Statični magnet na površini proti notranjemu statičnemu magnetu

Če načrtujete ali izbirate motor s trajnim magnetom, razumevanje razlike med Površinski trajni magnet (SPM) in Notranji trajni magnet (IPM) motorji je ključno. Ti dve zasnovi poganjata večino sodobnih EV pogonskih motorjev, industrijskih pogonov in vetrnih turbin — vendar prinašata zelo različne rezultate. Od izpoda navora in učinkovitosti to zapletenosti proizvodnje in v katerem bo magnet uporabljen – nekateri magneti bolje prenašajo toploto, vlago ali kemikalije kot drugi. Nazadnje,, poznavanje, kdaj izbrati SPM vs. IPM lahko določi ali pokvari zmogljivost in proračun vašega projekta. V tem vodiču bomo razčlenili ključne strukturne in elektromagnetne razlike, podprte z vpogledi iz NBAEM — zaupanja vrednega dobavitelja magnetov NdFeB za vodilne globalne proizvajalce, kot sta FAW in Siemens. Ste pripravljeni odkriti, katera namestitev magneta najbolje ustreza vašim potrebam? Poglobimo se.

Osnovne strukturne razlike: Površinski vs. notranji trajni magneti

Pri primerjanju Površinski trajni magnet (SPM) in Notranji trajni magnet (IPM), ključna razlika je v tem, kako so magneti nameščeni na rotorju.

SPM rotorji izgledajo kot gladek cilindrični del z jasno vidnimi magneti, medtem ko IPM rotorji prikazujejo magnete varno skrite v notranjih režah ob prečnem prerezu.

Vpliv proizvodnje

• SPM: Hitrejša in stroškovno učinkovitejša proizvodnja. Idealno za aplikacije z manj strogi mehanski zahtevami.
• IPM: Kompleksnejša proizvodnja zaradi natančno obdelanih magnetnih žepov, vendar ponuja boljšo zadrževanje magnetov in strukturno trdnost.

Razumevanje teh strukturnih razlik vam pomaga izbrati pravo postavitev magnetov za zmogljivost in potrebe proizvodnje vašega motorja.

Primerjava zmogljivosti: Površinski trajni magnet vs. notranji trajni magnet

Dodatek reluctančne zavore v zasnovah IPM ne le povečuje skupno zavorejo, temveč tudi izboljšuje učinkovitost motorja pri težkih obremenitvah. Po drugi strani imajo motorji SPM bolj preprosto postavitev magnetov, vendar se soočajo z omejitvami pri visokih hitrostih in visokih zavorejih zaradi razkritja magnetov in težav z zadrževanjem.

Za globlje vpoglede v razrede magnetov, primernih za te zasnove, si oglejte ponudbo visokozmogljivih neodim magnetnih materialov NBAEM materiali neodim magnetov.

Elektromagnetne prednosti SPM v primerjavi z IPM

Ena največjih elektromagnetnih prednosti notranjega trajnega magneta (IPM) je njegova reluctančna zavora, ki lahko poveča skupno zavorejo za 15–25% v primerjavi z motorji s površinskim trajnim magnetom (SPM). To izvira iz pametnega načina, kako so magneti vgrajeni znotraj rotorja, kar ustvarja dodatno zavorejo iz magnetne saliency rotorja.

Po drugi strani imajo motorji SPM enostavnejša pot toka, kar povzroča nižjo induktivnost in hitrejši dinamični odziv. To pomeni hitrejše spremembe v navoru in hitrosti, uporabno za aplikacije, ki potrebujejo hitro upravljanje.

Še ena izstopajoča lastnost je slabitev polja: IPM motorji lahko varno podaljšajo svoj razpon konstantne moči pri hitrosti za 2 do 3 krat zaradi notranje postavitve magnetov, ki omogoča učinkovito delovanje pri višjih hitrostih. SPM motorji običajno nimajo te možnosti, saj so magneti izpostavljeni na površini, kar omejuje njihovo zmogljivost pri visokih hitrostih.

Skupaj ti elektromagnetni lastnosti naredijo IPM motorje najboljšo izbiro za visokozmogljive aplikacije, kot so EV pogoni, kjer so najpomembnejši navor, učinkovitost in razpon hitrosti. Za globlji vpogled v vlogo magnetne moči pri zmogljivosti motorja si oglejte vodnik NBAEM o kako izmeriti moč magneta.

Toplotni in mehanski zanesljivosti

Površinski trajni magneti (SPM) so izpostavljeni na površini rotorja, kar jih naredi dovzetne za toplotne točke med delovanjem pri visoki obremenitvi. Ta izpostavljenost lahko sčasoma povzroči odpoved lepilnih spojev, saj se material lepilne mase oslabi pod toplotnim stresom. Nasprotno, notranji trajni magneti (IPM) so vgrajeni znotraj jedra rotorja, kar zagotavlja boljšo razpustitev toplote in izboljšano mehansko trdnost. To vgradnjo ščiti magnete pred mehansko poškodbo in zmanjšuje tveganje demagnetizacije zaradi pregrevanja.

Za SPM zasnove NBAEM zagotavlja korozijsko odporne premaze — kot so epoksi v kombinaciji z NiCuNi prevleko — ki povečujejo vzdržljivost in pomagajo preprečiti degradacijo magnetov zaradi izpostavljenosti okolju. Te zaščitne plasti so ključne, kadar so magneti nameščeni na površini in bolj ranljivi za mehanske in toplotne obrabe.

Ta osredotočenost na toplotno in mehansko robustnost je ključna pri izbiri med SPM in IPM motorji za zahtevne aplikacije, kot so EV pogoni ali industrijski pogoni. Za več informacij o magnetnih materialih in premazih NBAEM ponuja širok izbor neodimijskih obročastih magnetov, ki so prilagojeni za toplotno odpornost in dolgo življenjsko dobo.

Stroškovni in proizvodni stroški

Površinski trajni magnetni (SPM) motorji imajo nižje stroške orodij in hitrejše sestavne procese, kar jih naredi primerno za aplikacije do 100 kW, kjer sta pomembna proračun in hitrost proizvodnje. Njihova preprosta zasnova rotorja pomeni manj postopkov obdelave in lažje nameščanje magnetov.

Po drugi strani pa notranji trajni magnetni (IPM) motorji vključujejo bolj kompleksne zasnove rotorjev, saj so magneti vgrajeni znotraj jedra. Ta kompleksnost povečuje stroške proizvodnje in zahteva natančno obdelavo. Vendar pa mnogi IPM modeli prihranijo na uporabi bakra z optimizacijo navitij rotorja, kar lahko pokrije nekatere stroške.

Materialno gledano IPM motorji porabijo približno 10–20 % manj magnetnega materiala NdFeB za dosego enakega navora kot SPM, zahvaljujoč izboljšani učinkovitosti magnetnega kroga. To varčevanje z magneti je ključno za zmanjšanje skupne teže in stroškov motorja, zlasti pri masovni proizvodnji EV.

Za proizvajalce, ki želijo podrobnosti o magnetnih materialih, NBAEM ponuja napredne magnetne tehnologije, ki pomagajo optimizirati izbor magnetnih razredov in stroškovno učinkovitost.

Priljubljene aplikacije

Fotografija od Upravljanje s stroji  

Motorski motorji s trajnim magnetom na površini (SPM) so odličen izbor za gospodinjske aparate, črpalko z nizko hitrostjo in dronove, občutljive na stroške. Njihov preprostejši dizajn in nižja cena jih naredijo idealne, kadar so pomembni proračun in enostavnost izdelave. Po drugi strani pa notranji motorji s trajnim magnetom (IPM) resnično zasijejo pri zahtevnih aplikacijah, kot so pogonski motorji za električna vozila—pomislite na Tesla Model 3 in NIO ET7—kjer so najpomembnejši visoka gostota moči, boljša učinkovitost in zmožnost oslabitve magnetnega polja. IPM so prav tako pogosti v pogonih za nastavitev kril in visokohitrostnih vretenih zaradi svoje mehanske robustnosti in termičnih prednosti.

Obstajajo tudi hibridni primeri, ki jih je vredno omeniti: BMW i4 uporablja rotor IPM za optimalno delovanje, medtem ko Renault Zoe izbere dizajn SPM, da bi znižal stroške brez prevelikega žrtvovanja. Ta ravnotežje kaže, kako je izbira med SPM in IPM odvisna predvsem od specifičnih zahtev in prioritet aplikacije.

Mapiranje izdelkov NBAEM za magnete SPM in IPM

NBAEM ponuja specializirane magnetne razrede, prilagojene tako za površinske magnetne motorje (SPM) kot za notranje magnetne motorje (IPM), s čimer optimizira delovanje in zanesljivost v različnih aplikacijah.

• Razredi SPM: Arc magneti N52SH, velikosti med R30 in R55 mm, so zasnovani z oceno temperature 120°C. Ti magneti so idealni za klasične postavitve z nameščenimi magneti na površini, kjer so stabilne magnetne zmogljivosti in enostavnejša montaža prednost.
• Razredi IPM: Za notranje magnetne rotorje NBAEM zagotavlja blok magnetov M45UH. Ti so optimizirani za vgradnjo znotraj jedra rotorja in imajo višjo oceno temperature 180°C, kar zagotavlja vzdržljivost pri zahtevnih termičnih in mehanskih obremenitvah.

Primer iz prakse poudarja vpliv NBAEM: dobavitelj električnih vozil prve ravni je dosegel 30% znižanje stroškov z zamenjavo konvencionalnih magnetov z NBAEM-ovimi IPM-bloki. To kaže na učinkovitost materialov in proizvodnje ter na vrednost naprednih magnetnih dizajnov pri razvoju pogonskih motorjev za EV.

Preverjanje izbire: Izberite SPM ali IPM v 2 minutah

Za hitro odločitev med magnetom s površinskim trajnim magnetom (SPM) in notranjim magnetom s trajnim magnetom (IPM) si zastavite teh 7 ključnih vprašanj:

Matrica prioritet za hitrost in navor

Uporabite ta hiter seznam za zoženje izbire motorja glede na vaše cilje glede zmogljivosti in stroškov. Za več informacij o magnetnih materialih in njihovi uporabi v motorjih si oglejte Magnetni materiali v motorni tehnologiji .