直驱抽油机用圆筒型永磁直线开关磁链电机的研究

摘要

石油作为工业生产中的主要能源，是国民经济战略发展的命脉，石油开采技术的发展以及石油产量的提高已经成为解决世界能源危机的主要途径。然而，截止到目前，在油田生产中大规模使用的抽油机，普遍存在着系统效率低、稳定性差以及系统安全性差等问题。为有效解决上述问题，直线电磁抽油机应运而生，该抽油机采用直线电机直接驱动的方式，系统不需要减速和中间转换装置，是传统抽油机系统的根本变革。
　　本文探讨了一种新型的直线电机直接驱动的抽油机系统，与传统直线电磁抽油机不同的是，该新型抽油机系统采用直接平衡的方式，取消了传统直线电磁抽油机系统中的配重部分，能有效提高现有系统的运行效率，可以达到节约能源的目的。直线电机作为该新型系统结构的主要部分，是本文研究的主要内容。
　　文章首先概述了国内外抽油机的类型、特点及研究现状，探讨了一种新型的永磁直线开关磁链电机直接驱动的抽油机系统，介绍了系统的总体结构和工作原理。其次，分析了永磁直线开关磁链电机的结构特点和工作原理，推导了电机的基本方程和 dq0坐标系下的数学模型。然后，参照旋转型永磁开关磁链电机的设计特点，对圆筒型永磁直线开关磁链电机进行了初步设计，建立了电机的二维物理模型，基于有限元方法分析了电机的基本特性以及结构参数对电机特性的影响。最后，在分析现有减小永磁直线电机磁阻力方法的基础上，采用在端部添加辅助齿的方法优化了电机的磁阻力。

目录

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致谢

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 抽油机的发展及研究现状

1.3 直线电机的发展概况

1.4 课题研究的主要内容

2 直驱抽油机的基本理论

2.1 直线电磁抽油机悬点运动规律

2.2 抽油机的平衡理论

2.3 新型直驱抽油机系统

2.4 永磁直线开关磁链电机的理论基础

2.5 本章小结

3 圆筒型永磁直线开关磁链电机的设计

3.1 电机的设计要求

3.2 电机材料的选择

3.3 绕组形式的选择

3.4 气隙长度的选取

3.5 电机的主要尺寸

3.6 本章小结

4 圆筒型永磁直线开关磁链电机特性分析

4.1 有限元法概述

4.2 圆筒型永磁直线开关磁链电机的基本特性分析

4.3 结构参数对圆筒型永磁直线开关磁链电机的影响

4.4 本章小结

5 圆筒型永磁直线开关磁链电机的磁阻力研究

5.1 磁阻力产生的原理与研究现状

5.2 磁阻力的分析与优化

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历

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