表面永久磁石対内部永久磁石

設計または選択を行う場合、 永久磁石モーターの違いを理解することが重要です。 表面永久磁石（SPM） と 埋込型永久磁石（IPM） モーターは非常に重要です。これらの2つの設計は、最新の EV駆動モーター、産業用ドライブ、および風力タービンを動かしますが、非常に異なる結果をもたらします。から トルク出力 と 効率 to 製造の複雑さ と コストを選択するタイミングを知ることは SPM対IPM は、プロジェクトのパフォーマンスと予算を左右する可能性があります。このガイドでは、FAWやSiemensなどのグローバルリーダーに信頼されるNdFeB磁石サプライヤーであるNBAEMからの洞察に裏打ちされた、主要な構造的および電磁気的な違いを詳しく説明します。どの磁石配置がニーズに最適かを理解する準備はできましたか？それでは、詳しく見ていきましょう。

コア構造の違い：表面永久磁石と埋込型永久磁石

比較するとき 表面永久磁石（SPM） と 埋込型永久磁石（IPM）の主な違いは、磁石がローターにどのように配置されるかにあります。

SPMローターは磁石がはっきり見える滑らかな円筒形に見え、IPMローターは断面図で磁石が内部スロットに安全に収納されているのがわかる。

製造影響

• SPM: より速く、コスト効率良く生産可能。機械的要求があまり厳しくない用途に最適。
• IPM: 正確に加工された磁石ポケットのために製造が複雑だが、磁石の保持力と構造的強度が向上。

これらの構造的な違いを理解することで、モーターの性能と生産ニーズに適した磁石配置を選択できます。

性能比較：表面永久磁石 vs. 内部永久磁石

IPM設計におけるリラクタンスタorqueの追加は、総出力トルクを向上させるだけでなく、重負荷時のモーター効率も改善します。一方、SPMモーターは磁石の配置がシンプルですが、磁石の露出や保持の問題により高速・高トルク用途には制限があります。

これらの設計に適した磁石グレードについての詳細な情報は、NBAEMの高性能ネオジム磁石材料のラインナップをご覧ください ネオジム磁石材料.

SPMとIPMの電磁気的利点

内部永久磁石（IPM）設計の最大の電磁気的利点の一つは、そのリラクタンスタorqueであり、これにより総トルクを 15〜25%増加させることができるこれは、磁石がローター内部に巧みに埋め込まれている方法から生じ、ローターの磁気顕著性から追加のトルクを生み出します。

一方、SPMモーターは よりシンプルなフラックス経路、結果として インダクタンスが低下し より高速な動的応答を実現します。これはトルクや速度の変化を迅速に行えることを意味し、迅速な制御が必要な用途に有用です。

もう一つの注目すべき点は 界磁弱化：IPMモーターは内部磁石の配置により、一定の出力範囲を安全に拡大でき、 2倍から3倍 の範囲で高速運転が可能です。これは高効率な運転を可能にし、SPMモーターは表面に磁石が露出しているため、高速性能に制限があります。

これらの電磁特性により、IPMモーターはトルク、効率、速度範囲が重要な高性能用途、例えば電気自動車の駆動に最適な選択肢となっています。磁石の強さがモーター性能に与える役割について詳しく知るには、NBAEMのガイドを参照してください。 磁石の強さの測定方法.

熱的・機械的信頼性

表面永久磁石（SPM）はローター表面に露出しているため、高負荷運転時に熱スポットができやすくなります。この露出により、時間とともに接着剤の劣化や熱ストレスによる接合部の弱化が起こる可能性があります。一方、内部永久磁石（IPM）はローターコア内部に埋め込まれており、熱放散が良く、機械的強度も向上します。この埋め込みにより、磁石は機械的損傷から保護され、過熱による消磁リスクも低減されます。

SPM設計には、NBAEMが提供する耐腐食性コーティング（エポキシとNiCuNiメッキの組み合わせなど）があり、耐久性を高め、環境曝露による磁石の劣化を防ぎます。これらの保護層は、磁石が表面に取り付けられ、機械的・熱的摩耗に対してより脆弱な場合に特に重要です。

この熱的・機械的堅牢性への配慮は、電気自動車の駆動や産業用ドライブのような要求の厳しい用途において、SPMとIPMモーターの選択において重要です。磁石材料やコーティングについて詳しく知るには、NBAEMのネオジムリング磁石のラインナップが熱的耐性と長寿命に適したソリューションを提供します。

コストと製造コストの内訳

表面永久磁石（SPM）モーターは、工具コストが低く、組み立てが迅速なため、予算や生産速度が重要な100kW未満の用途に適しています。ローター構造が簡素なため、加工工程が少なく、磁石の配置も容易です。

一方、内部永久磁石（IPM）モーターは、磁石がコア内部に埋め込まれているため、より複雑なローター設計となります。この複雑さにより、製造コストが上昇し、精密な加工が必要となります。ただし、多くのIPM設計は、ローター巻線の最適化により銅の使用量を節約し、コスト削減に寄与しています。

材料面では、IPMモーターは、磁気回路の効率向上により、同じトルクを得るために必要なNdFeB磁石材料を約10〜20%少なく使用します。この磁石の節約は、特に大量生産の電気自動車において、モーターの総重量とコストを削減する重要な要素です。

磁石材料の詳細に関心のあるメーカーは、NBAEMの先進的な磁気技術を活用し、磁石のグレード選択とコスト効率を最適化できます。

適用の最適ポイント

写真提供元 制御工学  

表面永久磁石（SPM）モーターは、家庭用電化製品、低速ポンプ、コストに敏感なドローンに最適です。設計がシンプルでコストが低いため、予算や製造の容易さが重要な場合に理想的です。一方、内部永久磁石（IPM）モーターは、Tesla Model 3やNIO ET7などのEV駆動モーターのような高出力密度、より良い効率、場弱化能力が求められる demanding な用途で特に輝きます。IPMは、機械的堅牢性や熱的利点から、風のピッチドライブや高速スピンドルにも一般的に使用されています。

また、注目すべきハイブリッドケースもあります。BMW i4は最適な性能のためにIPMローターを採用しており、ルノーZoeはコストを抑えつつ性能を犠牲にしないためにSPM設計を選択しています。このバランスは、SPMとIPMの選択が具体的な用途の要件と優先事項に大きく依存していることを示しています。

NBAEMのSPMおよびIPM磁石の製品マッピング

NBAEMは、さまざまな用途での性能と信頼性を最適化するために、表面永久磁石（SPM）と内部永久磁石（IPM）モーターの両方に特化した磁石グレードを提供しています。

• SPMグレード： N52SHアーク磁石は、R30からR55mmのサイズで、120°Cの温度定格を持ちます。これらの磁石は、安定した磁気性能と組み立ての容易さが優先されるクラシックな表面取り付け型のセットアップに理想的です。
• IPMグレード： 内部永久磁石ローター用に、NBAEMはM45UHブロック磁石を提供しています。これらはローターコア内に埋め込むために最適化されており、180°Cの高温定格を持ち、 demanding な熱的および機械的ストレスに耐える耐久性を確保しています。

実例として、NBAEMの影響を示すものがあります。Tier-1の電気自動車サプライヤーが従来の磁石からNBAEMのIPMブランクに切り替えることで、 30%のコスト削減 を実現しました。これは、材料と製造の効率性だけでなく、EV駆動モーターの開発における高度な磁石設計の価値も示しています。

選択チェックリスト：2分でSPMまたはIPMを選ぶ

表面永久磁石（SPM）モーターと内部永久磁石（IPM）モーターのどちらかを迅速に決定するために、次の7つの重要な質問を自問してください：

速度対トルク優先マトリックス

性能とコスト目標に基づいてモーター選択を絞り込むためのクイックチェックリストです。磁石材料とそのモーターでの使用について詳しくは、 モーター技術における磁気材料 .