本文選題：單元組合式永磁電機 + 田口法　； 參考：《沈陽工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：潛油泵直驅單元組合式永磁電機與普通潛油異步電機相比,具有高效率、高功率因數(shù)、體積小及易于生產制造等優(yōu)點。潛油電機外徑受油井套管尺寸的限制,只能靠增加軸向長度來滿足一定輸出功率的需要,故其通常有著超細長比的特殊結構,這種結構使得生產制造和維修護理變得極為困難。本文研究的潛油永磁電機為單元組合式結構,該潛油電機結構為數(shù)節(jié)單元電機組合,這樣就大大減少了該電機的加工制造難度,且這種結構形式使得潛油電機可根據不同的負載需要靈活匹配單元電機的數(shù)量,大大節(jié)省了生產成本。為了提高該電機的軸向利用率及降低其吊裝折斷的風險,本文改進了其單元組合連接結構形式。由于潛油電機受油井套管尺寸的限制,其外徑及軸向長度均需取到合適范圍以內,為了保證在一定體積內其滿足足夠大的輸出轉矩要求,須盡量提高其轉矩密度。本文以提高該電機轉矩密度為目標,利用有限元聯(lián)合田口法優(yōu)化設計了電機的相關結構尺寸,對優(yōu)化后的轉矩密度進行了分析計算。電機采用真分數(shù)槽集中繞組具有高功率密度、容錯性好等優(yōu)點,但真分數(shù)槽集中繞組會帶來繞組磁動勢諧波含量多,增加電機轉子損耗及轉矩脈動等問題,本文研究的潛油電機采用真分數(shù)槽集中繞組。本文利用磁動勢合成圖法對該電機繞組進行了磁動勢諧波分析,得出了諧波含量分布情況。并提出采用雙定子繞組法對該諧波進行削弱,利用有限元分析手段,對削弱后的磁動勢諧波含量進行了分析。為了進一步對削弱效果進行驗證,分析計算了相關次數(shù)諧波的繞組系數(shù)。潛油電機單元組合運行會產生較大的轉矩脈動,本文對該轉矩脈動進行了分析,具體分析了轉軸扭曲形變以及單元間組合運行對電機轉矩脈動的影響,提出改變相鄰單元電機定子軸線相對位置來削弱此轉矩脈動,并對該方法的削弱效果進行了理論分析校核。最后,本文對樣機實驗進行了敘述分析。實驗證明了改變相鄰單元電機定子軸線相對位置削弱組合運行轉矩脈動方法的有效性及該潛油電機相比普通潛油異步電機優(yōu)異的性能。
[Abstract]:Compared with the conventional submersible induction motor, the submersible pump direct-drive unit combined permanent magnet motor has the advantages of high efficiency, high power factor, small volume and easy production and manufacture. The outer diameter of the submersible motor is limited by the casing size of the oil well, and it can only meet the need of output power by increasing the axial length, so it usually has a special structure of super slenderness ratio, which makes production, manufacture and maintenance and nursing extremely difficult. The submersible permanent magnet motor studied in this paper is a combined unit structure. The structure of the submersible permanent magnet motor is composed of several submersible motor units, which greatly reduces the difficulty of machining and manufacturing of the motor. Moreover, the submersible motor can flexibly match the number of unit motors according to different loads, which greatly saves the production cost. In order to improve the axial utilization rate of the motor and reduce the risk of its hoisting and breaking, this paper improves the structural form of its unit combined connection. Because the submersible motor is limited by the casing size of oil well, its external diameter and axial length should be taken within the proper range. In order to ensure that the submersible motor can meet the requirement of large enough output torque in a certain volume, the torque density should be raised as far as possible. In order to improve the torque density of the motor, this paper optimizes the structure size of the motor by using the finite element method and the Taguchi method, and analyzes and calculates the torque density after the optimization. The real fractional slot concentrated winding has the advantages of high power density and good fault tolerance. However, the true fractional slot concentrated winding will bring more harmonics to the winding, increase the rotor loss and torque ripple, etc. The submersible motor studied in this paper adopts the true fractional slot concentrated winding. In this paper, the magnetic EMF harmonic analysis of the motor windings is carried out by using the magnetoEMF synthesis diagram method, and the distribution of the harmonic content is obtained. The method of double stator winding is used to weaken the harmonic. The harmonic content of the weakened magnetodynamic potential is analyzed by finite element method. In order to verify the weakening effect, the winding coefficients of harmonics are analyzed and calculated. The torque ripple of submersible motor is analyzed in this paper. The twist deformation of rotating shaft and the effect of combined operation between units on torque ripple of submersible motor are analyzed in this paper. The torque ripple is weakened by changing the relative position of the stator axis of the adjacent unit motor, and the weakening effect of the method is theoretically analyzed and checked. Finally, the prototype experiment is described and analyzed. The experiment proves the effectiveness of the method of weakening the combined running torque ripple by changing the relative position of the stator axis of the adjacent unit motor and the excellent performance of the submersible motor compared with the ordinary submersible asynchronous motor.
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE933.3;TM351

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