Oppervlakte Permanente Magneet vs Interne Permanente Magneet

Als je een ontwerp maakt of selecteert voor een permanente magneetmotor, is het begrijpen van het verschil tussen Oppervlakte Permanente Magneet (SPM) en Interne Permanente Magneet (IPM) motoren cruciaal. Deze twee ontwerpen drijven de meeste moderne EV-aandrijvingen, industriële aandrijvingen en windturbines aan—maar ze leveren heel verschillende resultaten. Van koppeloutput en efficiëntie to productiecomplexiteit en kosten, weet wanneer je moet kiezen voor SPM versus IPM kan de prestaties en het budget van je project maken of breken. In deze gids zullen we de belangrijkste structurele en elektromagnetische verschillen uiteenzetten, ondersteund door inzichten van NBAEM—de vertrouwde NdFeB-magneetleverancier voor wereldleiders zoals FAW en Siemens. Klaar om te ontdekken welke magneetplaatsing het beste bij jouw behoeften past? Laten we beginnen.

Kernstructurele verschillen: Surface versus interne permanente magneten

Bij vergelijking Surface Permanente Magneten (SPM) en Interne Permanente Magneten (IPM), het belangrijkste verschil ligt in hoe magneten op de rotor worden geplaatst.

SPM-rotors lijken op een gladde cilinder met magneten duidelijk zichtbaar, terwijl IPM-rotors magneten veilig in interne sleuven tonen bij dwarsdoorsnede.

Productie-impact

• SPM: Sneller en kosteneffectiever te produceren. Ideaal voor toepassingen met minder strenge mechanische eisen.
• IPM: Complexere productie vanwege nauwkeurig bewerkte magnetenvakken, maar biedt betere magnetbehoud en structurele sterkte.

Het begrijpen van deze structurele verschillen helpt je de juiste magnetische plaatsing te kiezen voor de prestaties en productiebehoeften van je motor.

Prestatievergelijking: Oppervlakte Permanente Magneet vs. Interne Permanente Magneet

De toevoeging van reluctantie-koppel in IPM-ontwerpen verhoogt niet alleen het totale uitgangskoppel, maar verbetert ook de motor efficiëntie onder zware belastingen. Aan de andere kant hebben SPM-motoren een eenvoudigere magneetplaatsing, maar lopen ze beperkingen op bij hoge snelheden en hoge koppeltoepassingen vanwege blootstelling en retentieproblemen van magnets.

Voor diepere inzichten over magneetgrades die geschikt zijn voor deze ontwerpen, bekijk het assortiment high-performance neodymium magneetmaterialen van NBAEM neodymium magneetmaterialen.

Electromagnetische Voordelen van SPM versus IPM

Een van de grootste elektromagnetische voordelen van het interne permanent magneet (IPM) ontwerp is het reluctantie-koppel, dat het totale koppel kan verhogen met 15–25% vergeleken met oppervlakte permanente magneet (SPM) motoren. Dit komt door de slimme manier waarop magnets binnenin de rotor zijn ingebed, waardoor extra koppel ontstaat door de magnetische saliency van de rotor.

Aan de andere kant hebben SPM-motoren een eenvoudiger fluxpad, resulterend in lagere inductantie en een snellere dynamische respons. Dit betekent snellere veranderingen in koppel en snelheid, nuttig voor toepassingen die snelle controle vereisen.

Een andere opvallende eigenschap is veldverzwakking: IPM-motoren kunnen veilig hun constante vermogenssnelheidsbereik uitbreiden door 2 tot 3 keer dankzij hun interne magneetlay-out, waardoor efficiëntie bij hogere snelheden mogelijk is. SPM-motoren missen deze mogelijkheid meestal omdat hun magneten op het oppervlak zijn blootgesteld, wat hun prestaties bij hoge snelheden beperkt.

Samen maken deze elektromagnetische eigenschappen IPM-motoren tot een topkeuze voor high-performance toepassingen zoals EV-aandrijving waar koppel, efficiëntie en snelheidsbereik het belangrijkst zijn. Voor een diepere duik in de rol van magneetsterkte in motorprestaties, bekijk de gids van NBAEM over hoe je magnetische kracht meet.

Thermische & Mechanische Betrouwbaarheid

Surface permanente magneten (SPM) bevinden zich blootgesteld op het rotoroppervlak, waardoor ze gevoelig zijn voor thermische hotspots tijdens hoge belasting. Deze blootstelling kan na verloop van tijd leiden tot adhesief falen, omdat het bindmiddel onder warmte stress verzwakt. Daarentegen zijn interne permanente magneten (IPM) ingebed in de rotorkern, wat betere warmteafvoer en verbeterde mechanische sterkte biedt. Dit inbedding beschermt magneten tegen mechanische schade en vermindert het risico op demagnetisatie door oververhitting.

Voor SPM-ontwerpen biedt NBAEM corrosiebestendige coatings—zoals epoxy gecombineerd met NiCuNi-plating—die de duurzaamheid verbeteren en helpen magneten te beschermen tegen milieuaantasting. Deze beschermlagen zijn essentieel wanneer magneten op het oppervlak zijn gemonteerd en meer kwetsbaar voor mechanische en thermische slijtage.

Deze focus op thermische en mechanische robuustheid is cruciaal bij het kiezen tussen SPM- en IPM-motoren voor veeleisende toepassingen zoals EV-aandrijving of industriële aandrijvingen. Voor meer informatie over magneetmaterialen en coatings, biedt het assortiment van NBAEM neodymium ringmagneten oplossingen op maat voor thermische veerkracht en duurzaamheid.

Kosten- & Productieanalyse

Surface permanente magneet (SPM) motoren profiteren van lagere gereedschapskosten en snellere assemblageprocessen, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen onder 100 kW waar budget en productiesnelheid belangrijk zijn. Hun eenvoudigere rotorstructuur betekent minder bewerkingsstappen en gemakkelijker magneetplaatsing.

Aan de andere kant vereisen interne permanente magneet (IPM) motoren complexere rotorontwerpen omdat magneten in de kern zijn ingebed. Deze complexiteit verhoogt de fabricagekosten en vereist precisiebewerking. Veel IPM-ontwerpen besparen echter op kopergbruik door rotorwikkelingen te optimaliseren, wat sommige kosten kan compenseren.

Materialenwijs gebruiken IPM-motoren ongeveer 10–20% minder NdFeB-magneetmateriaal om hetzelfde koppel te leveren als SPM's, dankzij verbeterde magnetische circuit-efficiëntie. Deze magneetbesparing is een belangrijke factor in het verminderen van het totale gewicht en de kosten van de motor, vooral bij grootschalige EV-productie.

Voor fabrikanten die geïnteresseerd zijn in magnetische materiaalspecificaties, helpt het verkennen van NBAEM’s geavanceerde magnetische technologieën bij het optimaliseren van magneetkwaliteiten en kosten-efficiëntie.

Toepassingsgebieden

Foto van besturingstechniek  

Surface permanente magneet (SPM) motoren zijn uitstekend geschikt voor huishoudelijke apparaten, laag-snelheid pompen en kostengevoelige drones. Hun eenvoudiger ontwerp en lagere kosten maken ze ideaal wanneer budget en gemakkelijke fabricage belangrijk zijn. Aan de andere kant schitteren binnen permanente magneet (IPM) motoren echt in veeleisende toepassingen zoals EV-aandrijfmotoren—denk aan Tesla Model 3 en NIO ET7—waar hoge vermogensdichtheid, betere efficiëntie en veld-verzwakkingsmogelijkheden het belangrijkst zijn. IPM's worden ook vaak gebruikt in windpitch-aandrijvingen en hoge-snelheid spindels vanwege hun mechanische robuustheid en thermische voordelen.

Er zijn ook hybride gevallen die het vermelden waard zijn: de BMW i4 gebruikt een IPM-rotor voor optimale prestaties, terwijl de Renault Zoe kiest voor een SPM-ontwerp om de kosten laag te houden zonder te veel in te leveren. Deze balans laat zien dat de keuze tussen SPM en IPM sterk afhankelijk is van de specifieke toepassingsvereisten en prioriteiten.

NBAEM Productmapping voor SPM- en IPM-magneten

NBAEM biedt gespecialiseerde magneetkwaliteiten op maat voor zowel oppervlakte permanente magneet (SPM) als interne permanente magneet (IPM) motoren, waarmee prestaties en betrouwbaarheid in diverse toepassingen worden geoptimaliseerd.

• SPM-kwaliteiten: De N52SH-boogmagneten, met een grootte tussen R30 en R55 mm, zijn ontworpen met een temperatuurbewaking van 120°C. Deze magneten zijn ideaal voor klassieke oppervlakte-montagesystemen waar stabiele magnetische prestaties en eenvoudigere assemblage prioriteit hebben.
• IPM-kwaliteiten: Voor interne permanente magneet-rotoren biedt NBAEM M45UH-blokmagneten. Deze zijn geoptimaliseerd voor inbouw binnen de rotorkern en hebben een hogere temperatuurbewaking van 180°C, wat duurzaamheid onder veeleisende thermische en mechanische belastingen garandeert.

Een praktijkvoorbeeld benadrukt de impact van NBAEM: een Tier-1 leverancier van elektrische voertuigen zag een 30% kostenreductie door over te stappen van conventionele magneten naar NBAEM’s IPM-blanks. Dit toont niet alleen materiaal- en fabricage-efficiëntie, maar ook de waarde van geavanceerde magneetontwerpen in de ontwikkeling van EV-aandrijfmotoren.

Selectiechecklist: Kies SPM of IPM in 2 minuten

Om snel te beslissen tussen een oppervlakte permanente magneet (SPM) en een interne permanente magneet (IPM) motor, stel jezelf deze 7 belangrijke vragen:

Snelheid versus Koppel Prioriteit Matrix

Gebruik deze snelle checklist om je motorkeuze te verfijnen op basis van je prestatie- en kosten doelen. Voor meer informatie over magneetmaterialen en hun gebruik in motoren, bekijk Magnetische materialen in motortechnologie .