植入式磁懸浮人工心臟泵關鍵技術研究

《植入式磁懸浮人工心臟泵關鍵技術研究》是依託山東大學，由劉淑琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植入式磁懸浮人工心臟泵關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉淑琴
• 依託單位：山東大學

中文摘要

目前植入式磁懸浮人工心臟泵能否套用的關鍵是必須同時解決體積小、重量輕、功耗低的難題，難題的核心是泵的結構設計要解決在狹小空間內多磁場耦合下設計出高承載力可控磁軸承，並且最大限度降低控制電路的功耗。本項目1.採用有限元方法對耦合電磁場進行了分析，得到的耦合剛度、承載力與位移的關係等結論，為結構和性能參數設計提供了依據；2.給出了單端軸向混合磁軸承新結構，解決了人工心臟泵體積與承載力的矛盾，並和零電流控制方法相結合，為實現植入式心臟泵小型化、低功耗、重量輕的目標開闢了道路；3.提出了一種新的軸向位移測量方法，在去掉專用被測零件的情況下，通過徑向布置的感測器測量徑向軸承的磁場變化檢測出軸向位移，縮短了軸向長度，減小了重量。本項目研究成功為人工心臟泵套用奠定了基礎。

結題摘要

針對軸流式磁懸浮人工心臟泵，研究要點有三：（1）通過對耦合電磁場進行分析，得到耦合剛度、承載力、以及位移等量的耦合關係等，為結構和性能參數設計提供依據。（2）針對軸流式人工心臟泵，研究單端軸向磁軸承新結構，解決人工心臟泵體積與承載力的矛盾，並和零電流控制方法相結合，為實現植入式心臟泵小型化、低功耗、重量輕的目標開闢了道路。（3）研究一種新的軸向位移測量方法，在去掉專用被測零件的情況下，通過徑向布置的感測器測量徑向軸承的磁場變化檢測出軸向位移，縮短了軸向程度，減小了重量。 對上述要點在研究中有交叉，研究工作首先從結構設計入手，然後是電磁場、耦合場的分析，並完成徑向、軸向磁軸承的創新性設計。徑向永磁軸承為永磁鐵，無需徑向電磁線圈、控制器等，大大簡化了系統結構，降低了系統質量。研究了徑向永磁軸承與軸向電磁軸承相結合的磁懸浮軸承系統，結構簡單、體積小、質量輕。研究出軸向位移測量新方法，解決了軸向無需被測元件，感測器測量徑向信號的解耦算法實現軸向位移的測量。這一部分的研究無論在理論方面還是實驗方面都取得了可喜的進展。單端軸向軸承零電流控制方法研究包括功放的混沌現象研究，使得系統功耗低，使轉子在偏離平衡位置附近具有低功耗，由於功耗低，達到連續工作溫度不超過30攝氏度。 已發表論文成果共12篇，還將發表論文約10篇。參加國際磁懸浮軸承會議1次，參加國內磁懸浮軸承會議2次，並成功舉辦1次高端軸承磁懸浮軸承論壇會議。項目在研期間培養出站博士後2名，博士2名，碩士3名（畢業1名）。特別是2名博士後均獲得了與本項目相關深入研究的國家自然科學基金青年基金。