外磁場驅動微型軸流式血泵磁力傳動特性研究.pdf

1、隨著生物醫(yī)學技術的迅猛發(fā)展，“人工心臟”和“機械性心臟輔助”的研究已成為心臟外科和生物醫(yī)學工程領域極為關注的焦點。其中軸流式血泵以其血液破壞少、能量轉換效率高等諸多優(yōu)點成為目前血泵結構研究的熱點之一，如何盡快實現(xiàn)其可植入化、微型化是研究人員重點攻克的疑難問題。 本文中的微型軸流式血泵采用“外磁場驅動”這一新型的能量提供方式。通過體外的外磁驅動裝置提供體內血泵“葉輪-永磁體”轉子旋轉所需的能量，使其能夠輸出設計要求的流量和功率

2、，實現(xiàn)輔助自然心臟泵血的基本功能。 根據血泵的實際工作原理，結合永磁體材料的自身特性，建立徑向磁化永磁體的數(shù)學模型，并在此基礎上對血泵內外永磁體的磁力耦合傳動情況進行研究與分析，研究各種因素對兩者間的耦合磁場力和傳動轉矩的影響規(guī)律。運用ANSYS軟件進行有限元仿真分析，得出不同條件下體內永磁體所受磁場力和傳動轉矩的變化規(guī)律，并根據仿真分析結果，結合其自身受力情況分析，初步確定了血泵外磁驅動裝置的有效驅動范圍。 為了分析不

3、同條件下血泵的實際工作狀態(tài)，設計建立了血泵綜合性能測試實驗平臺，實現(xiàn)了改變血泵的外磁驅動永磁體和體內永磁體的空間相對位移與兩者軸線相對轉角，并通過分析比較，確定了血泵主要輸出參數(shù)的測量方法。 通過進行相關實驗，驗證了血泵的外磁驅動原理，對血泵的實際輸出轉速進行了動態(tài)分析，研究了不同因素對血泵輸出轉速的影響；根據所得的實驗數(shù)據，確定了血泵外磁驅動裝置的實際有效驅動范圍，并與理論預期的有效驅動范圍進行比較，分析了產生偏差的主要原因。