CN109004780A - 内置式永磁电机 - Google Patents

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Abstract

一种IPM电机包括转子、转子轴定子和永磁体。转子包括设置在凹穴内的稀土永磁体。转子、凹穴和永磁体符合第一组几何设计参数。定子包括径向向内突出的齿，所述齿在一对所述齿之间形成槽。电绕组设置在叠层的槽内。齿和槽符合第二组几何设计参数。槽的数量为60‑96，电极的数量为6‑12，电相的数量为3‑6，电绕组每相的匝数为8‑20。定子的外径与转子的有效长度之比为2‑3.5。

Description

内置式永磁电机
引言
电动机/发电机，例如内置式永磁(IPM)机器可以用作车辆上的转矩产生装置。
发明内容
描述了一种多相多极内置式永磁电动机/发电机(IPM电机)，其包括设置在环形定子内的位于转子轴上的转子，和设置在转子中的多个永磁体，其中定子包括定子铁芯和设置在分布式绕组结构中的电绕组。转子包括设置在转子的外周附近的多个凹穴，永磁体布置在凹穴内。永磁体由稀土材料组成。转子、凹穴和永磁体符合第一组几何设计参数。定子包括多个径向向内突出的齿，这些齿配置成在相邻的一对齿之间形成向内开口的槽。齿和槽符合第二组几何设计参数。电绕组设置在叠层的槽内。选择第一组和第二组几何设计参数以实现电动机操作参数，所述参数包括在宽操作范围内的高驱动循环效率、高转矩密度、宽峰值功率范围、18,000rpm的最大速度以及最小磁体材料质量。
本公开的一个方面包括槽的数量为60-96，电极的数量为6-12，电相的数量为3-6，电绕组每相的匝数为8-20。相对于峰值电流，分布式绕组结构的每相的归一化特性电流为0.35-0.7。永磁体的剩余磁通密度大于0.1T，定子外径与转子有效长度之比为2-3.5。
本公开的一个方面包括选择第一组和第二组几何设计参数以实现电动机操作参数，所述参数包括在宽操作范围内的高驱动循环效率、高转矩密度、宽峰值功率范围、18,000rpm的最大速度以及最小磁体材料质量。
本公开的另一方面包括与定子相关联的第二组几何设计参数包括与定子的径向向内突出的齿相关联的分流比、齿宽比、齿尖长度比和轭比。
本公开的另一方面包括分流比的大小为0.60-0.67，齿宽比的大小为0.53-0.60，齿尖长度比的大小为0.11-0.45，轭比的大小为0.08-0.14。
本公开的另一方面包括每个永磁体都是具有纵轴和矩形截面区域的矩形棱柱，所述矩形截面区域具有长轴和短轴，其中多个凹穴中的每一个设置成与转子的径向线正交并容纳永磁体中的一个，并且，其中每个永磁体都设置在相应的凹穴中，使得其长轴与转子的径向线正交。
本公开的另一方面包括与转子相关联的第一组几何设计参数包括永磁体埋入比、q轴宽度比、永磁体高度比和极覆盖比。
本公开的另一方面包括当IPM电机设置为8极装置并且定子包括96个槽时，永磁体埋入比为1.75-6.67，q轴宽度比为0.5-0.69，永磁体高度比为0.21-0.30，极覆盖比为0.57-0.73。
本公开的另一方面包括当IPM电机设置为12极装置并且定子包括72个槽时，永磁体埋入比为1.86-7.10，q轴宽度比为0.52-0.74，永磁体高度比为0.35-0.62，极覆盖比为0.63-0.68。
本公开的另一方面包括当IPM电机设置为10极装置并且定子包括60个槽时，永磁体埋入比为1.70-9.67，q轴宽度比为0.51-0.72，永磁体高度比为0.27-0.59，极覆盖比为0.61-0.67。
本发明的另一方面包括永磁体设置成V形结构，使得V形结构的顶点位于转子的径向线上，其中永磁体的长轴相对于转子的径向线和外周呈锐角设置。
本公开的另一方面包括与转子相关联的第一组几何设计参数包括永磁体埋入比、永磁体宽度比、q轴宽度比、永磁体高度比和极覆盖比，其中当IPM电机设置为8极装置并且定子包括96个槽时，永磁体埋入比率为0.25-0.48，永磁体宽度比为0.85-0.93，q轴宽度比为0.52-0.87，永磁体高度比为8.73-14.10，极覆盖比为0.63-0.75。
本公开的另一方面包括IPM电机设置为12极装置，定子包括72个槽，其中与转子相关联的第一组几何设计参数包括0.30-0.44的永磁体埋入比，0.83-0.92的永磁体宽度比，0.50-0.88的q轴宽度比，8.76-12.54的永磁体高度比和0.61-0.66的极覆盖比。
本公开的另一方面包括IPM电机设置为10极装置，定子包括60个槽，其中与转子相关联的第一组几何设计参数包括0.31-0.44的永磁体埋入比，0.88-0.93的永磁体宽度比，0.52-0.89的q轴宽度比，8.66-13.34的永磁体高度比和0.62-0.67的极覆盖比。
本公开的另一方面包括定子中的相邻齿之间的槽为矩形。
本公开的另一方面包括定子中的相邻齿之间的槽为梯形。
本公开的另一方面包括IPM电机具有1.5-3.0的凸极比。
本公开的另一方面包括转子包括设置在转子轴上的多个层压片，其中多个层压片包括设置在转子的外周附近的多个空隙，并且其中所述空隙形成多个凹穴。
本公开的另一方面包括凹穴包括与设置在其中的永磁体的边缘部分相邻的多个抛物线形腔体，其中每个腔体的深度为磁体的短轴长度的10-20％，长度为永磁体的长轴长度的15-30％。
本教导的以上特征和优点以及其他特征和优点从以下对用于执行本教导的一些最佳模式和其他实施例(如在所附权利要求中所定义的)结合附图的详细描述中显而易见。
附图说明
现在将参照附图以举例的方式描述一个或多个实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本公开的内置式永磁(IPM)电动机/发电机(电机)的一个实施例的剖开端视图；
图2示意性地示出了根据本公开的IPM电机的一个实施例的横截面剖开侧视图；
图3是根据本公开的IPM电机的一个实施例的一部分的示意性横截面剖开端视图；
图4A和图4B是根据本公开的IPM电机的一个实施例的定子的一部分的示意性横截面剖开端视图；
图5是根据本公开的IPM电机的转子的一个实施例的一部分的示意性横截面剖开端视图；
图6是根据本公开的IPM电机的转子的另一实施例的一部分的示意性横截面剖开端视图；以及
图7是根据本公开的IPM电机的包括容纳在其中的磁体的转子的一部分的示意性横截面剖开端视图。
附图不一定按比例绘制，呈现如本文所公开的本公开的各种所选特征的略微简化的描写，包括例如特定尺寸、方位、位置和形状。与这些特征相关联的细节将部分由特定的预期应用和使用环境决定。
具体实施方式
如本文所描述和图示的，所公开的实施例的组件可以以各种不同的结构来布置和设计。因此，下面的详细描述并非旨在限制所要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本发明的可能实施例。此外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节以便提供对本文公开的实施例的透彻理解，但是一些实施例可以在没有这些细节中的一些的情况下得以实施。此外，为了清楚起见，没有详细描述相关领域中理解的某些技术材料，以避免不必要地模糊本公开。此外，附图是简化形式，并不是精确的比例。为了方便和清楚的目的，可以结合附图使用方向术语。方向术语不应被解释为限制本公开的范围。此外，如本文所说明和描述的，本公开可以在没有本文未具体公开的要素的情况下实施。
参考附图，其中相同的附图标记在所有附图中对应于相同或相似的部件。图1和图2，与本文公开的实施例一致，示出了可用作车辆中提供牵引力的动力系统的一部分的内置式永磁(IPM)电动机/发电机(电机)10。所述车辆可以包括但不限于商用车辆、工业车辆、农用车辆、乘用车辆、飞机、船只、火车、全地形车辆、个人移动装置、机器人等形式的移动平台，以实现本公开的目的。结合仰角轴11、纵轴12和径向轴13来描述IPM电机10的示意图。
IPM电机10包括设置在环形定子50内的圆柱形转子20，其中转子20与形成在定子50中的转子开口60同轴。还包括但未示出IPM电机10的其他元件，例如端盖、轴承、电气连接装置等。
转子20包括多个冲压的铁质层压板(未示出)，所述层压板堆叠布置并组装到转子轴16上，转子轴16包括与纵轴12平行的旋转轴14。每个层压板都是以均匀厚度和恒定直径形成的盘形装置，并且具有位于中心的轴孔26和在其外周27附近围绕圆周等距分布的多个空隙24。层压板堆叠布置，使得轴孔26对齐，空隙24也对齐。对齐的空隙24形成多个平行于纵轴12定向的凹穴25。结合图5、图6和图7更详细地描述与空隙24和凹穴25有关的附加细节。转子轴16插入对齐的轴孔26中以形成转子主体。
转子20还包括多个永磁体40，每个永磁体40设置在一个凹穴25中。每个永磁体40优选地是稀土磁体，该稀土磁体配置成可以根据纵轴和具有长轴和短轴的矩形截面区域描述的矩形棱柱。稀土磁体由诸如镝减少材料或其他合适材料的稀土材料的合金形成。其他稀土材料可以包括铌和钐。
与转子20相关联的外部尺寸包括外径29和有效转子长度30。外径29与外周27相关联，并且相对于径向轴13测量，有效转子长度30与相对于纵轴12测量的层压片叠层的长度相关联。
在该实施例中，设置在凹穴25中的成对的永磁体40布置成V形结构，并且相对于极轴28呈等角度且对称。如图所示，转子20设置成8极装置，其中十六个永磁体40设置成相对于八个极轴28布置的8极对，示出了其中的一个极轴。
定子50包括多个冲压的铁质层压板52。每个层压板52都是以均匀厚度形成的盘形装置，并且每个都具有位于中心的内孔51，该内孔被形成为在尺寸上容纳转子20的外径29。每个层压板52还包括多个径向定向的向内突出的齿56。层压板52以叠层方式设置，使得内孔51对齐，向内突出的齿56对齐。堆叠的层压板52被组装成单一装置。转子开口60由堆叠的层压板52的对齐的内孔51形成，并且在堆叠的层压板52的对齐的向内突出的齿56之间形成多个纵向定向的槽58。结合图3、图4A和图4B中示出的实施例更详细地描述与多个纵向定向的槽58相关联的附加细节。
槽58配置成容纳电绕组54，电绕组54设置在用绞合导线制成的分布式电绕组组件70中。绞合导线可以由合适的材料制成，例如铜。与定子50相关联的外部尺寸包括外径59，其优选地测量为堆叠的层压板52的外径。在转子20的外周面与定子50的内周面之间形成有气隙32。
定子50中的电绕组54优选地设置在分布式绕组结构中，以提供旋转电场装置，该旋转电场装置通过施加可由电力逆变器提供的三相交流电在定子50中提供旋转磁场，在一个实施例中，电力逆变器被集成到IPM电机10的封装中。在操作期间，在电绕组54中感应出的电磁力引入作用于嵌入转子20中的永磁体40的磁通量，由此施加转矩以使转子20围绕转子轴16旋转。交流电(AC)电动机一般可分为交流感应电动机和交流同步电动机。在定子具有电枢绕组，转子具有磁体绕组的旋转磁场型交流同步电机中，通过励磁转子的磁体绕组将转子转换为电磁体，并且通过向定子施加三相交流电使转子转动。在电力源自直流电源的应用中，三相交流电由电力逆变器产生。
定子50的电绕组以选定数量的电相和选定的每相的匝数设置。取决于具体的设置，选定的电相数量为3-6，每相的选定匝数为8-20。
确定与IPM电机10的转子20和定子50相关联的特定几何设计参数，包括与转子20相关联的第一组几何设计参数和与定子50相关联的第二组几何设计参数。选择第一组几何设计参数和第二组几何设计参数的范围以实现电动机操作参数，该参数包括高驱动循环效率(例如在宽工作区域内高于90％峰值效率)、高转矩密度、宽峰值功率范围、高达18,000rpm的最大速度、低活性物质使用量(即稀土磁体质量最小化)。
IPM电机10优选地包括具有内置式永磁体的电动发电机单元(MGU)，其中MGU由电力逆变器驱动，直流电源向电力逆变器供应直流电。在一个实施例中，直流电源是48V直流装置；或者，直流电源可以具有合适的电压水平，例如12-100V。选定的电相范围是3-6。定子50的外径59与转子20的有效长度的比率的选定范围为2-3.5，以实现封装约束。在一个实施例中，定子50的外径59不超过144mm，转子20的叠层的堆叠长度不超过60mm。每相的选定匝数为8-20，定子50中槽58的选定数量为60-96，定子绕组层的选定数量为1-2。选定的极数为6-12。选定的相对于峰值电流的归一化特性电流为0.35-0.7。定义为在额定转矩点处的q轴电感/d轴电感的选定凸极比ξ为1.5-3。为了防止永久退磁，在等于三倍短路电流的激励电流下永磁体的剩余磁通密度大于0.1T。相关性能参数包括使转矩质量最大化，即将齿槽效应和脉动最小化，特别是为实现一个实施例中的小于15％的转矩脉动。其他性能参数包括使驱动循环损耗最小化以及使效率最大化，将永磁体退磁最小化为小于75％，并将与铁和铜有关的损耗最小化。
图3是IPM电机310的一个实施例的一部分的示意性横截面剖开端视图，示出了安装在转子轴316上的转子320的单极322，以及定子350的相应部分，其间插入气隙332。图示的IPM电机310配置成8极96槽装置。示出了极轴315，极轴是经过转子320的单极的几何中心和转子中心点314，同时还经过外周325的径向线。定子350包括多个径向向内突出的齿356，所述齿被设置成在相邻的一对齿之间形成向内开口的纵向定向的槽358，以及设置在分布式电绕组组件(未详细示出)中的电绕组354，分布式电绕组组件用绞合导线制成并插入槽358中。在一个实施例中，相邻齿356之间的向内开口的槽358是矩形的。在一个实施例中，相邻齿356之间的向内开口的槽358是梯形的。齿356的形状决定槽358的形状。结合图4A和4B示出和描述了与定子350相关联的附加细节。
转子320包括分别沿长轴327、329定向的第一和第二凹穴326、328。第一和第二凹穴326、328相对于极轴315定向，使得极轴315和长轴327、329之间相对于转子320的外周325的对应角度330、331是锐角。在一个实施例中，如图所示，第一和第二凹穴326、328定向为相对于极轴315呈镜像关系。第一和第二永磁体340、342被插入到相应的第一和第二凹穴326、328中，并因此被布置成V形结构。第一和第二永磁体340、342相对于极轴315呈等角度且对称。结合图5示出并描述了与转子320相关联的附加细节。如图所示，转子320被设置为8极装置，其中示出单个装置。
详细描述了与IPM电机10的转子20和定子50相关联的第一和第二组几何设计参数。
图4A和4B示出了结合图3描述的定子350的一部分的示意性横截面剖开端视图，并示出了与定子350的一个实施例相关联的第二组几何设计参数。单个槽358形成在相邻的齿356之间，示出了部分。示出了单个径向线352。
槽358和齿356的临界尺寸包括：
rso，其是定子外半径360；
rsi，其是定子内半径361；
wt，其是齿体宽度362；
αs，其是槽角363；
wtip，其是齿尖宽度364；
wso，其是齿尖槽宽度365；以及
hy，其是定子磁轭长度366。
如图所示，示出的齿体宽度362和齿尖宽度364是半宽。
与定子350相关联的选定设计参数包括如下：
作为定子内半径361与定子外半径360之比的分流比ksi；
作为齿体宽度362与槽角363之比的齿宽比kwt；以及
作为齿尖宽度364与槽宽之比的齿尖长度比kwtt，槽宽是齿尖宽度364与齿尖槽宽度365的和。
图5示出了结合图3描述的转子320的一部分的示意性横截面剖开端视图，并示出了与转子320的一个实施例相关联的第一组几何设计参数。示出了参考图3描述的转子320的一部分的示意性横截面剖开端视图，包括单个极322。如上所述，转子320包括分别沿长轴327、329定向的第一和第二凹穴326、328。第一和第二凹穴326、328相对于极轴315定向，使得极轴315和长轴327、329之间相对于转子320的外周325的对应角度330、331是锐角。在一个实施例中，如图所示，第一和第二凹穴326、328定向为相对于极轴315呈镜像关系。第一和第二永磁体340、342被插入到相应的第一和第二凹穴326、328中，并因此被布置成V形结构。第一和第二永磁体340、342相对于极轴315呈等角度且对称。
可以在永磁体槽周围引入气穴以减少永磁体340、342的退磁。结合图7描述示例性气穴。可以设置转子切口以减少转子的重量和惯性。可以增设中心孔以减少永磁体磁漏。锋利的边缘可以切成圆角以减少机械应力的集中，特别是在桥和中心柱上。
与极322相关联的尺寸参数包括如下：
dpm，其是永磁体深度370；
dpm，max，其是最大永磁体深度371；
wq，其是不同极372的相邻磁体之间的宽度；
wq，max，其是不同极373的相邻磁体之间的最大宽度；
hpm，其是永磁体的高度，即短轴长度374；
wpm，其是永磁体的长度，即长轴长度375；
αpm，其表示永磁体376的极覆盖；以及
αp，其是总极覆盖377。
与转子320相关联的几何设计参数包括如下：
kdpm，其是永磁体埋入比；
wdpm，其是永磁体宽度比；
kwq，其是q轴宽度比；
hg，其是作为转子外径323和定子内径361之间的径向距离测量的气隙332的高度；以及
αpm，其是永磁极覆盖376。
如图所示，不同极372的相邻磁体之间的所示宽度为半宽。
表1详述了针对图4A、4B和5所示的实施例的包括与转子相关联的第一组几何设计参数(转子参数)和与定子相关联的第二组几何设计参数(定子参数)的最小和最大状态(Min-Max)的选定范围，所述实施例包括相对于相应的极轴315以V形结构设置的第一和第二永磁体340、342。所述实施例包括96槽8极V形结构(96S8P-V)，72槽12极V形结构(72S12P-V)和60槽10极V形结构(60S10P-V)。
表1
图6示出了转子620的另一实施例的示意性横截面剖开端视图，并示出了与转子620的该实施例相关联的第一组几何设计参数。示意性横截面剖开端视图包括转子620的一部分，其包括与单极相关联的转子620的一部分。在该实施例中，转子620包括容纳单个永磁体640的单个凹穴626，其中永磁体640的长轴675正交于极轴615。示出了外围625。如图所示，转子620被设置为8极装置，其中示出单个装置。
与单极相关的临界尺寸如下：
dpm，其是永磁体深度670；
dpm，max，其是最大永磁体深度671；
wq，其是不同极672的相邻磁体之间的宽度；
wq，max，其是不同极673的相邻磁体之间的最大宽度；
hpm，其是永磁体的高度，即短轴长度674；
wpm，其是永磁体的长度，即长轴长度675；
αpm，其表示永磁体676的总极覆盖；以及
αp，其是总极覆盖677。
与转子620相关联的选定设计参数包括如下：
ddpm，其是永磁体埋入深度；
kwq，其是q轴宽度比；
rhpm，其是永磁体高度比；以及
αpm，其表示永磁体676的总极覆盖。
如图所示，不同极672的相邻磁体之间的所示宽度为半宽。
通过大规模优化分析确定第一组和第二组几何设计参数的范围。表2详述了针对图4A、4B和6所示的实施例的包括与转子相关联的第一组几何设计参数(转子参数)和与定子相关联的第二组几何设计参数(定子参数)的最小和最大状态(最小-最大)的选定范围，所述实施例包括包括定向成正交于相应的极轴615的永磁体640。所述实施例包括96槽8极平磁体结构(96S8P-Flat)，72槽12极平磁体结构(72S12P-Flat)和60槽10极平磁体结构(60S10P-Flat)。
表2
在一个实施例中，空隙形式的凹口680可以在磁体640和转子620的外周625之间引入到转子620中。凹口680优选地围绕极轴615成对对称地设置，并且具有宽度wn681，高度hn682和角度αn683的参数。引入凹口以减轻转矩脉动。在一个实施例中，高度hn682与气隙的径向高度hg之间的比率的选定最小-最大范围是1.65-2.85，宽度wn681与气隙的径向高度hg之间的比率的选定最小-最大范围为2.65-7.50，凹口角αn683与极角αp677之间的比率的选定最小-最大范围为0.11-0.24。
图7示意性地示出了转子720的一部分的横截面剖开端视图，转子包括容纳在其中的单个永磁体740并用于本文所述的IPM电机的实施例。在转子720中形成有凹穴726，永磁体740设置在凹穴中。永磁体740配置成可以根据长轴长度775、短轴长度774和纵轴(未示出)描述的矩形棱柱。凹穴726形成为包括与永磁体740的边缘部分相邻的多个抛物线形腔体730，所述抛物线形腔体730用来防止永磁体740的局部退磁。每个抛物线形腔体730具有深度732和长度734。每个腔体730的深度732优选设定为短轴长度774的10-20％，每个腔体730的长度734优选设定为长轴长度775的15-30％。在一个实施例中，腔体730可以填充有非磁性材料。
本文描述的电机的实施例配置成同时实现与转矩、速度、功率、效率、封装和其他约束条件有关的操作参数，包括使用12-100V的直流电源进行操作。与转子中的永磁体的驱动循环效率和活性物质成本相关联的选定的几何设计参数具有以下特征。转子永磁体配置成简单的V形装置或平面形式，以减小磁体的质量，或减少转子中使用的永磁体片的数量。确定第一组和第二组几何设计参数的选定状态，以确保最小限度地使用永磁体，同时满足其他性能标准，例如转矩密度、高驱动循环效率、防止永磁体退磁和最小转矩脉动。
转子桥厚度优选地为0.8-1.5mm，以最小化磁通量的泄漏，增加功率因数和最小化磁体使用，同时在最大运行速度18,000-25,000rpm下满足应力需求。适用时，例如，在V型布局的情况下，可以将中心柱引入转子主体以增加机械坚固性。
引入多种特征来提高电动机性能。这些特征包括配置成分布式绕组结构的定子设计，与分数槽集中式绕组相比，能够改善弱磁性能，减少磁芯损耗，以及提高过载热性能。确定几何设计参数的范围，以实现低铜和磁芯损耗、高转矩密度、高驱动循环效率和最小的转矩脉动。
术语“控制器”和诸如控制模块、模块、控制装置、控制单元、处理器和类似术语的相关术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路和中央处理器中的一个或多种组合，其中中央处理器是指例如微处理器，以及存储器和存储设备(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动等)形式的相关联的非暂态存储器组件。非暂态存储器组件能够以一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路以及其他组件的形式存储机器可读指令，所述组件可以被一个或多个处理器访问以提供所描述的功能。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器和相关装置，其用于监控来自传感器的输入，所述输入以预设的采样频率或响应于触发事件被监控。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语表示控制器可执行的指令集，包括校准和查找表。参数被定义为表示使用一个或多个传感器和/或物理模型可辨别的装置或其他元件的物理属性的可测量值。参数可以具有离散值，例如“1”或“0”，或者其值是无穷变量。
详细描述和附图或图表是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。尽管已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践在所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种多相多极内置式永磁电动机/发电机(IPM电机)，包括：
设置在环形定子内的位于转子轴上的转子，以及设置在所述转子中的多个永磁体，其中所述定子包括定子铁芯和设置在分布式绕组结构中的电绕组；
其中所述转子包括设置在所述转子的外周附近的多个凹穴，并且其中所述永磁体设置在所述凹穴内；
其中所述转子、所述凹穴和所述永磁体符合第一组几何设计参数；
其中所述永磁体由稀土材料组成；
其中所述定子包括多个径向向内突出的齿，所述齿配置成在相邻的一对所述齿之间形成向内开口的槽；
其中所述齿和所述槽符合第二组几何设计参数；
其中所述定子的外径与所述转子的有效长度之比为2-3.5；并且
其中选择所述第一组和第二组几何设计参数以实现电动机操作参数，所述参数包括在宽操作范围内的高驱动循环效率、高转矩密度、宽峰值功率范围、18,000rpm的最大速度以及最小磁体材料质量。
2.根据权利要求1所述的IPM电机：
其中所述槽的数量为60-96；
其中所述电绕组设置在叠层的所述槽内；
其中电极的数量为6-12；
其中电相的数量为3-6；
其中所述电绕组每相的匝数为8-20；
其中相对于峰值电流，所述分布式绕组结构的每相的归一化特性电流为0.35-0.7；并且
其中所述永磁体的剩余磁通密度大于0.1T。
3.根据权利要求1所述的IPM电机，其中与所述定子相关联的所述第二组几何设计参数包括与所述定子的径向向内突出的齿相关联的分流比、齿宽比、齿尖长度比和轭比，其中所述分流比的大小为0.60-0.67，其中所述齿宽比的大小为0.53-0.60，其中所述齿尖长度比的大小为0.11-0.45，并且其中所述轭比的大小为0.08-0.14。
4.根据权利要求1所述的IPM电机，
其中所述永磁体中的每一个都是具有纵轴和矩形截面区域的矩形棱柱，所述矩形截面区域具有长轴和短轴；
其中所述多个凹穴中的每一个设置成与所述转子的径向线正交并容纳所述永磁体中的一个；并且
其中所述永磁体中的每一个都设置在相应的所述凹穴中，使得其长轴与所述转子的所述径向线正交。
5.根据权利要求4所述的IPM电机，其中所述IPM电机设置为8极装置，并且所述定子包括96个槽，并且其中与所述转子相关联的所述第一组几何设计参数包括永磁体埋入比、q轴宽度比、永磁体高度比和极覆盖比，其中所述永磁体埋入比为1.75-6.67，所述q轴宽度比为0.5-0.69，所述永磁体高度比为0.21-0.30，并且所述极覆盖比为0.57-0.73。
6.根据权利要求4所述的IPM电机，其中所述IPM电机设置为12极装置，并且所述定子包括72个槽，并且其中与所述转子相关联的所述第一组几何设计参数包括永磁体埋入比、q轴宽度比、永磁体高度比和极覆盖比，其中所述永磁体埋入比为1.86-7.10，所述q轴宽度比为0.52-0.74，所述永磁体高度比为0.35-0.62，并且所述极覆盖比为0.63-0.68。
7.根据权利要求4所述的IPM电机，其中所述IPM电机设置为10极装置，并且所述定子包括60个槽，并且其中与所述转子相关联的所述第一组几何设计参数包括永磁体埋入比、q轴宽度比、永磁体高度比和极覆盖比，其中所述永磁体埋入比为1.70-9.67，所述q轴宽度比为0.51-0.72，所述永磁体高度比为0.27-0.59，并且所述极覆盖比为0.61-0.67。
8.根据权利要求1所述的IPM电机，
其中所述永磁体中的每一个都是具有纵轴和矩形截面区域的矩形棱柱，所述矩形截面区域具有长轴和短轴；
其中所述多个凹穴中的每一个设置成容纳所述永磁体中的一个；
其中相邻的一对所述永磁体设置成V形结构，使得所述V形结构的顶点位于所述转子的径向线上，并且其中所述永磁体的所述长轴相对于所述转子的所述径向线和所述外周呈锐角设置。
9.根据权利要求8所述的IPM电机，其中所述IPM电机设置为8极装置，并且所述定子包括96个槽，并且其中与所述转子相关联的所述第一组几何设计参数包括永磁体埋入比、永磁体宽度比、q轴宽度比、永磁体高度比和极覆盖比，其中所述永磁体埋入比为0.25-0.48，所述永磁体宽度比为0.85-0.93，所述q轴宽度比为0.52-0.87，所述永磁体高度比为8.73-14.10，并且所述极覆盖比为0.63-0.75。
10.根据权利要求8所述的IPM电机，其中所述IPM电机设置为12极装置，并且所述定子包括72个槽，并且其中与所述转子相关联的所述第一组几何设计参数包括永磁体埋入比、永磁体宽度比、q轴宽度比、永磁体高度比和极覆盖比，其中所述永磁体埋入比为0.30-0.44，所述永磁体宽度比为0.83-0.92，所述q轴宽度比为0.50-0.88，所述永磁体高度比为8.76-12.54，并且所述极覆盖比为0.61-0.66。
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