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游梁式抽油机半直接驱动轴向磁通开关磁阻电机设计

游梁式抽油机半直接驱动轴向磁通开关磁阻电机设计

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作者：连厚宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

游梁式抽油机作为石油企业获取原油的主要设备,其传动链长、功率因数低等缺点造成巨大资源浪费。目前,主要采用稀土永磁电机直接驱动减速箱以省去传动环节,但是,稀土永磁材料成本过高,还经常出现供应不足的现象。轴向磁通开关磁阻电机... 详细信息

游梁式抽油机作为石油企业获取原油的主要设备,其传动链长、功率因数低等缺点造成巨大资源浪费。目前,主要采用稀土永磁电机直接驱动减速箱以省去传动环节,但是,稀土永磁材料成本过高,还经常出现供应不足的现象。轴向磁通开关磁阻电机具有成本低、可工作在恶劣环境等优点,可适用于游梁式抽油机的驱动。因此,对该类电机的优化设计尤为必要。本文根据电机安装要求及工作环境要求,设计一台扁平结构的轴向磁通开关磁阻电机,主要研究内容如下:首先,通过研究径向磁通开关磁阻电机现有的设计理论,以此类比并确定轴向磁通开关磁阻电机的主要结构参数;研究轴向磁通开关磁阻电机的气隙长度、定转子极弧系数及转子厚度的变化对输出转矩及转矩波动的影响;研究定子轭部厚度对电机平均转矩的影响;研究不同定子内外径比下电机输出转矩及铁耗的变化规律。其次,研究无取向硅钢材料、有取向硅钢材料、软磁复合材料的优缺点;对比三种不同电工材料的磁化曲线;研究无取向硅钢材料、有取向硅钢材料、软磁复合材料对电机输出转矩及转矩波动的影响;分析采用三种不同转子材料对电机气隙磁密的影响及磁密分布情况。接着,研究转子凸台厚度及宽度的变化对输出转矩及转矩波动的影响;对凸台转子结构及无凸台转子结构下电机的输出转矩、电流波形、铜损、铁损及磁密分布情况进行对比及分析。最后,对电机模型参数及热源进行求解;通过Solidworks对轴向磁通开关磁阻电机模型进行简化;利用Fluent仿真软件对电机额定工况下的散热能力进行仿真分析;探究轴向磁通开关磁阻电机内部的温度分布情况并验证电机的热稳定性。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机定转子极弧系数转子材料转子凸台结构电机内部温度分布

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