Magnetismo Permanente de Superfície vs Magnetismo Permanente Interior

Se você está projetando ou selecionando um motor de ímã permanente, entender a diferença entre Magneto Permanente de Superfície (SPM) e Magneto Permanente Interior (IPM) motores é crucial. Esses dois projetos alimentam a maioria dos motores de tração de veículos elétricos, acionamentos industriais e turbinas eólicas—mas eles oferecem resultados muito diferentes. De saída de torque e eficiência to complexidade de fabricação e onde o ímã será usado também é crucial—alguns ímãs suportam melhor calor, umidade ou produtos químicos do que outros. Por fim,, saber quando escolher SPM vs IPM pode fazer ou quebrar o desempenho e o orçamento do seu projeto. Neste guia, vamos detalhar as principais diferenças estruturais e eletromagnéticas, apoiadas por insights da NBAEM—o fornecedor confiável de ímãs NdFeB para líderes globais como FAW e Siemens. Pronto para descobrir qual colocação de ímã melhor atende às suas necessidades? Vamos lá.

Diferenças Estruturais Principais: Magnetos de Superfície vs. Magnetos Internos

Ao comparar Magnetos de Superfície (SPM) e Magnetos Internos (IPM), a principal diferença está em como os ímãs são colocados no rotor.

Os rotores SPM parecem um cilindro liso com ímãs claramente visíveis, enquanto os rotores IPM mostram ímãs protegidos em ranhuras internas quando vistos em seção transversal.

Impacto na Fabricação

• SPM: Mais rápido e mais econômico de produzir. É ideal para aplicações com demandas mecânicas menos rigorosas.
• IPM: Fabricação mais complexa devido às ranhuras de ímãs usinadas com precisão, mas oferece melhor retenção do ímã e resistência estrutural.

Compreender essas diferenças estruturais ajuda você a selecionar a melhor colocação de ímãs para o desempenho e as necessidades de produção do seu motor.

Comparação de Desempenho: Ímã Permanente de Superfície vs. Ímã Permanente Interno

A adição do torque de relutância em projetos IPM não apenas aumenta o torque total de saída, mas também melhora a eficiência do motor sob cargas pesadas. Por outro lado, motores SPM têm uma colocação de ímãs mais simples, mas enfrentam limites em aplicações de alta velocidade e alto torque devido à exposição dos ímãs e problemas de retenção.

Para insights mais profundos sobre as classes de ímãs adequadas para esses projetos, confira a linha de materiais de ímãs de neodímio de alto desempenho da NBAEM materiais de ímãs de neodímio.

Vantagens Eletromagnéticas do SPM vs IPM

Uma das maiores vantagens eletromagnéticas do projeto de ímã permanente interno (IPM) é seu torque de relutância, que pode aumentar o torque total em 15–25% em comparação com motores de ímã permanente de superfície (SPM). Isso vem da maneira inteligente como os ímãs são embutidos dentro do rotor, criando torque extra a partir da saliência magnética do rotor.

Por outro lado, os motores SPM têm uma caminho de fluxo mais simples, resultando em menor indutância e uma resposta dinâmica mais rápida. Isso significa mudanças mais rápidas em torque e velocidade, útil para aplicações que necessitam de controle rápido.

Outro destaque é afastamento de campo: Motores IPM podem ampliar com segurança sua faixa de velocidade de potência constante por 2 a 3 vezes graças ao layout interno de ímãs, permitindo operação eficiente em velocidades mais altas. Motores SPM geralmente não possuem essa capacidade porque seus ímãs estão expostos na superfície, o que limita seu desempenho em altas velocidades.

Juntos, esses traços eletromagnéticos fazem dos motores IPM uma escolha superior para aplicações de alto desempenho, como tração de veículos elétricos, onde torque, eficiência e faixa de velocidade são mais importantes. Para uma análise mais aprofundada do papel da força do ímã no desempenho do motor, confira o guia da NBAEM sobre como medir a força do ímã.

Confiabilidade Térmica & Mecânica

Ímãs permanentes de superfície (SPM) ficam expostos na superfície do rotor, o que os torna propensos a pontos quentes térmicos durante operação de alta carga. Essa exposição pode causar falhas na adesão ao longo do tempo, à medida que o material de ligação enfraquece sob estresse térmico. Em contraste, ímãs permanentes internos (IPM) estão embutidos dentro do núcleo do rotor, oferecendo melhor dissipação de calor e maior resistência mecânica. Essa incorporação protege os ímãs de danos mecânicos e reduz o risco de desmagnetização causado pelo superaquecimento.

Para designs SPM, a NBAEM fornece revestimentos resistentes à corrosão — como epóxi combinado com banho de NiCuNi — que aumentam a durabilidade e ajudam a prevenir a degradação do ímã devido à exposição ambiental. Essas camadas de proteção são essenciais quando os ímãs estão montados na superfície e mais vulneráveis ao desgaste mecânico e térmico.

Esse foco na robustez térmica e mecânica é fundamental na hora de escolher entre motores SPM e IPM para aplicações exigentes, como tração de veículos elétricos ou acionamentos industriais. Para mais informações sobre materiais de ímãs e revestimentos, a linha de ímãs de anel de neodímio da NBAEM oferece soluções adaptadas para resistência térmica e longevidade.

Divisão de Custos & Fabricação

Motores de Ímã Permanente de Superfície (SPM) se beneficiam de custos menores de ferramentaria e processos de montagem mais rápidos, tornando-os ideais para aplicações abaixo de 100 kW, onde orçamento e velocidade de produção são importantes. Sua estrutura de rotor mais simples significa menos etapas de usinagem e colocação de ímãs mais fácil.

Por outro lado, motores de Ímã Permanente Interno (IPM) envolvem designs de rotor mais complexos, pois os ímãs estão embutidos dentro do núcleo. Essa complexidade aumenta os custos de fabricação e exige usinagem de precisão. No entanto, muitos designs de IPM economizam em uso de cobre ao otimizar as bobinas do rotor, o que pode compensar alguns custos.

Em termos de material, os motores IPM usam cerca de 10 a 20% a menos de material de ímã NdFeB para fornecer o mesmo torque que os SPMs, graças à maior eficiência do circuito magnético. Essa economia de ímãs é um fator chave na redução do peso e do custo total do motor, especialmente na produção de veículos elétricos em grande volume.

Para fabricantes interessados em detalhes sobre materiais magnéticos, explorar as tecnologias magnéticas avançadas da NBAEM ajuda a otimizar a seleção de grau de ímã e a eficiência de custos.

Pontos de Aplicação Ideais

Foto de engenharia de controle  

Motores de ímã permanente de superfície (SPM) são uma excelente opção para eletrodomésticos, bombas de baixa velocidade e drones sensíveis ao custo. Seu design mais simples e menor custo os tornam ideais quando o orçamento e a facilidade de fabricação são prioridades. Por outro lado, motores de ímã permanente interior (IPM) realmente se destacam em aplicações exigentes, como motores de tração de veículos elétricos—pense no Tesla Model 3 e NIO ET7—onde alta densidade de potência, melhor eficiência e capacidades de enfraquecimento de campo são mais importantes. Os IPMs também são comuns em acionamentos de pitch de turbinas eólicas e em spindles de alta velocidade devido à sua robustez mecânica e vantagens térmicas.

Existem também casos híbridos que valem a pena destacar: o BMW i4 usa um rotor IPM para desempenho ideal, enquanto o Renault Zoe opta por um design SPM para manter os custos baixos sem sacrificar muito. Esse equilíbrio mostra como a escolha entre SPM e IPM depende fortemente dos requisitos e prioridades específicos da aplicação.

Mapeamento de Produtos NBAEM para ímãs SPM e IPM

A NBAEM oferece graus de ímãs especializados adaptados tanto para motores de ímã permanente de superfície (SPM) quanto para motores de ímã permanente interior (IPM), otimizando desempenho e confiabilidade em várias aplicações.

• Graus SPM: Os ímãs de arco N52SH, com tamanhos entre R30 e R55 mm, são projetados com uma classificação de temperatura de 120°C. Esses ímãs são ideais para configurações clássicas de montagem superficial, onde desempenho magnético estável e montagem mais fácil são prioridades.
• Graus IPM: Para rotores de ímã permanente interior, a NBAEM fornece ímãs de bloco M45UH. Estes são otimizados para embutir dentro do núcleo do rotor e possuem uma classificação de temperatura mais alta de 180°C, garantindo durabilidade sob estresses térmicos e mecânicos exigentes.

Um exemplo do mundo real destaca o impacto da NBAEM: um fornecedor de veículos elétricos de nível 1 obteve uma redução de custo de 30% ao trocar ímãs convencionais por blanks IPM da NBAEM. Isso demonstra não apenas eficiência de materiais e fabricação, mas também o valor de designs avançados de ímãs no desenvolvimento de motores de tração para veículos elétricos.

Lista de Verificação de Seleção: Escolha SPM ou IPM em 2 minutos

Para decidir rapidamente entre um motor de ímã permanente de superfície (SPM) e um motor de ímã permanente interior (IPM), faça as seguintes 7 perguntas-chave:

Matriz de Prioridade de Velocidade vs. Torque

Use esta lista de verificação rápida para restringir sua escolha de motor com base em suas metas de desempenho e custo. Para mais informações sobre materiais de ímãs e seu uso em motores, confira Materiais Magnéticos na Tecnologia de Motores .