潜油圆筒型直线永磁同步电动机研究

论文摘要

潜油直线抽油系统是一种新型结构抽油系统,圆筒型直线永磁同步电动机因其最优综合性能而成为该抽油系统的理想驱动电机。圆筒型直线永磁同步电动机本身就是一种比较新型的永磁同步电动机,为了得到直线抽油系统的最佳驱动性能,本文对该种电机进行了综合研究,其中包括结构确定、参数计算、单边磁拉力计算及样机设计和试验等,具体内容如下:(1)根据电机实际运行环境和性能要求,进行了电机结构的比较和确定,其中包括动子磁体结构、定子铁心结构、定子绕组结构及电机极槽配合的选择等,最后给出了电机的最终结构。(2)对确定的电机结构,采用解析法对磁动势进行了分析,给出了该种结构电机各次谐波磁动势谐波含量表达式及各次谐波绕组系数的计算方法。(3)以所采用的电机结构为基础,对圆筒型直线永磁同步电动机的电感参数进行了计算,其中主要包括槽漏抗和谐波漏抗的计算。(4)尽管理想情况下,圆筒型直线永磁同步电动机具有零单边磁拉力,但实际的电机偏心不可避免,因此单边磁拉力必然存在。本文对电机的空载单边磁拉力进行了分析计算,首先从理论上得到了单边磁拉力的计算表达式,然后采用三维电磁场数值计算方法进行了验证。最后,本文对新型圆筒型直线永磁同步电动机的设计进行了分析,制作样机并进行了试验,测量了样机各相电感值,与解析值吻合很好。同时测量了样机额定转速下的空载相电动势波形及样机线性负载时的最大输出力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及选题意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.2.1 直线电机概论
• 1.2.2 直线永磁同步电动机的研究发展现状
• 1.2.3 国内外圆筒型直线永磁同步电动机的研究发展现状
• 1.2.4 国内外直线电机抽油系统发展现状
• 1.3 论文主要研究工作
• 第二章 潜油直线抽油系统及电机结构型式选择
• 2.1 潜油直线抽油系统
• 2.1.1 潜油直线抽油系统结构及原理
• 2.1.2 圆筒型直线永磁电机基本结构和工作原理
• 2.2 潜油圆筒型直线永磁同步电动机结构选择
• 2.2.1 电机型式选择
• 2.2.2 动子结构选择
• 2.2.3 定子铁心结构选择
• 2.2.4 定子绕组结构选择
• 2.3 本章小结
• 第三章 潜油圆筒型直线永磁同步电动机磁动势分析与计算
• 3.1 磁动势解析计算
• 3.1.1 单相绕组磁动势
• 3.1.2 9槽10极电机合成磁动势
• 3.2 绕组因数
• 3.2.1 基波分布因数
• 3.2.2 v次谐波绕组因数
• 3.3 以绕组因数表示的磁动势表达式
• 3.4 各次谐波磁动势幅值对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 潜油圆筒型直线永磁同步电动机参数计算
• 4.1 主电抗计算
• 4.2 漏电抗计算
• 4.2.1 槽漏抗
• 4.2.2 谐波漏抗
• 4.2.3 齿顶漏抗
• 4.3 本章小结
• 第五章 潜油圆筒型直线永磁同步电动机单边磁拉力计算
• 5.1 单边磁拉力的解析分析
• 5.1.1 分析模型
• δ'>5.1.2 未偏心时气隙平均磁密B_δ
• 5.1.3 偏心下的单边磁拉力
• 5.2 单边磁拉力的三维电磁场计算
• 5.3 本章小结
• 第六章 样机设计与试验
• 6.1 潜油直线电动机设计流程及样机数据
• 6.1.1 样机设计流程
• 6.1.2 样机主要尺寸
• 6.2 潜油直线电动机样机试验
• 6.2.1 样机实物图
• 6.2.2 样机电感的测量与计算
• 6.2.3 样机空载相电势测量
• 6.2.4 样机负载特性
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表