IPM in SPM motorji: površinski ali notranji magneti, kaj se spremeni

Par l’atelier Rage Mechanics, à Lyon. Publié le 03.11.2026. Lecture : 4 min.

Odprite motor v pestu električnega skiroja: magneti so prilepljeni na površino rotorja. Odprite motor sodobnega električnega avtomobila: magneti so pogosto vdelani v reže znotraj paketa pločevine rotorja. Ta razlika v položaju ustvari dve družini sinhronih motorjev s trajnimi magneti: SPM in IPM. To spremeni način, kako motor ustvarja navor in njegovo sposobnost za visoke vrtljaje.

Bistvo

  • SPM: magneti na površini rotorja. Preprosto in učinkovito, to je primer motorjev v pestu električnih skirojev.
  • IPM: magneti v notranjosti rotorja. Motor proizvaja dodaten navor, imenovan reluktančni navor.
  • IPM bolje prenaša zelo visoke hitrosti in je primeren za slabljenje polja (field weakening), zato je tako uspešen v avtomobilski industriji.
  • IPM zahteva natančnejše krmiljenje: tok d ni več ohranjen na ničli.

Dva načina namestitve magnetov

SPM: površinski magneti

SPM pomeni »Surface Permanent Magnet« (površinski trajni magnet). Magneti so prilepljeni na površino rotorja, obrnjeni proti navitjem. Konstrukcija je preprosta in ves magnetni pretok deluje neposredno. Motorji v pestu električnih skirojev z zunanjim rotorjem so skoraj vsi te vrste: magneti obdajajo notranjost vrtečega se ohišja.

Omejitev: pri zelo visokih hitrostih na notranjem rotorju centrifugalna sila poskuša odtrgati magnete, zato jih je treba ojačati, kar pomeni pritrditi z obročem.

IPM: notranji magneti

IPM pomeni »Interior Permanent Magnet« (notranji trajni magnet). Magneti so vstavljeni v reže, izrezane v pločevini rotorja, pogosto razporejeni v obliki črke V. Mehansko so zaščiteni, oblika železa okoli njih pa ustvari dodaten učinek, opisan spodaj.

Reluktančni navor

Železo privlači magnetno polje, tudi brez magneta: to je reluktanca. Podolgovat kos železa se želi poravnati s poljem, kot igla kompasa.

Pri IPM motorju rotor ni magnetno »okrogel«: polje lažje prehaja v določenih smereh kot v drugih, zaradi rež za magnete, ki delujejo kot majhne praznine. Pravimo, da ima izrazitost (saillance). V jeziku vektorskega krmiljenja njegova induktivnost ni enaka na osi d (poravnana z magneti) in na osi q (pod kotom 90°).

Rezultat: skupni navor IPM motorja ima dva vira.

  • navor magnetov, kot pri SPM, ki ga proizvaja tok q;
  • reluktančni navor, ki ga proizvaja kombinacija tokov d in q, zahvaljujoč razliki v induktivnosti med osema.

Kaj to pomeni za krmiljenje

Pri SPM motorju tok d ne proizvaja navora: vektorsko krmiljenje ga ohranja na ničli. Pri IPM motorju pravilno izbran, negativen tok d doda reluktančni navor. Za določen navor torej obstaja kombinacija tokov d in q, ki zahteva najmanj amperov: to je strategija MTPA, za »Maximum Torque Per Ampere« (največji navor na amper).

Krmilnik mora zato poznati obe induktivnosti motorja in v vsakem trenutku izračunati pravilno porazdelitev, kar zahteva podrobnejšo karakterizacijo motorja.

Zakaj IPM prevladuje v avtomobilski industriji

  • Vrti se hitro: magneti so zaščiteni v železu, zato prenese visoke vrtilne hitrosti.
  • Dobro se slabi: nad svojo osnovno hitrostjo ohranja uporabno moč v širokem razponu hitrosti zahvaljujoč toku d. Oglejte si naš vodnik o slabljenju polja.
  • Prihrani pri magnetih: del navora prihaja iz reluktance, kar omogoča zmanjšanje količine dragih magnetov.

Nekateri proizvajalci gredo še dlje z motorji, imenovanimi »sinhroni reluktančni motorji s podporo magnetov«, kjer reluktanca zagotavlja večino navora, magneti pa le pomoč.

Kaj pa pri električnem skiroju?

Motor v pestu električnega skiroja se vrti počasi (kolo je gnano neposredno) in potrebuje veliko navora že ob speljevanju. SPM z zunanjim rotorjem je za to zelo primeren: velik premer, veliko magnetov, neposreden navor, preprosta konstrukcija. IPM postane zanimiv pri motorjih, ki se vrtijo hitro in poganjajo kolo preko reduktorja, kot pri električnih motorjih in avtomobilih.

Naši motorji za električne skiroje so motorji v pestu te vrste, v različicah High Speed in High Torque.

Pogosta vprašanja

Ali je IPM motor močnejši od SPM motorja?

Ne nujno. Pri enaki velikosti lahko ponudi več navora na amper in predvsem širši razpon hitrosti. Vendar pa dobro zasnovan SPM ostaja odličen, ko je vrtilna hitrost zmerna, kot v kolesu električnega skiroja.

Ali krmilnik električnega skiroja zna krmiliti IPM motor?

Pognal ga bo, vendar brez izkoriščanja reluktančnega navora, če ohranja tok d na ničli. Za izkoriščanje IPM motorja potrebujete krmilnik, ki podpira strategijo MTPA in pozna obe induktivnosti motorja.

Kaj pomeni »izrazitost« (saillance)?

To je dejstvo, da rotor lažje prepušča magnetno polje v eni smeri kot v drugi. Merimo jo z razliko med induktivnostjo vzdolž osi magnetov (d) in pod kotom 90° (q). Večja kot je razlika, večji je reluktančni navor.