潜油采油系统可以对水平井、斜井进行开采,十分适合我国油田的开采现状,但现阶段该系统采用潜油异步电机配合减速器驱动,机械故障率较高受径向空间限制较大,造成了电机生产困难、结构易损等问题。本文针对传统潜油电机的槽满率低、绕组易损的问题采用模块组合式结构,旨在解决潜油电机可靠性难题实现稳定低速直驱。本文首先分析了模块组合电机的模块方式并优选了极槽配合设计了一台去线圈模块组合式潜油永磁电机。采用分数槽集中绕组显著减小轭部磁路长度增大气隙圆的直径,同时分析了设计参数对齿槽转矩、反电动势谐波及转矩脉动的影响,改善电机电磁性能。潜油电机的径向尺寸及磁钢尺寸较小、漏磁较大,本文采用内置切向式钕铁硼永磁体配合径向铁氧体补偿的方式,显著减小了电机的漏磁,提高了电机的磁负荷及转矩密度。潜油永磁电机工作于井下数千米处温度传感器难以测量其温度,传统井上温升实验也难以模拟井下工况,故对模块组合式潜油永磁电机的各部分温升判断是材料选择与电机可靠性的重中之重。本文采用将热对流等效为热传导的方法计算电机三维温度场,得到极限工况下电机的温升,以此为依据分析模块组合式潜油永磁电机冷却条件可等效为地面自然冷却,为今后研究起到了一定的参考意义。分数槽集中绕组产生的电枢磁动势中含有更多的低阶次谐波,可能会带来更严重的振动问题。本文研究了模块组合式潜油电机的径向力波及电磁振动情况,按照径向力波来源进行分类分析,并总结永磁电机气隙磁密、径向力波的一般频谱规律,分析可知永磁电机的最低径向力阶次为极槽数的最大公约数,将径向力波施加于定子有限元分析常规电机与模块组合式定子模态及谐响应情况,进而分析模块组合对电机振动的影响。可知低次径向力波对振动影响较大,模块组合后电机定子刚度较低,设计时应格外注意低阶径向力造成的影响。