Felületi állandó mágnes vs Belső állandó mágnes

Ha tervez vagy kiválaszt egy állandó mágneses motor, megértve a különbséget a Felületi Állandó mágnes (SPM) és Belső Állandó mágnes (IPM) motorkonstrukciók között, alapvető fontosságú. Ezek a két kialakítás hajtja a legtöbb modern EV hajtóművet, ipari hajtásokat és szélturbinákat – de nagyon eltérő eredményeket nyújtanak. Innen nyomaték kimenet és hatékonyság to gyártási összetettség és ahol a mágneset használni fogják, szintén lényeges—egyes mágnesek jobban bírják a hőt, nedvességet vagy vegyszereket, mint mások. Végül,, tudva, mikor érdemes választani SPM vs IPM kiválasztása vagy elutasítása döntő lehet a projekt teljesítményében és költségvetésében. Ebben az útmutatóban bemutatjuk a fő szerkezeti és elektromágneses különbségeket, melyeket az NBAEM, a megbízható NdFeB mágnes beszállítója támogat, olyan globális vezetőkkel, mint a FAW és a Siemens. Készen állsz arra, hogy kiderítsd, mely mágneselhelyezés felel meg leginkább az igényeidnek? Merüljünk el.

Alapvető szerkezeti különbségek: Felület vs. Belső állandó mágnesek

Összehasonlításkor Felületi Állandó mágnesek (SPM) és Belső Állandó mágnesek (IPM), a fő különbség abban rejlik, hogyan helyezkednek el a mágnesek a rotoron.

Az SPM rotorok sima hengernek tűnnek, mágnesek jól láthatók, míg az IPM rotorokban a mágnesek biztonságosan el vannak rejtve a belső hornyokban keresztmetszetben nézve.

Gyártási hatás

• SPM: Gyorsabb és költséghatékonyabb gyártás. Ideális kevésbé szigorú mechanikai igényű alkalmazásokhoz.
• IPM: Bonyolultabb gyártás a pontosan megmunkált mágneszsebek miatt, de jobb mágnesmegtartást és szerkezeti szilárdságot kínál.

Ezeknek a szerkezeti különbségeknek az megértése segít kiválasztani a megfelelő mágneselhelyezést a motor teljesítményéhez és gyártási igényeihez.

Teljesítmény összehasonlítás: felületi állandó mágnes vs. belső állandó mágnes

Az reluctancia nyomaték hozzáadása az IPM kialakításokban nemcsak az összteljes nyomatékot növeli, hanem javítja a motor hatékonyságát is nehéz terheléseknél. Másrészt az SPM motoroknak egyszerűbb mágnes elhelyezése van, de korlátozottak magas sebességű és magas nyomatékú alkalmazásokban a mágnesek kitettsége és megtartási problémák miatt.

A mágnesfokozatok méretével kapcsolatos mélyebb betekintésért nézze meg az NBAEM magas teljesítményű neodímium mágnes anyagokat.

Az SPM és IPM elektromágneses előnyei

Az egyik legnagyobb elektromágneses előnye a belső állandó mágnes (IPM) kialakításnak a reluctancia nyomaték, amely növelheti az összteljes nyomatékot 15–25% -kal az felületi állandó mágnes (SPM) motorokhoz képest. Ez az okos mágnesbeágyazási módnak köszönhető, amely extra nyomatékot hoz létre a rotor mágneses szalagságából.

Másrészt az SPM motoroknak van egy egyszerűbb fluxus út, ami eredményezi alacsonyabb induktanciát és gyorsabb dinamikus válaszidőt. Ez gyorsabb nyomaték- és sebességváltozásokat jelent, ami hasznos olyan alkalmazásoknál, ahol gyors vezérlés szükséges.

Egy másik kiemelkedő jellemző mezőgyengítés: Az IPM motorok biztonságosan meghosszabbíthatják állandó teljesítményű sebességtartományukat 2-3 szorosára köszönhetően belső mágnes elrendezésüknek, lehetővé téve hatékony működést magasabb sebességeknél. Az SPM motorok általában nem rendelkeznek ezzel a képességgel, mivel mágnesük a felületen van kitéve, ami korlátozza magas sebességű teljesítményüket.

Ezek az elektromágneses tulajdonságok teszik az IPM motorokat a legjobb választássá magas teljesítményű alkalmazásokhoz, mint például az EV vontatás, ahol a nyomaték, hatékonyság és sebességtartomány a legfontosabb. Mélyebb betekintést a mágneserő szerepéről a motor teljesítményében az NBAEM útmutatója nyújt a hogyan mérjük a mágnes erősségét.

Hő- és Mechanikai Megbízhatóság

Felületi állandó mágnesek (SPM) a rotor felületén helyezkednek el, ami hajlamosítja őket hőterheléses pontokra magas terhelésű működés során. Ez a kitettség idővel ragasztási hibákhoz vezethet, mivel a kötőanyag gyengül a hő stressz hatására. Ezzel szemben a belső állandó mágnesek (IPM) a rotor magjába vannak beágyazva, jobb hőelvezetést és megnövelt mechanikai szilárdságot biztosítva. Ez az elhelyezés védi a mágneseket a mechanikus sérülésektől és csökkenti a demagnetizáció kockázatát a túlmelegedés miatt.

Az SPM kialakításokhoz az NBAEM korrózióálló bevonatokat kínál—például epoxit és NiCuNi bevonatot—amelyek növelik a tartósságot és segítenek megelőzni a mágnesek környezeti hatások miatti károsodását. Ezek a védőrétegek elengedhetetlenek, amikor a mágnesek a felületen vannak, és érzékenyek a mechanikus és hőmérsékleti kopásra.

Ez a hő- és mechanikai robusztusságra való fókusz kritikus, amikor SPM és IPM motorok közül választunk igényes alkalmazásokhoz, mint például EV vontatás vagy ipari hajtások. A mágnes anyagokra és bevonatokra vonatkozó további információkért az NBAEM neodímium gyűrű mágnesek kínálata megoldásokat nyújt a hőállóság és hosszú élettartam érdekében.

Költség- és Gyártási Részletek

A felületi állandó mágneses (SPM) motorok alacsonyabb szerszámköltségekkel és gyorsabb összeszerelési folyamatokkal rendelkeznek, így ideálisak olyan alkalmazásokhoz, ahol a költségvetés és a gyártási sebesség fontos. Egyszerűbb rotor szerkezetük kevesebb megmunkálási lépést és könnyebb mágnes elhelyezést jelent.

Ezzel szemben az IPM motorok összetettebb rotor kialakítást igényelnek, mivel a mágnesek a mag belsejében vannak beágyazva. Ez a komplexitás növeli a gyártási költségeket és precíziós megmunkálást igényel. Azonban sok IPM kialakítás takarékoskodik réz felhasználással a rotor tekercsek optimalizálásával, ami bizonyos költségeket ellensúlyozhat.

Anyagilag az IPM motorok kb. 10–20% kal kevesebb NdFeB mágnesanyagot használnak ugyanakkora nyomaték eléréséhez, mint az SPM-ek, a mágneses kör kialakításának hatékonysága miatt. Ez a mágnes megtakarítás kulcsfontosságú a motor összsúlyának és költségének csökkentésében, különösen nagy volumenű EV gyártás esetén.

A gyártók számára, akik érdeklődnek a mágnes anyagok részletei iránt, az NBAEM fejlett mágneses technológiáinak felfedezése segít a mágnes osztályozásának és költséghatékonyságának optimalizálásában.

Alkalmazási Területek

Kép forrása vezérléstechnika  

A felületi állandó mágneses (SPM) motorok kiválóan alkalmasak háztartási gépekhez, alacsony fordulatszámú szivattyúkhoz és költséghatékony drónokhoz. Egyszerűbb kialakításuk és alacsonyabb költségük ideálissá teszi őket, ha a költségvetés és a könnyű gyárthatóság a legfontosabb. Másrészt a belső állandó mágneses (IPM) motorok igazán kiemelkednek az olyan igényes alkalmazásokban, mint az elektromos járművek hajtómotorjai – gondoljunk a Tesla Model 3-ra és a NIO ET7-re –, ahol a nagy teljesítménysűrűség, a jobb hatékonyság és a térgyengítési képességek a legfontosabbak. Az IPM-ek a mechanikai robusztusságuk és termikus előnyeik miatt a szélerőművek lapátállító hajtásaiban és a nagy sebességű orsókban is gyakoriak.

Vannak hibrid esetek is, amelyeket érdemes megemlíteni: a BMW i4 IPM rotort használ az optimális teljesítmény érdekében, míg a Renault Zoe az SPM kialakítást választja, hogy alacsonyan tartsa a költségeket anélkül, hogy túl sokat áldozna a teljesítményből. Ez az egyensúly megmutatja, hogy az SPM és az IPM közötti választás nagymértékben függ az adott alkalmazás követelményeitől és prioritásaitól.

NBAEM termékkínálat SPM és IPM mágnesekhez

Az NBAEM speciális mágnesminőségeket kínál, amelyek mind a felületi állandó mágneses (SPM), mind a belső állandó mágneses (IPM) motorokhoz vannak szabva, optimalizálva a teljesítményt és a megbízhatóságot a különböző alkalmazásokban.

• SPM minőségek: Az N52SH ívmágnesek, amelyek mérete R30 és R55 mm között van, 120°C-os hőmérsékleti besorolással rendelkeznek. Ezek a mágnesek ideálisak a klasszikus felületre szerelt beállításokhoz, ahol a stabil mágneses teljesítmény és a könnyebb összeszerelés a prioritás.
• IPM minőségek: A belső állandó mágneses rotorokhoz az NBAEM M45UH blokkmágneseket kínál. Ezek zseboptimalizáltak a rotor magjába való beágyazáshoz, és magasabb, 180°C-os hőmérsékleti besorolással rendelkeznek, biztosítva a tartósságot a nagy termikus és mechanikai igénybevételek mellett.

Egy valós példa rávilágít az NBAEM hatására: egy Tier-1 elektromos jármű beszállító 30% költségcsökkentést ért el azáltal, hogy a hagyományos mágnesekről az NBAEM IPM nyersdarabjaira váltott. Ez nemcsak az anyag- és gyártási hatékonyságot mutatja be, hanem a fejlett mágneskialakítások értékét is az elektromos járművek hajtómotorjainak fejlesztésében.

Kiválasztási ellenőrzőlista: Válasszon SPM vagy IPM motort 2 perc alatt

Ahhoz, hogy gyorsan eldöntse, hogy felületi állandó mágneses (SPM) vagy belső állandó mágneses (IPM) motort válasszon, tegye fel magának ezt a 7 kulcskérdést:

Sebesség vs. Nyomaték Prioritási Mátrix

Használja ezt a gyors ellenőrzőlistát, hogy szűkítse a motorválasztását a teljesítmény- és költségcélok alapján. További információk a mágnesanyagokról és azok motorokban való alkalmazásáról, nézze meg Mágneses Anyagok Motor Technológiában .