关于面装式永磁伺服电动机的齿槽转矩问题.docx

特种电机及控制课程研究报告题目如：关于面装式永磁伺服电动机的齿槽转矩问题2016/2017学年 第 二 学期课程名称 特种电机及控制 学生姓名 黄鑫 班级学号 1601班201610103导师姓名 安跃军教授任课教师 安跃军教授 第一章 绪论11.1课题背景11.2 课题意义11.3 国内外发展现状21.3.1 潜油电机的发展现状21.3.2 永磁潜油电机发展现状31.3.2 高温潜油电机的发展现状4第二章 潜油电机的结构和设计特点52.1 潜油电机的基本结构52.2 潜油电机的结构特点62.3 潜油电机的设计特点72.3.1 整体与单段电机的关系72.3.2 主要尺寸与参数、性能的关系82.4 潜油电机损耗的计算82.4.1 绕组损耗82.4.2 铁心损耗92.4.3 机械损耗102.4.4 杂散损耗10第三章 电机材料的高温特性113.1 金属导电材料的高温特性113.2 磁性材料的高温特性123.2.1 磁性材料的居里温度123.2.2 电机导磁材料的高温特性123.2.3永磁材料的高温性能13第一章 绪论1.1课题背景随着石油工业的发展，石油钻井技术也得以进步和发展，更多的深井、超深井（6000m以上）、高温（170-190℃）油井也投入开发，并且越来越多的采用潜油电泵生产[1]。例如，胜利油田桩西古潜山油藏，位于济阳坳陷沾化凹陷东部，油藏埋藏深在3500-4500 m以下。单井产量普遍较低，井底温度高，一般在150-180℃。油井深（3500-4500m），温度高。井底温度对于潜油电泵，潜油电机的材料、性能要求是非常严格的。在高温条件下，普通潜油电机绝缘性能下降，容易击穿烧毁。潜油电泵机组使用寿命普遍较短，从统计的数据中可以看出电气故障占70%。综合分析主要原因是在高温下电泵机组的电气性能急剧下降，故障率升高，最终导致频繁故障[2]。通用的潜油电机是异步电动机，效率和功率因数都比较低，耗电量大，导致油田电费支出庞大。同时，其通常为两极简单结构，转速较高。现有的高温下的潜油电机也基本上均是三相异步电动机。这种高温的工作环境，对电机的绝缘强度和电机材料的导电导磁性能均有着巨大的影响，进而影响着电机的各相运行性能[3]。目前，针对高温潜油电机的研究，主要集中在电机的耐高温能力与减少电机的温升两个方面，如：高温电机绝缘强度的优化以提高耐高温能力，机械结构配合与润滑的优化设计以减少机械损耗、分析温升的最高点以有针对性的加强绝缘优化等[4]。而针对高温潜油电机性能变化的分析研究较少。当下，在高温潜油电机的设计制造过程中，亦是主要考虑绝缘强度和温升两个主要因素，对高温电机的实际使用，采用的方法主要是降低功率使用的方法。而这种使用方法不能有效的发挥电机的性能而达到物尽其用。1.2 课题意义异步起动永磁潜油电机与三相感应潜油电机相比有很多优势。不仅能减少噪声污染、改善电网质量，更重要的是节能。异步起动永磁潜油电机的性能优势体现如下[5]：1.效率高 异步起动永磁潜油电机因没有转差损耗、转子损耗以及励磁损耗，其效率比同规格的感应潜油电机要高出7%-10%。2.功率因数高 异步起动永磁潜油电机的功率因数高出同规格容量感应潜油电机的10%左右。由于功率因数高可以改善电网性能。3.改善供电电缆性能 异步起动永磁潜油电机的气隙磁场不由励磁电流供给，而主要由电机转子永磁体提供，所以可减少总供电电流，供电电缆性能得以改善。4.运行稳定性高 感应潜油电动机有转差率，由于潜油电机具有分段结构，各分段转子的最佳工作点转差率不同，造成过载单元出现故障，最后整台潜油电机将会报废。但异步起动永磁潜油电机工作状态中其稳定性明显优于感应式潜油电机，由于供给的电源频率保持不变，其转速不会随负载变化而波动，各转子单元转速一致，所受力矩也一样。异步起动永磁潜油电动机的同步性能使得其比三相感应潜油电机要容易控制，其过载能力比相应的感应潜油电机更强。5.节约空间资源 由于异步起动永磁潜油电机采用了高性能的永磁材料，要比同极数、同容量的感应潜油电机的重量和体积减小10%左右。能减少了异步起动永磁潜油电机的占地面积，减轻了机械结构的负担。1.3 国内外发展现状1.3.1 潜油电机的发展现状潜油电机是潜油电泵系统中最为重要的组成部分，它带动电泵抽取地下原油，为整个系统提供驱动动力，同时也是设计要求中最高的一部分。随着潜油螺杆泵的大量投产，与其相关的设计与开发越来越得到重视，潜油电机也逐渐发展起来[6-10]。潜油电机是由A.S艾路托诺夫提出并首先制造的。1926年应用到油田当中，之后，潜油电机的技术不断完善，在全球得到了广泛的应用。目前潜油电机的发展方向主要分为两个方面：一是永磁化，二是变频化。永磁同步潜油电机具有较高效率，并且电机运行稳定，同时可以改善