随着各个行业对石油能源的需求日益增加,多数油田开采已进入中后期。往复式潜油永磁直线电泵作为新型的石油开采设备,解决了管杆偏磨的问题,提高了采油效率,适用于“三低”油藏,可应用在低产井、斜井、定向井和水平井上。圆筒型永磁直线电动机作为潜油直驱系统的核心部件,利用其往复运动直接驱动油井柱塞泵,以达到将液体从油井中提起的目的。本文对往复式潜油永磁直线电泵中应用的圆筒型永磁直线电动机进行了电磁设计,参数计算,推力性能优化,齿槽力削弱以及动子相对位置检测,主要研究内容包括以下几部分:首先,介绍了圆筒型永磁直线电机的基本结构和工作原理并综述了国内外圆筒型永磁直线电机的研究概况,以及查阅了往复式潜油永磁直线电机设计与控制、永磁直线电机推力波动削弱方法的相关文献。其次,针对往复式潜油永磁直线电机应用环境的特殊性,根据旋转电机和永磁直线电机的设计理论和计算电磁参数的方法,对圆筒型永磁直线电动机进行了电磁设计和参数性能计算,并初步确定了往复式潜油永磁直线电机的主要结构参数。然后,以9槽8极和9槽10极圆筒型永磁直线电机为例,首先分析了初级齿宽和永磁体轴向长度对电机推力性能的影响,从而确定较优结构,达到优化电机推力性能的目的;然后研究了电枢初级完全相同的两种极数圆筒型永磁直线电机的电磁性能和永磁体用量,对比分析证明多极电机电磁性能以及经济性均优于少极电机。其次分析对比了单层、双层绕组对圆筒型永磁直线电机推力性能的影响;最后对圆筒型永磁直线电机的齿槽效应进行了分析,提出一种将每极下磁极均匀分成2段同极性磁极的方法,通过有限元分析法证明了该方法削弱圆筒型永磁直线电机齿槽力的有效性。最后,介绍了潜油直线抽油系统的主要结构组成与工作原理,并针对往复式潜油永磁直线电机在井下恶劣的环境中实现往复运动的难题,提出一种增添不导磁端部的新型圆筒型永磁直线电机次级结构,由于磁路磁导的变化,导致三相电流不对称,通过检测电机输出的电流以及绕组电感波形,进而实现潜油电机动子相对位置的检测,及时换相实现潜油电机的往复运动。运用Ansoft软件对设计的电机建模仿真。结果验证了往复式潜油永磁直线电机理论的正确性和实用性。