大間隙磁力傳動系統(tǒng)驅動性能研究.pdf

1、磁力傳動技術是應用永磁材料或電磁機構所產生的磁力作用，實現(xiàn)力或力矩非接觸式傳遞的一種技術，在小間隙條件下的研究與應用已十分廣泛，但大間隙條件下磁力傳動技術的研究較少。永磁軸流式血泵外磁驅動屬于大間隙磁力傳動技術范疇，有助于實現(xiàn)血泵的微型化，現(xiàn)已成為血泵驅動技術研究的熱點，然而由于其實際的磁極間隙遠大于經典磁力傳動所設定的范圍，存在著系統(tǒng)空間磁場與驅動力矩隨磁極間隙增大而迅速減小的難題，因此限制了大間隙條件下磁力傳動技術的研究與應用。

2、r>　　 本文以實現(xiàn)大間隙條件下磁力傳動技術的應用、推動微型軸流式血泵的臨床化為目標，提出一種基于行波磁場與永磁齒輪的磁場相耦合、驅動永磁齒輪旋轉的大間隙磁力傳動系統(tǒng)方案，研究系統(tǒng)驅動方案、空間磁場、驅動力矩、矩角特性等關鍵理論，設計永磁軸流式血泵大間隙磁力傳動系統(tǒng)，進行系統(tǒng)空間磁場和驅動力矩實驗研究。研究結果對設計具有較強驅動能力的、適用于永磁軸流式血泵驅動及類似應用場合的大間隙磁力傳動系統(tǒng)有指導價值。
　　 本論文的主要研

3、究內容與相應的結論：
　　 1、大間隙磁力傳動系統(tǒng)方案設計與仿真
　　 提出了大間隙條件下實現(xiàn)徑向充磁的永磁齒輪轉動的磁力傳動系統(tǒng)新方案，并對其進行有限元數(shù)值仿真，得到了系統(tǒng)驅動力矩隨永磁體轉角的變化規(guī)律以及大間隙條件下磁力傳動系統(tǒng)的設計方法。研究結果表明：按仿真結果設計磁力傳動系統(tǒng)電磁體結構和線圈通電時序，可實現(xiàn)大間隙條件下具有較強驅動力矩的磁力傳動技術應用。
　　 2、大間隙磁力傳動系統(tǒng)空間磁場研究
　

4、　 建立了大間隙磁力傳動系統(tǒng)電磁體各個磁極狀態(tài)下的空間磁場數(shù)學模型，并對其進行解析求解，揭示了系統(tǒng)空間磁場的分布規(guī)律。研究結果表明：通過使電磁體和永磁體垂直方向的耦合距離盡可能小、將永磁體相對于電磁體沿水平方向置于確定的空間區(qū)域等措施，可使永磁體始終處于有利于轉動的較強空間磁場中。
　　 3、大間隙磁力傳動系統(tǒng)驅動力矩研究
　　 建立了大間隙磁力傳動系統(tǒng)的驅動力矩計算模型，并對其進行解析求解，揭示了系統(tǒng)主要參數(shù)對驅動力

5、矩的影響規(guī)律。研究結果表明：通過適當增加線圈匝數(shù)、增大線圈通電電流、增大永磁體外徑、在電磁體和永磁體間隙許可的范圍內盡量減小系統(tǒng)主從磁極耦合距離、增大永磁體的磁化強度和軸向長度、將主從磁極沿y方向的左方向偏移和右方向偏移量控制在確定區(qū)間內等方法，可使系統(tǒng)獲得較大的驅動力矩。
　　 4、大間隙磁力傳動系統(tǒng)矩角特性研究
　　 建立了系統(tǒng)電磁體各個磁極狀態(tài)區(qū)間的矩角特性計算模型，并對其進行解析求解，得到了描述系統(tǒng)驅動力矩隨永磁

6、體轉角變化規(guī)律的矩角特性。研究結果表明：通過增大系統(tǒng)線圈通電電流、匝數(shù)、磁齒輪的磁化強度、磁齒輪的外徑、磁齒輪的軸向長度等參數(shù)，可調節(jié)系統(tǒng)矩角特性曲線、提高系統(tǒng)驅動能力。
　　 5、大間隙磁力傳動系統(tǒng)空間磁場和驅動力矩實驗研究
　　 將相應理論研究成果應用于永磁軸流式血泵外磁驅動系統(tǒng)設計，制作了相應的實驗裝置，進行大間隙磁力傳動系統(tǒng)空間磁場和驅動力矩等兩方面的實驗研究，研究結果驗證了系統(tǒng)空間磁場和驅動力矩方面的理論成果。