【摘要】： 心室輔助裝置(簡稱心臟泵)是一種部分或全部替代心臟泵血功能的裝置。傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式心臟泵在軸承的支承處存在摩擦,因此帶來了溶血、血栓等一系列問題。為了解決這些問題,本課題設(shè)計(jì)了軸流式心臟泵磁懸浮軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)徑向懸浮采用四自由度永磁軸承,軸向采用電磁軸承,實(shí)現(xiàn)五自由度全懸浮,為心臟泵的應(yīng)用研究提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 本文主要工作如下: 1、根據(jù)軸流式心臟泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了徑向永磁軸承的結(jié)構(gòu)。 2、對永磁軸承建模的靜態(tài)磁路法、通用模型法、等效磁荷法和有限元法進(jìn)行了分析比較,選擇有限元法建立四自由度永磁徑向軸承剛度和承載力的數(shù)學(xué)模型。 3、根據(jù)電磁學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等原理,確定了永磁軸承的設(shè)計(jì)對徑向剛度的要求。編寫了基于有限元FEMM和MATLAB的永磁徑向軸承計(jì)算程序,對永磁軸承的尺寸參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析,得到滿足剛度要求的永磁材料尺寸參數(shù)。 4、根據(jù)心臟泵軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受力分析,結(jié)合軸向電磁軸承的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了軸流式心臟泵開放式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。對徑向軸承產(chǎn)生的軸向力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,并實(shí)現(xiàn)了心臟泵轉(zhuǎn)子的徑向和軸向全懸浮。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH133.3
【圖文】：

軸向力的數(shù)學(xué)模型。譚慶昌[48l在第3.1節(jié)中假設(shè)(l)的基礎(chǔ)上，結(jié)合等效磁荷法，根據(jù)兩個(gè)點(diǎn)磁荷之間作用力關(guān)系，以徑向磁化的徑向軸承為例，建立了徑向磁軸承的數(shù)值積分模型。如圖3一6所示，徑向磁軸承徑向力只的數(shù)學(xué)模型為:{{{j· ·lll健 1Irl{1111111 !!!){{{圖3一6等效磁荷法徑向磁化數(shù)學(xué)模型_-一B-，凡，-戶【=戶，，十戶，‘一戶‘，一戶，‘二礁庫又b23十b“一b13一bZ‘’(3一24)式中凡4汽4汽3—外磁環(huán)內(nèi)表面與內(nèi)磁環(huán)內(nèi)，外表面之間作用力的徑向分量汽3—外磁環(huán)外表面與內(nèi)磁環(huán)內(nèi)，外表面之間作用力的徑向分量應(yīng)二應(yīng)二凡凡RR(s_+Reosa一Reos6)dad6dxdxlS=l一，.!一‘’!一!一二工衛(wèi)三蘭二二二二幾二一二衛(wèi)二二衛(wèi)二二二二衛(wèi)二二二二止(3一25)BijB。·[(x，+:。一:)2+(:

徑向永磁軸承一般采用工藝比較簡單、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻的軸向充磁永磁鐵材料制作�；窘Y(jié)構(gòu)在第二章已經(jīng)介紹，每個(gè)徑向永磁軸承通�？刂苾蓚�(gè)自由度，四自由度徑向永磁軸承需要由兩對永磁軸承組成。圖4一l所示為本課題選用的永磁軸承結(jié)構(gòu)及其參數(shù)符號:子子定轉(zhuǎn)----一--扣扣 扣----一奮奮上 上 !!!}}}l一 一 一一一一 kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk------補(bǔ) 補(bǔ) 補(bǔ)-----爭 爭爭 rrr-一---卜一----補(bǔ)土_一g個(gè)圖4一1軸向充磁永磁軸承結(jié)構(gòu)示意圖選擇定子尺寸必20*砂15*smm、轉(zhuǎn)子娜O*必5*Slnm的永磁軸承的徑向懸浮系統(tǒng)，采用FEMM有限元分析法，對圖4一1所示的每對永磁軸承建立數(shù)學(xué)模型并計(jì)算后得仿真磁場分布如圖4一2所示:侖侖侖侖侖侖侖侖侖 侖··巳， ，，，，，，，砂砂砂砂砂砂砂砂砂砂d:::::“““『洲洲洲洲洲洲洲洲洲轟轟轟 lll黔黔 }}}蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸蒸 )))))))))))))撇蘸鬢戳撇羹羹口口撇 撇 撇 撇 撇撇撇曝黝黝鑫 鑫口口罐 罐 罐 罐 罐罐罐蘸撮熬 !!!口口黝 黝 黝 黝 黝黝黝蒸… …立立目 目 目 目 目 目目目黔黔黔 )))舞舞黎黎翼鬢纂纂纂 纂士士瓤瓤癱藻藻巍撇驀驀驀驀驀驀驀驀驀驀驀驀驀驀曰 曰 曰 曰曰曰嘛嘛嘛畫畫畫9習(xí)2曳.印1:>1.045e+印O9.402酬閏1:9.9巧e‘田18.田0分田1:9.悶工e.田1a358e目印1:a慶刃卜印17.田5分印1舊.3田e，印17.313e{刃1:7.8書日王扣16.7如e.印1:7.313e，田16.邵印{刃1:6.79由，001 5.746e{扣1:6.2印e

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2730502