基于有限元分析的瓣膜泵用永磁無刷直流電機的設計優(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、結構簡單、啟動轉矩大、過載轉矩大、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計方案，并應用有限元方法進行電機的性能分析優(yōu)化設計，最后制作樣機進行了性能實驗。具體內容包括:(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的基礎上，應用經典理論設計方法，根據電機性能要求設計了一種小型無軸承永磁無刷直流電機;(2)采用現代場路結合分析的設計方法，結合ANSOFT有限元分析軟件，通過對經典設計理論設計出的電機進行電機磁場、電氣特性等進行優(yōu)化仿真設計，重點分析了齒槽結構對電機齒槽

3、轉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，實現了電機的優(yōu)化;(3)根據優(yōu)化參數，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。
　　 數值結果表明，采用有限元優(yōu)化設計方法確定的電機參數和經典理論方法確定的電機參數相近。本文設計的6/4分數槽繞組電機與課題組先前設計的12/4整數槽電機相比，電機性能明顯改善，齒槽轉矩脈動降為原先電