传统的有杆采油泵驱动设备主要采用抽油杆往复运动的游梁式抽油机,存在运行效率低、调参困难、振动噪音严重、占地面积大等问题,而应用量仅次于游梁式抽油机的螺杆泵举升采油技术,采用抽油杆旋转运动采油,可以有效克服这些弊端,但其地面驱动系统仍采用异步电机配合皮带减速、蜗轮蜗杆减速的传动结构,依然存在系统效率低、调参复杂、皮带噪音等问题,尤其是运转的油井中储存了大量势能,油井停抽时会导致抽油杆高速反转,极易发生抽油杆脱节或作业人员的人身安全事故。为了克服有杆泵采油技术存在的上述弊端,本课题研究了采用低速大转矩永磁电机(Low-speed High-torque Permanent Magnet Motor,LHPMM)直接驱动抽油杆旋转的直驱采油技术,针对直驱传动结构的低速大转矩、高效和低振动噪声等要求,提出一种在常规表贴式永磁体表面加装双曲极靴的磁极结构。针对螺杆泵井停抽时电机高速反转问题,提出一种永磁体电机直驱螺杆泵井反转能量吸收技术,具体研究工作阐述如下:分析有杆采油泵采油技术中存在的问题,较好的解决方法是利用LHPMM直接驱动抽油杆采油。通过对LHPMM的设计方法的研究,降低气隙磁场谐波含量可有效解决电机效率低、振动噪声大等问题,而提高永磁体励磁磁场波形正弦度的方法降低气隙磁场谐波含量最为直接。LHPMM常采用表贴式磁极结构,常规的表贴式磁极结构为均匀气隙,形成近似矩形的气隙磁密波形,空载气隙磁场谐波含量大,会引起较大的转矩脉动和永磁体涡流损耗,因此,提出一种在常规瓦形表贴式永磁体表面加装双曲极靴的双曲磁极结构。建立了双曲磁极LHPMM参数化模型,采用基于云遗传策略(cloud genetic strategies,CGS)优化设计表贴式双曲磁极LHPMM,通过仿真和试验方法对比分析三种不同磁极结构的的LHPMM,结果表明:双曲磁极结构LHPMM能提高气隙磁场正弦度,同时削弱永磁体涡流损耗和转矩脉动,降低电机温升。为了实现螺杆泵井势能低速、柔性释放,设计了永磁电机螺杆泵直驱井反转势能吸收装置,分析了螺杆泵地面直驱井反转机理,建立了抽油杆反转时的驱动系统扭转模型,采用基于PWM斩波调阻原理吸收回馈能量,利用反电势过零检测方法估算电机转速,并通过仿真和实验验证了该技术的正确性与实用性。