磁偶合驱动轴流式血泵的可行性研究

报道一种新的自行设计研制的磁偶合驱动轴流式血泵 ,电机采用自制的中空无刷直流电机 ,血泵进出口及叶轮在一条轴线上 ,使血泵内与流体力学有关的结构更为合理 ,对血泵性能进行了测试和验证 ,实验表明该泵的性能良好 。

磁极位置对永磁轴流式血泵驱动能力影响的研究

为提高永磁轴流式血泵的驱动能力,利用ANSYS有限元分析软件仿真计算了大间隙磁力驱动系统的驱动力矩,通过实验计算了永磁轴流式血泵的最大负载力矩,得到了磁极相对位置(系统耦合距离、两电磁体间磁极距离、永磁体偏离两电磁体中心位置的距离、两电磁体间的相对夹角等)对系统驱动能力的影响。结果表明:通过减小系统耦合距离,减小两电磁体间磁极距离,将永磁体置于偏离电磁体中心位置8 mm左右的位置,将两电磁体垂直放置等方法,可以提高系统驱动能力。

微型轴流式血泵外磁场驱动方法的探讨

在人工心脏研究过程中,血泵能源的提供方式是人工心脏研究的关键问题之一。从临床应用的角度,提出了几种适合于微型轴流式血泵驱动的交变磁场产生方法。

基于单片机控制的微型轴流式血泵外磁驱动系统

微型轴流式血泵是目前人工心脏结构研究的热点,外磁驱动是一种新型的血泵驱动方式。该文介绍了以单片机AT89S52为控制单元的血泵外磁驱动系统,该系统具有良好的调速性能和控制性能。还介绍了其硬件设计和软件设计。

轴流式血泵磁力驱动系统转矩特性研究

为了进一步缩小轴流式血泵体积,为驱动结构优化设计提供指导,研究血泵磁力驱动系统驱动力矩和负载力矩。以实际轴流式血泵为基础,设计了三齿槽和六齿槽两种定子结构;基于ANSYS软件建立了血泵磁力传动系统二维电磁场仿真模型,计算并比较了两种结构的驱动力矩,研究电流对驱动力矩影响规律,建立了血泵负载力矩模型;进行了血泵流体力学特性试验。研究结果表明:在满足人体正常生理要求时,血泵负载力矩值为0.0107 N.m;额定功率下,三齿槽定子结构比六齿槽结构具有更好的驱动能力,驱动电流与驱动力矩成线性正相关关系,电流为0.32 A时,三齿槽定子能够满足血泵9 000 r/min时对驱动力矩要求。该研究为轴流式血泵的磁力驱动结构设计及优化提供了理论依据。

无刷直流电动机在轴流式血泵系统中的应用

根据人工心脏轴流式血泵系统的特殊要求,对所采用的微型无刷直流电动机的设计方法和关键参数进行了分析探讨,针对电机高速运行时定子齿存在的严重的磁饱和问题,提出将电机定子部分设计为三齿槽,并采用DSP实现了电机的无位置传感器控制。仿真和实验结果表明,该电机良好的起动特性和机械特性基本能够满足轴流式血泵系统的要求。

基于外磁场耦合的血泵驱动系统

基于横向旋转磁场的耦合原理,提出轴流式血泵外磁场驱动系统方案,设计一种泵机分离的结构。采用等效电流法建立了永磁体等效物理模型,计算血泵驱动系统的主动轮和从动轮之间的距离、相对转角以及磁极对数对血泵传动扭矩的影响。研究结果表明:在生理范围内,即主动轮与从动轮的安装距离小于60mm,设计的永磁体输出的扭矩大于血泵需要的扭矩(6.4N-mm),能够满足血泵的驱动要求。主动轮与从动轮的磁极对数是影响血泵系统性能的关键参数,主动轮与从动轮磁极对数越少,传动扭矩越大,但是扭矩波动也大;主动轮的磁极对数大于从动轮的磁极对数,驱动系统传动平稳,对控制有利。

轴向驱动永磁磁浮离心血泵的试制型装置

试制成三个轴向驱动永磁磁浮离心泵的模型装置.第一个模型使用一个直流电机,用磁耦合方法驱动血泵;第二个模型以一个电机线圈代替直流电机,由线圈产生的旋转磁场驱动血泵,这种装置的长度从120mm减小到70mm;第三个模型用于动物试验,将第二个模型装置的外径从45mm缩小至30mm,而电机驱动及泵血功能不变.在所有的试验模型装置中,转子均由永磁轴承支承,与定子无机械接触,叶轮均采用直线型方法设计,因此泵的扬程—流量曲线是直线形状,这表明泵内没有机械摩擦损失,也没有紊流损失.

大间隙磁力传动系统驱动能力优化及加速控制方法

以大间隙磁力传动系统的电磁体为研究对象,研究了电磁体铁芯材料与结构参数对系统驱动能力的影响,确定了电磁体铁芯采用Z10-T25取向硅钢片可提高系统驱动能力;根据所建立的系统启动过程动力学模型,研究了实现轴流式血泵快速平稳启动的加速控制方法,并将实验数据与理论仿真解析结果进行了对比:在电磁线圈通电脉冲频率从0Hz到150Hz的启动过程中,血泵转速从0r/min加速到9 000r/min,血泵出口压力p和流量Q的实验值均与理论仿真值变化趋势一致。研究表明驱动系统可在4s以内使轴流式血泵的输出压力和流量达到控制目标值。