雙定子圓筒型永磁游標(biāo)直線電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、由于心臟病居高不下的死亡率和自然心臟的短缺，現(xiàn)如今通過移植人造心臟代替自然心臟來泵血成為了一種非常有效的方式來挽救心臟病患者生命。作為人造心臟的最為關(guān)鍵的組成部件，人造心臟泵必須擁有穩(wěn)定性和可供移植性這兩項(xiàng)條件，而電驅(qū)動(dòng)的人造心臟電泵恰恰具備這些優(yōu)勢(shì)，具備有很高的科研價(jià)值。
　　本文提出了一種新型的雙定子圓筒型永磁游標(biāo)直線電機(jī)應(yīng)用于人造心臟泵領(lǐng)域，并對(duì)其靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了研究，搭建了有限元仿真模型，設(shè)計(jì)制造了試驗(yàn)樣機(jī)，證實(shí)了

2、圓筒型雙定子直線游標(biāo)永磁電機(jī)有較為優(yōu)異的性能，為進(jìn)一步研究該類雙定子直線游標(biāo)永磁電機(jī)打下了基礎(chǔ)。所研究的主要工作如下：
　　1)由于人造心臟受體胸腔空間有限且要求電機(jī)具有較高的推力密度，提出了一種新型兩相圓筒型雙定子直線游標(biāo)(Double-Stator Tubular Permanent-Magnet Vernier、TDS-VPM)電機(jī)結(jié)構(gòu)并對(duì)現(xiàn)有游標(biāo)結(jié)構(gòu)就行改進(jìn)，繞組和永磁體都位于初級(jí)上，次級(jí)只有鐵芯。A、B兩相繞組分別位于內(nèi)

3、外定子，采用此結(jié)構(gòu)可以有效利用電機(jī)中空體積，減小電機(jī)長(zhǎng)度，提高電機(jī)的推力密度、增加電機(jī)的可靠性。
　　2)建立了電機(jī)的軸對(duì)稱有限元模型，將3D電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為2D模型，節(jié)約了仿真時(shí)間。在此基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)的磁場(chǎng)分布、磁鏈、反電勢(shì)和電感以及推力等靜態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了電機(jī)的游標(biāo)效應(yīng)，與理論分析一致。
　　3)構(gòu)建了對(duì)稱模型，將影響直線電機(jī)推力脈動(dòng)的邊端力和齒槽力進(jìn)行了分離，據(jù)此，對(duì)電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，通過動(dòng)子內(nèi)外側(cè)

4、錯(cuò)開四分之一極距，使得內(nèi)外定子產(chǎn)生的齒槽力相互抵消，有效的降低了動(dòng)子的推力脈動(dòng)，提高了輸出性能。
　　4)建立了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了由于邊端效應(yīng)和加工誤差使得兩相反電勢(shì)相位差不為90°電角度時(shí)的電流控制策略，利用場(chǎng)路耦合聯(lián)合仿真方法，對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析。
　　5)由于圓筒型結(jié)構(gòu)不宜使用硅鋼片疊壓而成，對(duì)采用的新型軟磁材料坡莫合金的磁材料性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試表明其磁導(dǎo)率要低于硅鋼材料。設(shè)計(jì)加工了一臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)