本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用手術(shù)動(dòng)力裝置高速微電機(jī)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 醫(yī)用電機(jī) 磁路法 電磁場(chǎng) 溫度場(chǎng)

【摘要】：醫(yī)用手術(shù)動(dòng)力裝置是開(kāi)展神經(jīng)外科手術(shù)的必備醫(yī)療器械,功能主要包括鉆、銑、磨等,綜合性能良好的手術(shù)動(dòng)力裝置可以輔助醫(yī)生高效、安全、快速、精準(zhǔn)地完成神經(jīng)外科手術(shù)。高速微電機(jī)作為醫(yī)用手術(shù)動(dòng)力裝置的核心部件,必須具備高轉(zhuǎn)速、低溫升、可多次高溫高壓消毒等特點(diǎn),對(duì)其設(shè)計(jì)制造提出了很高的技術(shù)要求。目前,國(guó)產(chǎn)手術(shù)動(dòng)力裝置大多采用進(jìn)口的高速微電機(jī),影響了國(guó)產(chǎn)手術(shù)動(dòng)力裝置的發(fā)展。本文對(duì)醫(yī)用手術(shù)動(dòng)力裝置高速微電機(jī)進(jìn)行了研究,采用磁路法和有限元相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行了高速微電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),創(chuàng)新性地提出了一種基于微流路通道的輔助冷卻系統(tǒng)。本文的主要工作包括:(1)采用等效磁路法進(jìn)行了電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的電磁設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了一種用于手術(shù)動(dòng)力裝置高速微電機(jī)的輔助冷卻系統(tǒng),該系統(tǒng)由位于定子鐵心的微流路冷卻通道、外部冷卻通道和外部冷卻泵組成。利用ansoft rmxprt進(jìn)行高速微電機(jī)的建模分析,得到高速微電機(jī)的設(shè)計(jì)表單和特性曲線。(2)利用有限元法分析了空載和負(fù)載條件下電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng),得到電機(jī)的徑向氣隙磁密、磁鏈波形、反電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)矩、相電流、鐵心損耗等性能曲線,分析了負(fù)載條件下電樞反應(yīng)對(duì)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)、磁鏈和反電動(dòng)勢(shì)的影響。仿真結(jié)果表明電機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(3)運(yùn)用ansys workbench平臺(tái)進(jìn)行了高速微電機(jī)的溫度場(chǎng)有限元分析,分析電機(jī)的溫度場(chǎng)分布可知,電機(jī)內(nèi)部溫度最高僅為85℃,并且越靠近冷卻通道溫度越低,證明了輔助冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。(4)繪制電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子和端蓋的圖紙并制作了一臺(tái)電壓24V轉(zhuǎn)速50000rpm的樣機(jī),通過(guò)搭建的電機(jī)性能測(cè)試平臺(tái)對(duì)性能進(jìn)行了測(cè)試。利用反電動(dòng)勢(shì)法測(cè)試了樣機(jī)的最大空載轉(zhuǎn)速為54545rpm,與有限元分析結(jié)果之間誤差為7%,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。本文提供的有槽無(wú)位置傳感器高速微電機(jī)的設(shè)計(jì)方案,基本達(dá)到手術(shù)動(dòng)力裝置動(dòng)力源電機(jī)的設(shè)計(jì)要求,具有一定的工程意義;提出的基于微流路通道冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)仿真計(jì)算表明有助于解決高速微電機(jī)長(zhǎng)期負(fù)載工作時(shí)的發(fā)熱問(wèn)題。后續(xù)還需結(jié)合手術(shù)動(dòng)力裝置對(duì)高速電機(jī)的控制系統(tǒng)做進(jìn)一步的研究。
【關(guān)鍵詞】：醫(yī)用電機(jī) 磁路法 電磁場(chǎng) 溫度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH777
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢(shì)10-14
• 1.2.1 國(guó)外現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.3 本課題研究意義14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排14-17
• 2 高速永磁直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)17-51
• 2.1 手術(shù)動(dòng)力裝置高速微電機(jī)及運(yùn)行原理17-21
• 2.1.1 手術(shù)動(dòng)力裝置高速微電機(jī)17-18
• 2.1.2 高速直流無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理18-21
• 2.2 高速永磁直流無(wú)刷電機(jī)設(shè)計(jì)21-32
• 2.2.1 高速永磁直流無(wú)刷電機(jī)整體設(shè)計(jì)21-22
• 2.2.2 主要尺寸的確定22-23
• 2.2.3 定子設(shè)計(jì)23-26
• 2.2.4 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)26-30
• 2.2.5 輔助冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)30-32
• 2.3 等效磁路法進(jìn)行磁路計(jì)算32-40
• 2.3.1 等效磁路法原理32-38
• 2.3.2 永磁無(wú)刷電機(jī)的磁路計(jì)算38-40
• 2.4 rmxprt建模分析40-50
• 2.4.1 rmxprt建模及分析結(jié)果40-44
• 2.4.2 參數(shù)化分析44-50
• 2.5 本章小結(jié)50-51
• 3 有限元電磁場(chǎng)分析51-69
• 3.1 有限元法原理51-53
• 3.2 有限元分析建模53-56
• 3.2.1 直流無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)模型53-54
• 3.2.2 直流無(wú)刷電機(jī)控制電路模型54-56
• 3.3 網(wǎng)格剖分及設(shè)置56-57
• 3.4 空載和負(fù)載有限元分析57-67
• 3.4.1 空載有限元分析58-62
• 3.4.2 負(fù)載有限元分析62-65
• 3.4.3 其他參數(shù)求解65-67
• 3.5 本章小結(jié)67-69
• 4 基于ansys進(jìn)行電機(jī)溫度場(chǎng)分析69-75
• 4.1 高速永磁電機(jī)損耗計(jì)算69-71
• 4.1.1 定子鐵耗計(jì)算69-70
• 4.1.2 銅耗計(jì)算70
• 4.1.3 機(jī)械損耗的計(jì)算70-71
• 4.2 邊界條件71-72
• 4.2.1 常見(jiàn)邊界條件71
• 4.2.2 散熱系數(shù)的確定71-72
• 4.3 高速永磁電機(jī)溫升計(jì)算72-74
• 4.3.1 有限元分析模型及網(wǎng)格劃分72-73
• 4.3.2 溫升計(jì)算73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 5 樣機(jī)加工及性能測(cè)試75-83
• 5.1 電機(jī)結(jié)構(gòu)型式及加工75-80
• 5.1.1 電機(jī)總體結(jié)構(gòu)型式75-76
• 5.1.2 零部件設(shè)計(jì)加工76-79
• 5.1.3 樣機(jī)制作79-80
• 5.2 高速永磁電機(jī)性能測(cè)試80-82
• 5.2.1 電機(jī)控制平臺(tái)搭建80-81
• 5.2.2 性能測(cè)試81-82
• 5.3 本章小結(jié)82-83
• 6 結(jié)論與展望83-85
• 6.1 論文完成的主要研究工作83-84
• 6.2 進(jìn)一步研究的方向84-85
• 致謝85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 附錄91
• A.攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文成果91
• B.攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利成果91

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1 俞志文;姜淑忠;溫新明;李燕;;直流無(wú)刷電機(jī)的新型控制及其數(shù)學(xué)模型分析[J];微電機(jī);2010年04期

2 胡輝;張鳳莉;;一種直流無(wú)刷電機(jī)的有源制動(dòng)控制方法和系統(tǒng)[J];商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2012年02期

3 ;世界上最小型的直流無(wú)刷電機(jī)[J];基礎(chǔ)自動(dòng)化;1998年01期

4 ;多功能永磁直流無(wú)刷電機(jī)[J];中國(guó)建設(shè)信息;2000年11期

5 王杰,朱紅,齊蓉;一種應(yīng)用數(shù)字實(shí)時(shí)控制的直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];中小型電機(jī);2005年05期

6 許彥峰,孫漢旭,賈慶軒,席偉;直流無(wú)刷電機(jī)故障檢測(cè)與診斷的仿真模型[J];振動(dòng)、測(cè)試與診斷;2005年03期

7 鄒波;鄧斌;于蘭英;曹學(xué)鵬;俞祖英;王立云;;直浸式直流無(wú)刷電機(jī)在深海液壓源中應(yīng)用研究[J];海洋技術(shù);2008年01期

8 鄒波;鄧斌;于蘭英;俞祖英;王立云;;直浸式直流無(wú)刷電機(jī)在深海液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];機(jī)電工程技術(shù);2008年03期

9 晁盛遠(yuǎn);王凱;劉富勇;;直流無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)的建模與仿真[J];計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化;2008年02期

10 ;提高電動(dòng)自行車(chē)的直流無(wú)刷電機(jī)控制功能[J];電子產(chǎn)品世界;2008年09期

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1 房愛(ài)軍;嚴(yán)紅霞;;直流無(wú)刷電機(jī)在自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上的應(yīng)用[A];“東飛馬佐里杯”2009年擴(kuò)大自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)推廣應(yīng)用、節(jié)約用工、提升產(chǎn)品質(zhì)量檔次研討會(huì)論文集[C];2009年

2 李曉軍;;基于單片機(jī)的直流無(wú)刷電機(jī)高壓控制系統(tǒng)[A];第十一屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

3 徐洪旗;舒超;劉勇;;直流無(wú)刷電機(jī)在家電領(lǐng)域的應(yīng)用[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)燃?xì)夥謺?huì)應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)燃?xì)夥謺?huì)燃?xì)夤釋I(yè)委員會(huì)2012年會(huì)論文集[C];2012年

4 駱建立;;一種高壓直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A];《IT時(shí)代周刊》論文專版（第300期）[C];2014年

5 華金晶;歐陽(yáng)沁;朱穎心;李卉;;一種基于直流無(wú)刷電機(jī)控制的工位型個(gè)體化動(dòng)態(tài)送風(fēng)裝置的研發(fā)與應(yīng)用研究[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2010年學(xué)術(shù)年會(huì)學(xué)術(shù)文集[C];2010年

6 周毅;徐興;徐德炳;;TMS320LF2407在低速小角度低電壓直流無(wú)刷電機(jī)控制中的應(yīng)用[A];2004全國(guó)測(cè)控、計(jì)量與儀器儀表學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2004年

7 周建琦;;基于ADMC401實(shí)現(xiàn)直流無(wú)刷電機(jī)的卡爾曼濾波控制[A];2010全國(guó)機(jī)電企業(yè)工藝年會(huì)《上海電氣杯》征文論文集[C];2010年

8 馮雪;郭慶;劉寶山;陳尚松;;雙閉環(huán)測(cè)控技術(shù)在微型醫(yī)用手術(shù)鉆中的應(yīng)用[A];2010中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

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1 東飛馬佐里紡機(jī)有限公司 房愛(ài)軍 嚴(yán)紅霞;直流無(wú)刷電機(jī)在自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上的應(yīng)用[N];中國(guó)紡織報(bào);2009年

2 張達(dá) 編譯;防止直流無(wú)刷電機(jī)瘋轉(zhuǎn)的方法[N];電子報(bào);2010年

3 浙江 王崗;高性能直流無(wú)刷電機(jī)控制芯片LB1690[N];電子報(bào);2003年

4 本報(bào)記者 趙艷秋;定頻空調(diào)采用直流無(wú)刷電機(jī) 更多芯片廠商有望獲益[N];中國(guó)電子報(bào);2010年

5 成都 王強(qiáng);GSG3PWM6-S/SN智能型直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片簡(jiǎn)介[N];電子報(bào);2007年

6 本報(bào)記者 金志明;新概念，，在上海交大科技園[N];中國(guó)教育報(bào);2001年

7 浙江 張培君;電動(dòng)車(chē)直流電機(jī)的類(lèi)別與性能[N];電子報(bào);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 崔師;電動(dòng)汽車(chē)用直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制策略研究及控制器開(kāi)發(fā)[D];山東理工大學(xué);2012年

2 管建強(qiáng);直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東南大學(xué);2015年

3 王賽;基于直流無(wú)刷電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

4 李翠虎;直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)的研究[D];安徽理工大學(xué);2016年

5 蔡寶京;直流無(wú)刷電機(jī)自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2016年

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7 丁承華;空間站轉(zhuǎn)位控制器設(shè)計(jì)[D];上海交通大學(xué);2015年

8 張興;直流無(wú)刷電機(jī)模糊直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2014年

9 劉蘇龍;直流無(wú)刷電機(jī)光伏水泵系統(tǒng)控制研究[D];南京理工大學(xué);2007年

10 曹彬;直流無(wú)刷電機(jī)的無(wú)傳感器控制[D];蘇州大學(xué);2007年

本文編號(hào)：945303