雙定子圓筒型永磁游標直線電機的設計與分析.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條件，而電驅動的人造心臟電泵恰恰具備這些優(yōu)勢，具備有很高的科研價值。
　　本文提出了一種新型的雙定子圓筒型永磁游標直線電機應用于人造心臟泵領域，并對其靜態(tài)性能和動態(tài)性能進行了研究，搭建了有限元仿真模型，設計制造了試驗樣機，證實了

2、圓筒型雙定子直線游標永磁電機有較為優(yōu)異的性能，為進一步研究該類雙定子直線游標永磁電機打下了基礎。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(Double-Stator Tubular Permanent-Magnet Vernier、TDS-VPM)電機結構并對現有游標結構就行改進，繞組和永磁體都位于初級上，次級只有鐵芯。A、B兩相繞組分別位于內

3、外定子，采用此結構可以有效利用電機中空體積，減小電機長度，提高電機的推力密度、增加電機的可靠性。
　　2)建立了電機的軸對稱有限元模型，將3D電機結構簡化為2D模型，節(jié)約了仿真時間。在此基礎上對電機的磁場分布、磁鏈、反電勢和電感以及推力等靜態(tài)特性進行了仿真分析，驗證了電機的游標效應，與理論分析一致。
　　3)構建了對稱模型，將影響直線電機推力脈動的邊端力和齒槽力進行了分離，據此，對電機的拓撲結構進行優(yōu)化和改進，通過動子內外側

4、錯開四分之一極距，使得內外定子產生的齒槽力相互抵消，有效的降低了動子的推力脈動，提高了輸出性能。
　　4)建立了電機的數學模型，推導了由于邊端效應和加工誤差使得兩相反電勢相位差不為90°電角度時的電流控制策略，利用場路耦合聯合仿真方法，對電機的動態(tài)特性進行了仿真分析。
　　5)由于圓筒型結構不宜使用硅鋼片疊壓而成，對采用的新型軟磁材料坡莫合金的磁材料性能進行了測試，測試表明其磁導率要低于硅鋼材料。設計加工了一臺試驗樣機，并進