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

【摘要】：潛油泵直驅(qū)單元組合式永磁電機(jī)與普通潛油異步電機(jī)相比,具有高效率、高功率因數(shù)、體積小及易于生產(chǎn)制造等優(yōu)點(diǎn)。潛油電機(jī)外徑受油井套管尺寸的限制,只能靠增加軸向長(zhǎng)度來(lái)滿足一定輸出功率的需要,故其通常有著超細(xì)長(zhǎng)比的特殊結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)使得生產(chǎn)制造和維修護(hù)理變得極為困難。本文研究的潛油永磁電機(jī)為單元組合式結(jié)構(gòu),該潛油電機(jī)結(jié)構(gòu)為數(shù)節(jié)單元電機(jī)組合,這樣就大大減少了該電機(jī)的加工制造難度,且這種結(jié)構(gòu)形式使得潛油電機(jī)可根據(jù)不同的負(fù)載需要靈活匹配單元電機(jī)的數(shù)量,大大節(jié)省了生產(chǎn)成本。為了提高該電機(jī)的軸向利用率及降低其吊裝折斷的風(fēng)險(xiǎn),本文改進(jìn)了其單元組合連接結(jié)構(gòu)形式。由于潛油電機(jī)受油井套管尺寸的限制,其外徑及軸向長(zhǎng)度均需取到合適范圍以內(nèi),為了保證在一定體積內(nèi)其滿足足夠大的輸出轉(zhuǎn)矩要求,須盡量提高其轉(zhuǎn)矩密度。本文以提高該電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度為目標(biāo),利用有限元聯(lián)合田口法優(yōu)化設(shè)計(jì)了電機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸,對(duì)優(yōu)化后的轉(zhuǎn)矩密度進(jìn)行了分析計(jì)算。電機(jī)采用真分?jǐn)?shù)槽集中繞組具有高功率密度、容錯(cuò)性好等優(yōu)點(diǎn),但真分?jǐn)?shù)槽集中繞組會(huì)帶來(lái)繞組磁動(dòng)勢(shì)諧波含量多,增加電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等問(wèn)題,本文研究的潛油電機(jī)采用真分?jǐn)?shù)槽集中繞組。本文利用磁動(dòng)勢(shì)合成圖法對(duì)該電機(jī)繞組進(jìn)行了磁動(dòng)勢(shì)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(duì)該諧波進(jìn)行削弱,利用有限元分析手段,對(duì)削弱后的磁動(dòng)勢(shì)諧波含量進(jìn)行了分析。為了進(jìn)一步對(duì)削弱效果進(jìn)行驗(yàn)證,分析計(jì)算了相關(guān)次數(shù)諧波的繞組系數(shù)。潛油電機(jī)單元組合運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),本文對(duì)該轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析,具體分析了轉(zhuǎn)軸扭曲形變以及單元間組合運(yùn)行對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響,提出改變相鄰單元電機(jī)定子軸線相對(duì)位置來(lái)削弱此轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),并對(duì)該方法的削弱效果進(jìn)行了理論分析校核。最后,本文對(duì)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了敘述分析。實(shí)驗(yàn)證明了改變相鄰單元電機(jī)定子軸線相對(duì)位置削弱組合運(yùn)行轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)方法的有效性及該潛油電機(jī)相比普通潛油異步電機(jī)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(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE933.3;TM351

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本文編號(hào)：2015547