專利名稱：寬弱磁調速范圍的永磁同步電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，屬于電機領域。
背景技術：
傳統的永磁同步電動機的結構如圖25所示，對傳統永磁同步電動機的控制思想 來自于他勵直流電動機的調磁控制。當他勵直流電動機端電壓達到極限電壓時，為使電動 機能恒功率運行于更高的轉速，應降低電動機的勵磁電流，以保證電壓的平衡。永磁同步電動機的電壓方程式為u = a^(PLqiqf+(Ldid+i//f)(ι)永磁同步電動機的勵磁磁動勢是由永磁體產生的而無法調節，不能像他勵直流電 機一樣通過勵磁電流來便于控制，當u = Uliffl時，要想繼續升高轉速只有靠調節Id和來 實現，增加電動機直軸去磁電流分量ld，或者減小交軸電流分量、以維持電壓平衡關系， 得到“弱磁”效果。采用增加電動機直軸去磁電流分量id這種方式的“弱磁”能力與電動機 直軸電感Ld直接相關，采用減小交軸電流分量這種方式的“弱磁”能力與交軸電感Lq相 關。由于永磁同步電動機相電流也有一定極限，增加之后去磁電流分量而同時保證電樞電 流不超過電流極限值，交軸電流就應相應減小。因此，一般是通過增加直軸去磁電流id來 實現弱磁擴速，到弱磁擴速的目的，圖26和圖27所示是永磁同步電動機弱磁原理示意圖， 圖26中D表示永磁體。永磁同步電機轉速超過轉折轉速后運行于某一轉速ω時，電機定子電流矢量采 用弱磁控制策略，由電壓方程可得到弱磁控制時定子電流矢量軌跡表示為j(^)-(piy
Ld ν Ιαω其與電流極限圓(方程為/j + i2q = ilm)交點的電流矢量為
f υ V^
~￥fLd +、Wf2Ld2 - (V _ Lq2) ψ；- + Ld2IllJ
\K ^ ω ^J
p--ZT^- ⑴
aq
_。] WU(4)具體參見圖28所示，圖28中E代表電壓極限圓，F代表電流極限圓。在某一指令轉速下，電流矢量按式(3) (4)取值，以使電機的輸出功率最大，達到 指令轉速后，在速度控制器的作用下使電流矢量沿電機的電壓極限橢圓向使電流矢量幅值 減小的方向移動，也即按前一式取值，最終穩定于電磁轉矩和負載轉矩達到平衡的某電流
永磁同步電動機的電壓方程如式(1)所示，在弱磁控制時，若忽略定子電阻且電 機電壓達到極限電壓Ulim時，由電壓方程可得電機的速度公式為
η =
1 、 τ . . . _ 、2(5)
+ (LJd+ ψ/)由式(5)可知，電機可“弱磁”運行于無窮高速度的理想弱磁條件為￥f = -Ldid = LdIliffl(6)iq = 0(7)當電機端電壓和電流達到最大值、電流全部為直軸電流分量id時，并且忽略定子 電阻的影響時，可以得到電機采用普通弱磁控制策略時的理想最高轉速nmax為
60u,—
η -lim
max
0 r . 一 (8) 2πΡ ψf-Ldhm 電機電磁轉矩Te的表達式為 Te = p[￥fiq+ (Ld-Lq) idiq](9)轉矩表達式(9)右邊的第1項為永磁體與q軸電流作用產生的永磁轉矩；第2項 為凸極效應產生的磁阻轉矩。對于永磁同步電機，由于存在如下關系式成立Ld < Lq,因此， 通過流負向的d軸電流，使磁阻轉矩與永磁轉矩相疊加，成為輸出轉矩的一部分。從圖27 的向量圖可以看出，負向的d軸電流產生的d軸電樞反應磁通與永磁體的極性相反，如果控 制不恰當，就可能產生永磁體的不可逆去磁。近年來，隨著永磁材料性能的提高，矯頑力高、去磁曲線為線性的稀土永磁體已經 廣泛的應用于電機領域，使永磁同步電機的弱磁控制成為可能，拓寬了電機的調速范圍，提 高了調速系統的效率。參見式(8)，現有提高永磁同步電動機的最高轉速可采取的主要方法有(1)提高電動機極限電壓Ulim ； (2)增大極限電流ilim ； (3)減小磁鏈Vf ； (3)增大 直軸電感Ld; (5)或者采用前四種方法的組合。如果提高永磁同步電動機的極限電壓Ulim和極限電流ilim則需要增大逆變器的容 量，從而提高了系統的制造成本，一般不可取。當永磁同步電動機的極限電壓Ulim和極限電 流ilim—定時，永磁同步電動機的理想最高轉速主要取決于永磁同步電動機空載永磁體磁 鏈和直軸同步電感Ld，而與交軸同步電感Lq無關。從式⑶可以看出，磁鏈Vf越小，則永磁同步電動機的弱磁調速范圍越寬，但是 磁鏈Vf越小，從式(9)可以看出，電磁轉矩 ；就會越小。因此除非磁阻轉矩增加，否則永 磁同步電動機不可能有好的表現。提高凸極率對增加轉矩是非常重要的。考慮到Lq由于 鐵心的磁飽和而受到限制，因此通常要求通過減小Ld來增加電磁轉矩。然而如圖25所示的傳統永磁同步電機的轉子結構受限，其磁鏈Vf越大、直軸電 感Ld越小，因此必須通過大幅度的增加極限電流ilim來使電機運行于較寬的速度范圍，這就 會增加逆變器的容量，降低驅動系統的效率。

發明內容
本發明目的是為了解決傳統結構的永磁同步電機在進行弱磁調速時存在的問題， 其磁鏈Vf越大、直軸電感Ld越小，因而必須通過大幅度的增加極限電流ilim來使電機運行 于較寬的速度范圍，這就會增加逆變器的容量的問題，因此，本發明提供了一種寬弱磁調速 范圍的永磁同步電機。本發明寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，它包括定子和轉子，定子與轉子之間有 氣隙，定子由定子鐵心和定子繞組構成，定子繞組采用雙層短距繞組，轉子包括轉子磁軛、 多個永磁體、磁性轉子護套和轉子軸，轉子軸外表面設置有轉子磁軛，多個永磁體設置在轉子磁軛的外圓表面和磁性轉 子護套的內圓表面之間，電機極對數為P，每個轉子極由2n-l塊永磁體組成，磁性轉子護套的徑向剖面的 外邊緣由2p段曲線構成，每段曲線與一個轉子極的位置相對應，所述該段曲線是由圓弧形 極靴段_圓弧形極靴段拼接而成的曲線，兩個所述圓弧形極靴段為同圓心，且2p段曲線中 的所有圓弧形極靴段的圓心位于同一圓周上，且該圓周與轉子軸同心，η、ρ為正整數。本發明的優點本發明的永磁同步電機的弱磁范圍寬，轉子的結構簡單、結構強度 高，適合高速運行；采用本發明的電機及調速方法，可以增大電機低速時的輸出轉矩，提高 電機高速運行時調速范圍、電機的效率、功率因數和可靠性。本發明在電動車輛驅動系統、 電主軸系統以及變速發電等領域具有良好的應用前景。


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圖1是實施方式四所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖； 圖2是圖1所示的轉子結構的原理分析圖3是圖1所示轉子中每個轉子極的永磁體為一塊時的結構示意圖； 圖4是圖1所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖； 圖5是實施方式五所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖； 圖6是圖5所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖； 圖7是實施方式六所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖； 圖8是圖7所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖； 圖9是實施方式一所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖； 圖10是圖9所示的轉子結構的原理分析圖11是圖9所示轉子中每個轉子極的永磁體為一塊時的結構示意圖； 圖12是圖9所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖； 圖13是實施方式二所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖； 圖14是圖13所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖； 圖15是實施方式三所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖； 圖16是圖15所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖； 圖17是實施方式七所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖； 圖18是圖17所示的轉子結構的原理分析圖19是圖17所示轉子中每個轉子極的永磁體為一塊時的結構示意圖20是圖17所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖；圖21是實施方式八所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖；圖22是圖21所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖；圖23是實施方式九所述的永磁同步電機的轉子結構示意圖；圖24是圖23所示的轉子不包括轉子磁軛時的結構示意圖；圖25是傳統永磁同步電機的結構示意圖；圖26是永磁同步電動機弱磁原理示意圖；圖27是永磁同步電動機弱磁向量圖；圖28是電機電流極限圓和電壓極限圓示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖9至圖16說明本實施方式，本實施方式寬弱磁調速 范圍的永磁同步電機，它包括定子和轉子，定子與轉子之間有氣隙，定子由定子鐵心和定子 繞組構成，定子繞組采用雙層短距繞組，其特征在于，轉子包括轉子磁軛1、多個永磁體2、 磁性轉子護套3和轉子軸4，磁性轉子護套3采用硅鋼片、磁性合金鋼或SMC材料。轉子軸4外表面設置有轉子磁軛1，多個永磁體2設置在轉子磁軛1的外圓表面和 磁性轉子護套3的內圓表面之間，電機極對數為p，每個轉子極由2n-l塊永磁體2組成，磁性轉子護套3的徑向剖面 的外邊緣由2p段曲線構成，每段曲線與一個轉子極的位置相對應，所述該段曲線是由圓弧 形極靴段-圓弧形極靴段拼接而成的曲線，兩個所述圓弧形極靴段為同圓心，且2p段曲線 中的所有圓弧形極靴段的圓心位于同一圓周上，且該圓周與轉子軸4同心，每段曲線的兩 個端點處的切線夾角小于360° /2ρ，η、ρ為正整數。圓弧形極靴段的圓心與轉子軸4圓心的距離為電機最小氣隙長度與永磁體2徑向 厚度之和的0.5 2倍。參見圖5進行具體說明2ρ段曲線中的所有圓弧形極靴段的圓心 位于同一圓周上，該圓的半徑為d，即圓弧形極靴段的圓心到轉子軸4圓心的距離為d，距離 d為電機最小氣隙長度與永磁體徑向厚度之和的0. 5 2倍。轉子極采用瓦片形永磁體，或者分段瓦片形永磁體，當所述轉子極采用分段瓦片 形永磁體時，每個轉子極位于中間位置的永磁體2的剩磁或矯頑力最高，往兩側的永磁體2 的剩磁或矯頑力逐漸遞減。電機的轉子極距與定子鐵心齒距之比為2m 4m，其中，m為電機的相數。永磁體2的磁化方向長度大于氣隙的最小長度。磁性轉子護套采用硅鋼片、磁性合金鋼或SMC材料。轉子軸4為實心軸或中空軸。說明書附圖提供的都是實心軸。本發明給出的具體實施例中，轉子為4極結構，即ρ = 2。每段曲線中圓弧形極靴 段與直線段有兩個交點，圓弧形極靴段在所述兩個交點處的切線的夾角a小于90°。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖12所示。當每個轉子極由一塊永磁體2構成時的結構如圖11所示。當永磁同步電機在基速以下運行時，使定子電樞繞組中電樞電流的直軸分量保持不變，且使直軸分量產生的磁通與轉子永磁體產生的磁通方向相同；當永磁同步電機在基速以上運行時，隨著轉子轉速的升高，逐漸減小定子電樞電 流的直軸分量，直至到零，然后使定子電樞電流的直軸分量反向，且使定子電樞繞組中電樞 電流直軸分量產生的磁通與轉子永磁體產生的磁通方向相反。本發明提出一種能夠根據電機的運行狀態靈活調整永磁同步電機的Vf、且使Ld > Lq的轉子結構及轉子磁通的控制方法。本發明的永磁同步電機的弱磁范圍寬，轉子的結 構簡單、結構強度高，適合高速運行；采用本發明的電機及調速方法，可以增大電機低速時 的輸出轉矩，提高電機高速運行時調速范圍、電機的效率、功率因數和可靠性。本發明通過合理設計圓弧形極靴段的極弧形狀和徑向厚度，既可以提高轉子的結 構強度和反電勢的正弦度，減小電機的轉矩波動，使轉子能夠高速運行，又可以靈活控制氣 隙中的主磁通；當電機運行在基速以下時，控制電樞繞組中電流的相位，使磁通調節段中的 磁通的方向與其相鄰永磁體2中磁通的方向相同，這樣可以增加Vf，提高電機低速時的輸 出轉矩；當電機運行在基速以上時，控制定子電樞繞組中電流的相位，使磁通調節段中磁通 的方向與其相鄰永磁體2中磁通的方向相反，這樣可以減小Vf，提高電機高速時的轉速控 制范圍。通過采取這些措施，可以拓寬電機的弱磁范圍，提高電機的效率、功率密度和可靠 性。
具體實施方式
二 下面結合圖13和圖14說明本實施方式，本實施方式與實施方 式一的不同之處在于，它還包括窄磁橋5，每相鄰兩個轉子極之間空隙處設置有一個窄磁橋 5，窄磁橋5將轉子磁軛1和磁性轉子護套3固定連接在一起，其它結構和連接方式與實施 方式一相同。磁性轉子護套3采用與轉子磁軛1 一體式的結構，二者通過窄磁橋5連接在一起， 這樣可以提高轉子的結構強度。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖14所示。
具體實施方式
三下面結合圖15和圖16說明本實施方式，本實施方式與實施方式 一的不同之處在于，它還包括轉子磁橋6，每個轉子極中的2n-l塊永磁體2用轉子磁磁橋6 固定連接在一起，其它結構和連接方式與實施方式一相同。每個轉子極中各塊永磁體2之間具有轉子磁橋6，這樣既可以提高轉子的結構強 度，又可以增大直軸電感，擴展電機的恒功率調速范圍。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖16所示。
具體實施方式
四下面結合圖1至圖8說明本實施方式，本實施方式與實施方式一 的不同之處在于，所述曲線還包括兩個直線段，并且按直線段_圓弧形極靴段_圓弧形極靴 段_直線段的方式拼接在一起，其它結構與連接關系與實施方式一相同。參見圖1所示，本實施方式所述寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，包括定子和轉 子，定子與轉子之間有氣隙，定子由定子鐵心和定子繞組構成，定子繞組采用雙層短距繞 組，轉子包括轉子磁軛1、多個永磁體2、磁性轉子護套3和轉子軸4，轉子軸4外表面設置有轉子磁軛1，多個永磁體2設置在轉子磁軛1的外圓表面和 磁性轉子護套3的內圓表面之間，
電機極對數為p，每個轉子極由2n-l塊永磁體2組成，磁性轉子護套3的徑向剖面 的外邊緣由2p段曲線構成，每段曲線與一個轉子極的位置相對應，所述該段曲線是由直線 段_圓弧形極靴段_圓弧形極靴段_直線段拼接而成的曲線，兩個所述圓弧形極靴段為同 圓心，且2p段曲線中的所有圓弧形極靴段的圓心位于同一圓周上，且該圓周與轉子軸4同 心，相鄰兩段曲線的交點與轉子軸4圓心的連線與經過該交點的直線段垂直，每段曲線中 圓弧形極靴段與直線段有兩個交點，圓弧形極靴段在所述兩個交點處的切線的夾角a等于 360° /2p。圓弧形極靴段的圓心與轉子軸4圓心的距離d為電機最小氣隙長度與永磁體2徑 向厚度之和的0.5 2倍。直線段對應的磁性轉子護套3的徑向厚度大于1mm，且小于每個轉子極中2n_l塊 永磁體2沿圓周方向寬度之和的25%。轉子極采用瓦片形永磁體，或者分段瓦片形永磁體，當所述轉子極采用分段瓦片 形永磁體時，每個轉子極位于中間位置的永磁體2的剩磁或矯頑力最高，往兩側的永磁體2 的剩磁或矯頑力逐漸遞減。電機的轉子極距與定子鐵心齒距之比為2m 4m，其中，m為電機的相數。永磁體2的磁化方向長度大于氣隙的最小長度。磁性轉子護套采用硅鋼片、磁性合金鋼或SMC材料。轉子軸4為實心軸或中空軸。說明書附圖提供的都是實心軸。本發明給出的具體實施例中，轉子為4極結構，即ρ = 2。每段曲線中圓弧形極靴 段與直線段有兩個交點，圓弧形極靴段在所述兩個交點處的切線的夾角a為90°。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖4所示。當每個轉子極由一塊永磁體2構成時的結構如圖3所示。當永磁同步電機在基速以下運行時，使定子電樞繞組中電樞電流的直軸分量保持 不變，且使直軸分量產生的磁通與轉子永磁體產生的磁通方向相同；當永磁同步電機在基速以上運行時，隨著轉子轉速的升高，逐漸減小定子電樞電 流的直軸分量，直至到零，然后使定子電樞電流的直軸分量反向，且使定子電樞繞組中電樞 電流直軸分量產生的磁通與轉子永磁體產生的磁通方向相反。
具體實施方式
五下面結合圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式與實施方式四 的不同之處在于，它還包括窄磁橋5，每相鄰兩個轉子極之間空隙處設置有一個窄磁橋5， 窄磁橋5將轉子磁軛1和磁性轉子護套3固定連接在一起，其中η大于1，其它結構和連接 方式與實施方式四相同。磁性轉子護套3采用與轉子磁軛1 一體式的結構，二者通過窄磁橋5連接在一起， 這樣可以提高轉子的結構強度。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖6所示。
具體實施方式
六下面結合圖7和圖8，說明本實施方式，本實施方式與實施方式 四的不同之處在于，它還包括轉子磁橋6，每個轉子極中的2η-1塊永磁體2用轉子磁橋6固 定連接在一起，其它結構和連接方式與實施方式四相同。
每個轉子極中各塊永磁體2之間具有轉子磁橋6，這樣既可以提高轉子的結構強 度，又可以增大直軸電感，擴展電機的恒功率調速范圍。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖8所示。
具體實施方式
七下面結合圖17至圖24說明本實施方式，本實施方式與實施方式 一的不同之處在于，所述曲線還包括兩個圓弧段，并且按圓弧段-圓弧形極靴段-圓弧形極 靴段_圓弧段的方式拼接在一起，所述圓弧段與磁性轉子護套3的內圓為同心圓，其它結構 與連接關系與實施方式一相同。參見圖17所示，本實施方式所述寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，包括定子和轉 子，定子與轉子之間有氣隙，定子由定子鐵心和定子繞組構成，定子繞組采用雙層短距繞 組，轉子包括轉子磁軛1、多個永磁體2、磁性轉子護套3和轉子軸4，轉子軸4外表面設置有轉子磁軛1，多個永磁體2設置在轉子磁軛1的外圓表面和 磁性轉子護套3的內圓表面之間，電機極對數為p，每個轉子極由2n-l塊永磁體2組成，磁性轉子護套3的徑向剖面 的外邊緣由2p段曲線構成，每段曲線與一個轉子極的位置相對應，所述該段曲線是由圓弧 段-圓弧形極靴段-圓弧形極靴段-圓弧段拼接而成的曲線，兩個所述圓弧形極靴段為同 圓心，且2p段曲線中的所有圓弧形極靴段的圓心位于同一圓周上，且該圓周與轉子軸4同 心，所述兩段圓弧段與磁性轉子護套3的內圓為同心圓，每段曲線的兩個端點處的切線夾 角小于360° Λρ，η、ρ為正整數，η、ρ為正整數。圓弧形極靴段的圓心與轉子軸4圓心的距離d為電機最小氣隙長度與永磁體2徑 向厚度之和的0.5 2倍。圓弧段對應的磁性轉子護套3的徑向厚度大于1mm，且小于每個轉子極中2n_l塊 永磁體2沿圓周方向寬度之和的25%。轉子極采用瓦片形永磁體，或者分段瓦片形永磁體，當所述轉子極采用分段瓦片 形永磁體時，每個轉子極位于中間位置的永磁體2的剩磁或矯頑力最高，往兩側的永磁體2 的剩磁或矯頑力逐漸遞減。電機的轉子極距與定子鐵心齒距之比為2m 4m，其中，m為電機的相數。永磁體2的磁化方向長度大于氣隙的最小長度。磁性轉子護套采用硅鋼片、磁性合金鋼或SMC材料。轉子軸4為實心軸或中空軸。說明書附圖提供的都是實心軸。本發明給出的具體實施例中，轉子為4極結構，即ρ = 2。每段曲線中圓弧形極靴 段與直線段有兩個交點，圓弧形極靴段在所述兩個交點處的切線的夾角a為90°。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖20所示。當每個轉子極由一塊永磁體2構成時的結構如圖19所示。當永磁同步電機在基速以下運行時，使定子電樞繞組中電樞電流的直軸分量保持 不變，且使直軸分量產生的磁通與轉子永磁體產生的磁通方向相同；當永磁同步電機在基速以上運行時，隨著轉子轉速的升高，逐漸減小定子電樞電 流的直軸分量，直至到零，然后使定子電樞電流的直軸分量反向，且使定子電樞繞組中電樞電流直軸分量產生的磁通與轉子永磁體產生的磁通方向相反。
具體實施方式
八下面結合圖21和圖22說明本實施方式，本實施方式與實施方 式四的不同之處在于，它還包括窄磁橋5，每相鄰兩個轉子極之間空隙處設置有一個窄磁橋 5，窄磁橋5將轉子磁軛1和磁性轉子護套3固定連接在一起，其中η大于1，其它結構和連 接方式與實施方式七相同。磁性轉子護套3采用與轉子磁軛1 一體式的結構，二者通過窄磁橋5連接在一起， 這樣可以提高轉子的結構強度。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖22所示。
具體實施方式
九下面結合圖23和圖24，說明本實施方式，本實施方式與實施方 式四的不同之處在于，它還包括轉子磁橋6，每個轉子極中的2η-1塊永磁體2用轉子磁橋6 固定連接在一起，其它結構和連接方式與實施方式七相同。每個轉子極中各塊永磁體2之間具有轉子磁橋6，這樣既可以提高轉子的結構強 度，又可以增大直軸電感，擴展電機的恒功率調速范圍。當電機的轉子直徑較小時，可以取消轉子磁軛1，將永磁體2直接粘貼在由導磁材 料構成的轉子軸4外表面上，如圖24所示。
權利要求
寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，它包括定子和轉子，定子與轉子之間有氣隙，定子由定子鐵心和定子繞組構成，定子繞組采用雙層短距繞組，其特征在于，轉子包括轉子磁軛(1)、多個永磁體(2)、磁性轉子護套(3)和轉子軸(4)，轉子軸(4)外表面設置有轉子磁軛(1)，多個永磁體(2)設置在轉子磁軛(1)的外圓表面和磁性轉子護套(3)的內圓表面之間，電機極對數為p，每個轉子極由2n 1塊永磁體(2)組成，磁性轉子護套(3)的徑向剖面的外邊緣由2p段曲線構成，每段曲線與一個轉子極的位置相對應，所述該段曲線是由圓弧形極靴段 圓弧形極靴段拼接而成的曲線，兩個所述圓弧形極靴段為同圓心，且鏡像對稱設置，且2p段曲線中的所有圓弧形極靴段的圓心位于同一圓周上，且該圓周與轉子軸(4)同心，n、p為正整數。
2.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，所述曲線還 包括兩個直線段，并且按直線段_圓弧形極靴段_圓弧形極靴段_直線段的方式拼接在一 起。
3.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，所述曲線還 包括兩個圓弧段，并且按圓弧段_圓弧形極靴段_圓弧形極靴段_圓弧段的方式拼接在一 起，所述圓弧段與磁性轉子護套(3)的內圓為同心圓。
4.根據權利要求2所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，直線段對應 的磁性轉子護套(3)的徑向厚度大于1mm，且小于每個轉子極中2n-l塊永磁體(2)沿圓周 方向寬度之和的25%。
5.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，圓弧形極 靴段的圓心與轉子軸(4)圓心的距離為電機最小氣隙長度與永磁體(2)徑向厚度之和的 0. 5 2倍。
6.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，轉子極采用 瓦片形永磁體，或者分段瓦片形永磁體，當所述轉子極采用分段瓦片形永磁體時，每個轉子 極位于中間位置的永磁體(2)的剩磁或矯頑力最高，往兩側的永磁體(2)的剩磁或矯頑力 逐漸遞減。
7.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，電機的轉子 極距與定子鐵心齒距之比為2m 4m，其中，m為電機的相數。
8.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，它還包括窄 磁橋(5)，每相鄰兩個轉子極之間空隙處設置有一個窄磁橋(5)，窄磁橋(5)將轉子磁軛(1) 和磁性轉子護套(3)固定連接在一起。
9.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，它還包括轉 子磁橋(6)，每個轉子極中的2n-l塊永磁體(2)用轉子磁橋(6)固定連接在一起，其中η大 于1。
10.根據權利要求1所述的寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，其特征在于，永磁體(2) 的磁化方向長度大于氣隙的最小長度。
全文摘要
寬弱磁調速范圍的永磁同步電機，屬于電機領域，本發明為解決傳統結構的永磁同步電機在進行弱磁調速時存在的問題，其磁鏈ψf越大、直軸電感Ld越小，因而必須通過大幅度的增加極限電流ilim來使電機運行于較寬的速度范圍，這就會增加逆變器的容量的問題。本發明包括定子和轉子，轉子的結構多個永磁體設置在轉子磁軛外圓表面和磁性轉子護套內圓表面間，電機極對數p，每個轉子極由2n-1塊永磁體組成，磁性轉子護套徑向剖面外邊緣由2p段曲線構成，每段曲線與一個轉子極相對應，所述該段曲線是由圓弧形極靴段-圓弧形極靴段拼接而成的曲線，兩個所述圓弧形極靴段為同圓心，且2p段曲線中的所有圓弧形極靴段的圓心位于同一圓周上，且該圓周與轉子軸同心。
文檔編號H02K1/28GK101924445SQ201010269230
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月1日 優先權日2010年9月1日
發明者劉奉海, 寇寶泉, 李春艷, 白相林 申請人:哈爾濱工業大學