【摘要】： 磁力傳動是以永磁材料或電磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的磁力作用實(shí)現(xiàn)力或力矩非接觸式傳遞的一種新技術(shù),克服了機(jī)械傳動中機(jī)件磨損的嚴(yán)重缺陷,具有機(jī)械式傳動無可比擬的優(yōu)勢。目前,磁力傳動的研究主要是基于主、從磁極間距為小間隙的磁力傳動系統(tǒng)的磁場分布、傳遞電磁轉(zhuǎn)矩等方面,在人工心臟的驅(qū)動研究過程中,外磁場驅(qū)動方式的提出有效地解決了以往血泵供能系統(tǒng)的不足,通過非接觸式磁場驅(qū)動,解決了一系列傳統(tǒng)血泵驅(qū)動方式難以克服的工程和醫(yī)學(xué)上的困難。 本文以當(dāng)前國內(nèi)外磁力傳動技術(shù)研究成果為平臺,大間隙磁場驅(qū)動軸流式血泵為研究對象,心室功作為血泵輸出的控制目標(biāo),提出了一種基于行波磁場的主動磁極靜止式大間隙磁力傳動系統(tǒng),用電磁體代替“電機(jī)-永磁轉(zhuǎn)子”結(jié)構(gòu),避免了高頻率、高轉(zhuǎn)速下由于電機(jī)易損壞的缺陷,使得結(jié)構(gòu)簡單、可傳動間隙大、可靠性和實(shí)用性好,具有重要的創(chuàng)新意義。 通過對這種全新的驅(qū)動方式的探索研究,提出了用以實(shí)現(xiàn)交變磁場的靜止式電磁體機(jī)械結(jié)構(gòu),并基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了驅(qū)動控制電路,通過理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,計(jì)算能量傳遞效率。主要研究內(nèi)容如下: 1.基于主動磁極靜止式的驅(qū)動思想,設(shè)計(jì)電磁體機(jī)械結(jié)構(gòu),根據(jù)電磁場相關(guān)理論,建立電磁體在空間某處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型,據(jù)此確定最佳的電磁體設(shè)計(jì)參數(shù); 2.分析電磁體同血泵永磁轉(zhuǎn)子的空間磁場耦合過程,得出電磁體線圈的脈沖控制方式,基于單片機(jī),設(shè)計(jì)驅(qū)動控制電路,編寫控制程序,并通過仿真軟件預(yù)先修正電路中各元件參數(shù),指導(dǎo)電路板的制作; 3.以計(jì)算電磁學(xué)、電磁場機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ),通過對大間隙磁力驅(qū)動系統(tǒng)能量傳遞過程的分析,得出能量傳遞各部分功率損耗,建立磁場能量傳遞效率的數(shù)學(xué)模型; 4.搭建血泵綜合實(shí)驗(yàn)臺,進(jìn)行血泵驅(qū)動實(shí)驗(yàn),得到輸出電流與血泵轉(zhuǎn)速、泵水高度的對應(yīng)關(guān)系曲線,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及建立的磁場能量傳遞效率模型,計(jì)算大間隙磁力傳動系統(tǒng)的能量傳遞效率,為磁能量傳遞規(guī)律的進(jìn)一步深入研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

醫(yī)學(xué)及流體動力學(xué)等多門學(xué)科，其研究已在全世界范圍展開，各種原理不同的血泵己應(yīng)用于臨床，并逐步趨于產(chǎn)品化困45]。圖1一 5Jarvik微型軸流式血泵早期開發(fā)的人工心臟輔助裝置中的血泵，采用仿生學(xué)的基本原理140]，屬于容積式血泵，結(jié)構(gòu)類似于人的自然心臟，都是搏動的，但體積大，不易植入。其后出現(xiàn)的葉輪泵，是一類非仿生性的血泵，，它結(jié)構(gòu)相對簡單、體積小，尤其適合于永久性植入體內(nèi)時(shí)采用。目前，英國的Jarvik一Z000t4，}(如圖l一5所示)、美國的Hempump匯48]、德國的 HeartMate[49]以及日本的valvo一pump[，01等是目前fL種具有代表性的植入式微

主動磁極線圈圖2一2電磁線圈驅(qū)動永磁體示意圖力傳動方式的最大特點(diǎn)是主動磁極保持靜止，用電磁體代替“電機(jī)一永磁轉(zhuǎn)子”結(jié)構(gòu)，如圖2一2所示，產(chǎn)生一路行波磁場來驅(qū)動從動永磁體轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)子是由徑向充磁的永磁體構(gòu)成，兩端裝有軸承，從而可帶動與從動永磁體同軸的其它部件轉(zhuǎn)動，如圖2一3所示，即為采用這種系統(tǒng)制作的軸流式血泵。這種全新的磁力驅(qū)動系統(tǒng)由于不需要?jiǎng)恿﹄姍C(jī)，故而使得結(jié)構(gòu)簡單、傳動間隙大、安全可靠性和實(shí)用性好
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH139

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 鄧木生;劉云龍;李華柏;;血泵大間隙磁力驅(qū)動系統(tǒng)保護(hù)電路研究[J];電測與儀表;2011年07期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉恒拓;大間隙磁力驅(qū)動血泵調(diào)速控制及在線檢測系統(tǒng)研究[D];中南大學(xué);2011年

2 劉志堅(jiān);大間隙磁力驅(qū)動血泵動力學(xué)特性研究[D];中南大學(xué);2010年

本文編號：2588469