心力衰竭是一種常見的臨床綜合癥,對于終末期心力衰竭的患者一般采用心臟移植的方式進(jìn)行治療,但是心臟供體極其缺乏。而血泵既可用于短期輔助治療,也可替代人體心臟進(jìn)行永久性輔助治療,因此血泵是目前解決心力衰竭問題的最有效方式。本文的研究目的是為了使血泵朝著小型化方向發(fā)展,不僅需要血泵電機(jī)具有較小的體積,更高的效率,穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和更廣的轉(zhuǎn)速范圍,而且還需要具有良好的驅(qū)動性能,因此設(shè)計(jì)出具有以上特點(diǎn)的永磁無刷直流電機(jī)對于開發(fā)出良好驅(qū)動性能的血泵,具有十分重要的作用。本文選取了血泵永磁無刷直流電機(jī)的單定子單轉(zhuǎn)子有槽的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),基于電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理,優(yōu)選了永磁體的材料,并利用與徑向電磁場相類似的分析方法,提出了軸向磁通電機(jī)的等效磁路模型,然后基于等效模型推導(dǎo)出永磁電機(jī)的基本電磁關(guān)系,完成了電機(jī)基本尺寸的設(shè)計(jì)。針對電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案,通過多目標(biāo)算法對于設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和分析。利用NSGA-II算法以電機(jī)線圈半徑、鐵心半徑和氣隙厚度為參數(shù)對電機(jī)的效率、電磁轉(zhuǎn)矩和體積進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化,選取到最優(yōu)的一組設(shè)計(jì)參數(shù),為后面的制作電機(jī)奠定了基礎(chǔ)。本文通過仿真軟件對于所設(shè)計(jì)的電機(jī)進(jìn)行了電磁場的分析,研究了電機(jī)的... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

早期人

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-重威脅到了患者的生命安全。針對以上問題，本課題將對目前血泵電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及驅(qū)動控制研究，從而開發(fā)出具有良好驅(qū)動性能的血泵微特電機(jī)，對血泵進(jìn)一步的臨床醫(yī)用奠定基矗1.2血泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1血泵的國外研究現(xiàn)狀人們對于人工心臟的研究從19世紀(jì)初期開始，在1812年LeGallois等人最早就提出了通過體外灌注的方法來確保體內(nèi)或者體外器官存活的這一想法[5]。在1957年，WillemJohanKolff和TetsuzoAkutsu兩人成功地在狗體內(nèi)安裝了一個液壓的人工心臟，并讓他存活了90多分鐘，這是人類第一次提出“人工心臟”的概念，這是人類歷史上人工心臟的雛形[6]。在1963年，DeBakey等人在心臟手術(shù)中為一名低心排血量的患者植入了氣動式血泵，該患者最終成功康復(fù)，并且成為世界上第一個成功利用心室輔助裝置治療的病例[7,8]。a)Liottab)Jarvik7c)Abiocor圖1-1早期人工心臟結(jié)構(gòu)圖Fig.1-1Structuraldiagramofearlyartificialheart1969年，美國的Cooley醫(yī)生將如圖1-1所示a)的Liotta心臟泵移植到患者的體內(nèi)，來作為心臟移植前的過渡治療，這是第一顆氣動驅(qū)動的氣體驅(qū)動式全人工心臟移植到人體內(nèi)，但是移植后僅僅存活了64小時就去世了。1978年，美國科學(xué)家亞爾維克（Jarvik）建立了如圖1-1b)所示的人工心臟的“Jarvik模型”，他也是第一個永久性的TAH——Jarvik7的發(fā)明者[9]。1982年12月2日，Jarvik7首次植入一位61歲的患者體內(nèi)，手術(shù)由猶他大學(xué)醫(yī)學(xué)中的心德里夫（DeVries）和喬伊斯（Joyce）醫(yī)生實(shí)施，但是在手術(shù)后該患者只存活了112天就去世了[10]。在2001年，如圖1-1c)所示的AbioCor（是世界上第一個完全內(nèi)置的TAH，是

誠呷ψ槌傻模??諉攔??該人工心臟首次植入人體。此后DeBakey和Noo兩位醫(yī)生向美國宇航局NASA尋求技術(shù)上的支持，對于用在火箭上葉片泵進(jìn)行了技術(shù)改造，并且一起合作研發(fā)了植入式連續(xù)流人工輔助心臟(也可以稱作心室輔助裝置VAD)，并取得了當(dāng)階段成功的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[11]。從此，具有小形而可靠的連續(xù)流動VAD的血泵裝置被廣泛的認(rèn)可，成為人工心臟研究的主要方向。2008年美國FDA批準(zhǔn)Thorate公司的HeartMateII作為心力衰竭的治療的產(chǎn)品，第二年HeartWare公司的HVAD獲得BTT治療歐洲CE許可[12,13]。a)Jarvik2000b)HeartwareHVAD圖1-2心室輔助裝置圖Fig.1-2Ventricularassistdevice根據(jù)人工心臟的發(fā)展進(jìn)程，現(xiàn)階段對于心室輔助裝置的研究可分為三代，第一代是以氣體驅(qū)動方式為主的容積式泵，它的主要結(jié)構(gòu)是以彈性材料組成的血泵囊腔，其中它囊腔是用來存儲血液的，腔室的兩端是有進(jìn)出兩個接口與醫(yī)用導(dǎo)管相連接，在兩個接口處分別設(shè)置單向閥，其作用是使得血液單向流動，防止倒流發(fā)生生命危險。與此同時通過正負(fù)壓力氣體、液體等方式來驅(qū)動囊腔能夠進(jìn)行周期性的運(yùn)動。當(dāng)囊腔的內(nèi)壁受到外力的影響時，囊腔的容積被迫進(jìn)行了改變，以來完成泵血的功能。脈動式的人工心臟按照固定頻率的泵血，符合人體的自然生理特性，而且對血泵內(nèi)的血液損害較校但是該產(chǎn)品體積較大，各個零件都容易產(chǎn)生損耗，并且效率低需要對于植入的患者實(shí)時監(jiān)控等問題。第二代是指具有與血液相接觸的軸承且密封的連續(xù)流式的血泵，主要代表性的血泵包括如圖1-2a）所示的Jarvik2000輔助血泵和如圖1-2b）所示的HeartwareHVAD等，但是它的主要的缺點(diǎn)是在通過血泵中的血液容易受到污染并且破壞；了血細(xì)胞的存活率。對于第二代所出現(xiàn)的問題，人們進(jìn)行了研究得到第三代的血泵，它主要是指血液


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