轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承研究

摘要

心力衰竭（简称心衰）已成为全球性疾病，直接威胁患者生命。虽然心脏移植是终末期心衰患者最有效的治疗手段，但可用性供体严重匮乏，因此应用人工心脏泵（简称血泵）是挽救心衰患者的主要手段。磁悬浮血泵以其无机械接触的特点，消除了机械磨损和摩擦，可降低血液损伤程度。因此，研究可用于植入患者体内的磁悬浮血泵具有重要意义。
　　目前，国内外针对磁悬浮血泵的研究取得了一定的进展，而且已经有相关磁悬浮血泵应用于临床治疗。然而，根据相关研究和临床应用表明，磁悬浮血泵存在支承结构偏大、功耗偏高、控制系统复杂导致的血泵可靠性降低等问题，影响它植入患者体内。因此，血泵支承系统的研究已成为磁悬浮血泵研究的重点和难点。本文的主要研究内容如下：
　　（1）针对目前轴流式磁悬浮血泵体积偏大、功耗偏高、控制系统复杂等问题，提出一种轴流式血泵用同极混合磁悬浮轴承支承方式，采用等效磁路法探讨了磁路设计，并设计出一种同极混合磁悬浮轴承结构。
　　（2）利用有限元软件ANSYS对该混合磁悬浮轴承进行三维磁场数值仿真与分析，讨论了同极混合磁悬浮轴承的磁场分布、支承特性、径向耦合特性及其轴向边缘效应。
　　（3）加工制造了血泵实验装置，搭建了实验平台，开展了轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承的磁场分布测量实验、支承特性参数测量实验和静态悬浮实验。
　　论文完成了轴流式血泵混合磁悬浮支承系统的设计、分析和调试悬浮实验的研究。研究结果表明，用两个同极混合磁悬浮轴承支承的方式是切实可行的，能满足轴流式血泵缩短轴向尺寸、降低功耗和控制简单的要求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 轴流式磁悬浮血泵的研究现状

1.3 轴流式磁悬浮血泵的支承现状

1.4 存在的问题及课题提出

1.5 论文的课题支撑及研究工作

第2章 轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承设计

2.1 引言

2.2 轴流式血泵磁悬浮轴承系统

2.3 轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承工作原理

2.4 同极混合磁悬浮轴承磁路设计与计算

2.5 同极混合磁悬浮轴承结构参数设计

2.6 本章小结

第3章 轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承特性分析

3.1 引言

3.2 同极混合磁悬浮轴承有限元分析方法

3.3 同极混合磁悬浮轴承的磁场分布

3.4 同极混合磁悬浮轴承的支承特性

3.5 同极混合磁悬浮轴承的径向耦合特性

3.6 同极混合磁悬浮轴承的轴向边缘效应

3.7 本章小结

第4章 轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承实验研究

4.1 引言

4.2 轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承磁场分布测量实验

4.3 轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承支承特性参数测量实验

4.4 轴流式血泵同极混合磁悬浮轴承静态悬浮实验

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 研究总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的科研成果

攻读硕士期间参与的项目