内置式永磁电机的制作方法

本公开涉及内置式永磁电机，更具体地，涉及具有中间磁极的内置式永磁电机。

背景技术：

通常，内置式永磁电机包括设置有以线圈缠绕的多个齿的定子以及其中插入有多个永磁体的转子。

根据现有技术的内置式永磁电机1000在图1中示出。

参考图1，传统的内置式永磁电机1000包括定子1110和转子1120.

定子1110的内表面形成为柱形，多个齿1113从定子1110的内表面朝向定子1110的中心突出。多个齿1113在定子1110的圆周方向上以预定的间隔彼此间隔开，线圈(未示出)集中地绕多个齿1113的每一个缠绕。

转子1120形成为圆柱形，布置成可与定子1110同轴地旋转。在转子1120内侧，在圆周方向上以一定间隔设置有多个永磁体1130和1131。多个永磁体1130和1131包括具有不同磁极的p永磁体。多个永磁体1130和1131排列使得相邻的两个永磁体具有不同的磁极。例如，如图1所示，n极的永磁体1130和s极的永磁体1131在转子1120的圆周方向上交替地排列。

当将电流施加到具有这种结构的传统的内置式永磁电机1000的多个线圈时，转子1120通过在定子1110的多个线圈与转子1120的多个永磁体1130和1131之间产生的吸引力和排斥力而旋转。

为了改善传统的内置式永磁电机的性能，有必要增加磁通量。为了提升电机的磁通量，可增加永磁体的厚度，或者可使用具有高剩余磁通密度的稀土材料制成的永磁体。

但是，如上所述增加永磁体的厚度或使用稀土类永磁体会增加材料成本。

因此，需要开发能够在满足市场所需性能的同时减少使用的永磁体的数量的电机。

技术实现要素：

技术问题

本公开的一方面涉及能够减少永磁体数量并且表现出高性能的内置式永磁电机。

技术方案

根据本公开的一方面，内置式永磁电机可包括：具有多个槽的定子；可旋转地布置在定子内侧的转子；在转子内侧的圆周方向上以相等的间隔布置且具有相同极性的多个永磁体；以及设置在多个永磁体的每一个与转子的外圆周表面相邻的一端的左侧和右侧的多个磁通屏障，其中，定子的槽的数量与转子的磁极数量之比为3：2或3：4，设置在转子中的多个永磁体的数量是转子的磁极数量的1/2。

多个永磁体的每一个的极弧角θm可满足以下公式：

θn≤θm<θm+θs/2

θn＝360/p

θs＝360/s

其中，p是转子的磁极数量，s是定子的槽的数量。

多个永磁体的每一个的极弧角θm和多个磁通屏障可满足以下公式：

θs/2≤θib<θn

θn≤θm<θob

θm<θob<θm+θs

θn＝360/p

θs＝360/s

其中，θib是永磁体的内磁通屏障角，θob是永磁体的外磁通屏障角，p是转子的磁极数量，s是定子的槽的数量。

多个永磁体中的两个相邻的永磁体之间形成的中间磁极(consequentpole)的角θcp可满足以下公式：

θib/2<θcp<θob

转子的磁极数量可满足以下公式：

p＝2n

其中，n是自然数，且满足2≤n≤8。

转子可形成为圆柱形，并且多个磁通屏障可形成为与转子的外圆周表面相邻且在转子的圆周方向上以预定间隔设置的多个空隙。

转子可包括多个永磁体布置其中的多个磁体插入孔，可在多个磁体插入孔的每一个的两端的左侧和右侧设置左磁通屏障以及右磁通屏障，磁体插入孔可以与左磁通屏障以及右磁通屏障流体连通。

分隔壁可设置在磁体插入孔与左磁通屏障和右磁通屏障中的每一个之间。

定子可包括从圆柱形磁轭的内圆周表面向定子的中心突出的多个齿，定子可以是线圈集中地缠绕在多个齿中的每一个上的同心绕组型。

多个齿中的每一个可设置有台阶部，台阶部包括至少一个面对转子的台阶表面。

内置式永磁电机可包括：布置在转子中心的旋转轴，以及在旋转轴与多个永磁体之间形成的多个内磁通屏障。

多个永磁体可由铁氧体或稀土材料形成。

多个永磁体中的每一个可形成为v形、c形和u形中的任一种。

根据本公开的另一方面，内置式永磁电机可包括：具备多个槽的定子；可旋转地布置在定子内侧的转子；在转子内侧的圆周方向上以相等间隔布置且具有相同极性的多个永磁体；布置在转子中心的旋转轴；以及多个左磁通屏障和多个右磁通屏障，设置在多个永磁体中的每一个与转子的外圆周表面相邻的一端的左侧和右侧，其中，设置在转子中的多个永磁体的数量是转子的磁极数量的1/2。

有益效果

利用根据具有上述结构的本公开实施方式的内置式永磁电机，即使当永磁体的数量与传统的内置式永磁电机相比减半时，仍可最大化有效磁通量。

此外，根据本公开实施方式的内置式永磁电机包括：磁通屏障，其布置在永磁体的一端的左侧和右侧上，以减小漏磁通并减轻从转子流向定子的磁通的突变。因此，反电动势的畸变率和转矩脉动可实现为与传统的内置式永磁电机几乎相同。

因此，利用根据本公开实施方式的内置式永磁电机，可将永磁体的数量减少到一半并且可实现与传统的内置式永磁电机相当的性能。

附图说明

本公开的这些和/或其他方面将结合附图通过实施方式的以下描述变得显而易见且容易理解，在附图中：

图1是示出根据现有技术的内置式永磁电机的剖视图；

图2是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的剖视图；

图3是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图；

图4是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的定子的齿的视图；

图5是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转子被磁化的状态的视图；

图6是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转子不具有磁通屏障的情况的局部放大剖视图；

图7是示出当电机的转子具有磁通屏障和电机的转子没有磁通屏障时，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机中的感应电压的波形的图；

图8是示出当电机的转子具有磁通屏障和电机的转子没有磁通屏障时，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转矩脉动的图；

图9是示出当电机的转子具有磁通屏障和电机的转子没有磁通屏障时，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的反电动势的畸变率的图；

图10是示出根据本公开的实施方式，转子的内磁通屏障角和外磁通屏障角与内置式永磁电机的反电动势的畸变率之间的关系的分布图；

图11是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图；

图12是示出图11的内置式永磁电机的定子的齿的视图；

图13是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转子不具有磁通屏障的情况的局部放大剖视图；

图14是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及电机的转子没有磁通屏障时、根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的感应电压的波形的图；

图15是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及电机的转子没有磁通屏障时、根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转矩脉动的图；

图16是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及电机的转子没有磁通屏障时、根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的反电动势的畸变率的图；

图17是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图；

图18是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图；

图19是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图。

图20是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图；

图21是示出传统的内置式永磁电机和根据本公开的实施方式的内置式永磁电机中的每一个的感应电压的波形的图；

图22是示出传统的内置式永磁电机和根据本公开的实施方式的内置式永磁电机中的每一个的转矩脉动的图；

图23是示出传统的内置式永磁电机和根据本公开的实施方式的内置式永磁电机中的每一个的电机效率的图；

图24是示出传统的内置式永磁电机和根据本公开的实施方式的内置式永磁电机中的每一个的系统效率的图；

图25是示出使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的压缩机的剖视图；

图26是示出使用传统的内置式永磁电机的压缩机和使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的压缩机中的每一个的冷却能力的图；

图27是示出使用传统的内置式永磁电机的压缩机和使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的压缩机中的每一个的噪声的图。

在整个附图中，相同的附图标记将被理解为指代相同的部分、组件和结构。

最佳实施方式

在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的内置式永磁电机的多个实施方式。

提供本文中定义的内容(例如，详细的构造及其元件)以辅助全面理解这一说明。因此，可以理解，示例性实施方式可不具有那些定义的内容而执行。另外，省略了公知的功能或结构以提供对示例性实施方式的清楚且简洁的描述。此外，附图中的各种元件的尺寸可以任意地增大或减小，用于辅助全面理解。

术语“第一”、“第二”等可用于描述各种组件，但是这些组件不受这些术语的限制。这些术语只用于将一个组件与其他组件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一组件可以被称为第二组件，并且类似地，第二组件也可以被称为第一组件。

除非另外定义，否则可以将本公开的实施方式中使用的术语解释为对本领域技术人员来说是公知的。

此外，参照附图定义在本公开中使用的术语“前端”、“后端”、“上侧”、“下侧”、“顶端”、“底端”等。但是，每个组件的形状和位置不受这些术语的限制。

图2是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的剖视图。图3是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图。图4是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的定子的齿的视图。

参考图2和图3，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机1可包括定子10和转子20。

定子10包括：磁轭部11，其具有形成为圆柱形的内表面；以及多个齿13，其从磁轭部11的内表面向定子10的中心突出。多个齿13在定子10的内表面的圆周方向上以预定的间隔彼此隔开，在多个齿13之间形成容纳线圈的多个槽15。线圈绕多个齿13的每一个集中地缠绕。换句话说，定子10可形成为集中绕组型定子。

如图4所示，可以在定子10的齿13面对转子20的表面上设置台阶部14。形成台阶部14使得左台阶部和右台阶部在定子10的齿13的纵向方向上关于中心线对称。

台阶部14可包括具有与定子10的中心不同的半径的至少两个台阶表面14-1和14-2。如图4所示，定子10的齿13的台阶部14包括两个台阶表面，即，第一台阶表面14-1和第二台阶表面14-2。第一台阶表面14-1的半径r1形成为小于第二台阶表面14-2的半径r2。第一台阶表面14-1的左端和右端通过倾斜表面14a连接到第二台阶表面14-2。倾斜表面14a的倾斜角度可以为90度或以上。通过如上所述在定子10的齿13中形成台阶部14，可减轻转子20的表面中的磁通的突变。

转子20形成为圆柱形，并布置为可与定子10同轴地旋转。转子20布置成在与定子10的齿13的台阶部14的预定间隙处可围绕定子10的中心旋转。为此，在转子20的中心形成通孔21，其中布置有旋转轴(未示出)。

在转子20的圆周方向上以预定的间隔在转子20的内侧设置多个永磁体30。具体而言，在通孔21与转子20的外圆周表面之间设置多个永磁体30。多个永磁体30中的每一个可形成为大致c形，即如图2和3所示的磁通量集中型。此外，多个永磁体30可由铁氧体或稀土类材料形成。例如，多个永磁体30可以由钕nd形成。

转子20由铁芯和多个磁体插入孔23形成，其中布置有永磁体30的多个磁体插入孔23在转子20的圆周方向上以相等的间隔形成。多个磁体插入孔23的每一个形成为与永磁体30的形状相对应的大致c形。

设置在转子20中的多个永磁体30均具有相同的极性。当在转子20中设置具有相同极性的多个永磁体30时，在相邻的两个永磁体30之间的转子20的一部分22(即铁芯的一部分)被磁化成与多个永磁体30的极性相反的极性，图5示出了转子20被磁化的示例。

图5是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转子被磁化的状态的视图。

在图5的实施方式的情况下，将三个n极永磁体30插入转子20中，n极永磁体30和n极永磁体30之间的铁芯部分22被磁化为s极，从而形成中间磁极。因此，即使当在转子20中使用具有相同极性的多个永磁体30时，也会形成与使用具有不同极性的多个永磁体的传统电机的磁场相同的磁场。

转子20的磁极的数量(或磁极数)包括永磁体30的数量和中间磁极22的数量。例如，如图5所示，当在转子20中设置三个永磁体30时，在三个永磁体30之间形成三个中间磁极22，使得转子20的磁极的数量为六个。因此，在根据本实施方式的内置式永磁电机1中，设置在转子20中的永磁体30的数量是转子20的磁极的数量的一半。

在根据本公开的实施方式的内置式永磁电机1中使用的转子20的磁极的数量p可以满足以下公式。

p＝2n

这里，n为自然数，且满足2≤n≤8。

因此，设置在转子20中的永磁体30的数量为p/2。

另一方面，转子20的磁极的数量可与定子10的槽15的数量具有预定关系。例如，定子10的槽15的数量与转子20的磁极的数量之比可以是3：2或3：4。当定子10的槽15的数量是九且转子20的磁极的数量是六时，定子10的槽15的数量与转子20的磁极的数量之比为3：2。

如另一示例，当定子10的槽15的数量是六且转子20的磁极的数量是八时，定子10的槽15的数量与转子20的磁极的数量之比是3：4。

利用具有上述结构的根据本公开的实施方式的内置式永磁电机，即使当永磁体的数量与传统的内置式永磁电机相比减半时，有效磁通量也可以最大化。

此外，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机包括设置在永磁体的一端的左侧和右侧上的磁通屏障，以减小漏磁通并减轻从转子流向定子的磁通的突变。因此，反电动势的畸变率和转矩脉动可实现为与传统的内置式永磁电机几乎相同。

因此，利用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机，可将永磁体的数量减少到一半，并可实现与传统的内置式永磁电机相当的性能。

磁通屏障25、26、27和28设置在永磁体30的每一个的、与转子20的外圆周表面相邻的相对端的左侧和右侧(即第一端31和第二端32)上。换句话说，如图2所示，磁通屏障25、26、27和28设置在多个永磁体30的每一个的、与转子20的外圆周表面相邻的一端的左侧和右侧上。

多个磁通屏障25、26、27和28可在与转子20的外圆周表面相邻的多个空隙中形成，并以预定的间隔设置在转子20的圆周方向上。换句话说，磁通屏障25、26、27和28的每一个沿转子20的外圆周表面以预定的宽度和长度形成。例如，磁通屏障25、26、27和28的每一个可在大致矩形的孔中形成。因此，磁通屏障25、26、27和28没有朝着定子10的齿13敞开，形成转子20的外圆周表面的铁芯部分20a存在于磁通屏障25、26、27和28与定子10的齿13之间。

多个磁通屏障25、26、27和28与在转子20中形成的多个磁体插入孔23流体连通。例如，磁通屏障25、26、27和28可形成为沿着转子20的外圆周表面从磁体插入孔23侧向地突出。因为多个磁通屏障25、26、27和28都具有相同的结构，所以将参考图3详细描述设置在一个磁体插入孔23的相对端的两个磁通屏障25、26、27和28。

当将永磁体30插入磁体插入孔23中时，永磁体30的端部31和32分别位于磁通屏障25、26、27和28中。因此，左磁通屏障25和27以及右磁通屏障26和28可分别位于永磁体30的端部31和32的左侧和右侧。换句话说，在永磁体30的第一端31的左侧和右侧设置左磁通屏障25和右磁通屏障26。在永磁体30的第二端32的左侧和右侧也设置左磁通屏障27以及右磁通屏障28。左磁通屏障25和27以及右磁通屏障26和28均与磁体插入孔23流体连通。

在下文中，将参照图3描述在根据本公开的实施方式的内置式永磁电机1中使用的永磁体30与磁通屏障25、26、27和28的尺寸关系。作为参考，因为多个永磁体30和相对应的多个磁通屏障25、26、27和28相同地形成，在下文中，将基于一个永磁体30和设置在永磁体30的相对端上的两个磁通屏障25、26、27和28描述永磁体30和磁通屏障25、26、27和28的尺寸关系。

永磁体30的极弧角θm可形成为满足以下公式。这里，极弧角θm是指连接转子20的中心c与永磁体30的相对端的两条直线之间的角度。

θn≤θm<θm+θs/2

θn＝360/p

θs＝360/s

这里，p是转子20的磁极的数量，s是定子10的槽15的数量。

因此，θn可以是转子20的磁极角，θs可以是定子10的槽角。

在具有六磁极数的传统的永磁体中，永磁体的极弧角为60度或更小。因此，当永磁体30的极弧角θm满足如本公开中的上述条件时，有效磁通量可以最大化。

此外，永磁体30的极弧角θm、磁通屏障25、26、27和28以及定子10的槽15可形成为满足以下公式。

θs/2≤θib<θm<θob

θs/2≤θib<θn

θn≤θm<θob

θm<θob<θm+θs

θn＝360/p

θs＝360/s

这里，θib是永磁体30的内磁通屏障角，θob是永磁体30的外磁通屏障角，p是转子20的磁极的数量，s是定子10的槽15的数量。

永磁体30的内磁通屏障角θib是将设置在永磁体30两端的两个磁通屏障26和27的最接近端连接到转子20的中心c的两条直线之间的角度。换句话说，在图3中，永磁体30的内磁通屏障角θib是指第一直线l1和第二直线l2之间的角度。第一直线l1连接转子20的中心c与设置在永磁体30的第一端31处的右磁通屏障26的右端，第二直线l2连接转子20的中心c与设置在永磁体30的第二端32处的左磁通屏障27的左端。

永磁体30的外磁通屏障角θob是将设置在永磁体30两端的两个磁通屏障25和28的最远端连接到转子20的中心c的两条直线之间的角度。换句话说，在图3中，永磁体30的外磁通屏障角θob是指第一直线l3和第二直线l4之间的角度。第一直线l3连接转子20的中心c与设置在永磁体30的第一端31处的左磁通屏障25的左端，第二直线l4连接转子20的中心c与设置在永磁体30的第二端32处右磁通屏障28的右端。

当磁通屏障25、26、27和28满足上述条件时，磁通屏障25、26、27和28设置在定子10的开口槽16中。这里，开口槽16在定子10的两个相邻的齿13之间，并且是槽15敞开的部分。在图3中，内磁通屏障26和27设置在定子10的开口槽16处。因此，磁通屏障25、26、27和28可减小漏磁通从而减轻磁通的突变并使电机1中的感应电压为正弦。这里，内磁通屏障26和27是指位于转子20的外圆周表面与永磁体30之间的磁通屏障。换句话说，在图3中，永磁体30的第一端31的右磁通屏障26和永磁体30的第二端32的左磁通屏障27对应于内磁通屏障。

此外，位于永磁体30外侧的磁通屏障25和28可被称为外磁通屏障。换句话说，在图3中，永磁体30的第一端31的左磁通屏障25和永磁体30的第二端32的右磁通屏障28对应于外磁通屏障。

转子20的多个永磁体30中的两个相邻的永磁体30之间形成的中间磁极22的角度θcp可满足以下公式。

θib/2<θcp<θob

这里，中间磁极22的角度θcp是指将设置在相邻两个永磁体30的每一个一端处的磁通屏障25和28的最接近端连接到转子20的中心c的两条直线之间的角度。例如，在图3中，中间磁极角θcp是指第一直线l3和第二直线l5之间的角度。第一直线l3连接转子20的中心c与设置在第一永磁铁30的一端31处的左磁通屏障25的左端，第二直线l5连接转子20的中心c与设置在第二永磁体30的一端32处的右磁通屏障28的右端。

当在永磁体30的两端如上所述设置磁通屏障25、26、27和28时，电机1中的感应电压的波形可变为左右对称且可减小反电动势的畸变率(thd：总谐波畸变)以及转矩波动。

图6是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转子不具有磁通屏障的情况的局部放大剖视图。

参考图6，与图2和图3不同，在转子20'的永磁体30的两端没有磁通屏障。如图2和图3所示的永磁体30的两端处具有磁通屏障25、26、27和28的内置式永磁电机1的电机中的感应电压的波形、转矩脉动和反电动势的畸变率与如图6所示的永磁体30的两端处没有磁通屏障的内置式永磁电机1'的电机中的感应电压的波形、转矩脉动和反电动势的畸变率进行比较的曲线图在图7、8和9中示出。

图7是示出当电机的转子具有磁通屏障以及当电机的转子不具有磁通屏障时，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机中的感应电压的波形的图。在图7中，横轴表示转子角(度)，并且纵轴表示电压(v)。

参考图7，在内置式永磁电机1具有设置有磁通屏障25、26、27和28的转子20的情况下，在电机1中的感应电压的波形是正弦的并且是左右对称的。但是，在内置式永磁电机1'具有没有磁通屏障的转子20'的情况下，在电机1'中的感应电压的波形不是左右对称的。

图8是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及当电机的转子不具有磁通屏障时、根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转矩脉动的图。在图8中，横轴表示转子角(度)，纵轴表示转矩(nm)。

参考图8，在内置式永磁电机1具有设置有磁通屏障25、26、27和28的转子20的情况下，电机1中的感应电压的波形是左右对称的，从而转矩脉动较小。但是，在内置式永磁电机1'具有没有磁通屏障的转子20'的情况下，在电机1'中的感应电压的波形不是左右对称的，从而转矩脉动较大。

图9是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及当电机的转子不具有磁通屏障时、根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的反电动势的畸变率的图。在图9中，横轴表示次数，纵轴表示振幅(v)。此外，图9的内部图是与外部图的次数2至20相对应的振幅的放大视图。

参考图9，在内置式永磁电机1具有设置有磁通屏障25、26、27和28的转子20的情况下，在电机1中的感应电压的波形是左右对称的，从而反电动势的畸变率较小。但是，在内置式永磁电机1'具有没有磁通屏障的转子20'的情况下，在电机1'中的感应电压的波形不是左右对称的，从而反电动势的畸变率较大。

畸变率可根据内磁通屏障角θib和外磁通屏障角θob而变化。

图10是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转子的内磁通屏障角和外磁通屏障角与反电动势的畸变率之间的关系的分布图。在图10中，横轴表示内磁通屏障角θib的1/2，纵轴表示外磁通屏障角θob的1/2，以及内线表示畸变率。

因此，转子20的内磁通屏障角θib和外磁通屏障角θob可被确定为位于图10中由0.038指示的线的内侧。

尽管上文已经描述了使用c形永磁体的内置式永磁电机1，但是在根据本公开的实施方式的内置式永磁电机1中使用的永磁体30的形状不限于此。

在下文中，将参照附图描述根据本公开的实施方式的应用了各种形状的永磁体的内置式永磁电机。

图11是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图，以及图12是示出图11的内置式永磁电机的定子的齿的视图。

参考图11，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机100可包括定子110和转子120。

定子110包括：磁轭部111，具有形成为圆柱形的内表面；以及多个齿113，从磁轭部111的内表面朝向定子110的中心突出。多个齿113在定子110的内表面的圆周方向上以预定的间隔彼此间隔开，在多个齿113之间形成容纳线圈的多个槽115。线圈绕多个齿113的每一个集中地缠绕。换句话说，定子110可形成为集中绕组型定子。

如图12所示，台阶部114可设置在定子110的齿113的、面对转子120的表面上。形成台阶部114以使得左台阶部和右台阶部沿定子110的齿113的纵向方向上关于中心线对称。

台阶部114可包括具有距离定子110的中心不同的半径的至少两个台阶表面114-1、114-2和114-3。如图12所示的定子110的齿113的台阶部114包括三个台阶表面，即，第一台阶表面114-1，第二台阶表面114-2和第三台阶表面114-3。第一台阶表面114-1的半径r1形成为小于第二台阶表面114-2的半径r2，并且第二台阶表面114-2的半径r2形成为小于第三台阶表面114-3的半径r3。第一台阶表面114-1的左端和右端通过倾斜表面114a连接到第二台阶表面114-2。第二台阶表面114-2的左端和右端也通过倾斜表面114a连接到第三台阶表面114-3。倾斜表面114a的倾斜角可以是90度或更大。通过如上所述在定子110的齿113中形成台阶部114，可减轻转子120的表面中的磁通的突变。

转子120形成为圆柱形，并且设置成可与定子110同轴地旋转。转子120布置成在与定子110的齿113的台阶部114的预定的间隙处可绕定子110的中心旋转。为此，在转子120的中心形成通孔121，其中布置有旋转轴(未示出)。

在圆周方向上以相等的间隔在转子120的内侧设置多个永磁体130。详细地，多个永磁体130设置在通孔121与转子120的外圆周表面之间。多个永磁体130可形成为v形，即磁通量集中型，如图11所示。例如，可以将两个棒形磁体排列成v形。

此外，多个永磁体130可由铁氧体或稀土材料形成。例如，多个永磁体130可由钕nd形成。

转子120由铁芯和多个磁体插入孔123形成，其中，其中布置有永磁体130的多个磁体插入孔123在转子120的圆周方向上以相等的间隔形成。多个磁体插入孔123的每一个形成为与永磁体130的形状相对应的v形。

设置在转子120中的多个永磁体130均具有相同的极性。当将具有相同极性的多个永磁体130插入转子120的磁体插入孔123中时，在相邻的两个永磁体130之间的转子120的一部分122(即，铁芯的一部分)被磁化为具有与永磁体130的极性相反的极性。

如图11所示，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机100中使用的转子120的磁极的数量p可满足以下公式。

p＝2n

这里，n为自然数，且满足2≤n≤8。

因此，设置在转子120中的永磁体130的数量是转子120的磁极的数量p的一半。

另一方面，转子120的磁极的数量可与定子110的槽115的数量具有预定的关系。在如图11所示的内置式永磁电机100中，定子110的槽115的数量与转子120的磁极的数量之比为3：2。换句话说，定子110的槽115的数量为九，转子120的磁极的数量为六。

磁通屏障125、126、127和128可设置在永磁体130的、与转子120的外圆周表面相邻的两端中的每一个的左侧和右侧上，即，第一端131和第二端132。换句话说，如图11中所示，磁通屏障125、126、127和128设置在多个永磁体130中的每一个的、与转子120的外圆周表面相邻的一端的左侧和右侧上。

多个磁通屏障125、126、127和128可在与转子120的外圆周表面相邻的多个空隙中形成，并以预定的间隔设置在转子120的圆周方向上。换句话说，磁通屏障125、126、127和128的每一个沿着转子120的外圆周表面以预定的宽度和长度形成。因此，磁通屏障125、126、127和128没有朝着定子110的齿113敞开，形成转子120的外圆周表面的铁芯部分120a存在于磁通屏障125、126、127和128与定子110的齿113之间。

多个磁通屏障125、126、127和128与在转子120中形成的多个磁体插入孔123流体连通。因为多个磁通屏障125、126、127和128都具有相同的结构，将参考图11详细描述设置在一个磁铁插入孔123的两端的两个磁通屏障125，126、127和128。

当将永磁体130插入磁体插入孔123中时，永磁体130的端部131和132分别位于磁通屏障125、126、127和128中。因此，左磁通屏障125和127以及右磁通屏障126和128可分别位于永磁体130的端部131和132的左侧和右侧。换句话说，左磁通屏障125和右磁通屏障126设置在永磁体130的第一端131的左侧和右侧。左磁通屏障127和右磁通屏障128也设置在永磁体130的第二端132的左侧和右侧。左磁通屏障125和127以及右磁通屏障126和128都与磁体插入孔123流体连通。

在下文中，将参照图11描述在根据本公开的实施方式的内置式永磁电机100中使用的永磁体130与磁通屏障125、126、127和128的尺寸关系。作为参考，因为多个永磁体130和相对应的多个磁通屏障125、126、127和128相同地形成，在下文中，将基于一个永磁体130和设置在永磁体130两端的两个磁通屏障125、126、127和128描述永磁体130和磁通屏障125、126、127和128的尺寸关系。

永磁体130的极弧角θm可形成为满足以下公式。这里，极弧角θm是指连接转子120的中心c与永磁体130的相对两端的两条直线之间的角度。

θn≤θm<θm+θs/2

θn＝360/p

θs＝360/s

这里，p是转子120的磁极的数量，以及s是定子110的槽115的数量。

因此，当永磁体130的极弧角θm满足上述条件时，有效磁通量可最大化。

此外，永磁体130的极弧角θm、磁通屏障125、126、127和128以及定子110的槽115可形成为满足以下关系。

θs/2≤θib<θm<θob

θs/2≤θib<θn

θn≤θm<θob

θm<θob<θm+θs

θn＝360/p

θs＝360/s

这里，θib是永磁体130的内磁通屏障角，θob是永磁体130的外磁通屏障角，p是转子120的磁极的数量，s是定子110的槽115的数量。

永磁体130的内磁通屏障角θib是指将设置在永磁体130两端的两个磁通屏障126和127的最接近端连接到转子120的中心c的两条直线之间的角度。换句话说，在图11中，永磁体130的内磁通屏障角θib是指第一直线l1与第二直线l2之间的角度。第一直线l1连接转子120的中心c与设置在永磁体130的第一端131处的右磁通屏障126的右端，第二直线l2连接转子120的中心c和设置在永磁体130的第二端132处的左磁通屏障127的左端。

永磁体130的外磁通屏障角θob是将设置在永磁体130的两端的两个磁通屏障125和128的最远端连接到转子120的中心c的两条直线之间的角度。换句话说，在图11中，永磁体130的外磁通屏障角θob是指第一直线l3与第二直线l4之间的角度。第一直线l3连接转子120的中心c与设置在永磁体130的第一端131处的左磁通屏障125的左端，第二直线l4连接转子120的中心c与设置在永磁体130的第二端132处的右磁通屏障128的右端。

当磁通屏障125、126、127和128满足上述条件时，磁通屏障125、126、127和128设置在定子110的开口槽116中。在图11中，内磁通屏障126和127设置在定子110的开口槽116处。因此，磁通屏障125、126、127和128可减小漏磁通，从而减轻磁通的突变并使电机100中的感应电压为正弦。

在转子120的多个永磁体130中的两个相邻的永磁体130之间形成的中间磁极122的角度θcp可满足以下公式。

θib/2<θcp<θob

这里，中间磁极122的角度θcp是指将设置在相邻两个永磁体130一端处的磁通屏障125和128的最接近端连接到转子120的中心c的两条直线之间的角度。例如，在图11中，中间磁极角θcp是指第一直线l3与第二直线l5之间的角度。第一直线l3连接转子120的中心c与设置在第一永磁体130的一端131处的左磁通屏障125的左端，第二直线l5连接转子120的中心c与设置在第二永磁体130的一端132处的右磁通屏障128的右端。

当磁通屏障125、126、127和128设置在如上所述的永磁体130的两端时，电机100中的感应电压的波形可变为左右对称且可减小反电动势的畸变率(thd：总谐波畸变)和转矩波动。

图13是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转子不具有磁通屏障的情况的局部放大剖视图。

参考图13，与图11不同，在转子120'的永磁体130的两端没有磁通屏障。在图中，如图11所示的永磁体130的两端处具有磁通屏障125、126、127和128的内置式永磁电机100的电机中的感应电压的波形、转矩脉动和反电动势的畸变率与图13中所示的永磁体130的两端处没有磁通屏障的内置式永磁电机100'的电机中的感应电压的波形、转矩脉动和反电动势的畸变率进行比较，在图14、15和16中示出。

图14是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及电机的转子不具有磁通屏障时、在根据本公开的实施方式的内置式永磁电机中的感应电压的波形的图。在图14中，横轴表示转子角(度)，纵轴表示电压(v)。

参考图14，在具有配备有磁通屏障125、126、127和128的转子120的内置式永磁电机100的情况下，在电机100中的感应电压的波形是正弦的并且是左右对称的。但是，在具有没有磁通屏障的转子120'的内置式永磁电机100'的情况下，电机100'中的感应电压的波形不是左右对称的。

图15是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及电机的转子不具有磁通屏障时、根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转矩脉动的图。在图15中，横轴表示转子角(度)，纵轴表示转矩(nm)。

参考图15，在具有配备有磁通屏障125、126、127和128的转子120的内置式永磁电机100的情况下，在电机100中的感应电压的波形是左右对称的，从而转矩脉动较小。但是，在具有没有磁通屏障的转子120'的内置式永磁电机100'的情况下，电机100'中的感应电压的波形不是左右对称的，从而转矩脉动较大。

图16是示出当电机的转子具有磁通屏障时以及电机的转子不具有磁通屏障时、根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的反电动势的畸变率的图。在图16中，横轴表示次数，纵轴表示振幅(v)。此外，图16的内部图是与外部图的次数2至20相对应的振幅的放大视图。

参考图16，在具有配备有磁通屏障125、126、127和128的转子120的内置式永磁电机100的情况下，电机100中的感应电压的波形大致是左右对称的，从而反电动势的畸变率较小。但是，在具有没有磁通屏障的转子120'的内置式永磁电机100'的情况下，电机100'中的感应电压的波形不是左右对称的，从而反电动势的畸变率较大。

再次参考图11，可在转子120的旋转轴布置其中的通孔121与多个永磁体130之间设置多个内磁通屏障129。内磁通屏障129与通孔121的外圆周表面相距预定的间隔，并沿着通孔121的外圆周表面以预定的宽度和长度形成。多个内磁通屏障129可防止磁通泄漏到转子20中，从而增加与定子110的线圈相互连接的磁通。

图17是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图。

参考图17，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机200可包括定子210和转子220。

定子210与根据图11的实施方式的内置式永磁电机100的定子110相同，因而省略其详细说明。

转子220与根据图11的上述实施方式的内置式永磁电机100的转子120类似地形成。插入到转子220中的多个永磁体230形成为与图11的实施方式的多个永磁体130相同的v形。

但是，设置在转子220的永磁体230的两端的磁通屏障是不同的。

参考图17，设置在永磁体230的两端的磁通屏障的每一个被分隔壁220b分隔成三个区域。

详细地，设置在永磁体230一端处的磁通屏障包括与磁体插入孔223连通的中间磁通屏障241、设置在中间磁通屏障241左侧的左磁通屏障225，以及设置在中间磁通屏障241右侧的右磁通屏障226。在中间磁通屏障241与左磁通屏障225之间，插入由形成转子220的铁芯形成的分隔壁220b。此外，在中间磁通屏障241和右磁通屏障226之间，插入有由形成转子220的铁芯形成的分隔壁220b。因此，左磁通屏障225和右磁通屏障226以预定的距离与中间磁通屏障241分隔开。

设置在永磁体230另一端的磁通屏障也包括与磁体插入孔223连通的中间磁通屏障242、设置在中间磁通屏障242左侧的左磁通屏障227、以及设置在中间磁通屏障242右侧的右磁通屏障228。在中间磁通屏障242与左磁通屏障227之间插入分隔壁220b。在中间磁通屏障242与右磁通屏障228之间也插入分隔壁220b。因此，左磁通屏障227和右磁通屏障228以预定的距离与中间磁通屏障242分隔开。

因此，在如图17所示的内置式永磁电机200中，左磁通屏障225和227以及右磁通屏障226和228不与磁体插入孔223流体连通。

图18是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图。

参考图18，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机300可包括定子310和转子320。

定子310可形成为与根据上述实施方式的内置式永磁电机1的定子10相同或相似，因此省略其详细描述。

转子320与根据上述实施方式的内置式永磁电机1的转子20类似地形成。但是，不同之处在于，永磁体330的形状是大致u形的。例如，可通过以大致u形布置三个棒形磁体331、332和333形成永磁体330。换句话说，两个棒形磁体332和333可布置成倾斜于中心永磁体331的左侧和右侧。为此，设置在转子320中的磁体插入孔323也形成为与永磁体330相对应的大致u形。

设置在永磁体330两端的左侧和右侧的磁通屏障325、326、327和328与上述实施方式相同。因此，省略其详细描述。

此外，永磁体330的极弧角θm、磁通屏障325、326、327和328以及定子310的槽315可形成为满足以下关系。

θn≤θm<θm+θs/2

θs/2≤θib<θm<θob

θs/2≤θib<θn

θn≤θm<θob

θm<θob<θm+θs

θn＝360/p

θs＝360/s

这里，θib是永磁体330的内磁通屏障角，θob是永磁体330的外磁通屏障角，p是转子320的磁极的数量，s是定子310的槽315的数量。

图19是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图。

参考图19，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机400可包括定子410和转子420。

定子410可形成为与根据上述实施方式的内置式永磁电机1的定子10相同或相似，因此省略其详细描述。

转子420与根据上述实施方式的内置式永磁电机1的转子20类似地形成。但是，不同之处在于，永磁体430的形状为棒状，即杆状。因此，设置在转子420中的磁体插入孔423形成为与永磁体430相对应的棒形。

设置在永磁体430两端的左侧和右侧的磁通屏障425、426、427和428与上述实施方式相同。因此，省略其详细描述。

在其中布置有旋转轴的通孔421与转子420中的多个永磁体430之间设置的多个内磁通屏障429与上述实施方式相同。因此，省略其详细描述。

此外，永磁体430的极弧角θm、磁通屏障425、426、427和428以及定子410的槽415可形成为满足与根据上述实施方式的内置式永磁电机1的情况一样的以下关系。

θn≤θm<θm+θs/2

θs/2≤θib<θm<θob

θs/2≤θib<θn

θn≤θm<θob

θm<θob<θm+θs

θn＝360/p

θs＝360/s

这里，θib是永磁体430的内磁通屏障角，θob是永磁体430的外磁通屏障角，p是转子420的磁极的数量，s是定子410的槽415的数量。

图20是示出根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的局部放大剖视图。

参考图20，根据本公开的实施方式的内置式永磁电机500可包括定子510和转子520。

定子510与根据图11的实施方式的内置式永磁电机100的定子110类似地形成。

转子520与根据图11的实施方式的内置式永磁电机100的转子120类似地形成。插入到转子520中的多个永磁体530是v形的，类似于图11的实施方式的永磁体130。

然而，如图20所示的内置式永磁电机500与如图11所示的内置式永磁电机100不同在于定子510的槽515的数量与转子520的磁极的数量之比。

图20所示的内置式永磁电机500具有的定子510的槽515的数量与转子520的磁极的数量之比为3：4。详细地，定子510具有六个槽515，转子520具有八个磁极。

此外，图20所示的内置式永磁电机500可配置使得永磁体530的极弧角θm、磁通屏障525、526、527和528以及定子510的槽515满足如根据上述实施方式的内置式永磁电机100的情况一样的以下公式。

θn≤θm<θm+θs/2

θs/2≤θib<θm<θob

θs/2≤θib<θn

θn≤θm<θob

θm<θob<θm+θs

θn＝360/p

θs＝360/s

这里，θib是永磁体530的内磁通屏障角，θob是永磁体530的外磁通屏障角，p是转子520的磁极的数量，s是定子510的槽515的数量。

在下文中，将描述对根据本公开实施方式的内置式永磁电机与传统的内置式永磁电机的特性进行比较的测试结果。

图21是示出传统的内置式永磁电机以及根据本公开实施方式的内置式永磁电机中的感应电压的波形的图。在图21中，横轴表示转子角(度)，纵轴表示电动势(v)。

参考图21，根据本公开的实施方式的仅具有相同极性的永磁体的内置式永磁电机的感应电压的波形与具有永磁体数量为根据本公开实施方式的内置式永磁电机的永磁体数量两倍的传统的内置式永磁电机的感应电压的波形几乎相同。

图22是示出传统的内置式永磁电机以及根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的转矩脉动的图。在图22中，横轴表示转子角(度)，纵轴表示转矩(nm)。

参考图22，根据本公开的实施方式的仅具有相同极性的永磁体的内置式永磁电机的转矩脉动的大小与具有永磁体数量为根据本公开实施方式的内置式永磁电机的永磁体数量两倍的传统的内置式永磁电机的转矩脉动的大小几乎相同。

图23是示出传统的内置式永磁电机以及根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的电机效率的图。在图23中，横轴表示电机的转速(rpm)，纵轴表示效率(％)。

参考图23，根据本公开的实施方式的仅具有相同极性的永磁体的内置式永磁电机的效率等于或优于具有永磁体数量为根据本公开实施方式的内置式永磁电机的永磁体数量两倍的传统的内置式永磁电机的效率。

图24是示出传统的内置式永磁电机以及根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的系统效率的图。这里，系统效率是指包括内置式永磁电机以及配置为控制内置式永磁电机的控制器的系统的效率。在图24中，横轴表示电机的转速(rpm)，纵轴表示效率(％)。

参考图24，根据本公开的实施方式的仅具有相同极性的永磁体的内置式永磁电机的系统效率与具有永磁体数量为根据本公开实施方式的内置式永磁电机的永磁体数量两倍的传统的内置式永磁电机的系统效率几乎相同。

具有上述结构的根据本公开实施方式的内置式永磁电机可用于压缩机中。

图25是示出使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的往复式压缩机的剖视图。

参考图25，往复式压缩机600可包括壳体610、框架620、压缩机构630、驱动电机1、旋转轴640以及供油器650。

壳体610形成往复式压缩机600的外观。框架620、压缩机构630、驱动电机1、旋转轴640以及供油器650布置在壳体610内侧。壳体610设置有用于制冷剂流入和流出的入口和出口。此外，存储用于润滑和冷却压缩机600的各种部件的油或润滑剂(在下文中称为油)的储油器612可设置在壳体610的下部中。

框架620固定到壳体610的内侧，并固定或支撑壳体610内侧的各种部件。

压缩机构630设置在框架620的上部，配置为压缩制冷剂。压缩机构630包括：汽缸631，形成制冷剂的压缩空间并固定至框架620；以及活塞633，在汽缸631内线性地往复运动并压缩制冷剂。在压缩机构630中压缩的制冷剂通过出口排出到壳体610的外侧。

驱动电机1使压缩机构630的活塞633往复运动，并使用如上所述的根据本公开实施方式的内置式永磁电机1。因此，省略内置式永磁电机1的详细描述。

提供旋转轴640以将内置式永磁电机1的旋转力传递至压缩机构630。换句话说，旋转轴640耦合至内置式永磁电机1的转子20并与转子20一起旋转，以操作压缩机构630。旋转轴640由固定至框架620的轴支撑件622可旋转地支撑。

旋转轴640可包括设置在旋转轴640的上部的偏心部641以及设置在旋转轴640的下部的腔室643。

偏心部641相对于旋转轴640的旋转中心轴偏心。偏心部641通过连杆635连接至压缩机构630的活塞633。

因此，当旋转轴640旋转时，活塞633可相对于气缸631进行线性往复运动。换句话说，旋转轴640的旋转运动可通过旋转轴640的偏心部641和连杆635转换为活塞633的线性往复运动。

径向延伸的圆盘部642可设置在偏心部641的下方。支撑旋转轴640的旋转和旋转轴640的轴向负载的轴承624可设置在圆盘部642与轴支撑件622之间。

旋转轴640设置有油道644，油道644配置为将腔室643与圆盘部642的顶表面连通。因此，通过腔室643供应的油通过油道644排放到旋转轴640的上部。

供油器650布置在旋转轴640下部设置的腔室643中，并形成为提升储存在壳体610的储油器612中的油。供油器650包括布置在旋转轴640的腔室643中的升油构件653，以及布置为插入到升油构件653中并浸入储油器612的油中的固定轴651。

因此，当旋转轴640旋转时，储油器612的油由供油器650通过旋转轴640的油道644供应到旋转轴640的上部。

由供油器650供应的油润滑并冷却压缩机构630的气缸631、活塞633、连杆635以及轴承624。

图26是示出使用传统的内置式永磁电机的压缩机以及使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的压缩机的冷却能力的图。在图26中，横轴表示电机的转速(rpm)，纵轴表示冷却能力(btu/wh)。

参考图26，可以看出，使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的压缩机的冷却能力大致相当于使用传统的内置式永磁电机的压缩机的冷却能力。

图27是示出使用传统的内置式永磁电机的压缩机以及使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的压缩机的噪声的图。在图27中，横轴表示频率(hz)，纵轴表示噪声(db)。

参考图27，可以看出，使用根据本公开的实施方式的内置式永磁电机的压缩机的噪声与使用传统的内置式永磁电机的压缩机的噪声大致相同。

制冷循环设备可通过使用应用了如上所述根据本公开实施方式的内置式永磁电机的压缩机来构造。制冷循环设备是配置为通过循环制冷剂降低环境温度的设备，并可包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。

利用具有如上所述结构的根据本公开实施方式的内置式永磁电机，因为永磁体的极弧角大于传统的内置式永磁电机的极弧角，所以即使当永磁体的数量与传统的内置式永磁电机相比减半时，有效磁通量可以最大化。

此外，根据本公开实施方式的内置式永磁电机包括布置在永磁体一端的左侧和右侧的磁通屏障，以减小漏磁通并减轻从转子流向定子的磁通的突变，从而使电机中的感应电压的波形为正弦。因此，根据本公开实施方式的内置式永磁电机的反电动势畸变率以及转矩脉动可与传统的内置式永磁电机的反电动势畸变率以及转矩脉动几乎相同。

因此，利用根据本公开实施方式的内置式永磁电机，可以将永磁体的数量减少到一半，并可实现与传统的内置式永磁电机相当的性能。

尽管已经描述了本公开的实施方式，但是只要本领域技术人员了解了基本发明构思，则可对实施方式进行附加的变化和修改。因此，旨在将所附权利要求解释为包括以上实施方式以及落入本发明构思的精神和范围内的所有这样的变化和修改。