井下涡轮发电机磁力传动机构耦合磁场分析

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1、第2期机械设计与制造2014年2月MachineryDesign&Manufacture59井下涡轮发电机磁力传动机构的耦合磁场分析巩宪锋，马颖丹(北京科技大学机械工程学院，北京100083)摘要：泥浆发电机利用磁力传动机构传递力矩，带动发电机转子轴旋转，从而达到连续供电的目的，为井下仪器提供能量。采用有限元的方法对井下磁力传动机构的耦合磁场建立数学模型，将磁场三维问题转化成二维问题进行分析计算，并用AnsoftMaxwell软件进行仿真；分析了磁力传动机构的结构参数外磁极厚度、内磁极厚度，气隙厚度对磁力矩的影响，仿真得

2、出磁力传动机构不同偏角所对应的的磁场分布状况和磁力矩间的关系，为磁力传动机构的力学}生能的研究提供了参考。关键词：磁力传动机构；耦合磁场；有限元；AnsofMaxwell软件中图分类号：TH16；TE242．4文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)02—0059—04AnalysisoftheCouplingMagneticFieldoftheMagneticTransmissionMechanismwithDownholeTurbineGeneratorGONGXian-feng，MAYing—dan(

3、MechanicalEngineeringSchool，UniversityofScienceandTechnologyofBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Mudgeneratortransmissiontorquebymagnetictransmissionmechanismdrivesthegeneratorrotorshrotation，SO傩toachievethepurposeofcontinuouspowersupply．providingenergyfordownh

4、oleinstrument．Here，itadoptsthemethodoffiniteelementtoestablishmathematicolmodelforcouplingfieIdofdownholemagnetictransmissionmechanism，andthethreedimensionalmagneticproblemsintoatwo—dimensionalproblemcarriesontheanalysisandcalculation，usingAnsoflMaxwellsimulation

5、．hanalyzedthestructuralparametersofthemagnetictransmissionmechanism，andbothofthethicknessoftheoutsideandinsidepole，andinfluenceofthicknessofairgaponthemagnetictorque，andthesimulationgetstherelationshipbetweenmagnetictransmissionmechanismanglecorrespondingtothedif

6、ferentrelationsandmagneticfielddistributionandmagneticmoment，05referenceforthestudyofmechanicalpropertiesofmagnetictransmissionmechanism．KeyWords：MagneticTransmissionMechanism；TheCouplingMagneticField；FiniteElement；AnsoftMaxwellS0f__tware1引言针对该磁力传动机构的耦合磁场进行分析，并利用

7、AnsoflMaxwell软件进行仿真求解。无线随钻技术近年来在国内得到快速发展，主要应用在石油和矿产勘探定向钻井领域。它主要完成把地下传感器采集到的2磁场有限元分析数学模型的建立这时所研究的涡轮磁力传动机构外观，如图1所示。其内部方位、倾斜角、工具面、伽玛、温度等信息传输到地面，以便操作人结构，如图2所示。员实时进行控制。目前井下随钻仪器的供电主要采用电池供电和发电机供电两种方式，由于电池容量有限且受温度、振动影响很大，所以涡轮永磁发电机目前已成为诸多测井系统井下主电源，其具有清洁、环保、可重复利用等特点。利用泥浆冲击

8、涡轮叶片旋转，由涡轮与内轴的磁耦合带动图1涡轮磁力传动动机构外观发电机工作，从而达到连续供电的目的，为井下仪器提供能量。将Fig．1TurbineMagneticTransmissionMechanismAppearance来稿日期：2013—07—03作者简介：巩宪锋，(1971一)，男，河北隆尧县人，工学博士，副