陀螺效应使永磁悬浮心脏泵稳定平衡
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磁悬浮轴流式人工心脏泵一、简介磁悬浮人工心脏泵是利用无机械接触的磁悬浮轴承的机械装置,一种部分或全部替代心脏泵血功能,帮助衰竭心脏完成血液循环功能,同时降低病人的心肌耗氧量,改善心肌收缩力,促进病人自身心脏机能的恢复。
二、发展历程从1953年5月,全球第一台体外心肺机为一名心脏手术患者实现26分钟的完全呼吸-循环支持开始,到如今体积小,结构简单可植入式人工心脏泵的研发,已经经历了60余年。
人工心脏泵的研发经历了三代,第一代是气动搏动泵,只能在医院使用几个月,泵的设计复杂,而且血栓发生率很高。
第二代是半植入式搏动泵和非搏动泵,病人可在院外使用,通常可用1到3年,但在泵的轴密封处、管道的连接处仍是血栓的高发部位。
第三代是磁悬浮人工心脏泵,大大降低了血栓溶血的发生几率。
在2006年第十三届国际旋转血泵会议上,用无机械接触的磁悬浮轴承代替血液浸润型机械轴承的心室辅助泵被公认为第三代心室辅助泵,该类血泵可用于永久辅助或为不能进行心脏移植的病人提供终极医疗,成为最有前途的人工心脏泵[1]。
三、临床应用磁悬浮心脏泵,由于体积小,结构简单,避免了血栓溶血问题,取得了很好的临床效果。
在国外,如德国INCOR公司的BerlinHeart、美国HeartMateⅢ、HeartQuest等[1]。
国内方面,近年人工心脏的研究也取得了突破。
北京工业大学心血管医学工程项目组常宇教授等人对人工心脏泵进行了一系列的研究,通过对磁流血泵柔性转子建模仿真,能够满足患者的生理活动的需求[2]。
设计了用于人工心脏泵爪极永磁步进电动机的结构与方法,可调节和控制血液输出的流量及压力,使其正常运转,稳定悬浮,避免温升过大[3]。
设计了血泵调速控制系统,能够检测血泵在不同生理状况下的供血需求,满足预期血泵调速设计要求[4]。
同时也进行了一系列血流动力学的建模与仿真,成功研制出并研发了BJUT-II系列的人工心脏辅助装置。
2013年4月20日在人工心脏泵研讨会上,中国科学院汪忠镐院士正式将其命名为人工心脏泵。
磁悬浮陀螺原理
磁悬浮陀螺是一种通过磁力和陀螺效应来实现稳定悬浮和自转的装置。
它结合了磁悬浮技术和陀螺仪原理,可以用于惯性导航、姿态控制、惯性测量等领域。
磁悬浮陀螺的基本原理是利用电磁感应和磁悬浮技术来实现陀螺的悬浮和自转。
具体来说,陀螺的自转产生的角动量可以通过磁场控制实现姿态的稳定。
磁悬浮则是利用电磁感应的原理,通过电磁铁和磁场感应来实现陀螺的悬浮。
磁悬浮陀螺通常由陀螺轴、磁悬浮系统和控制系统三部分组成。
其中陀螺轴通常是一个旋转轴,通过电机驱动实现陀螺的自转。
磁悬浮系统则是由磁体和电磁铁组成,通过电流控制实现陀螺的悬浮。
控制系统则是通过传感器和控制器来实现陀螺的稳定和控制。
磁悬浮陀螺具有很多优点,例如稳定性高、精度高、抗干扰性强等。
它可以用于导航、航空航天、车辆控制、惯性测量等领域。
同时,磁悬浮陀螺也存在着一些问题,例如成本较高、制造难度大等。
磁悬浮陀螺是一种创新的、高精度的陀螺装置,具有广泛的应用前景。
未来随着技术的不断发展,磁悬浮陀螺将会在更多领域得到应用。
磁悬浮人工心脏泵的结构及驱动设计与实现的开题报告一、选题的背景和意义心脏疾病已经成为世界上最常见的致死疾病之一,人工心脏泵的出现为无法接受心脏移植的病人提供了一种救命的方法。
传统的人工心脏泵设备由机械部分和电机部分组成,存在很多缺陷,如机械运动会导致血液中存在的红细胞被破坏,从而引发血栓等并发症,并且电机产生的沉重噪声也会影响到病人。
因此,人们开始探索新的治疗方法。
磁悬浮人工心脏泵作为一种新型的人工心脏泵设备,它通过脉冲式悬浮技术,不仅极大地降低了机械运动引起的血栓,而且还明显降低了噪声和体积,极大地改善了患者的生活质量,因此磁悬浮人工心脏泵的研究和应用具有重要的意义。
二、研究内容及技术路线磁悬浮人工心脏泵的研究涉及到多个学科,如机械制造、材料科学、电子电气等。
本文将重点探讨磁悬浮人工心脏泵的结构设计、控制系统设计与实现。
1. 磁悬浮人工心脏泵的结构设计根据磁悬浮技术的原理,磁悬浮人工心脏泵的结构设计是关键。
本文将结合现有的研究,探讨如何设计和制造磁悬浮人工心脏泵的核心部件,如转子、磁浮轴承等。
2. 磁悬浮人工心脏泵的控制系统设计与实现磁悬浮人工心脏泵的控制系统主要包括传感器、控制器、功率放大器等,本文将研究控制系统的硬件设计和软件编程。
特别是磁悬浮人工心脏泵的控制算法设计,包括磁悬浮轴承的悬浮控制算法、转子的定位控制算法、电机调速控制算法等。
三、项目进度计划1. 第一阶段(前期准备阶段):阅读相关文献,了解磁悬浮人工心脏泵的基本原理和结构设计,熟悉控制系统的设计要求。
2. 第二阶段(结构设计阶段):完成磁悬浮人工心脏泵的结构设计,包括转子、磁浮轴承的设计制造。
3. 第三阶段(控制系统设计阶段):完成磁悬浮人工心脏泵控制系统的设计和实现,包括传感器、控制器、功率放大器的设计制造以及控制算法的编程。
4. 第四阶段(测试及分析阶段):进行实验测试,并对测试结果进行分析和总结。
四、预期成果及应用价值预期成果:1. 磁悬浮人工心脏泵的结构设计和控制系统设计与实现。
基于陀螺力矩的永磁悬浮转子稳定性分析孟庆涛;张钢;刘飞;倪晓艇;朱琳;樊曼【期刊名称】《工业控制计算机》【年(卷),期】2015(000)001【摘要】为了探讨永磁悬浮转子的稳定性,从能量的角度分析了引入动能后存在稳定悬浮的区域。
根据陀螺效应的成因建立了陀螺力矩的解析式,分析了自由转子在受迫进动情况下实现稳定的最低临界转速,同时将该结论引申到受外力矩下的转子稳定的最低临界转速。
同时得出了转子参数对临界转速影响的规律:转子绕对称轴的转动惯量越大,转子的临界转速越小;转子绕x轴或y轴方向的转动惯量越小,转子的临界转速越小;转子质量-长度系数越小,转子的临界转速越小。
转子的临界转速越小,那么转子越容易达到稳定悬浮状态。
%In order to investigate the stabiIity of permanent magnetic suspension rotor,this paper anaIysis the existence of stabIe suspensions region after the introduction of the kinetic energy from the point of view of energy.Then this paper create a gyroscopic anaIytic formuIa according to the gyroscopic effect,anaIysis of the minimum criticaI speed for free rotors in the case of forced precession,simuItaneousIy extend the concIusion to the situation of externaI torque.【总页数】3页(P92-94)【作者】孟庆涛;张钢;刘飞;倪晓艇;朱琳;樊曼【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院轴承研究室,上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院轴承研究室,上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院轴承研究室,上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院轴承研究室,上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院轴承研究室,上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院轴承研究室,上海 200072【正文语种】中文【相关文献】1.磁悬浮高速转子系统双频Bode图稳定性分析方法研究 [J], 魏彤;房建成2.永磁悬浮电机转子-轴承系统的动力学特性分析 [J], 张钢;孔奎;黄阳;刘海娇;裴旷怡3.基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法 [J], 张洪帅;王平;韩邦成;程金绪4.基于转子偏心坐标系的无轴承永磁薄片电机径向悬浮力模型 [J], 孙宇新;钱建林;朱熀秋;张维煜5.电磁悬浮转子微陀螺悬浮稳定性分析 [J], 吴校生;陈文元;张卫平;黄晓刚;刘武;崔峰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
全磁悬浮人工心脏的原理全磁悬浮人工心脏是一种由磁悬浮技术驱动的人工心脏,它的原理是利用磁悬浮技术使主体部分与周围实现无接触轻负荷状态,同时通过外部的电机系统提供必要的驱动力。
全磁悬浮人工心脏主要由定子部分、转子部分、电机系统和控制系统组成。
定子部分是全磁悬浮人工心脏的固定部分,它包括定子线圈和弹性支撑系统。
定子线圈通电时可以产生磁力,通过对转子的磁悬浮支撑。
弹性支撑系统由弹性元件组成,可以提供稳定的支撑力和调节转子位置的功能。
转子部分是全磁悬浮人工心脏的旋转部分,它由转子轴和叶片组成。
转子轴连接到人体的大动脉上,通过自由旋转来模拟心脏的收缩和舒张过程,推动血液流动。
电机系统是全磁悬浮人工心脏的动力部分,它包括由电源提供动力的电机和电源供应系统。
电机系统通过控制电机的转速来调节人工心脏的泵送能力,根据实际需要实现不同的血液流动量。
控制系统是全磁悬浮人工心脏的核心部分,它通过感知和分析人体的心脏功能状态,实时调整电机系统的转速和转子的位置,使人工心脏的工作状态能够与人体自然心脏协调一致。
全磁悬浮人工心脏的工作原理如下:当人工心脏开始工作时,定子线圈通电产生磁力,实现对转子的磁悬浮支撑。
同时,电机系统开始工作,转子开始旋转,通过叶片的运动来泵送血液。
控制系统根据人体的心脏功能状态实时监测和调整电机系统的转速以及转子的位置,确保血液的正常流动。
在全磁悬浮人工心脏工作时,几乎没有机械接触,因此其工作非常稳定、安全,能够为患者提供充足的血液供应。
与传统的机械和压力感应式人工心脏相比,全磁悬浮人工心脏具有许多优势。
首先,由于没有机械接触,全磁悬浮人工心脏具有更长的寿命,可以减少患者二次手术的风险。
其次,全磁悬浮人工心脏工作时几乎没有噪音和振动,可以提高患者的生活质量。
另外,全磁悬浮人工心脏的泵浦效率高,可以更好地适应患者的实际需求,减少心脏负荷和能耗。
目前,全磁悬浮人工心脏已经取得了一定的研究进展,成为人工心脏技术领域的一个热点。
陀螺悬浮原理一、引言陀螺悬浮是一种基于陀螺效应的技术,通过操纵陀螺的旋转状态,使其能够在空中悬浮起来。
这种技术在科幻电影中经常出现,给人一种科技发达的惊人感觉。
然而,陀螺悬浮并非虚构,而是依靠物理原理实现的。
本文将介绍陀螺悬浮的原理及其应用领域。
二、陀螺效应在探讨陀螺悬浮原理之前,首先需要了解陀螺效应。
陀螺效应是指当一个陀螺体受到外力作用时,它会产生一个使自身保持平衡的力。
这是由于陀螺体的旋转运动产生的角动量。
根据陀螺效应,当陀螺体受到外力作用时,会产生一个与外力方向相反的力矩,从而使陀螺体保持平衡。
三、陀螺悬浮原理陀螺悬浮利用了陀螺效应。
首先,一个陀螺体被放置在一个特殊的支架上。
支架上有一个电机,可以使陀螺体旋转起来。
当陀螺体开始旋转时,它会产生一个角动量。
在没有外力作用的情况下,陀螺体将保持平衡。
然而,当有外力作用时,陀螺体会产生一个与外力方向相反的力矩,使其保持平衡。
为了悬浮陀螺体,需要在支架上施加一个与陀螺体产生的力矩相等但方向相反的力矩。
这可以通过调整支架上的电机来实现。
当电机产生的力矩与陀螺体产生的力矩相等时,陀螺体将悬浮在空中。
通过调整电机的转速和力矩大小,可以控制陀螺体的悬浮高度和稳定性。
四、陀螺悬浮的应用陀螺悬浮技术在科技领域有着广泛的应用。
最常见的应用是在磁悬浮列车中。
磁悬浮列车利用陀螺悬浮原理,使列车在轨道上悬浮起来,从而减少了与轨道的接触摩擦,提高了列车的速度和舒适性。
陀螺悬浮技术还可以应用于无人飞行器,使其能够在空中悬浮起来,实现稳定的飞行。
陀螺悬浮技术还可以应用于科学研究领域。
科学家们可以利用陀螺悬浮技术制造出稳定悬浮的实验装置,用于研究材料的性质、物理现象的变化等。
陀螺悬浮技术还可以应用于医疗领域,用于研究人体的平衡感应机制以及治疗平衡障碍等疾病。
五、结论陀螺悬浮是一种基于陀螺效应的技术,通过操纵陀螺的旋转状态,使其能够在空中悬浮起来。
该技术在磁悬浮列车、无人飞行器等领域有着广泛的应用。
磁悬浮陀螺原理
磁悬浮陀螺是一种利用磁力悬浮效应来实现平稳旋转的装置。
它的工作原理基于陀螺稳定性理论和磁悬浮技术。
首先,陀螺稳定性理论表明,一个旋转的陀螺在没有外力作用下能够保持自身的平衡。
这是因为旋转产生了陀螺效应,使得陀螺的旋转轴始终趋向于保持稳定。
其次,磁悬浮技术利用了磁力的特性来实现陀螺的悬浮和控制。
磁悬浮陀螺通常由两个主要部分组成:悬浮轴和控制系统。
悬浮轴是由一个或多个磁悬浮装置构成,这些装置包括了强大的永磁体和线圈。
当电流通过线圈时,会在周围产生磁场,与永磁体的磁场相互作用,产生磁力。
这个磁力可以抵消重力,并使陀螺悬浮在一个稳定的位置上。
控制系统负责监测和调整陀螺的位置和旋转速度。
它通常由传感器、计算机和反馈控制器组成。
传感器可以测量陀螺的角度和旋转速度,并将这些信息反馈给控制器。
控制器会根据反馈信息,通过调整电流,来控制磁悬浮装置的磁场强度,以维持陀螺的平衡和稳定旋转。
总的来说,磁悬浮陀螺利用磁力悬浮效应和陀螺稳定性理论,通过悬浮轴和控制系统实现陀螺的平稳旋转。
它在工业、科研和娱乐等领域有广泛的应用,例如惯性导航系统、飞行模拟器和科普教育装置等。
磁悬浮陀螺的原理
磁悬浮陀螺是一种基于磁悬浮技术的陀螺仪。
它利用了磁悬浮原理和陀螺效应来实现稳定的自转运动。
磁悬浮陀螺由三个主要部分组成:陀螺轴、中心轴和悬浮系统。
陀螺轴是陀螺的主体部分,通常使用金属材料制成,具有一定的质量和旋转惯量。
中心轴位于陀螺轴的中心,用于支撑和固定陀螺轴。
悬浮系统则是实现磁悬浮效果的关键部分。
悬浮系统通过使用磁场来实现对陀螺轴的悬浮和稳定支撑。
一般来说,悬浮系统由两组磁体组成,分别位于陀螺轴和中心轴上。
其中一组磁体产生的磁场会让陀螺轴在空中悬浮,并保持一定的位置。
另一组磁体则通过调整磁场的强度和方向来对陀螺轴进行控制。
当陀螺轴自由旋转时,它会产生陀螺效应,使得轴的方向始终保持在一个特定的方向上。
悬浮系统会监测陀螺轴的旋转方向,并通过控制磁场的方式来对其进行调整。
这样一来,磁悬浮陀螺就可以实现在空中稳定地自由旋转。
磁悬浮陀螺的原理可以应用于多个领域,例如航天器的姿态控制、汽车的悬挂系统和陀螺仪等。
它的特点是具有高精度和高速度的自转能力,可以实现稳定的运动和准确的测量。
第22卷第4期2006年8月机械设计与研究Machine Design and Research Vol .22No .4Aug .,2006收稿日期:2005-09-22文章编号:100622343(2006)042089203陀螺效应使永磁悬浮心脏泵稳定平衡钱坤喜, 王 颢, 茹伟民, 曾 培, 袁海宇, 王芳群, 封志刚(江苏大学 生物医学工程研究所,镇江 212013,E 2mail:s wyx@ujs .edu .cn ) 摘 要:为使人工心脏泵可以永久使用,作者研制出一种仅采用永磁轴承实现磁悬浮的离心泵。
其保留了电磁悬浮泵的优点,又避免其不足之处。
然而,传统理论认为永磁悬浮是不可能稳定平衡的。
作者利用陀螺效应解决了此问题。
径向驱动的离心泵包括一个转子和一个定子。
转子由驱动磁钢和叶轮组成;定子由电机线圈和泵壳构成。
两个永磁轴承抵消电机线圈铁心与转子驱动磁钢之间的吸引力。
生理盐水试验表明,当血泵转速超过3250转/分、流量大于1升/分时,转子可以在定子中悬浮起来。
高转速是达到陀螺效应的条件,大流量是良好水动力性能的前提。
关键词:永磁悬浮;陀螺效应;离心泵;稳定平衡中图分类号:R318.11 文献标识码:APermanen t M aglev Cen tr i fuga l Pu m p St ab ili zed by Gyro 2effectQ I N G Kun 2xi, WANG Hao, RU W ei 2m in, ZENG Pei,Y UAN Hai 2yu, WANG Fang 2qun, FE NG Zhi 2gang(J iangsu University,B i ome dical Engineering I nsitute,Zhenjiang 212013,E 2mail:s wyx@ujs .edu .cn ) Abstract:The authors have studled on the per manent maglev centrifugal pu mp just using passive magnetic bear 2ings for working per manently .A radially driven centrifugal pu mp was constructed,which had a r ot or and a stat or .The r ot or consisted of driven magnets and an i m peller ;the stat or had a mot or coil and a pu mp housing .T wo passive mag 2netic bearings were devised t o resist the attractive f orce bet w een the mot or coil ir on core and r ot or driven magnets .Bench testing with saline de monstraed that the r ot or can be sus pended in the stat or if the r otating s peed of the pu mp was larger than 3,250r pm and the fl ow rate was larger than 1lit/m in .H igh s peed is a p reconditi on t o realize a s o -called gyr o -effect which stabilizes the passive maglev r ot or and high fl ow rate is an indicati on of a good hydraulic p r operty of the pu mp.Key words:per manert maglev;gyr o 2effect;passive magnetic bearings;centrifugal pu mp;equilibriu m stability 磁浮泵在过去的二、三十年里已有深入的研究。
第22卷第4期2006年8月机械设计与研究Machine Design and Research Vol .22No .4Aug .,2006收稿日期:2005-09-22文章编号:100622343(2006)042089203陀螺效应使永磁悬浮心脏泵稳定平衡钱坤喜, 王 颢, 茹伟民, 曾 培, 袁海宇, 王芳群, 封志刚(江苏大学 生物医学工程研究所,镇江 212013,E 2mail:s wyx@ujs .edu .cn ) 摘 要:为使人工心脏泵可以永久使用,作者研制出一种仅采用永磁轴承实现磁悬浮的离心泵。
其保留了电磁悬浮泵的优点,又避免其不足之处。
然而,传统理论认为永磁悬浮是不可能稳定平衡的。
作者利用陀螺效应解决了此问题。
径向驱动的离心泵包括一个转子和一个定子。
转子由驱动磁钢和叶轮组成;定子由电机线圈和泵壳构成。
两个永磁轴承抵消电机线圈铁心与转子驱动磁钢之间的吸引力。
生理盐水试验表明,当血泵转速超过3250转/分、流量大于1升/分时,转子可以在定子中悬浮起来。
高转速是达到陀螺效应的条件,大流量是良好水动力性能的前提。
关键词:永磁悬浮;陀螺效应;离心泵;稳定平衡中图分类号:R318.11 文献标识码:APermanen t M aglev Cen tr i fuga l Pu m p St ab ili zed by Gyro 2effectQ I N G Kun 2xi, WANG Hao, RU W ei 2m in, ZENG Pei,Y UAN Hai 2yu, WANG Fang 2qun, FE NG Zhi 2gang(J iangsu University,B i ome dical Engineering I nsitute,Zhenjiang 212013,E 2mail:s wyx@ujs .edu .cn ) Abstract:The authors have studled on the per manent maglev centrifugal pu mp just using passive magnetic bear 2ings for working per manently .A radially driven centrifugal pu mp was constructed,which had a r ot or and a stat or .The r ot or consisted of driven magnets and an i m peller ;the stat or had a mot or coil and a pu mp housing .T wo passive mag 2netic bearings were devised t o resist the attractive f orce bet w een the mot or coil ir on core and r ot or driven magnets .Bench testing with saline de monstraed that the r ot or can be sus pended in the stat or if the r otating s peed of the pu mp was larger than 3,250r pm and the fl ow rate was larger than 1lit/m in .H igh s peed is a p reconditi on t o realize a s o -called gyr o -effect which stabilizes the passive maglev r ot or and high fl ow rate is an indicati on of a good hydraulic p r operty of the pu mp.Key words:per manert maglev;gyr o 2effect;passive magnetic bearings;centrifugal pu mp;equilibriu m stability 磁浮泵在过去的二、三十年里已有深入的研究。
第一台磁浮离心泵实验模型由B ramm 等人在上个世纪八十年代早期提出[1]。
第一台可以应用的磁浮离心泵由Aka matzu 等人研制成功,其采用了电磁轴承(E MB )和永磁轴承(P MB )的混合轴承系统[2]。
目前,此方法已广泛应用于磁浮泵中[3~6]。
目前,所有的磁浮泵都需要电磁轴承,都是电磁悬浮泵。
它们的优点是没有机械磨损而且很少形成血栓。
但是也存在很多缺点,例如需要额外的电磁线圈,耗能增多,需要复杂的转子测位器和负反馈控制系统,因此大大增加了系统的体积和重量。
现在已成功研制出一种仅需永磁轴承的永磁悬浮离心泵,它保留了电磁悬浮泵的优点,又避免了其不足之处。
传统理论认为,永磁悬浮是不可能稳定平衡的[7~9]。
所以新型离心泵利用了陀螺效应解决这一问题。
陀螺效应,简言之,就是一定速度、一定惯量的旋转体可以保持旋转的稳定性。
▲图1 陀螺效应装置示意图图1为陀螺效应装置的示意图。
一个陀螺,立在球面上,如果是静止的,陀螺将立即掉落下来,因为在球面上没有稳定的平衡点;然而,如果陀螺以很高的速度旋转,它就可以长时间立在球面上,直到转速低于某一临界值。
此外,如果陀螺的转动惯量很大,那么临界速度就比较低。
旋转的陀螺可以稳定平衡,是由于进动作用,也就是说,如果陀螺受到水平方向的扰动时,陀螺在绕自身轴转的同时,其轴会绕垂直方向旋转。
磁浮陀螺玩具[10,11]看似简单,却包含了深奥的科学道理(图2)。
一个轴向磁化的小磁环稳定地在磁化方向相反的大磁环上旋转,高速旋转的小磁环可以稳定地悬浮在大磁环上,没有任何接触,直到转速低于监界转速才会掉落。
陀螺效应对磁浮陀螺的稳定性起了决定作用。
如果装有小磁环的陀螺不旋转或转速低于监界转速,则将不可能悬浮在大磁环之上。
▲图2 磁浮陀螺玩具是陀螺效应应用于永磁悬浮的成功典例1 永磁离心泵结构 磁浮陀螺理论现被成功地应用于人工心脏泵上,从而研制出轴向驱动的永磁悬浮离心泵和径向驱动的永磁悬浮叶轮式全人工心脏(永磁悬浮双心室辅助叶轮泵)[12~14]。
此后,又研制出径向驱动的永磁悬浮离心泵(图3)。
装置由一个转子和一个定子构成。
转子包括驱动磁钢4和叶轮1;带铁心的电机线圈3和连接定子的支架。
两个永磁轴承2和5抵消了电机线圈铁心与转子磁钢之间的吸引力,因此,转子才有可能脱离定子县浮起来。
由于血泵进、出口的压力不同,导致定子与转子之间的气隙中存在一个很小的回流7,这个回流经由转子中心的孔流回到低压区。
小回流起了冲刷电机和泵内表面的作用。
此外,在大的气隙中由于小阻力和大流速引起的小柏努利力将会产生一个向心力,这将减小转子的偏心距和震动。
11叶轮 21永磁轴承 31带铁心的电机线圈 41转子磁钢51永磁轴承 61霍尔传感器 71血液回流系统▲图3 径向驱的永磁悬浮离心泵示意图这台血泵所使用的永磁轴承具有多处创新。
首先,永磁轴承有两个功能;径向支承和轴向弹性[14]。
装置无须另外安装轴向轴承;其次,大小磁环的距离可设计得尽可能小,以减小电机和泵的长度;再次,其径向斥力要大于传统的永磁轴承,因此装有这种轴承的血泵转子将获得更小的偏心距[15]。
综上所述,永磁悬浮血泵无须转子测位器,这里设计的4个UG N3503U 霍尔传感器在血泵末端6,目的是为了验证转子是否真正的悬浮起来,以及什么因素将会影响转子的稳定。
霍尔传感器上不同的电压反映了转子与霍尔传感器间不同的距离。
因而,如果转子偏离了中心,其偏心距和振幅就可以计算出来。
血泵在作者自制的循环模型中用生理盐水和猪血做了测试[16]。
装置的输出流量采用超声波血流计(Trans onicT110R,探头8XL )测量。
血泵由自制控制器驱动[17,18],控制器可以显示出血泵当前的转速。
2 离心泵的转子悬浮实验 图4为永磁悬浮离心泵的转子最大偏心距与其转速关系曲线图。
当3,000转/分时,最大偏心距接近气隙的宽度▲图4 永磁悬浮离心泵的转子最大偏心距与转速关第曲线图(0.15毫米),这说明无论血泵中的流量有多大,转子都不能完全脱离定子悬浮起来;当转速超过3,250转/分时,最大偏心距将随着流量的增加而减小,转子既可悬浮起来;当转速为4,000—4,750转/分、流量为4—10升/分的范围内,量大偏心距在0.07—0.08毫米之间,大约是气隙宽度的一半。
图5为永磁转子的最大偏心距与血泵流量关系曲线图。
当流量为0升/分时,无论转速有多高,最大偏心距都接近气隙的宽度,这说明转子没有完全脱离定子悬浮起来;随着流量的增加,最大偏心距将逐渐减小,转子也就逐渐悬浮起来;当流量为4—10升/分、转速为4000—4750转/分的范围时,最大偏心距为0.07—0.08毫料,仅为气隙宽度的一半。
▲图5 永磁转子的最大偏心距与血泵流量关系曲线图3,250转/分的转速是陀螺效应的前提,如果低于这个速度,转子是无法悬浮的,此结论可由图4得出。
流量如果小于1升/分时,水动力特性很差,将会引起血泵的巨大震动。
因而,永磁悬浮血泵的工作范围应在流量为4—8升/分、转速4,000—4,750转/分范围内。
(下转第110页)的针对个性化定制的技术也日臻成熟。
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Quest3d作为一种崭新的网络3d软件,可以应用于网页上制作逼真的三维物体展示作品,采用浏览器/服务器/数据库三层网络结构,即可建立网络实时的三维可视化定制系统,企业通过这个系统可以提高远程定制系统的定制准确率和定制产品的客户满意度,进而提高企业的竞争力。
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