人工心脏轴流式血泵的研究

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近几十年来,随着科技的进步,人工心脏的研究也在不断地深入。本课题基于当前人工心脏的研究成果,采用了体积小、结构简单、泵机一体化的轴流式血泵。为此设计并制作了电机的定子,使之与安装在血泵内的永磁体转子组成了一个小型永磁无刷直流电机。该电机通过永磁体转子的转动带动叶轮旋转,实现了血泵的功能。 论文首先综述了人工心脏的发展状况,介绍了本次课题研究的血泵的基本情况。课题对小体积的轴流式血泵永磁无刷直流电机进行了研究,选用了无位置传感器反电势检测方法,避免了传统的安装传感器检测电机转子位置的控制方法的不足。 文章介绍了永磁无刷直流电机及其无位置传感器控制的工作原理。阐述了无刷直流电机的基本结构、工作原理及运行特性。对本文研究的重点部分进行了详细论述:基于反电势法的无位置传感器换向检测原理,提出了具体的实现方案,阐明了反电势过零检测原理和换向点的确定方法。其后将本次采用的反电势逻辑电平积分方法作了深入的分析。 根据无刷直流电机控制方法,研制了一种永磁无刷直流电机无位置传感器控制系统。给出了系统硬件中几个主要电路的设计,论述了一些重要元件及其参数的选择,由此构成了电机控制系统。并设计了泵机一体化的轴流式血泵电机的定子,由永磁体转子和定子组成了一个小型永磁无刷直流电机,对这个电机的反电势控制就成了本课题研究的主要内容。 根据本次课题设计制作的电机及其驱动控制系统进行了电机运行实验,并取得了良好的控制信号数据波形。 此外,在人工心脏轴流式血泵前期研究中,为了便于电机设计和控制方法的运用,对永磁无刷直流电机的发展状况及其理论与设计进行了相应的研究,为无刷直流电机控制系统的实现奠定了基础。
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