IPM i SPM motori: magneti na površini ili unutar, što se mijenja

Iz radionice Rage Mechanics, u Lyonu. Objavljeno 2026-11-03. Čitanje: 4 min.

Otvorite motor u glavčini električnog romobila: magneti su zalijepljeni na površinu rotora. Otvorite motor modernog električnog automobila: često su magneti ugrađeni u utore, unutar paketa limova rotora. Ova razlika u položaju daje dvije obitelji sinkronih motora s magnetima: SPM i IPM. Ona mijenja način na koji motor proizvodi svoj moment i njegovu sposobnost brzog okretanja.

Osnove

  • SPM: magneti na površini rotora. Jednostavno i učinkovito, to je slučaj kod motora u glavčini romobila.
  • IPM: magneti smješteni unutar rotora. Motor proizvodi dodatni moment, tzv. reluktantni moment.
  • IPM bolje podnosi vrlo velike brzine i dobro se prilagođava slabljenju polja, odakle i njegov uspjeh u automobilskoj industriji.
  • IPM zahtijeva preciznije upravljanje: d struja se više ne drži na nuli.

Dva načina smještaja magneta

SPM: površinski magneti

SPM znači „Surface Permanent Magnet”. Magneti su zalijepljeni na površinu rotora, nasuprot namotajima. Konstrukcija je jednostavna, a cijeli magnetski tok radi izravno. Motori u glavčini romobila, s vanjskim rotorom, gotovo su svi ovog tipa: magneti oblažu unutrašnjost zvona koje se okreće.

Ograničenje: pri vrlo velikim brzinama na unutarnjem rotoru, centrifugalna sila nastoji iščupati magnete, koje tada treba stegnuti, odnosno održavati prstenom.

IPM: unutarnji magneti

IPM znači „Interior Permanent Magnet”. Magneti su umetnuti u utore izrezane u limovima rotora, često raspoređeni u obliku slova V. Mehanički su zaštićeni, a oblik željeza oko njih stvara dodatni učinak, opisan u nastavku.

Reluktantni moment

Željezo privlači magnetsko polje, čak i bez magneta: to je reluktancija. Izduženi komad željeza teži poravnanju s poljem, poput igle kompasa.

Kod IPM-a, rotor nije magnetski „okrugao”: propušta polje lakše u određenim smjerovima nego u drugima, zbog utora za magnete koji su zapravo male praznine. Kaže se da ima istaknutost (saillance). U jeziku vektorskog upravljanja, njegov induktivitet nije isti na d-osi (poravnatoj s magnetima) i na q-osi (pod 90°).

Rezultat: ukupni moment IPM-a ima dva izvora.

  • moment magneta, kao kod SPM-a, proizveden q strujom;
  • reluktantni moment, proizveden kombinacijom d i q struja, zahvaljujući razlici u induktivitetu između dviju osi.

Što to mijenja za upravljanje

Kod SPM-a, d struja ne proizvodi moment: vektorsko upravljanje je drži na nuli. Kod IPM-a, dobro odabrana, negativna d struja dodaje reluktantni moment. Za zadani moment, stoga postoji kombinacija d i q struja koja zahtijeva najmanje ampera: to je MTPA strategija, za „Maximum Torque Per Ampere”, najviše momenta po amperu.

Kontroler tada mora poznavati oba induktiviteta motora i izračunati ispravnu raspodjelu u svakom trenutku, što zahtijeva detaljniju karakterizaciju motora.

Zašto IPM vlada u automobilskoj industriji

  • Brzo se okreće: magneti su zaštićeni u željezu, podnosi visoke brzine vrtnje.
  • Dobro se prilagođava slabljenju polja: iznad svoje osnovne brzine, zadržava korisnu snagu u širokom rasponu brzina zahvaljujući d struji. Pogledajte naš vodič o slabljenju polja.
  • Štedi magnete: dio momenta dolazi od reluktancije, što omogućuje smanjenje količine skupih magneta.

Neki proizvođači idu dalje s motorima zvanim „sinkroni reluktantni motori potpomognuti magnetima”, gdje reluktancija osigurava glavni dio momenta, a magneti služe kao dodatak.

A na romobilu?

Motor u glavčini romobila okreće se sporo (kotač se pokreće izravno) i treba puno momenta već pri pokretanju. SPM s vanjskim rotorom je vrlo dobro prilagođen tome: veliki promjer, puno magneta, izravni moment, jednostavna konstrukcija. IPM dobiva na važnosti kod motora koji se brzo okreću i pokreću kotač putem redukcije, kao kod motocikala i električnih automobila.

Naši motori za električne romobile su motori u glavčini ovog tipa, u verzijama High Speed i High Torque.

Česta pitanja

Je li IPM motor snažniji od SPM-a?

Ne nužno. Pri istoj veličini, može ponuditi više momenta po amperu i prije svega širi raspon brzina. Ali dobro dizajniran SPM ostaje izvrstan kada je brzina vrtnje umjerena, kao u kotaču romobila.

Zna li kontroler romobila upravljati IPM motorom?

Pokrenut će ga, ali bez iskorištavanja reluktantnog momenta ako d struju drži na nuli. Za iskorištavanje IPM-a potreban je kontroler koji upravlja MTPA strategijom i poznaje oba induktiviteta motora.

Što znači „istaknutost” (saillance)?

To je činjenica da rotor propušta magnetsko polje lakše u jednom smjeru nego u drugom. Mjeri se razlikom između induktiviteta duž osi magneta (d) i pod 90° (q). Što je razlika veća, to je reluktantni moment značajniji.