钻井过程中水平井段岩屑携带困难、易形成岩屑床,因而研发了一种新型液力-磁传动岩屑清除器,但对其磁扭矩传动影响机制、最佳磁路结构及磁铁配置等尚不清楚。为此,分别应用有限元数值模拟方法与磁库仑数值计算方法对影响磁扭矩传递的因素进行分析,同时根据Halbach磁铁阵列结构进一步优化磁力传动机构磁路参数,获得最佳磁铁配置。实验及计算结果表明:(1)通过提高气隙磁通密度,降低磁路磁阻,增加静磁能的储积等方式可以提高磁扭矩的传递效率;(2)磁扭矩随磁偶对数的增加呈先增大后减小的趋势,12对磁偶的磁扭矩达到最大值;(3)在永磁铁大厚度、高覆盖面积条件下,负-正阵列模型产生磁扭矩远优于相同配置下径向阵列模型产生磁扭矩;(4)液力-磁传动岩屑清除器与常规5寸钻杆配套使用,满足结构支持要求,壳体厚度选择9～10mm,永磁铁排布选择负-正阵列模型。磁偶对数选择12对,永磁铁厚度选择9.5～10.5mm,覆盖面积选择100%全覆盖;(5)室内实验结果与多种计算方法结果绝对误差小于17%,能够满足工程计算对精度的要求。结论认为,所建立的多种计算模型较为合理,Halbach阵列结构能更好的激发磁铁效能,可作为该工具结构优化设计的技术手段。