新型永磁同步顶驱电机设计与研究

王云洪 张国平 陈起旭

（(中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064）

0 引言

海洋石油天然气是石油行业的未来，而海洋石油的开采离不开顶驱等相关设备。由于工作环境恶劣，对设备的可靠性要求高等因素，目前，我国使用的顶驱电机基本是从国外进口。因此，研发满足工况的顶驱电机，提高该领域产品的国产化率，降低成本非常迫切。

目前所用顶驱电机主要为异步电动机，存在电机性能和工作工况不吻合、绝缘寿命低等问题，严重影响了开采的进度和效率，需要一种满足顶驱设备工况、具备较长绝缘寿命的电机来替代现有电机。

本文根据顶驱电机实际工况出现的问题，研究了新型永磁同步电动机[1,2,4]。如图 1 所示，该电机采用最优的电磁设计方案，使电机性能满足顶驱电机特定的工况，紧凑的结构设计、独特的冷却系统，解决了工作环境中因盐雾对电机绕组绝缘破坏的问题，满足了实际恶劣的工作环境。

图1 顶驱电机图

1 设计原理

1) 采用弱磁调速原理满足恒功率性能要求；

2) 采用紧凑的结构设计，以满足现场安装；

3) 采用定子轭部开孔通风的冷却方式，避免冷却空气中的盐雾对绕组的破坏。

主要技术指标：

额定功率：257 kW；额定电压 600 V；额定工作频率60 Hz；工作频率范围0-120 Hz；最高恒功转速2400 r/min；额定效率>95 % 。

2 设计过程

2.1 永磁同步电动机电磁设计

2.1.1 电机主要尺寸的确定

1) 极数：6极

2) 定子槽数及槽型：54槽，平行槽

3) 转子磁钢：内置式V形

4) 定子冲片及铁心尺寸

定子冲片图如图2所示。