游梁式抽油机是我国原油开采的主要设备,但抽油机用驱动电机的大马拉小车的问题比较严重,导致采油系统的效率比较低。根据抽油机的载荷特性,采用优化设计的抽油机用节能电机在控制器的作用下,通过对油田负载情况的检测,自动切换电机的功率档,使电机的输出特性与负载始终处于最佳的匹配状态,达到节能的目的。本文首先介绍了节能电机的设计方案,分析了基于反时滞后算法设计的节能控制器的工作原理及节能电机断相保护电路的组成与实现。其次对实验测得的节能电机的起动电流和起动转矩以及在不同负荷下的各测试参数与普通Y 系列电机在相同功率点进行对比,节能电机起动电流低于普通Y 系列电机而起动转矩与其持平,并且在低恒定负荷区的功率因数曲线及效率曲线优于普通Y 系列电机。再次根据有限元计算方法,给出了抽油机用节能电机的求解域,边界条件和假设条件。利用电磁场理论和变分法建立电动机的二维电磁场的数学模型,给出了正弦时变场单元分析过程和离散格式以及最终的总体合成方程。把正弦电磁场计算的起动转矩、起动电流值以及不同恒定负载下效率、功率因数、输入电流及输出转矩的计算结果与实测数据进行了对比,验证了节能电动机的电磁场数值计算结果满足实际工程精度的要求。最后论文建立了考虑转子斜槽结构的多截面有限元模型,以端电压为输入量,可直接计算出节能电机的起动电流和起动转矩,计算结果与实测数据的比较验证了该方法的可靠性。经过优化设计的抽油机用节能电机体积小、重量轻、耗材少,不仅具有良好的起动性能,而且在低负荷区节能明显,在油田有广泛的应用前景。