แม่เหล็กถาวรผิวกับแม่เหล็กถาวรภายใน

หากคุณกำลังออกแบบหรือเลือก มอเตอร์แม่เหล็กถาวร, การเข้าใจความแตกต่างระหว่าง มอเตอร์แม่เหล็กถาวรผิว (SPM) และ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) เป็นสิ่งสำคัญ มอเตอร์ทั้งสองแบบนี้เป็นพลังขับเคลื่อนให้กับรถยนต์ไฟฟ้าสมัยใหม่ มอเตอร์ขับเคลื่อน EV, ระบบไดรฟ์อุตสาหกรรม และกังหันลม—แต่ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ กำลังแรงบิด และ ประสิทธิภาพ to ความซับซ้อนในการผลิต และ ต้นทุน, การรู้ว่าเมื่อใดควรเลือก SPM กับ IPM สามารถสร้างหรือทำลายประสิทธิภาพและงบประมาณของโครงการของคุณได้ ในคู่มือนี้ เราจะแยกแยะความแตกต่างเชิงโครงสร้างและแม่เหล็กไฟฟ้าหลัก โดยได้รับข้อมูลเชิงลึกจาก NBAEM ผู้จัดจำหน่ายแม่เหล็ก NdFeB ที่เชื่อถือได้ให้กับผู้นำระดับโลก เช่น FAW และ Siemens พร้อมที่จะปลดล็อกตำแหน่งแม่เหล็กที่เหมาะสมที่สุดกับความต้องการของคุณแล้วหรือยัง? มาเริ่มกันเลย

ความแตกต่างเชิงโครงสร้างหลัก: แม่เหล็กถาวรผิวกับแม่เหล็กถาวรภายใน

เมื่อเปรียบเทียบ แม่เหล็กถาวรผิว (SPM) และ แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM), ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่วิธีการวางแม่เหล็กบนโรเตอร์

โรเตอร์ SPM ดูเหมือนทรงกระบอกเรียบเนียนที่แม่เหล็กมองเห็นได้ชัดเจน ในขณะที่โรเตอร์ IPM แสดงแม่เหล็กที่ซ่อนอยู่ในร่องภายในเมื่อมองในภาพตัดขวาง

ผลกระทบจากการผลิต

• เอสพีเอ็ม: ผลิตได้เร็วและต้นทุนต่ำกว่า เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความต้องการทางกลไม่เข้มงวดมาก
• ไอพีเอ็ม: การผลิตซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากต้องกลึงช่องใส่แม่เหล็กอย่างแม่นยำ แต่ให้การยึดแม่เหล็กและความแข็งแรงทางโครงสร้างที่ดีกว่า

ความเข้าใจความแตกต่างเชิงโครงสร้างเหล่านี้ช่วยให้คุณเลือกตำแหน่งแม่เหล็กที่เหมาะสมสำหรับสมรรถนะและความต้องการในการผลิตของมอเตอร์ของคุณ

เปรียบเทียบสมรรถนะ: แม่เหล็กถาวรบนพื้นผิวกับแม่เหล็กถาวรภายใน

การเพิ่มแรงบิดความไม่สมดุลของแม่เหล็กในดีไซน์ IPM ไม่เพียงแต่เพิ่มแรงบิดรวมเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ภายใต้ภาระหนัก ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์ SPM มีการวางตำแหน่งแม่เหล็กที่ง่ายกว่า แต่มีข้อจำกัดในความเร็วสูงและการใช้งานแรงบิดสูงเนื่องจากแม่เหล็กเปิดเผยและปัญหาในการยึดแม่เหล็ก

สำหรับข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับเกรดแม่เหล็กที่เหมาะสมสำหรับดีไซน์เหล่านี้ ตรวจสอบช่วงของแม่เหล็กนีโอดิเมียมของ NBAEM วัสดุแม่เหล็กนีโอดิเมียม.

ข้อได้เปรียบทางแม่เหล็กไฟฟ้าของ SPM เทียบกับ IPM

หนึ่งในข้อดีที่สำคัญของดีไซน์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) คือแรงบิดความไม่สมดุลของแม่เหล็ก ซึ่งสามารถเพิ่มแรงบิดรวมได้ถึง 15–25% เมื่อเทียบกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรบนพื้นผิว (SPM)ซึ่งมาจากวิธีการฝังแม่เหล็กอย่างชาญฉลาดภายในโรเตอร์ ทำให้เกิดแรงบิดพิเศษจากความโดดเด่นทางแม่เหล็กของโรเตอร์

ในทางกลับกัน มอเตอร์ SPM มี เส้นทางลู่วิ่งไฟฟ้าที่ง่ายขึ้น, ส่งผลให้ ความเหนี่ยวนำต่ำลง และตอบสนองเชิงพลวัตที่รวดเร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงในแรงบิดและความเร็วจะเกิดขึ้นได้เร็วขึ้น เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมอย่างรวดเร็ว

อีกหนึ่งจุดเด่นคือ การอ่อนแรงสนามแม่เหล็ก: มอเตอร์ IPM สามารถขยายช่วงความเร็วที่ให้พลังงานคงที่ได้อย่างปลอดภัยโดย 2 ถึง 3 เท่า ด้วยความสามารถนี้เป็นผลมาจากการจัดวางแม่เหล็กภายใน ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความเร็วสูงขึ้น มอเตอร์ SPM โดยทั่วไปจะไม่มีความสามารถนี้ เนื่องจากแม่เหล็กของมันถูกเปิดเผยบนพื้นผิว ซึ่งจำกัดประสิทธิภาพที่ความเร็วสูง

ร่วมกันแล้ว ลักษณะทางแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ทำให้มอเตอร์ IPM เป็นตัวเลือกอันดับต้นสำหรับการใช้งานที่ต้องการสมรรถนะสูง เช่น การลากรถไฟฟ้าที่แรงบิด ประสิทธิภาพ และช่วงความเร็วสำคัญที่สุด สำหรับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับบทบาทของความแข็งแรงของแม่เหล็กในสมรรถนะของมอเตอร์ ค้นหาได้ในคู่มือของ NBAEM เกี่ยวกับ วิธีวัดความแข็งแกร่งของแม่เหล็ก.

ความน่าเชื่อถือทางความร้อนและกลไก

แม่เหล็กถาวรบนพื้นผิว (SPM) ตั้งอยู่บนพื้นผิวของโรเตอร์ ซึ่งทำให้เสี่ยงต่อจุดร้อนทางความร้อนในระหว่างการทำงานที่โหลดสูง การเปิดเผยนี้อาจทำให้เกิดความล้มเหลวของกาวในระยะยาว เนื่องจากวัสดุเชื่อมต่ออ่อนแอลงภายใต้ความเครียดจากความร้อน ในทางตรงกันข้าม แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) ถูกฝังอยู่ภายในแกนโรเตอร์ ซึ่งช่วยในการระบายความร้อนและเสริมความแข็งแรงทางกล การฝังนี้ช่วยป้องกันแม่เหล็กจากความเสียหายทางกลและลดความเสี่ยงของการเสื่อมสภาพจากความร้อนเกินไป

สำหรับการออกแบบ SPM NBAEM จัดเตรียมเคลือบป้องกันการกัดกร่อน เช่น อีพ็อกซี่ร่วมกับการชุบ NiCuNi ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานและป้องกันการเสื่อมสภาพของแม่เหล็กจากสิ่งแวดล้อม ชั้นป้องกันเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเมื่อแม่เหล็กติดตั้งบนพื้นผิวและเสี่ยงต่อการสึกหรอทางกลและความร้อนมากขึ้น

การเน้นความแข็งแรงทางความร้อนและกลไกนี้เป็นสิ่งสำคัญเมื่อเลือกใช้มอเตอร์ SPM หรือ IPM สำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทาน เช่น การลากรถไฟฟ้า หรือการขับเคลื่อนในอุตสาหกรรม สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กและการเคลือบ NBAEM มีชุดแม่เหล็กแหวนไนโอดิเนียมที่ให้โซลูชันที่ปรับแต่งได้สำหรับความทนทานทางความร้อนและอายุการใช้งาน

การวิเคราะห์ต้นทุนและการผลิต

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรบนพื้นผิว (SPM) ได้รับประโยชน์จากต้นทุนเครื่องมือที่ต่ำกว่าและกระบวนการประกอบที่รวดเร็ว ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่กำลังไฟต่ำกว่า 100 กิโลวัตต์ ซึ่งงบประมาณและความเร็วในการผลิตเป็นสิ่งสำคัญ โครงสร้างโรเตอร์ที่เรียบง่ายหมายความว่ามีขั้นตอนการกลึงน้อยลงและการวางแม่เหล็กง่ายขึ้น

ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) มีโครงสร้างโรเตอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากแม่เหล็กถูกฝังอยู่ภายในแกน ซึ่งทำให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นและต้องการการกลึงที่แม่นยำ อย่างไรก็ตาม การออกแบบ IPM หลายแบบช่วยประหยัดทองแดงโดยการปรับปรุงการพันลวดของโรเตอร์ ซึ่งสามารถชดเชยค่าใช้จ่ายบางส่วนได้

ในด้านวัสดุ มอเตอร์ IPM ใช้แม่เหล็ก NdFeB น้อยกว่าประมาณ 10–20% เพื่อให้ได้แรงบิดเท่ากับ SPM ซึ่งเป็นผลมาจากประสิทธิภาพของวงจรแม่เหล็กที่ดีขึ้น การประหยัดแม่เหล็กนี้เป็นปัจจัยสำคัญในการลดน้ำหนักและต้นทุนโดยรวมของมอเตอร์ โดยเฉพาะในกระบวนการผลิตรถไฟฟ้าปริมาณมาก

สำหรับผู้ผลิตที่สนใจรายละเอียดวัสดุแม่เหล็ก การสำรวจเทคโนโลยีแม่เหล็กขั้นสูงของ NBAEM ช่วยให้สามารถเลือกเกรดแม่เหล็กและเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนได้

จุดเด่นของการใช้งาน

ภาพจาก วิศวกรรมควบคุม  

มอเตอร์แม่เหล็กถาวรผิวหน้า (SPM) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือน ปั๊มความเร็วต่ำ และโดรนที่คำนึงถึงต้นทุน การออกแบบที่เรียบง่ายและต้นทุนที่ต่ำกว่าทำให้เหมาะอย่างยิ่งเมื่องบประมาณและความสะดวกในการผลิตเป็นสิ่งสำคัญ ในทางกลับกัน มอเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) โดดเด่นอย่างแท้จริงในการใช้งานที่ต้องการ เช่น มอเตอร์ขับเคลื่อน EV เช่น Tesla Model 3 และ NIO ET7 ซึ่งความหนาแน่นของพลังงานสูง ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น และความสามารถในการลดทอนสนามแม่เหล็กมีความสำคัญมาก IPM ยังเป็นเรื่องปกติในระบบขับเคลื่อนใบพัดกังหันลมและแกนหมุนความเร็วสูงเนื่องจากความแข็งแกร่งทางกลและข้อดีด้านความร้อน

นอกจากนี้ยังมีกรณีไฮบริดที่น่าสังเกต: BMW i4 ใช้โรเตอร์ IPM เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด ในขณะที่ Renault Zoe เลือกใช้การออกแบบ SPM เพื่อลดต้นทุนโดยไม่ลดทอนมากเกินไป ความสมดุลนี้แสดงให้เห็นว่าการเลือกระหว่าง SPM และ IPM ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดและลำดับความสำคัญของการใช้งานเฉพาะอย่างไร

การทำแผนผังผลิตภัณฑ์ NBAEM สำหรับแม่เหล็ก SPM และ IPM

NBAEM นำเสนอแม่เหล็กเกรดพิเศษที่ปรับให้เหมาะกับทั้งมอเตอร์แม่เหล็กถาวรผิวหน้า (SPM) และมอเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) ซึ่งปรับประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือให้เหมาะสมในการใช้งานต่างๆ

• เกรด SPM: แม่เหล็กโค้ง N52SH ขนาดระหว่าง R30 ถึง R55 มม. ได้รับการออกแบบมาให้มีพิกัดอุณหภูมิ 120°C แม่เหล็กเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิวแบบคลาสสิก โดยที่ประสิทธิภาพของแม่เหล็กที่เสถียรและการประกอบที่ง่ายกว่าเป็นสิ่งสำคัญ
• เกรด IPM: สำหรับโรเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน NBAEM มีแม่เหล็กบล็อก M45UH สิ่งเหล่านี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมกับช่องใส่สำหรับการฝังภายในแกนโรเตอร์และมาพร้อมกับพิกัดอุณหภูมิที่สูงขึ้นที่ 180°C ทำให้มั่นใจถึงความทนทานภายใต้ความเค้นทางความร้อนและทางกลที่ต้องการ

ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงเน้นย้ำถึงผลกระทบของ NBAEM: ซัพพลายเออร์ยานยนต์ไฟฟ้า Tier-1 เห็น ลดต้นทุน 30% โดยเปลี่ยนจากแม่เหล็กทั่วไปมาเป็น IPM blanks ของ NBAEM สิ่งนี้แสดงให้เห็นไม่เพียงแต่ประสิทธิภาพของวัสดุและการผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณค่าของการออกแบบแม่เหล็กขั้นสูงในการพัฒนามอเตอร์ขับเคลื่อน EV อีกด้วย

รายการตรวจสอบการเลือก: เลือกระหว่าง SPM หรือ IPM ใน 2 นาที

ในการตัดสินใจอย่างรวดเร็วระหว่างมอเตอร์แม่เหล็กถาวรผิวหน้า (SPM) และมอเตอร์แม่เหล็กถาวรภายใน (IPM) ให้ถามคำถามสำคัญ 7 ข้อนี้กับตัวเอง:

แมทริกซ์ลำดับความสำคัญของความเร็วกับแรงบิด

ใช้เช็คลิสต์อย่างรวดเร็วนี้เพื่อจำกัดตัวเลือกมอเตอร์ของคุณตามเป้าหมายด้านประสิทธิภาพและต้นทุน สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กและการใช้งานในมอเตอร์, ดูที่ วัสดุแม่เหล็กในเทคโนโลยีมอเตอร์ .