永磁磁浮技术在叶轮式人工心脏的应用

将永磁力跟非磁力相结合实现永磁磁浮 ,研制出永磁磁浮叶轮血泵的样机。当电机转速逐渐增加到4 0 0 0r/min以上时 ,转子在液动力的作用下从接触点与定子相脱离 ,实现完全悬浮。压力和流量之间的关系曲线显示血泵的内部没有机械摩擦和湍流。与采用机械轴承的血泵相比 ,采用永磁磁浮技术的血泵不仅效率高 ,寿命长 ,而且不会产生溶血和血栓。     

无轴承交流电机的原理及应用

无轴承电机是一种通过定子上两套绕组的相互作用 ,利用电力电子技术和微机控制实现其同时具有驱动和自悬浮能力的新型电机。本文对无轴承电机的基本原理、控制设计和结构形式作了一般性论述 ,并介绍了无轴承电机在飞轮贮能、密封泵、人工血泵、机械减振、轴承卸载及高精密压制领域的应用特点     

交流伺服轴向柱塞液压电机泵效率分析与研究

交流伺服轴向柱塞液压电机泵是将永磁同步电动机与斜盘式轴向柱塞泵的高度融合.该结构以电机为基础,在电机转子内部设置有斜盘式轴向柱塞泵.该电机泵的效率是一个非常重要的参数,因此该文从电机损耗、泵的容积效率、机械效率和总效率几个方面进行分析与研究,从而为电机泵的实际应用提供依据.     

陀螺效应使永磁悬浮心脏泵稳定平衡

为使人工心脏泵可以永久使用，作者研制出一种仅采用永磁轴承实现磁悬浮的离心泵。其保留了电磁悬浮泵的优点，又避免其不足之处。然而，传统理论认为永磁悬浮是不可能稳定平衡的。作者利用陀螺效应解决了此问题。径向驱动的离心泵包括一个转子和一个定子。转子由驱动磁钢和叶轮组成；定子由电机线圈和泵壳构成。两个永磁轴承抵消电机线圈铁心与转子驱动磁钢之间的吸引力。 生理盐水试验表明，当血泵转速超过3250转／分、流量大于1升／分时，转子可以在定子中悬浮起来。高转速是达到陀螺效应的条件，大流量是良好水动力性能的前提。     

体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵原理及关键技术研究

在中国国家自然科学基金资助项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵的研究》,河北省回国留学人员择优资助经费项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋轴流血泵研究》,以及流体传动及控制国家重点实验室(浙江大学)开放基金资助项目《磁悬浮外磁场驱动轴流血泵的研究》的共同资助下,开展体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵(TMSCSI-BP-DOD)工作原理及关键技术研究,制造出物理原型样机,对研究取得的成果进行学术总结报告.为减少和消除血泵流道结构不合理引发的溶血和血栓问题,以减小血液流动剪切速度为目标,基于“静止进口导叶导轮+锥形螺旋叶轮转子+静止出口导叶导轮”的结构,提出一种体外驱动、在轴向和径向完全实现磁悬浮的新式血泵——TMSCSI-BP-DOD,建立起锥形螺旋叶轮转子及其流道内的血液学和流体动力学模型,模拟分析血液流场和流动规律.运用计算流体动力学(CFD)方法考察一定转动速度下,锥形螺旋叶轮转子叶片数、叶片螺距、转子锥度、进出口导轮叶片形状和导轮叶片数等参量对血泵流场、输出流量和压力的影响规律,模拟血泵结构参数变化对血泵性能的影响.通过仿真计算得到21条研究推论,归纳出5条研究结论.提出了TMSCSI-BP-DOD转子、叶片、导轮设计应遵循的7条设计准则:血泵进口端壳体和出口端壳体内表面应该设计成流线形状;进出口导轮应该设计成锥弧形曲面,并能与血泵进口端壳体和出口端壳体内表面相匹配;转子应该设计成锥形,转子锥度应该选取为9.46°;与转子对应的血泵壳体部分内表面应该设计成锥形,并与转子的锥度相同;锥形转子上的叶片应为螺旋状,且选取螺旋头数为3,即螺旋叶片数为3;锥形转子上螺旋叶片的螺距应该选取为35 mm;进出口导轮上的导叶片形状应设计成圆弧状,进出口导轮上的叶片数分别为8.为了解决血泵机械轴承在运转过程中由于磨损而引发血泵的失效,以及轴承摩擦热对血液可能产生的破坏作用,提出采用磁悬浮轴承(MSB)替代机械轴承的锥形螺旋叶轮血泵转子(RCSIP)径向和轴向混合被动式磁悬浮结构,构成了血泵锥形螺旋转子的轴向和径向磁悬浮轴承;建立了径向永磁轴承内磁环径向有偏移、轴向有偏移情况下轴向悬浮力、径向悬浮力的数学模型;建立了轴向永磁轴承动环轴向有偏移情况下轴向悬浮力的数学模型.采用ANSYS/Emag中的电磁场模块,仿真分析了不同气隙及径向偏移量下永磁轴承的磁力线分布,内磁环所受径向悬浮力与径向偏移量之间的关系,不同轴向偏移量时径向永磁轴承磁感应强度矢量分布,径向永磁轴承轴向悬浮力与轴向偏移量之间的关系.通过上述数值计算分析数据,得到了14条研究推论,归纳出10条研究结论.根据上述推论和结论,提出了关于TMSCSI-BP-DOD轴向和径向永磁轴承设计所应遵循的5条设计准则:径向永磁轴承应该由轴向充磁的两个磁环组成;为保证产生足够的径向悬浮力,径向气隙g0应取值0.2 mm;轴向永磁轴承应该由轴向充磁的两个永磁环组成;为保证产生足够的轴向悬浮力,轴向间隙应控制在0.2 mm附近;为保证对血泵转子磁悬浮的稳定性,轴向和径向永磁轴承应该成对出现.针对血泵动力导线与控制导线穿越皮肤引起人体感染等问题,构思出体外磁场驱动方案——血泵转子驱动永磁铁采用高磁性永磁体NdFeB制成,运用永磁电机驱动原理,对线圈组加载交变电流来产生旋转磁场,对永磁转子产生旋转力矩,从而驱动转子持续转动.提出呈120°均匀周向排列的三线圈驱动系统和呈60°均匀周向排列的六线圈驱动系统等两种设计方案.针对旋转磁场的构建,以三线圈驱动方案和六线圈驱动方案为研究对象,应用ANSYS/Emag的电磁场模块通过剩磁、内禀矫顽力、转子内径、转子外径、转子与线圈中心距等参量仿真模拟了加载电流与永磁转子上产生的驱动力矩之间的关系,以及线圈与永磁转子之间的距离与永磁转子上产生的驱动力矩之间的关系,得到了14条研究推论,归纳出5条研究结论.根据上述研究推论和结论,提出了关于TMSCSI-BP-DOD血泵转子外磁场驱动设计所应遵循的3条设计准则:转子上必须有4个径向充磁的永磁磁条;驱动线圈取为6个,且沿转子周向均匀布置;驱动线圈与转子之间的中心距应控制在40～60 mm之间,以保证永磁转子上产生足够的驱动力矩.为验证六线圈驱动方案正确性,分析驱动距离、驱动电流对永磁转子转速的影响规律,构建起TMSCSI-BP-DOD转子外磁场驱动实验装置,通过改变线圈组与转子中心距离,获得其在定值输入电流下永磁转子所能达到的最高转速与距离关系曲线;保持线圈绕组与永磁转子中心距一定,获得测量输入驱动线圈电流变化的情况下永磁转子最大转速与驱动电流的关系曲线.据此得到了2个推论,实现了距转子40～60 mm范围内无机械连接磁场驱动.为了验证所构思的新型血泵工作结构的可实现性,制造出TMSCSI-BP-DOD物理原型样机.以锥形螺旋转子、导轮及外壳等3个关键零件为对象,规划了TMSCSI-BP-DOD物理原型样机零件的制造过程和制造工艺,编制数控加工程序,建立了血泵总装配流程图和装配步骤,得到了血泵物理原型样机的总装配图.通过机械制造,得到了锥形螺旋转子、导轮及外壳等实际加工体,通过测量,得到实际加工公差,证明上述3个关键零件的加工步骤、加工工艺流程正确.搭建了TMSCSI-BP-DOD物理原型样机实验测试系统,测试了血泵扬程与转速、流量之间的关系,血泵转速与控制器电流、电压和输出功率之间的关系,血泵扬程与功率和效率之间的关系,得到了5条研究推论,证明TMSCSI-BP-DOD的工作原理是正确的,其最高驱动转速可达5 750 r/min,对应的流量达2 L/min,压力达18.49 kPa,输出流量和压力可以满足人体辅助血液循环的要求,但尚不能满足完全代替人体心脏的要求.     

一种新颖的永磁轴承及其在叶轮全人工心脏设计中的应用

研制了一种新颖的永磁轴承，由两个大小不同、充磁方向相同的同心磁环组成。将这种永磁轴承应用于叶轮式全人工心脏的结构设计，现已完成了样机制作和初步测试。耐久性试验已经持续14个月(进行中)，血泵流量和压力没有任何变化，电机驱动参数如电压、电流及转速也没有任何变化，表明泵内没有机械磨损。     

永磁同步电机应用与发展

主要介绍了永磁同步电机性能特点和永磁同步电机在电梯、船舶电力推进和汽车混合动力等领域应用情况,进而指出发展永磁同步电机有利于推进电机系统节能工程,永磁同步电机代表着电机技术未来发展方向.     

永磁调速在640MW机组凝结水泵节能改造上的应用

本文介绍永磁调速的原理和设备布置,阐述永磁调速在大功率电机上的应用以及永磁调速在640 MW机组凝泵节能改造中的关键问题。分析了永磁调速与变频调速和工频运行的节能效果比较,据此为2000 kW大功率电机的节能改造提供参考。     

基于PDC-PMSM的双螺杆泵系统刚度及模态分析

双螺杆泵、挤压类负载并行对驱机械装备一般采用"异步电机+同步齿轮"驱动,同时螺杆间间距很小,由于系统共振极易造成螺杆碰撞,甚至损坏.针对这一问题,提出了一种并联直驱连体永磁电机直接驱动双螺杆泵的方法,并对其刚度与模态进行了研究.首先,提出了电机的运行机理和设计方法,并对连体电机双螺杆泵系统进行了研究;然后,对其进行了刚...     

通过改变转速实现液压泵恒功率控制的研究

该文对通过改变转速实现恒功率控制的研究,在原来电比例变量泵通过摆角恒功率控制的基础上,换成了定量泵,永磁电机和变频器。通过可编程可控制器控制变频器变频永磁电机变速,实现恒功率控制。     

血泵转子远场驱动的原理及分析

驱动问题是血泵研究的关键性问题之一,传统的穿皮导线传递能量的方式易带来术后感染等问题.因此.现在依靠磁力来实现血泵转子的远场驱动成为研究的一个主题,本文提出运用永磁同步电机的原理,依靠线圈组的交变电流产生交变磁场来驱动永磁体转动.建立永磁转子驱动模型,利用磁场及电磁场和有限元理论,分析、计算不同情况下永磁转子所受耦合力矩.研究表明,通过该方法实现转子的转动的方法是可行的,避免了在体外结构的机械转动,对以后的研究工作有一定的参考和指导意义:     

永磁调速装置在超临界机组闭冷泵节能改造中的应用

永磁调速装置(PMD)通过调整永磁体与铜导体之间的气隙控制传递扭矩的大小,是非接触机械联接,振动小,维护成本低,对闭冷泵电机无要求。我公司闭冷泵节能改造应用永磁调速装置进行闭冷泵出口母管压力控制。投运后,电机电流下降,节能达46%,平均每年节约电费38.1万元。改造工程简单,总投资135万元,3.5年可回收投资成本。     

血泵电机控制器设计

血泵的主要参数流量和压力取决于受体的生理需求,驱动血泵电机的控制器是生理需求和血泵输出的调节器,控制器的调节机制决定血泵能否满足受体的生理需求。文章提出了基于心室功的控制机制,设计了适合外磁驱动轴流式血泵结构特点的控制器。控制器的跟随性和抗扰性能满足控制要求。     

轴流血泵微型驱动系统的研究设计

轴流式人工心脏泵的驱动系统是其能够正常运转的基础,目前外置式大间隙磁场驱动方式是很多学者的研究方向。但是外磁场驱动由于存在间隙要求大、传动效率低、携带不方便等缺点还停留在实验研究的阶段,不能适应心脏泵的市场需求。文中所设计的微型驱动电机系统很好地解决了外磁驱动的这些缺点,该方案是以无刷直流电机工作原理为基础,通过缠绕在定子上的线圈产生的磁场驱动安装在旋转叶轮内部的永磁转子,从而能使心脏泵正常工作。该设计方案整体结构简洁,与血泵组成泵机一体式结构提高了装置的可植入性。     

血泵驱动电机调速系统研究

根据能量守恒原理,提出基于心室功的控制算法,设计了驱动血泵电机的调速系统。文中建立针对血泵驱动的电机调速模型,并进行仿真和实验。结果表明,该调速系统满足电机驱动要求,基于心室功的控制算法优于其它方法。     

稀土永磁电机的发展

众所周知,国民经济建设的各个领域几乎都离不开电机,电机在经济建设甚至人们的生活中占有非常重要的位置。 永磁电机由于无需励磁,因而不需要励磁绕组,也没有与保证励磁有关的附加装置（如电刷、滑环）,故永磁电机具有无励磁损耗、效率高、结构简单、工作可靠等一系列优点。但早期由于永磁材料磁性能低,永磁电机非常笨重,因此未获得实际应用。本世纪三十年代以后,具有高剰磁感应Br的铝镍钻永磁和具有较高矫顽力Hc的铁氧体永磁先后出现,永磁电机有了生机,在微特电机领域获得了较多应用。但这两种永磁材料都有其弱点,     

永磁涡流调速器研究与应用

永磁涡流调速是一种新型电机调速节能技术,具有可靠性高、制造和维修成本低、对电网没有谐波污染等优点,是电机调速节能领域的研究热点,已引起了许多国内外学者和高耗能企业的广泛关注。介绍了永磁涡流调速器的发展状况和工作原理,综述了永磁涡流调速技术及永磁传动技术的研究现状,结合实际案例表明永磁涡流调速对风机水泵系统具有显著的节能效果。     

新型双定子永磁游标电机

永磁游标电机具有高转矩密度,直接驱动等优点,在低速大转矩、宽速度范围运行等领域有较好的发展前景.文中提出了一种新型双定子永磁游标电机,介绍了该电机的结构、工作原理以及磁路走势,并以内、外定子均为4对极为例,利用有限元法与转子内部有隔磁层的电机进行了对比仿真分析,结果表明,无隔磁层的新型双定子永磁游标电机具有转子空间利用率高、电机饱和程度和谐波含量低、气隙磁场增速效果优、输出电压波形正弦性好等优点;通过对外定子齿开辅助槽的方式减小了转矩脉动,提升了电机的性能.     

永磁无刷直流电动机的DSP控制方案设计

永磁无刷直流电动机因其利用电子开关电路及位置传感器,代替传统电机中的电刷和换向器,既有普通有刷电机的调速特性,又克服了电刷和换向器带来的缺点.是数字调速领域未来的主流电机.本文以DSP2407处理器为控制芯片,对其控制思路及设计方案进行了初步研究.     

永磁电机在汽车中的应用

汽车中的电机属于关键性零部件,当前我国汽车专用的电机数量与种类方面有着很大变化,已经从老式的电磁电机转变成为永磁电机,环境适应力很强,电磁兼容性良好,可有效提升电机的运行效率与水平。因此,在汽车领域中应积极运用永磁电机,将其作用充分发挥出来,为其后续的发展夯实基础。