检索结果-南通市图书馆

作者：张文博兰州理工大学

学位级别：硕士

顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备,是近代钻井装备的三大技术成果(交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统)之一,顶驱电机作为其中的关键设备,对油田开采的工作效率与节能降耗具有重要影响作用。然而,传统顶驱电机体积庞... 详细信息

顶部驱动钻井装置是当今石油钻井的前沿技术与装备,是近代钻井装备的三大技术成果(交直流变频电驱系统和井下钻头增压系统)之一,顶驱电机作为其中的关键设备,对油田开采的工作效率与节能降耗具有重要影响作用。然而,传统顶驱电机体积庞大、安装困难,无法满足顶驱电机低速大转矩的要求。本文提出一种新型分裂齿永磁游标电机优化设计,可省去变速齿轮箱,实现顶驱机组低速大转矩的直驱目的,同时,为提高此类电机的弱磁调速范围,引入混合励磁方案,确保顶驱电机在不同调速工况下的高效运行能力。主要研究内容如下:(1)根据钻井顶驱的应用背景及设计要求确定电机拓扑结构,对比分析整数槽绕组与分数槽绕组的利弊及不同极槽配比下电机的电磁性能,提出一种24/5/19组合的(调制齿数/电枢绕组极对数/转子永磁体极对数)分裂齿永磁游标电机,其特征在于定子调制齿的非均匀分布。对该电机定子和转子进行参数化设计与分析,并采用遗传算法对电机全局优化。将所设计的非均匀分裂齿永磁游标电机与均匀分裂齿永磁游标电机进行对比分析,以验证调制齿非均匀分布的多工作谐波特性。(2)为解决分裂齿永磁游标电机的漏磁及提高其功率密度,提出一种分裂齿定转子双励磁永磁游标电机,其关键在定子调制齿之间嵌入辅助磁体,转子永磁体采用Halbach阵列结构,并通过正交试验法对其关键参数进行优化,有效提升了相同永磁体用量下电机的转矩密度和功率密度。将优化后的电机与初始电机进行电磁性能对比分析,结果发现优化电机漏磁较小,转矩密度提升28.29%,且转矩脉动下降7.4%;额定运行时,电机效率达90%,功率因数为0.85,符合钻井顶驱电机的工作要求。(3)为提高分裂齿永磁游标电机弱磁扩速能力,将分裂齿永磁游标电机与磁阻电机巧妙地结合在一起,提出一种分裂齿混合励磁永磁游标电机。介绍该电机多工作谐波的调磁原理,对该电机定转子各关键尺寸参数进行分析与设计。建立有限元模型对不同励磁电流下电机电磁性能进行分析,验证其调磁原理的有效性。

关键词：顶驱电机永磁游标电机分裂齿混合励磁多工作谐波

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顶驱钻井用混合永磁游标电机设计与优化

顶驱钻井用混合永磁游标电机设计与优化

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作者：何逍兰州理工大学

学位级别：硕士

作为石油钻井平台的关键部件,顶驱电机的性能直接关系到钻井的工作效率。为解决传统顶驱电机存在的转矩密度低、体积大等问题,基于永磁游标电机自身多谐波工作的特性,本文结合顶驱电机具有低速大转矩及一定过载能力的要求,设计了表贴式... 详细信息

作为石油钻井平台的关键部件,顶驱电机的性能直接关系到钻井的工作效率。为解决传统顶驱电机存在的转矩密度低、体积大等问题,基于永磁游标电机自身多谐波工作的特性,本文结合顶驱电机具有低速大转矩及一定过载能力的要求,设计了表贴式永磁游标电机,并制作了样机。同时为了满足不同调速工况下电机的高效运行,提出一种具有新型串联磁路的混合永磁游标电机,通过调节调磁绕组的电流,改变低矫顽力永磁体的磁化状态,从而实现电机的气隙磁通调节,解决了传统顶驱电机在弱磁时损耗高、逆变器容量大等问题。主要研究内容如下:(1)针对表贴式永磁游标电机基本结构,利用等效磁路法详细分析了该电机的磁场调制工作原理,说明了其具有低速大转矩特点的本质在于基波磁场和调制谐波磁场共同参与机电能量转换,并通过与传统永磁同步电机的对比分析,说明了此类电机在顶驱机组应用中具有省略变速齿轮箱,提高装置转矩密度的优越性。(2)根据顶驱机组的运行工况,制定了游标电机的设计指标,并推导了电机的转矩与主要尺寸的关系式,为电机的主要参数选取提供了理论依据。基于有限元法,探究了极比、极槽配合对漏磁的影响,分析了裂比、齿宽、槽深、永磁体厚度以及极弧系数等参数与转矩、空载反电势之间的关系,以输出转矩为目标进行主要结构尺寸优化设计,在此基础上制作了实验样机,实验测试结果证明了设计方案的正确性。(3)提出了一种新型串联磁路混合永磁游标电机,分析了调磁绕组在对低矫顽力永磁体进行充去磁时气隙磁通的变化,运用有限元优化了低矫顽力永磁体的尺寸,对其在弱磁情况下的电磁特性进行了分析,并与原样机进行了对比,验证了其实现对气隙磁通调节的合理性。本文开展基于新型永磁游标电机的研究工作,为提升顶驱机组性能提供了新的选择方案,同时也为其它低速大转矩电力传动以及直驱式发电系统设计提供了参考依据,具有一定的实用价值。

关键词：顶驱电机有限元永磁游标电机混合永磁尺寸优化

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顶驱电机方案研究

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承德石油高等专科学校学报 2010年第3期12卷 47-50页

作者：张军韩兵奇中国石油大学(华东)机电装备教学实习总厂山东东营257061

阐述了顶驱电机的类型与特点,分析了顶驱钻井系统的钻进工况,并结合开关磁阻电机技术对顶驱电机方案进行了研究。

关键词：顶驱电机开关磁阻电机钻井

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