier-1 חווה חיסכון בעלות של 30% על ידי מעבר ממגנטים קונבנציונליים לבלנקי IPM של NBAEM. זה מדגים לא רק יעילות בחומר ובייצור אלא גם את הערך של עיצובים מתקדמים של מגנטים בפיתוח מנועי גרירה לרכב חשמלי.

רשימת בדיקה לבחירה: בחר SPM או IPM ב-2 דקות

כדי להחליט במהירות בין מנוע מגנט קבוע לפני השטח (SPM) למנוע מגנט קבוע פנימי (IPM), שאל את עצמך את 7 השאלות המרכזיות הבאות:

מטריצת עדיפות למהירות לעומת מומנט

השתמש ברשימת בדיקה מהירה זו כדי לצמצם את בחירת המנוע שלך בהתבסס על יעדי ביצועים ועלות. למידע נוסף על חומרים של מגנטים ושימושם במנועים, בדוק את חומרים מגנטיים בטכנולוגיית מנועים .