117

This article presents a comprehensive comparative analysis of Interior Permanent Magnet (IPM) motors and Surface Permanent Magnet (SPM) motors, two widely used motor types in various industrial and technological applications. The analysis delves into the fundamental aspects of these motors, including their basic principles and design, construction differences, operating principles, and performance efficiencies. IPM motors are characterized by magnets embedded within the rotor, offering advantages in high-speed efficiency, load adaptability, superior thermal management, and field weakening capability. These features make IPM motors suitable for applications demanding a wide range of operating speeds and variable load conditions. However, their complex design can result in higher manufacturing costs. In contrast, SPM motors have magnets mounted directly on the rotor surface, leading to high efficiency at lower speeds, simpler construction, and a straightforward control scheme. While they are advantageous in applications requiring high torque at lower speeds, their surface-mounted magnets can be susceptible to thermal and mechanical stresses, particularly at higher speeds. Through this comparative analysis, the article aims to provide insights into the selection of the appropriate motor type based on operational requirements such as speed range, load conditions, thermal environments, and cost considerations. It concludes that both IPM and SPM motors have distinct advantages and limitations, and the choice between them should be informed by the specific demands of the intended application. The continual advancements in motor technology further contribute to the evolving landscape of these electric motors, expanding their applications and efficiency.

  • Ссылка в интернете
  • DOI
  • Дата создание в систему UzSCI 25-04-2024
  • Количество прочтений 117
  • Дата публикации 29-12-2023
  • Язык статьиIngliz
  • Страницы82-89
Ключевые слова
English

This article presents a comprehensive comparative analysis of Interior Permanent Magnet (IPM) motors and Surface Permanent Magnet (SPM) motors, two widely used motor types in various industrial and technological applications. The analysis delves into the fundamental aspects of these motors, including their basic principles and design, construction differences, operating principles, and performance efficiencies. IPM motors are characterized by magnets embedded within the rotor, offering advantages in high-speed efficiency, load adaptability, superior thermal management, and field weakening capability. These features make IPM motors suitable for applications demanding a wide range of operating speeds and variable load conditions. However, their complex design can result in higher manufacturing costs. In contrast, SPM motors have magnets mounted directly on the rotor surface, leading to high efficiency at lower speeds, simpler construction, and a straightforward control scheme. While they are advantageous in applications requiring high torque at lower speeds, their surface-mounted magnets can be susceptible to thermal and mechanical stresses, particularly at higher speeds. Through this comparative analysis, the article aims to provide insights into the selection of the appropriate motor type based on operational requirements such as speed range, load conditions, thermal environments, and cost considerations. It concludes that both IPM and SPM motors have distinct advantages and limitations, and the choice between them should be informed by the specific demands of the intended application. The continual advancements in motor technology further contribute to the evolving landscape of these electric motors, expanding their applications and efficiency.

Ключевые слова
Русский

В этой статье представлен всесторонний сравнительный анализ двигателей с внутренними постоянными магнитами (IPM) и двигателей с поверхностными постоянными магнитами (SPM), двух широко используемых типов двигателей в
различных промышленных и технологических приложениях. Анализ посвящен фундаментальным аспектам этих двигателей, включая их основные принципы и конструкцию, различия в конструкции, принципы работы и эффективность работы. Двигатели IPM характеризуются магнитами, встроенными в ротор, что обеспечивает  преимущества в быстродействии, адаптивности к нагрузке, превосходном терморегулировании и способности ослаблять поле. Эти особенности делают двигатели IPM подходящими для применений, требующих широкого диапазона рабочих скоростей и переменных условий нагрузки. Однако их сложная конструкция может привести к увеличению производственных затрат. В отличие от этого, двигатели SPM имеют магниты, установленные непосредственно на поверхности ротора, что обеспечивает высокую эффективность при более низких оборотах, более простую конструкцию и простую схему управления. Хотя они выгодны в областях, требующих высокого крутящего момента на низких скоростях, их магниты, установленные на поверхности, могут быть чувствительны к тепловым и механическим воздействиям, особенно на более высоких скоростях. Цель статьи - с помощью этого сравнительного анализа дать представление о выборе подходящего типа двигателя на основе эксплуатационных требований, таких как диапазон скоростей, условия нагрузки, тепловая среда и соображения стоимости. В нем делается вывод о том, что как двигатели IPM, так и двигатели SPM имеют явные преимущества и ограничения, и выбор между ними должен основываться на конкретных требованиях предполагаемого применения. Непрерывный прогресс в области двигательной техники еще больше способствует развитию этих электродвигателей, расширяя их область применения и эффективность.

№ Имя автора Должность Наименование организации
1 Asanov S.E. Katta o'qituvchi Turin Polytechnic University in Tashkent
2 Umerov F.S. Assistent Turin Polytechnic University in Tashkent
№ Название ссылки
1 1. J.Inoyatkhodjaev, F.Umerov, S.Asanov «METHOD FOR SIZING AN ELECTRIC DRIVE FOR SMALL CLASS ELECTRIC VEHICLES», UNIVERSUM:ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ, т. 109, вып. 4, апр. 2023.
2 2. F. Umerov, «The PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF ELECTRIC VEHICLES IN UZBEKISTAN», Acta of Turin Polytechnic University in Tashkent, т. 12, вып. 2, ноя. 2022, [Онлайн]. Доступно на: https://acta.polito.uz/index.php/journal/article/view/172
3 3. «Vector Control of Permanent-Magnet Synchronous Motor Drives», в Advanced Electric Drives, John Wiley & Sons, Ltd, 2014, сс. 143–156. doi: https://doi.org/10.1002/9781118910962.ch10.
4 4. «Plug-In Hybrid Electric Vehicles», в Hybrid Electric Vehicles, John Wiley & Sons, Ltd, 2017, сс. 111–141. doi: https://doi.org/10.1002/9781118970553.ch5.
5 5. «HEV Fundamentals», в Hybrid Electric Vehicles, John Wiley & Sons, Ltd, 2017, сс. 45–71. doi: https://doi.org/10.1002/9781118970553.ch3.
6 6. Iqbal Husain, Electric and Hybrid Vehicles. CRC Press, 2021.
7 7. G. A. Goodarzi и J. G. Hayes, «Electric Powertrain: Energy Systems, Power Electronics and Drives for Hybrid, Electric and Fuel Cell Vehicles», 2018.
8 8. A. Khajepour, M. S. Fallah, и A. Goodarzi, «Electric and Hybrid Vehicles: Technologies, Modeling and Control - A Mechatronic Approach», 2014.
9 9. S. Vidal‐Bravo, J. de la Cruz-Soto, M. R. A. Paternina, M. Borunda, и A. Zamora-Méndez, «Light electric vehicle powertrain: Modeling, simulation, and experimentation for engineering students using PSIM», Computer Applications in Engineering Education, т. 28, сс. 406–419, 2020.
10 10. «Surface-Permanent-Magnet AC Machines», в Electric Powertrain, John Wiley & Sons, Ltd, 2017, сс. 249–275. doi: https://doi.org/10.1002/9781119063681.ch9.
11 11. Ali Emadi, Advanced Electric Drive Vehicles. CRC Press, 2014.
12 12. «Interior-Permanent-Magnet AC Machine», в Electric Powertrain, John Wiley & Sons, Ltd, 2017, сс. 276–298. doi: https://doi.org/10.1002/9781119063681.ch10.
13 13. W. Liu, «Introduction to Hybrid Vehicle System Modeling and Control: Liu/Introduction to Hybrid Vehicle System Modeling and Control», 2013.
14 14. I. Husain, «Electric and hybrid vehicles : design fundamentals», 2003.
15 15. Y. Zhao и S. Behdad, «Electric Vehicle Battery Simulation: How Electrode Porosity and Thickness Impact Cost and Performance», в 26th Design for Manufacturing and the Life Cycle Conference (DFMLC), авг. 2021.
В ожидании