宽调速潜油永磁电机优化设计

设计宽调速潜油永磁同步电动机,确定以一种多极数宽调速潜泳永磁电机来适用宽幅泵用动力源,并开展电机电磁参数设计。基于田口法对电机参数进行优化设计,将得到的一组最优数据,结合有限元仿真设计,计算了空载反电势、气隙磁密、负载转矩等性能,验证田口法参数优化的准确性。

双分数槽潜油永磁电机磁热耦合分析

针对潜油永磁电机温度过高导致定子绝缘层脱落和转子永磁体受热产生不可逆退磁问题,在定子外径不增大的情况下,提出一种特定空间角度的双分数槽集中绕组结构。首先,根据特殊的绕组结构利用有限元法对该电机模型不同时刻的磁势进行求解分析。其次,在二维瞬态场中分别得到电机空载和额定负载工况下的电磁特性。最后,利用电磁场和温度场结合的多场耦合法求解电机定子、转子、永磁体和线圈的温升。结果表明,在不改变定子外径的情况下双分数槽集中绕组结构能够有效降低电机整体温度,其中永磁体温升下降8.74%,线圈温升下降36.4%,证明了此结构设计的合理性。

单元组合潜油永磁电机流热耦合温升模型研究

潜油电机长期工作在高温、高压的井液中,无法实时监测其运行温度,可能导致电机过热烧毁。为此,建立了潜油永磁电机室内流热耦合温升模型,通过经验公式初算电机各部件的导热系数和散热系数,进行3D有限元温升计算,得到了室内模型各部件的温度分布情况。并基于0.5 k W样机室内温升试验数据对相关导热系数及散热系数进行修正。将优化后的数据导入到单元组合潜油电机井下流热耦合温升模型中。建立电机机壳外侧的原油对流换热边界条件和定、转子之间的润滑油对流换热边界条件,得到了准确的潜油电机井下流热耦合温升模型,为潜油电机热负荷的选取提供了可靠的理论依据。

潜油永磁电机电磁振动特性分析

小功率永磁电机的振动主要来自电磁振动,电磁振动主要来源于电机的径向电磁力波,因此对电机的径向电磁力波进行了分析,给出了可能引起振动的主要力波的频率和幅值。对电机进行了磁固耦合分析,得到了电机的振动响应和声场的分布情况,分析了电机结构参数对电磁振动的影响。对电机进行了模态分析,获得了电机的固有频率,为电机设计过程中合理避开共振点提供依据。

整体式外转子潜油永磁电机电磁振动分析

整体式潜油永磁同步电机螺杆泵机组,不同于传统分体式结构,永磁电机内部空间紧凑、结构复杂,易因电磁振动导致机组共振损坏。基于整体式机组电磁方案,开展电机空载、负载气隙磁场及电磁力分析,对定、转子及定转子装配进行模态分析,验证电机在电磁激振力作用下发生共振概率较低。可为该新型人工举升采油装备的研制提供设计依据,加速我国高致密油田水平井的开采进度。

潜油螺杆泵永磁电机的热性能分析

潜油螺杆泵永磁电机长期运行在井下数千米,环境复杂。结合潜油螺杆泵永磁电机样机设计的热性能分析,建立潜油螺杆泵永磁电机的热网络模型,开展电机热性能分析评估。同时,热网络计算结果与流固耦合仿真结果比较吻合,验证了潜油螺杆泵永磁电机热网络模型的有效性和实用性。

不同极槽配合潜油直驱永磁电机性能研究

潜油永磁同步电机由于尺寸约束往往采用分数槽绕组设计。分析了永磁电机气隙磁密分布及齿槽转矩产生机理,以四台不同极槽配合的闭口槽表贴式潜油永磁同步电机为例进行二维电磁场分析,在外形尺寸和输出性能相同的条件下,研究了不同槽数对电机气隙磁密、空载反电势、齿槽转矩、输出转矩等的影响,为潜油永磁电机的设计选型提供了理论依据,为进一步优化奠定了基础。

基于Ansys潜油电机转轴动力学仿真分析

针对潜油电机在采油过程中出现卡顿时,其细长的电机转轴发生许用扭转变形导致转轴断裂失效、整个电机及相关设备造成损失,推导电磁转矩与电机刚度与挠度解析表达式,建立细长转轴刚度-电磁转矩的定量关系曲线,为潜油电机转轴故障原因提供理论依据。研制单元组合式永磁直驱潜油电机,对其细长转轴进行3D有限元扭转变形应力分析。基于转轴扭转形变结果建立长度相同结构不同的电机等效有限元模型,进行机械应力场计算,得出不同结构的电机转轴在不同工况下的受力情况。进行单元电机组合运行仿真,最终通过Ansys仿真分析相应结构的最大转矩范围,对以后电机的整体设计有一定指导意义。