1、石油作為當今社會的主要能源之一，采油設備的研究得到了廣泛的重視。傳統(tǒng)游梁式四連桿結構采油裝置存在中間環(huán)節(jié)多、井桿管偏磨、系統(tǒng)柔性差、效率低等問題。為了改善這些問題，相關研究人員提出了一種由直線電機直接驅動抽油泵進行往復抽油的無桿采油系統(tǒng)，該種系統(tǒng)不存在井桿管偏磨問題，并且系統(tǒng)效率高，排量調節(jié)范圍寬、易調參，可實現(xiàn)短沖程、高沖次。本文對潛油直驅系統(tǒng)中應用的圓筒型永磁直線同步電動機(Tubular Permanent Magnet Line

2、arSynchronous Motor，TPMLSM)進行了分析計算、設計和結構優(yōu)化，主要工作包括以下幾個部分:
　　研究了電機的基本結構和工作原理，基于該電機的特殊結構和工作原理，通過對普通旋轉永磁同步電機和直線感應電機電磁參數(shù)計算方法的研究，給出了適用于TPMLSM電阻、電抗參數(shù)和初級鐵心損耗的計算公式以及工作特性曲線的計算方法。
　　討論了初級線圈匝數(shù)、永磁體厚度等結構參數(shù)變化對電機性能的影響。利用有限元分析軟件Max

3、well建立電機模型，對TPMLSM的氣隙磁場分布、空載反電勢、初級三相電流和電機過載能力等性能進行分析，經(jīng)過傅里葉分解后，得到其基波和各次主要諧波分量。通過比較不同結構參數(shù)下的電機性能指標，得出了結構參數(shù)變化對TPMLSM性能的影響規(guī)律，從而確定較優(yōu)結構，以達到優(yōu)化電機的目的。
　　對電機的齒槽力進行了分析，首先通過解析法研究了TPMLSM的齒槽力，得到了齒槽力的解析表達式。其次，利用有限元法通過改變槽口寬度、氣隙不均勻程度、磁

4、極極弧系數(shù)等措施削弱齒槽效應，研究了各影響因素對電機齒槽力的影響規(guī)律。這為減小齒槽力，抑制電機輸出力波動，從而使電機能夠穩(wěn)定運行提供了參考依據(jù)。
　　根據(jù)電機各項性能指標要求，以及結構優(yōu)化和齒槽力分析結果，確定了電機設計的主要參數(shù)。利用有限元軟件建模，進行仿真計算，得到了所設計電機的磁密分布以及帶額定負載運行時性能曲線。在滿足電機設計要求的前提下，制造了樣機，進行樣機試驗，并將樣機試驗結果與有限元仿真結果進行比較驗證。驗證結果表明