基于有限元分析的瓣膜泵用永磁無刷直流電機的設(shè)計優(yōu)化.pdf

1、瓣膜泵是一種新型左心室輔助裝置，具有人工心臟瓣膜與人工心臟泵的雙重功能，既能保持血液單向流動，又能完成泵血功能，不需要額外的解剖空間，可作為重癥心衰竭患者的治療手段或者心臟移植手術(shù)前的過渡橋梁。瓣膜泵的研究正向著體積小、重量輕、可植入性強、高血液相容性的方向發(fā)展。永磁無刷直流電機由于具有高效率、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、啟動轉(zhuǎn)矩大、過載轉(zhuǎn)矩大、功率密度高、控制性能穩(wěn)定等特點，常常作為瓣膜泵的驅(qū)動。
　　 本課題基于瓣膜泵電機的要求，提出

2、了永磁無刷電機的設(shè)計方案，并應用有限元方法進行電機的性能分析優(yōu)化設(shè)計，最后制作樣機進行了性能實驗。具體內(nèi)容包括:(1)在分析永磁無刷直流電機的工作原理和無軸承原理、無位置傳感器控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應用經(jīng)典理論設(shè)計方法，根據(jù)電機性能要求設(shè)計了一種小型無軸承永磁無刷直流電機;(2)采用現(xiàn)代場路結(jié)合分析的設(shè)計方法，結(jié)合ANSOFT有限元分析軟件，通過對經(jīng)典設(shè)計理論設(shè)計出的電機進行電機磁場、電氣特性等進行優(yōu)化仿真設(shè)計，重點分析了齒槽結(jié)構(gòu)對電機齒槽

3、轉(zhuǎn)矩等電機性能的影響。通過不斷地優(yōu)化仿真電機的電磁性能，最終確定最優(yōu)的電機參數(shù)，實現(xiàn)了電機的優(yōu)化;(3)根據(jù)優(yōu)化參數(shù)，加工制造出所需求的瓣膜泵血泵樣機，并應用自制的血液循環(huán)模擬實驗臺，進行瓣膜泵的水力性能實驗，驗證電機的可行性。
　　 數(shù)值結(jié)果表明，采用有限元優(yōu)化設(shè)計方法確定的電機參數(shù)和經(jīng)典理論方法確定的電機參數(shù)相近。本文設(shè)計的6/4分數(shù)槽繞組電機與課題組先前設(shè)計的12/4整數(shù)槽電機相比，電機性能明顯改善，齒槽轉(zhuǎn)矩脈動降為原先電