抽油机用22KW新型低速大转矩永磁电机设计

论文摘要

本文设计的新型嵌套式外转子永磁同步电动机,结构新颖、节能效果明显,有助于降低油田生产成本。应用嵌套式外转子永磁电动机的油田直驱式抽油机系统效率高、能源耗费少,对提高油田企业的生产效益有很大帮助。嵌套式外转子永磁同步电动机由两个内转子电机和一个外转子电机组成,充分利用了电机内部空间,和同尺寸的单一外转子电机相比,输出转矩明显增大。本文从嵌套式外转子永磁同步电动机的计算理论、电机的Ansoft仿真分析和齿槽转矩抑制几个方面对这一新型结构的永磁电机进行了理论分析和设计计算。对嵌套式外转子永磁同步电机进行的主要研究设计工作如下：1、本文介绍了该低速大转矩电机的结构特点和设计原理2、根据项目委托方给出的嵌套式外转子永磁同步电机的额定参数,本文介绍了永磁电机设计的主要步骤和计算理论,并依据电机设计理论编写了电机参数计算的Matlab程序,通过反复计算优化得到了嵌套式外转子永磁同步电机的相关设计参数。3、在Ansoft的RMxprt模块中建立电机模型,研究分析了削弱嵌套式外转子永磁同步电机齿槽转矩的方法,并利用建立的电机模型计算分析了电机主要参数变化对电机输出转矩的影响。4、展示了电机设计的具体图纸,进一步说明了电机的具体结构尺寸,并对电机材料成本进行了估算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 课题的提出
• 1.3 抽油机电机的发展及分类
• 1.3.1 抽油机电机的发展
• 1.3.2 抽油机电机的分类
• 1.4 永磁材料的性能与分类
• 1.4.1 永磁材料的性能
• 1.4.2 永磁材料的分类
• 1.5 永磁电机的应用现状
• 1.5.1 永磁电机在节能型抽油机中的应用
• 1.5.2 直驱式抽油机的诞生
• 1.6 本文的研究内容
• 第二章 嵌套式外转子永磁电机的电磁设计及电磁计算
• 2.1 概述
• 2.2 电机设计指标
• 2.3 电机参数的主要设计步骤
• 2.4 定子结构设计
• 2.4.1 电机主尺寸计算
• 2.4.2 定子槽数的选取
• 2.4.3 定子槽形的确定
• 2.4.4 定子绕组的确定
• 2.4.5 绕组线径的选择
• 2.5 转子磁路结构设计
• 2.5.1 永磁体的选择及设计
• 2.5.2 极对数的选择
• 2.6 电机损耗与效率
• 2.6.1 损耗计算
• 2.6.2 效率计算
• 2.7 基于MATLAB程序的电机电磁参数计算
• 2.7.1 电机电磁参数计算的基本原理
• 2.7.2 电机的机械结构设计参数
• 2.7.3 电机的电磁设计参数
• 2.7.4 基于等效磁路计算的电机设计结果分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 嵌套式外转子永磁电机齿槽转矩削弱方法及参数优化
• 3.1 削弱嵌套式外转子永磁电机齿槽转矩的理论研究
• 3.1.1 基于能量法的永磁电机齿槽转矩理论
• 3.1.2 永磁电机极弧系数对齿槽转矩的影响
• 3.1.3 永磁电机斜磁极对齿槽转矩的影响
• 3.2 电机输出转矩与电机参数的关系研究
• 3.2.1 定子叠片厚度对电机输出转矩的影响
• 3.2.2 电机气隙长度对电机输出转矩的影响
• 3.2.3 永磁体磁化方向长度对电机转矩的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 嵌套式外转子永磁电机的机械结构设计
• 4.1 新型嵌套式外转子永磁电机整体结构和设计原则
• 4.1.1 嵌套式外转子永磁电机的整体结构设计
• 4.1.2 嵌套式外转子永磁电机的结构设计原则
• 4.2 电机主要部件结构设计示意图
• 4.2.1 电机主轴结构设计示意图
• 4.2.2 电机内转子结构设计示意图
• 4.2.3 电机外转子结构设计示意图
• 4.2.4 内外层定子铁芯结构设计示意图
• 4.3 本章小结
• 第五章 嵌套式外转子永磁电机设计图纸及成本估算
• 5.1 嵌套式外转子永磁电机总装设计图纸
• 5.2 嵌套式外转子永磁电机的成本估算
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 硕士期间发表的论文