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人工心脏泵用磁悬浮轴承拓扑优化及性能仿真分析
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作者 赵海宁 张傲 +2 位作者 张晓友 孙凤 徐方超 《轴承》 北大核心 2025年第8期86-92,共7页
采用接触式轴承的传统人工心脏存在溶血高和血栓发生率高的问题,利用磁悬浮轴承无磨损、无需润滑的优势设计了一种结构紧凑、能耗低的单自由度可控型磁悬浮轴承。该磁悬浮轴承包括内周和外周布置的排斥型永磁铁对(被动控制)、悬浮控制... 采用接触式轴承的传统人工心脏存在溶血高和血栓发生率高的问题,利用磁悬浮轴承无磨损、无需润滑的优势设计了一种结构紧凑、能耗低的单自由度可控型磁悬浮轴承。该磁悬浮轴承包括内周和外周布置的排斥型永磁铁对(被动控制)、悬浮控制用线圈(主动控制)和电动机。利用有限元软件对径向被动、轴向主动控制部分进行结构参数设计,并通过仿真分析评价系统的性能。结果表明,转子的径向位移刚度系数为16.76 N/mm,轴向位移刚度系数为41.42 N/mm,轴向电流刚度系数为0.009 3 N/A,计算得到转子的径向恢复力为16 N左右,轴向恢复力为20 N左右,可以实现径向被动控制和轴向主动控制,满足转子的五自由度稳定悬浮要求。 展开更多
关键词 滑动轴承 磁力轴承 人工心脏 单自由度机构 结构设计 有限元分析
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人工肾脏泵用磁悬浮轴承设计与磁力特性分析 被引量:4
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作者 金俊杰 王岩峰 +4 位作者 徐程程 陆文轩 张晓友 孙凤 徐方超 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期795-803,共9页
代替透析膜的持续离心分离新方法提高了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量,随之,人工肾脏泵的研究被很多学者关注.但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑,存在溶血高、血栓率高等问题,为此,本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高... 代替透析膜的持续离心分离新方法提高了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量,随之,人工肾脏泵的研究被很多学者关注.但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑,存在溶血高、血栓率高等问题,为此,本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高转速等优点,研发了一种应用于人工肾脏泵的结构紧凑且节能的单自由度控制型磁悬浮轴承.利用有限元分析软件进行仿真,探索径向被动控制部分和轴向主动控制部分的设计参数,并对总体进行仿真验证,进而对磁悬浮轴承进行结构性能评估.结果表明:仿真与实验的径向位移刚度系数分别为47.432 N/mm和49.531 N/mm,轴向电流刚度系数分别为0.144 N/AT和0.135 N/AT,轴向位移刚度系数为223.071 N/mm,满足该磁悬浮轴承的五自由度稳定悬浮要求;所设计的磁悬浮轴承简化了系统结构,减小了控制难度以及降低了系统功耗. 展开更多
关键词 人工肾脏泵 单自由度 磁悬浮轴承 有限元分析
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永磁悬浮平台的分散串级控制方法 被引量:6
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作者 赵川 孙凤 +3 位作者 裴文哲 金俊杰 徐方超 张晓友 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期618-626,共9页
针对各悬浮单元磁力特性差异导致的倾斜问题,设计一种用于无接触传送的永磁悬浮平台,提出了具有气隙偏差积分反馈的分散式串级控制方法.首先,分析了悬浮平台的动力学模型与平衡条件,获得各悬浮单元气隙与平台三自由度之间的变换关系;其... 针对各悬浮单元磁力特性差异导致的倾斜问题,设计一种用于无接触传送的永磁悬浮平台,提出了具有气隙偏差积分反馈的分散式串级控制方法.首先,分析了悬浮平台的动力学模型与平衡条件,获得各悬浮单元气隙与平台三自由度之间的变换关系;其次,根据悬浮单元系统特点设计了双闭环串级控制系统,外环是以气隙为被控对象的主调节回路,内环是以转角为被控对象的随动回路,并引入气隙偏差进行积分反馈;最后,通过悬浮实验进行验证.结果表明:引入积分反馈后,起浮后各磁悬浮单元气隙一致,向不同位置施加0.1 kg重物,各悬浮单元气隙同步增大0.12 mm;悬浮平台能够通过调节内环转角弥补磁力特性差异并实现偏载下水平悬浮,但系统的调节时间比无积分反馈的分散串级控制系统增加约1.4倍. 展开更多
关键词 磁悬浮 PD控制 串级控制系统 积分反馈
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电火花加工用磁力驱动器的微定位控制
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作者 徐程程 徐方超 +3 位作者 孙凤 张晓友 金俊杰 栾博然 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期610-617,共8页
针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题,提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器,采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构,并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数,优化磁力驱动器控... 针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题,提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器,采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构,并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数,优化磁力驱动器控制系统.首先,分析了磁力驱动器装置的动力学模型,获得通入线圈电流与磁力驱动器动子位移之间的变换关系;其次,根据磁力驱动器装置特点设计了常规PID控制器,并引入模糊控制对微定位控制性能进行优化;最后,通过对磁力驱动器的微定位仿真和实验验证了控制器的控制效果.仿真和实验结果表明:该磁力驱动器具有微米级的定位分辨率、大于50 Hz的宽频带和2 mm的定位行程,完全满足电火花加工微调要求. 展开更多
关键词 电火花加工 磁力驱动器 模糊PID控制 微定位控制
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