《大間隙磁齒輪傳動系統關鍵理論研究及套用》是依託中南大學，由譚建平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大間隙磁齒輪傳動系統關鍵理論研究及套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：譚建平
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現有的磁力傳動技術研究和套用主要是基於系統主、從磁極間距為小間隙的，而在某些特定的套用場合和條件下，實際或期望的磁極間隙遠大於經典磁力傳動所設定的範圍。本項目以非接觸式軸流式血泵外磁場驅動為背景，針對在大間隙磁力傳動場合系統傳遞力矩隨著磁極間距的增大而迅速減小的問題，提出一種基於行波磁場與永磁齒輪的磁場相耦合、驅動永磁齒輪旋轉的大間隙磁力傳動系統方案，通過研究電磁體線圈電流時序周期變換時系統空間磁場分布、非對稱磁力作用下永磁齒輪的動力學性能、多物理場耦合效應下系統能量耗散數學模型等科學問題，提出具有最佳能量傳遞效率的機電磁多參數耦合模型，探索具有普遍意義的大間隙條件下空間磁力耦合作用的關鍵理論，並將研究成果套用於微型軸流式血泵驅動系統設計，以期實現具有實用意義的大間隙能量傳輸，對突破磁力傳動技術套用受到傳動磁極間隙限制的現狀具有意義。
結題摘要
本項目以非接觸式軸流式血泵磁力驅動為背景，提出一種大間隙磁力傳動系統方案，通過研究系統磁傳動機理、血泵永磁轉子動力學特性、電磁系統能量損耗以及磁-熱耦合相互作用規律等科學問題，提出空間磁力耦合作用關鍵理論，實現了大間隙條件下軸流式血泵的磁力驅動，對突破磁力傳動技術套用受到傳動磁極間隙限制的現狀具有意義。研究工作取得的創新成果如下： （1）提出了一種基於行波磁場與永磁齒輪的磁場相耦合、驅動永磁齒輪旋轉的大間隙磁力傳動系統方案，分析電磁系統磁耦合傳動機理，建立了血泵磁力驅動系統空間磁場、磁力矩數學模型（發表論文5篇，申請發明專利3項）。 （2）建立了系統非對稱磁力作用條件下血泵永磁轉子動力學模型，提出了滿足血泵快速啟動回響要求的速度控制方法，能使血泵在4s內達到額定轉速（9000r/min），提高了血泵調速性能（發表論文4篇）。 （3）建立了系統矩頻-矩角特性模型，提出了能使血泵獲得較大驅動力矩的磁極狀態控制方法，能使血泵在耦合距離20mm時最大轉速增加400r/min，提高了血泵驅動性能（發表論文3篇）。 （4）建立了大間隙磁力傳動系統的能量損耗模型，提出了最小能耗血泵啟動過程電流控制方法，血泵的啟動過程能耗較恆壓驅動方式降低了80.1%，較恆流驅動方式降低了54.1%，降低了電磁系統能量損耗（發表論文3篇）。 （5）建立了電磁系統磁-熱耦合仿真模型，對電磁體的溫升變化及分布規律進行分析，通過對電磁體鐵芯材料的改進，提高了電磁系統的驅動性能（發表論文2篇, 申請發明專利1項）。 （6）針對不同生理狀況（不同血壓）下所對應的不同心臟搏血量，設計了軸流式血泵的磁力驅動閉環控制系統，以血泵輸出流量為反饋控制參數，實現了滿足不同血壓（不同的血泵出口壓力）下血泵出口流量的自動調節。（發表論文4篇, 申請發明專利1項）。發表學術論文23篇（3篇SCI、10篇EI、8篇CSCD），申請發明專利5項，培養博士研究生2名（已畢業1名），碩士研究生5名（已畢業3名）。本項目已按計畫要求完成了全部研究內容，預期研究成果超額完成。
