您的位置:山东大学 -> 科技期刊社 -> 《山东大学学报(工学版)》

山东大学学报(工学版) ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (1): 151-155.

• 其它 • 上一篇    下一篇

轴流式磁悬浮人工心脏泵磁悬浮轴承系统设计

关勇,李红伟,刘淑琴*   

  1. 山东大学电气工程学院, 山东 济南 250061
  • 收稿日期:2010-08-30 出版日期:2011-02-16 发布日期:2010-08-30
  • 通讯作者: 刘淑琴(1958- ),女,山东梁山人,教授,博士生导师,主要研究方向为磁悬浮人工心脏泵、超高速磁悬浮轴承电主轴、磁悬浮风力发电机等.E-mail: lshuqin@sdu.edu.cn E-mail:lshuqin@sdu.edu.cn
  • 作者简介:关勇(1973- ),男,山东曲阜人,副教授,博士研究生,主要研究方向为磁悬浮人工心脏泵方面的研究.E-mail:yongguan@sdu.edu.cn
  • 基金资助:

    国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2006AA02Z4D3);济南市留学人员创业基金资助项目(20080307)

System design of magnetic bearings in an axial-flow artificial blood pump

GUAN Yong, LI Hong-wei, LIU Shu-qin*   

  1. School of Electrical Engineering, Shandong University, Jinan  250061, China
  • Received:2010-08-30 Online:2011-02-16 Published:2010-08-30

摘要:

人工心脏泵要求体积小、质量轻、功耗低。为契合上述要求,实现人工心脏泵转子的五自由度全悬浮,采用径向永磁轴承和轴向电磁轴承相结合的磁悬浮系统,在对轴流式人工心脏泵转子受力分析的基础上,提出了低功耗和单轴向电磁轴承这两种磁悬浮轴承系统结构设计方法,给出了采用这两种方法进行结构设计时,径向永磁轴承和轴向电磁轴承的设计原则。比较来看,采用单轴向电磁轴承结构设计方法虽然会增加电磁轴承的功耗,但是大大降低了系统的体积和质量;简化系统结构和电磁轴承的控制复杂性,更具优势。根据单轴向电磁轴承设计方法,设计并加工一台轴流式磁悬浮人工心脏泵原型机,成功实现转子的五自由度稳定悬浮,验证了所提方法的可行性,为磁悬浮人工心脏泵的结构设计提供参考依据。

关键词: 磁悬浮轴承, 人工心脏泵, 系统设计

Abstract:

The artificial blood pump has to meet the following advantages, small volume and mass and low power consumption. Radial permanent magnetic bearings (RPMBs) and axial electromagnetic bearings (AEMBs) were employed in the magnetic levitated artificial blood pump to suspend the rotor in five degree of freedoms (DOFs) and to meet the above requirements. According to the mechanical equilibrium condition of the blood pump rotor, two structure design methods were presented for the magnetic levitated system of the blood pump. One can be called the low power consumption design method and the other can be called the single axial EMB design method. The design principals of radial PMB and axial EMB in the two methods were given. Compared with the first method, the second method  simplifies the blood pump structure and the axial EMB’s controller, and greatly reduces the pump volume and mass, though it maybe require more power consumption. A prototype axialflow magnetic levitated blood pump was designed and manufactured according to the second method.  Experimental results showed that the rotor was successfully and stably suspended in five DOFs by radial PMBs and only one axial EMB. These results showed that the magnetic bearing system structure design method presented is feasible. This study will provide references to the structure design of the magnetic levitated artificial blood pump.

Key words: magnetic bearing, artificial blood pump, system design

[1] 张自健,赵军,唐贤康,孙超,李峰. 基于EDEM-Fluent耦合的挖藕机喷水系统仿真优化[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(3): 86-93.
[2] 程鑫,张林,胡业发,陈强,梁典. 基于电流特性的主动磁轴承电磁线圈故障诊断[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(4): 94-101.
[3] 卞斌1,刘淑琴1,贺思艳2,李德广1. 磁悬浮轴承磨床电主轴中拍振现象的分析[J]. 山东大学学报(工学版), 2012, 42(3): 133-137.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王素玉,艾兴,赵军,李作丽,刘增文 . 高速立铣3Cr2Mo模具钢切削力建模及预测[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 1 -5 .
[2] 李 侃 . 嵌入式相贯线焊接控制系统开发与实现[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 37 -41 .
[3] 孔祥臻,刘延俊,王勇,赵秀华 . 气动比例阀的死区补偿与仿真[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(1): 99 -102 .
[4] 陈瑞,李红伟,田靖. 磁极数对径向磁轴承承载力的影响[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(2): 81 -85 .
[5] 李可,刘常春,李同磊 . 一种改进的最大互信息医学图像配准算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 107 -110 .
[6] 季涛,高旭,孙同景,薛永端,徐丙垠 . 铁路10 kV自闭/贯通线路故障行波特征分析[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(2): 111 -116 .
[7] 浦剑1 ,张军平1 ,黄华2 . 超分辨率算法研究综述[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 27 -32 .
[8] 张英,郎咏梅,赵玉晓,张鉴达,乔鹏,李善评 . 由EGSB厌氧颗粒污泥培养好氧颗粒污泥的工艺探讨[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(4): 56 -59 .
[9] 王丽君,黄奇成,王兆旭 . 敏感性问题中的均方误差与模型比较[J]. 山东大学学报(工学版), 2006, 36(6): 51 -56 .
[10] 孙殿柱,朱昌志,李延瑞 . 散乱点云边界特征快速提取算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 84 -86 .