Моделювання характеристик двигуна постійного струму приводу паливної системи автомобіля

Abstract

У роботі розглянуто питання підвищення надійності та вдосконалення характеристик низьковольтного двигуна постійного струму з постійними магнітами, що використовується у приводах паливної системи автомобіля. Двигуни постійного струму із постійними магнітами використовуються в якості привідних двигунів в автомобільному транспорті, оскільки мають високу надійність, простоту конструкції та обслуговування. В рамках проведеного дослідження розроблено тривимірну польову математичну модель для дослідження розподілу електромагнітного поля та характеристик досліджуваного двигуна. Розробка саме тривимірної польової математичної моделі обумовлена тим, що дана модель у повній мірі враховує складний тривимірний характер розподілу поля та може врахувати наявність повздовжніх та поперечних кінцевих ефектів. Представлено результати моделювання електромагнітних процесів у базовій конструкції двигуна, виявлено суттєвий вплив кінцевих ефектів на розподіл магнітної індукції, що призводить до збільшення втрат, нерівномірного нагріву, підвищення вібрацій та зниження надійності. Запропоновано методи оптимізації конструкції, зокрема збільшення осьової довжини магнітів статора, що дозволяє зменшити вплив поперечних кінцевих ефектів та профілювання полюсів, що дозволяє зменшити поперечні кінцеві ефекти і покращити характеристики двигуна. Результати досліджень підтверджують ефективність запропонованих підходів та можуть бути використані при проектуванні електромеханічних перетворювачів енергії для автомобільної та іншої техніки. The paper considers the issue of increasing the reliability and improving the characteristics of a low-voltage DC motor with permanent magnets, which is used in the drives of the car fuel system. DC motors with permanent magnets are used as drive motors in motor transport, as they have high reliability, simplicity of design and maintenance. As part of the research, a three-dimensional field mathematical model was developed to study the distribution of the electromagnetic field and the characteristics of the engine under study. The development of a three-dimensional field mathematical model is due to the fact that this model fully takes into account the complex three-dimensional nature of the field distribution and can take into account the presence of longitudinal and transverse end effects. The results of modeling electromagnetic processes in the basic design of the engine are presented, a significant influence of end effects on the distribution of magnetic induction is revealed, which leads to increased losses, uneven heating, increased vibrations and reduced reliability. Methods for optimizing the design are proposed, in particular, increasing the axial length of the stator magnets, which allows reducing the influence of transverse end effects and profiling the poles, which allows reducing transverse end effects and improving engine character-istics. The research results confirm the effectiveness of the proposed approaches and can be used in the design of electromechanical energy converters for automotive and other equipment.