电动燃油泵用永磁直流电动机研究-电气工程专业论文.docx

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - - I - 摘 要 电动燃油泵是汽车汽油喷射系统中重要部件。由直流永磁电动机直联一个 涡轮泵组成。高效率、低成本、可靠性高、能满足汽车各种工况使用的电动燃 油泵电机的设计，对汽车性能的影响至关重要。必须对油泵的性能进行分析， 通过理论计算、仿真、试验才能实现油泵特性与电机特性最佳匹配。 涡轮泵的结构复杂性和设计难度较大，不同汽车生产厂家的对燃油泵的要 求也各不相同。在工程实践上通常采用先设计一种效率较高的涡轮泵后，通过 调整直流永磁电动机的参数来满足不同厂家对其运行性能的要求。需要调整的 电机的参数主要包括：改变永磁体材料、永磁体尺寸、转子绕组匝数、绕组线 径等。 本文首先通过对涡轮泵性能进行分析，将汽车厂家对燃油泵的性能指标要 求转化为电机的额定技术数据。再根据燃油泵电机的这些指标，进行电机的磁 路设计和电枢绕组计算以及结构设计，通过各个部分的优化设计，完成电机永 磁体、机壳、电枢、绕组等主要部件的设计任务。 然后采用磁路法对电机进行等效磁路计算、换向计算、最大去磁校核、工 作特性计算。这些计算的目的在于校核上述设计的准确性。 同时，采用电磁场二维有限元法对该种电机的各种参数、性能进行准确计 算与研究。采用场路结合的有限元分析方法，通过软件的方式将换向器部分接 入有限元剖分以及计算过程中，完成整个换向过程的仿真分析。并与采用磁路 法进行的计算进行了对比分析。对比分析了磁密分布、电流、转矩、电枢反应 等性能参数。并对极弧系数、充磁方式等对电机性能的影响进行了研究。 最后，通过调整电机计算参数，设计出五种电机方案，并对这五种方案进 行计算对比、试验分析，从而设计出运行电流最小的电机和制造成本最低的电 机设计方案。 关键词：燃油泵；永磁直流电机；等效磁路计算；有限元分析；磁场优化 - - II - Abstract Electric fuel pump consists of a permanent-magnet DC motor and turbine pump coupled to the motor directly. It’s necessary to analyze its performance in order to achieve good electric fuel pump with low cost, high efficiency, excellent reliability and suitable for all modes of vehicle. Based on the theoretical calculation, simulation and tests, the most reasonable engagement on both characteristics will be constructed. It’s very difficult to design the turbine pump due to its complicated structure, and the requirements are different for each vehicle manufacturer. Therefore, the most widespread approach for engineering development to meet the different requirements is to adjust the motor’s parameters after obtaining a turbine pump with high efficiency. Generally, these parameters modified include the material and size of permanent magnet, rotor winding number and diameter, etc. The performance of turbine pump is analyzed firstly in this paper, and then the requirements for fuel pump are converted into the rated parameters of motor. Based on those parameters, the magnet circuit design and HYPERLINK /search/en/armature%2Bwinding armature winding calculation will be carrie