CN101924445A - 宽弱磁调速范围的永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

宽弱磁调速范围的永磁同步电机，属于电机领域，本发明为解决传统结构的永磁同步电机在进行弱磁调速时存在的问题，其磁链ψ_f越大、直轴电感L_d越小，因而必须通过大幅度的增加极限电流i_lim来使电机运行于较宽的速度范围，这就会增加逆变器的容量的问题。本发明包括定子和转子，转子的结构：多个永磁体设置在转子磁轭外圆表面和磁性转子护套内圆表面间，电机极对数p，每个转子极由2n-1块永磁体组成，磁性转子护套径向剖面外边缘由2p段曲线构成，每段曲线与一个转子极相对应，所述该段曲线是由圆弧形极靴段-圆弧形极靴段拼接而成的曲线，两个所述圆弧形极靴段为同圆心，且2p段曲线中的所有圆弧形极靴段的圆心位于同一圆周上，且该圆周与转子轴同心。

Description

宽弱磁调速范围的永磁同步电机

技术领域

本发明涉及宽弱磁调速范围的永磁同步电机，属于电机领域。

背景技术

传统的永磁同步电动机的结构如图25所示，对传统永磁同步电动机的控制思想来自于他励直流电动机的调磁控制。当他励直流电动机端电压达到极限电压时，为使电动机能恒功率运行于更高的转速，应降低电动机的励磁电流，以保证电压的平衡。

永磁同步电动机的电压方程式为：

$u=\mathrm{\ω}\sqrt{{\left(\mathrm{\ρ}{L}_q{i}_q\right)}^2+(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f)}---\left(1\right)$

永磁同步电动机的励磁磁动势是由永磁体产生的而无法调节，不能像他励直流电机一样通过励磁电流来便于控制，当u＝u_lim时，要想继续升高转速只有靠调节l_d和i_q来实现，增加电动机直轴去磁电流分量l_d，或者减小交轴电流分量i_q，以维持电压平衡关系，得到“弱磁”效果。采用增加电动机直轴去磁电流分量i_d这种方式的“弱磁”能力与电动机直轴电感L_d直接相关，采用减小交轴电流分量i_q这种方式的“弱磁”能力与交轴电感L_q相关。由于永磁同步电动机相电流也有一定极限，增加之后去磁电流分量而同时保证电枢电流不超过电流极限值，交轴电流i_q就应相应减小。因此，一般是通过增加直轴去磁电流i_d来实现弱磁扩速，到弱磁扩速的目的，图26和图27所示是永磁同步电动机弱磁原理示意图，图26中D表示永磁体。

永磁同步电机转速超过转折转速后运行于某一转速ω时，电机定子电流矢量采用弱磁控制策略，由电压方程可得到弱磁控制时定子电流矢量轨迹表示为：

$i_d=-\frac{{\mathrm{\ψ}}_f}{L_d}+\sqrt{\left(\frac{u_{\lim }}{L_d\mathrm{\ω}}\right)-{\left(\mathrm{\ρ}{i}_q\right)}^2}$

其与电流极限圆(方程为

)交点的电流矢量为：

$i_d=\frac{-{\mathrm{\ψ}}_f{L}_d+\sqrt{{{\mathrm{\ψ}}_f}^2{L_d}^2-({L_d}^2-{L_q}^2)({{\mathrm{\ψ}}_f}^2-{\left(\frac{u_{\lim }}{\mathrm{\ω}}\right)}^2+{L_d}^2{i_{\lim }}^2)}}{{L_d}^2-{L_q}^2}---\left(3\right)$

$i_q=\sqrt{i_{\lim }^2-i_d^2}---\left(4\right)$

具体参见图28所示，图28中E代表电压极限圆，F代表电流极限圆。

在某一指令转速下，电流矢量按式(3)(4)取值，以使电机的输出功率最大，达到指令转速后，在速度控制器的作用下使电流矢量沿电机的电压极限椭圆向使电流矢量幅值减小的方向移动，也即按前一式取值，最终稳定于电磁转矩和负载转矩达到平衡的某电流矢量。

永磁同步电动机的电压方程如式(1)所示，在弱磁控制时，若忽略定子电阻且电机电压达到极限电压u_lim时，由电压方程可得电机的速度公式为：

$n=\frac{60u_{\lim }}{2\mathrm{\π}\sqrt{{\left(L_d{i}_q\right)}^2+{(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f)}^2}}---\left(5\right)$

由式(5)可知，电机可“弱磁”运行于无穷高速度的理想弱磁条件为：

ψ_f＝-L_di_d＝L_di_lim                       (6)

i_q＝0                                    (7)

当电机端电压和电流达到最大值、电流全部为直轴电流分量i_d时，并且忽略定子电阻的影响时，可以得到电机采用普通弱磁控制策略时的理想最高转速n_max为：

$n_{\max }=\frac{60u_{\lim }}{2\mathrm{\πp}|{\mathrm{\ψ}}_f-L_d{i}_{\lim }|}---\left(8\right)$

电机电磁转矩T_e的表达式为：

T_e＝p[ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q]                 (9)

转矩表达式(9)右边的第1项为永磁体与q轴电流作用产生的永磁转矩；第2项为凸极效应产生的磁阻转矩。对于永磁同步电机，由于存在如下关系式成立：L_d＜L_q，因此，通过流负向的d轴电流，使磁阻转矩与永磁转矩相叠加，成为输出转矩的一部分。从图27的向量图可以看出，负向的d轴电流产生的d轴电枢反应磁通与永磁体的极性相反，如果控制不恰当，就可能产生永磁体的不可逆去磁。

近年来，随着永磁材料性能的提高，矫顽力高、去磁曲线为线性的稀土永磁体已经广泛的应用于电机领域，使永磁同步电机的弱磁控制成为可能，拓宽了电机的调速范围，提高了调速系统的效率。

参见式(8)，现有提高永磁同步电动机的最高转速可采取的主要方法有：

(1)提高电动机极限电压u_lim；(2)增大极限电流i_lim；(3)减小磁链ψ_f；(3)增大直轴电感L_d；(5)或者采用前四种方法的组合。

如果提高永磁同步电动机的极限电压u_lim和极限电流i_lim则需要增大逆变器的容量，从而提高了系统的制造成本，一般不可取。当永磁同步电动机的极限电压u_lim和极限电流i_lim一定时，永磁同步电动机的理想最高转速主要取决于永磁同步电动机空载永磁体磁链和直轴同步电感L_d，而与交轴同步电感L_q无关。

从式(8)可以看出，磁链ψ_f越小，则永磁同步电动机的弱磁调速范围越宽，但是磁链ψ_f越小，从式(9)可以看出，电磁转矩T_e就会越小。因此除非磁阻转矩增加，否则永磁同步电动机不可能有好的表现。提高凸极率对增加转矩是非常重要的。考虑到L_q由于铁心的磁饱和而受到限制，因此通常要求通过减小L_d来增加电磁转矩。

然而如图25所示的传统永磁同步电机的转子结构受限，其磁链ψ_f越大、直轴电感L_d越小，因此必须通过大幅度的增加极限电流i_lim来使电机运行于较宽的速度范围，这就会增加逆变器的容量，降低驱动系统的效率。

发明内容

本发明目的是为了解决传统结构的永磁同步电机在进行弱磁调速时存在的问题，其磁链ψ_f越大、直轴电感L_d越小，因而必须通过大幅度的增加极限电流i_lim来使电机运行于较宽的速度范围，这就会增加逆变器的容量的问题，因此，本发明提供了一种宽弱磁调速范围的永磁同步电机。

本发明宽弱磁调速范围的永磁同步电机，它包括定子和转子，定子与转子之间有气隙，定子由定子铁心和定子绕组构成，定子绕组采用双层短距绕组，转子包括转子磁轭、多个永磁体、磁性转子护套和转子轴，

转子轴外表面设置有转子磁轭，多个永磁体设置在转子磁轭的外圆表面和磁性转子护套的内圆表面之间，

电机极对数为p，每个转子极由2n-1块永磁体组成，磁性转子护套的径向剖面的外边缘由2p段曲线构成，每段曲线与一个转子极的位置相对应，所述该段曲线是由圆弧形极靴段-圆弧形极靴段拼接而成的曲线，两个所述圆弧形极靴段为同圆心，且2p段曲线中的所有圆弧形极靴段的圆心位于同一圆周上，且该圆周与转子轴同心，n、p为正整数。

本发明的优点：本发明的永磁同步电机的弱磁范围宽，转子的结构简单、结构强度高，适合高速运行；采用本发明的电机及调速方法，可以增大电机低速时的输出转矩，提高电机高速运行时调速范围、电机的效率、功率因数和可靠性。本发明在电动车辆驱动系统、电主轴系统以及变速发电等领域具有良好的应用前景。

附图说明

图1是实施方式四所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图2是图1所示的转子结构的原理分析图；

图3是图1所示转子中每个转子极的永磁体为一块时的结构示意图；

图4是图1所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图5是实施方式五所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图6是图5所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图7是实施方式六所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图8是图7所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图9是实施方式一所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图10是图9所示的转子结构的原理分析图；

图11是图9所示转子中每个转子极的永磁体为一块时的结构示意图；

图12是图9所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图13是实施方式二所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图14是图13所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图15是实施方式三所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图16是图15所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图17是实施方式七所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图18是图17所示的转子结构的原理分析图；

图19是图17所示转子中每个转子极的永磁体为一块时的结构示意图；

图20是图17所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图21是实施方式八所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图22是图21所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图23是实施方式九所述的永磁同步电机的转子结构示意图；

图24是图23所示的转子不包括转子磁轭时的结构示意图；

图25是传统永磁同步电机的结构示意图；

图26是永磁同步电动机弱磁原理示意图；

图27是永磁同步电动机弱磁向量图；

图28是电机电流极限圆和电压极限圆示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图9至图16说明本实施方式，本实施方式宽弱磁调速范围的永磁同步电机，它包括定子和转子，定子与转子之间有气隙，定子由定子铁心和定子绕组构成，定子绕组采用双层短距绕组，其特征在于，转子包括转子磁轭1、多个永磁体2、磁性转子护套3和转子轴4，磁性转子护套3采用硅钢片、磁性合金钢或SMC材料。

转子轴4外表面设置有转子磁轭1，多个永磁体2设置在转子磁轭1的外圆表面和磁性转子护套3的内圆表面之间，

电机极对数为p，每个转子极由2n-1块永磁体2组成，磁性转子护套3的径向剖面的外边缘由2p段曲线构成，每段曲线与一个转子极的位置相对应，所述该段曲线是由圆弧形极靴段-圆弧形极靴段拼接而成的曲线，两个所述圆弧形极靴段为同圆心，且2p段曲线中的所有圆弧形极靴段的圆心位于同一圆周上，且该圆周与转子轴4同心，每段曲线的两个端点处的切线夹角小于360°/2p，n、p为正整数。

圆弧形极靴段的圆心与转子轴4圆心的距离为电机最小气隙长度与永磁体2径向厚度之和的0.5～2倍。参见图5进行具体说明：2p段曲线中的所有圆弧形极靴段的圆心位于同一圆周上，该圆的半径为d，即圆弧形极靴段的圆心到转子轴4圆心的距离为d，距离d为电机最小气隙长度与永磁体径向厚度之和的0.5～2倍。

转子极采用瓦片形永磁体，或者分段瓦片形永磁体，当所述转子极采用分段瓦片形永磁体时，每个转子极位于中间位置的永磁体2的剩磁或矫顽力最高，往两侧的永磁体2的剩磁或矫顽力逐渐递减。

电机的转子极距与定子铁心齿距之比为2m～4m，其中，m为电机的相数。

永磁体2的磁化方向长度大于气隙的最小长度。

磁性转子护套采用硅钢片、磁性合金钢或SMC材料。

转子轴4为实心轴或中空轴。说明书附图提供的都是实心轴。

本发明给出的具体实施例中，转子为4极结构，即p＝2。每段曲线中圆弧形极靴段与直线段有两个交点，圆弧形极靴段在所述两个交点处的切线的夹角a小于90°。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图12所示。

当每个转子极由一块永磁体2构成时的结构如图11所示。

当永磁同步电机在基速以下运行时，使定子电枢绕组中电枢电流的直轴分量保持不变，且使直轴分量产生的磁通与转子永磁体产生的磁通方向相同；

当永磁同步电机在基速以上运行时，随着转子转速的升高，逐渐减小定子电枢电流的直轴分量，直至到零，然后使定子电枢电流的直轴分量反向，且使定子电枢绕组中电枢电流直轴分量产生的磁通与转子永磁体产生的磁通方向相反。

本发明提出一种能够根据电机的运行状态灵活调整永磁同步电机的ψ_f、且使L_d＞L_q的转子结构及转子磁通的控制方法。本发明的永磁同步电机的弱磁范围宽，转子的结构简单、结构强度高，适合高速运行；采用本发明的电机及调速方法，可以增大电机低速时的输出转矩，提高电机高速运行时调速范围、电机的效率、功率因数和可靠性。

本发明通过合理设计圆弧形极靴段的极弧形状和径向厚度，既可以提高转子的结构强度和反电势的正弦度，减小电机的转矩波动，使转子能够高速运行，又可以灵活控制气隙中的主磁通；当电机运行在基速以下时，控制电枢绕组中电流的相位，使磁通调节段中的磁通的方向与其相邻永磁体2中磁通的方向相同，这样可以增加ψ_f，提高电机低速时的输出转矩；当电机运行在基速以上时，控制定子电枢绕组中电流的相位，使磁通调节段中磁通的方向与其相邻永磁体2中磁通的方向相反，这样可以减小ψ_f，提高电机高速时的转速控制范围。通过采取这些措施，可以拓宽电机的弱磁范围，提高电机的效率、功率密度和可靠性。

具体实施方式二：下面结合图13和图14说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于，它还包括窄磁桥5，每相邻两个转子极之间空隙处设置有一个窄磁桥5，窄磁桥5将转子磁轭1和磁性转子护套3固定连接在一起，其它结构和连接方式与实施方式一相同。

磁性转子护套3采用与转子磁轭1一体式的结构，二者通过窄磁桥5连接在一起，这样可以提高转子的结构强度。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图14所示。

具体实施方式三：下面结合图15和图16说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于，它还包括转子磁桥6，每个转子极中的2n-1块永磁体2用转子磁磁桥6固定连接在一起，其它结构和连接方式与实施方式一相同。

每个转子极中各块永磁体2之间具有转子磁桥6，这样既可以提高转子的结构强度，又可以增大直轴电感，扩展电机的恒功率调速范围。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图16所示。

具体实施方式四：下面结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于，所述曲线还包括两个直线段，并且按直线段-圆弧形极靴段-圆弧形极靴段-直线段的方式拼接在一起，其它结构与连接关系与实施方式一相同。

参见图1所示，本实施方式所述宽弱磁调速范围的永磁同步电机，包括定子和转子，定子与转子之间有气隙，定子由定子铁心和定子绕组构成，定子绕组采用双层短距绕组，转子包括转子磁轭1、多个永磁体2、磁性转子护套3和转子轴4，

转子轴4外表面设置有转子磁轭1，多个永磁体2设置在转子磁轭1的外圆表面和磁性转子护套3的内圆表面之间，

电机极对数为p，每个转子极由2n-1块永磁体2组成，磁性转子护套3的径向剖面的外边缘由2p段曲线构成，每段曲线与一个转子极的位置相对应，所述该段曲线是由直线段-圆弧形极靴段-圆弧形极靴段-直线段拼接而成的曲线，两个所述圆弧形极靴段为同圆心，且2p段曲线中的所有圆弧形极靴段的圆心位于同一圆周上，且该圆周与转子轴4同心，相邻两段曲线的交点与转子轴4圆心的连线与经过该交点的直线段垂直，每段曲线中圆弧形极靴段与直线段有两个交点，圆弧形极靴段在所述两个交点处的切线的夹角a等于360°/2p。

圆弧形极靴段的圆心与转子轴4圆心的距离d为电机最小气隙长度与永磁体2径向厚度之和的0.5～2倍。

直线段对应的磁性转子护套3的径向厚度大于1mm，且小于每个转子极中2n-1块永磁体2沿圆周方向宽度之和的25％。

转子极采用瓦片形永磁体，或者分段瓦片形永磁体，当所述转子极采用分段瓦片形永磁体时，每个转子极位于中间位置的永磁体2的剩磁或矫顽力最高，往两侧的永磁体2的剩磁或矫顽力逐渐递减。

电机的转子极距与定子铁心齿距之比为2m～4m，其中，m为电机的相数。

永磁体2的磁化方向长度大于气隙的最小长度。

磁性转子护套采用硅钢片、磁性合金钢或SMC材料。

转子轴4为实心轴或中空轴。说明书附图提供的都是实心轴。

本发明给出的具体实施例中，转子为4极结构，即p＝2。每段曲线中圆弧形极靴段与直线段有两个交点，圆弧形极靴段在所述两个交点处的切线的夹角a为90°。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图4所示。

当每个转子极由一块永磁体2构成时的结构如图3所示。

当永磁同步电机在基速以下运行时，使定子电枢绕组中电枢电流的直轴分量保持不变，且使直轴分量产生的磁通与转子永磁体产生的磁通方向相同；

当永磁同步电机在基速以上运行时，随着转子转速的升高，逐渐减小定子电枢电流的直轴分量，直至到零，然后使定子电枢电流的直轴分量反向，且使定子电枢绕组中电枢电流直轴分量产生的磁通与转子永磁体产生的磁通方向相反。

具体实施方式五：下面结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式与实施方式四的不同之处在于，它还包括窄磁桥5，每相邻两个转子极之间空隙处设置有一个窄磁桥5，窄磁桥5将转子磁轭1和磁性转子护套3固定连接在一起，其中n大于1，其它结构和连接方式与实施方式四相同。

磁性转子护套3采用与转子磁轭1一体式的结构，二者通过窄磁桥5连接在一起，这样可以提高转子的结构强度。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图6所示。

具体实施方式六：下面结合图7和图8，说明本实施方式，本实施方式与实施方式四的不同之处在于，它还包括转子磁桥6，每个转子极中的2n-1块永磁体2用转子磁桥6固定连接在一起，其它结构和连接方式与实施方式四相同。

每个转子极中各块永磁体2之间具有转子磁桥6，这样既可以提高转子的结构强度，又可以增大直轴电感，扩展电机的恒功率调速范围。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图8所示。

具体实施方式七：下面结合图17至图24说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于，所述曲线还包括两个圆弧段，并且按圆弧段-圆弧形极靴段-圆弧形极靴段-圆弧段的方式拼接在一起，所述圆弧段与磁性转子护套3的内圆为同心圆，其它结构与连接关系与实施方式一相同。

参见图17所示，本实施方式所述宽弱磁调速范围的永磁同步电机，包括定子和转子，定子与转子之间有气隙，定子由定子铁心和定子绕组构成，定子绕组采用双层短距绕组，转子包括转子磁轭1、多个永磁体2、磁性转子护套3和转子轴4，

转子轴4外表面设置有转子磁轭1，多个永磁体2设置在转子磁轭1的外圆表面和磁性转子护套3的内圆表面之间，

电机极对数为p，每个转子极由2n-1块永磁体2组成，磁性转子护套3的径向剖面的外边缘由2p段曲线构成，每段曲线与一个转子极的位置相对应，所述该段曲线是由圆弧段-圆弧形极靴段-圆弧形极靴段-圆弧段拼接而成的曲线，两个所述圆弧形极靴段为同圆心，且2p段曲线中的所有圆弧形极靴段的圆心位于同一圆周上，且该圆周与转子轴4同心，所述两段圆弧段与磁性转子护套3的内圆为同心圆，每段曲线的两个端点处的切线夹角小于360°/2p，n、p为正整数，n、p为正整数。

圆弧形极靴段的圆心与转子轴4圆心的距离d为电机最小气隙长度与永磁体2径向厚度之和的0.5～2倍。

圆弧段对应的磁性转子护套3的径向厚度大于1mm，且小于每个转子极中2n-1块永磁体2沿圆周方向宽度之和的25％。

转子极采用瓦片形永磁体，或者分段瓦片形永磁体，当所述转子极采用分段瓦片形永磁体时，每个转子极位于中间位置的永磁体2的剩磁或矫顽力最高，往两侧的永磁体2的剩磁或矫顽力逐渐递减。

电机的转子极距与定子铁心齿距之比为2m～4m，其中，m为电机的相数。

永磁体2的磁化方向长度大于气隙的最小长度。

磁性转子护套采用硅钢片、磁性合金钢或SMC材料。

转子轴4为实心轴或中空轴。说明书附图提供的都是实心轴。

本发明给出的具体实施例中，转子为4极结构，即p＝2。每段曲线中圆弧形极靴段与直线段有两个交点，圆弧形极靴段在所述两个交点处的切线的夹角a为90°。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图20所示。

当每个转子极由一块永磁体2构成时的结构如图19所示。

当永磁同步电机在基速以下运行时，使定子电枢绕组中电枢电流的直轴分量保持不变，且使直轴分量产生的磁通与转子永磁体产生的磁通方向相同；

当永磁同步电机在基速以上运行时，随着转子转速的升高，逐渐减小定子电枢电流的直轴分量，直至到零，然后使定子电枢电流的直轴分量反向，且使定子电枢绕组中电枢电流直轴分量产生的磁通与转子永磁体产生的磁通方向相反。

具体实施方式八：下面结合图21和图22说明本实施方式，本实施方式与实施方式四的不同之处在于，它还包括窄磁桥5，每相邻两个转子极之间空隙处设置有一个窄磁桥5，窄磁桥5将转子磁轭1和磁性转子护套3固定连接在一起，其中n大于1，其它结构和连接方式与实施方式七相同。

磁性转子护套3采用与转子磁轭1一体式的结构，二者通过窄磁桥5连接在一起，这样可以提高转子的结构强度。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图22所示。

具体实施方式九：下面结合图23和图24，说明本实施方式，本实施方式与实施方式四的不同之处在于，它还包括转子磁桥6，每个转子极中的2n-1块永磁体2用转子磁桥6固定连接在一起，其它结构和连接方式与实施方式七相同。

每个转子极中各块永磁体2之间具有转子磁桥6，这样既可以提高转子的结构强度，又可以增大直轴电感，扩展电机的恒功率调速范围。

当电机的转子直径较小时，可以取消转子磁轭1，将永磁体2直接粘贴在由导磁材料构成的转子轴4外表面上，如图24所示。

Claims (10)

1.宽弱磁调速范围的永磁同步电机，它包括定子和转子，定子与转子之间有气隙，定子由定子铁心和定子绕组构成，定子绕组采用双层短距绕组，其特征在于，转子包括转子磁轭(1)、多个永磁体(2)、磁性转子护套(3)和转子轴(4)，

转子轴(4)外表面设置有转子磁轭(1)，多个永磁体(2)设置在转子磁轭(1)的外圆表面和磁性转子护套(3)的内圆表面之间，

电机极对数为p，每个转子极由2n-1块永磁体(2)组成，磁性转子护套(3)的径向剖面的外边缘由2p段曲线构成，每段曲线与一个转子极的位置相对应，所述该段曲线是由圆弧形极靴段-圆弧形极靴段拼接而成的曲线，两个所述圆弧形极靴段为同圆心，且镜像对称设置，且2p段曲线中的所有圆弧形极靴段的圆心位于同一圆周上，且该圆周与转子轴(4)同心，n、p为正整数。

2.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，所述曲线还包括两个直线段，并且按直线段-圆弧形极靴段-圆弧形极靴段-直线段的方式拼接在一起。

3.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，所述曲线还包括两个圆弧段，并且按圆弧段-圆弧形极靴段-圆弧形极靴段-圆弧段的方式拼接在一起，所述圆弧段与磁性转子护套(3)的内圆为同心圆。

4.根据权利要求2所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，直线段对应的磁性转子护套(3)的径向厚度大于1mm，且小于每个转子极中2n-1块永磁体(2)沿圆周方向宽度之和的25％。

5.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，圆弧形极靴段的圆心与转子轴(4)圆心的距离为电机最小气隙长度与永磁体(2)径向厚度之和的0.5～2倍。

6.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，转子极采用瓦片形永磁体，或者分段瓦片形永磁体，当所述转子极采用分段瓦片形永磁体时，每个转子极位于中间位置的永磁体(2)的剩磁或矫顽力最高，往两侧的永磁体(2)的剩磁或矫顽力逐渐递减。

7.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，电机的转子极距与定子铁心齿距之比为2m～4m，其中，m为电机的相数。

8.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，它还包括窄磁桥(5)，每相邻两个转子极之间空隙处设置有一个窄磁桥(5)，窄磁桥(5)将转子磁轭(1)和磁性转子护套(3)固定连接在一起。

9.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，它还包括转子磁桥(6)，每个转子极中的2n-1块永磁体(2)用转子磁桥(6)固定连接在一起，其中n大于1。

10.根据权利要求1所述的宽弱磁调速范围的永磁同步电机，其特征在于，永磁体(2)的磁化方向长度大于气隙的最小长度。

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