基于田口法的钻井直驱永磁同步电机设计及优化

作者：崔俊国; 高翔; 肖文生; 赵海洋; 张俊; 鲁中歧; 邵建鑫

来源：石油机械, 2022, 50(04): 38-48.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2022.04.006

• 永磁电机
• 尺寸设计
• 田口法
• 电磁优化
• 电磁分析
• 温度场分析

针对“三相电机+减速装置+钻具”系统存在的机组冗长、效率低及可靠性低等问题，研发了钻井直驱永磁同步电机。设计计算了电机关键部件；以效率和齿槽转矩为优化目标，开展了电机稳健参数优化，采用田口法开展了电磁优化设计，筛选影响效率和齿槽转矩的4个显著因子作为可控因子，利用正交表对优化参数及其水平进行试验，计算了优化参数对效率和齿槽转矩影响程度，得到最优参数组合；开展了优化后电机的空载与负载电磁仿真分析，研究了空载与负载下电机性能，验证了电机优化设计的合理性；计算了电机额定工况运行下的主要损耗及关键部件生热率，仿真分析了电机在有、无钻井液通入下的温度分布，进一步验证了电机设计的合理性。研究结论可为井下直驱电动钻具设计提供理论依据，也可为海洋油气及水合物钻采设备的创新提供技术支持。

• 单位
  中国石油大学（华东）; 机电工程学院