体内埋込み人工腎臓用１自由度制御型磁気浮上遠心ポンプの研究

植入式人工肾一自由度控制磁悬浮离心泵的研究

• 批准号: 21K03841
• 负责人: 張 暁友
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nippon Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03841/
• 关键词: 磁気軸受; 遠心ポンプ; 人工腎臓; 電磁アクチュエータ; 磁気浮上

現在日本には約33万人，世界中に約200万人以上の腎臓病患者が血液透析治療を受けている．患者の生活の質を向上させるために，本研究では，磁気浮上の非接触支持による無摩擦・無摩耗の特徴を生かし，コンパクトかつ省エネルギー，１自由度制御型磁気浮上遠心ポンプの開発を目的としている．本年度では，１自由度制御型磁気軸受を設計して試作した．試作した磁気軸受の寸法は径90mm，高さ120mm，質量は1.51kgであり，ロータの長さは94mm，最大直径はΦ66mm，質量は0.37kgである．ロータの制御および非回転，回転時の振動を評価するため，５本の渦電流変位センサを配置した．設計した磁気軸受のコントローラには積分器および分母1次分子1次のレギュレータが含まれている．また，電磁石の応答性を改善するため， 電流フィードバックループを適用している．設計したコントロータを1自由度制御型磁気軸受に適用し，１自由度制御による完全非接触浮上を確認できた．制御開始後，ロータがおよそ0.2s以内に安定に浮上でき，その電流も一定範囲内に収まった．また，径方向と傾き方向において，ロータが減衰振動しており，約1.5s後に定常状態となっている．さらに，ロータが浮上した状態で，圧縮空気で回転させ，その後圧縮空気を停止して測定した，約2500rpmにおいての径方向の振動の両振幅は0.177mmとなり，傾き方向は0.414度となった．また，インペラを回転させるためのモータの構造と駆動原理を検討して，磁場解析を行い，コイルと磁石の寸法を探索してモータを設計した．

Currently, there are approximately 330,000 patients with infectious kidney disease in Japan and over 2 million in the world, に. Their が hemodialysis treatment を is carried out by けて けて る る る. の の life quality を upward さ せ る た め に, this study で は, magnetic 気 の non-contact support on floating に よ る no friction, no friction loss の, 徴 を raw か し, コ ン パ ク ト か つ province エ ネ ル ギ ー, 1 degree of freedom system royal type magnetic 気 floating on the telecentric ポ ン プ の open 発 を purpose と し て い る. This year, で で, a 1-degree-of-freedom controlled magnetic axis was designed by を, て and trial-made by <s:1> た. Attempt し た magnetic 気 shaft under this law の inch は diameter 90 mm, 120 mm high さ, quality は 1.51 kg で あ り, ロ ー タ の long さ は 94 mm, maximum diameter は Φ 66 mm, quality は 0.37 kg で あ る. ロ ー タ の suppression お よ び not back to the planning, back to planning の vibration を review 価 す る た め, 5 this の eddy current - a セ ン サ を configuration し た. Design し た magnetic 気 shaft by の コ ン ト ロ ー ラ に は integrator お よ び 1 molecule 1 times the denominator の レ ギ ュ レ ー タ が containing ま れ て い る. ま た, electromagnet の 応 a sexual を improve す る た め, current フ ィ ー ド バ ッ ク ル ー プ を applicable し て い る. Design し た コ ン ト ロ ー タ を 1 degree of freedom system royal type magnetic 気 shaft に applicable し, 1 degree of freedom system of imperial に よ る entirely contactless を confirmed on floating で き た. Suppression began, ロ ー タ が お よ そ に stability within 0.2 s に float on で き, そ の current within a certain fan 囲 も に 収 ま っ た. ま た, diameter direction と き direction に お い て, ロ ー タ が damping vibration し て お り, about 1.5 s after に steady state と な っ て い る. さ ら に, ロ ー タ が float on し で た status, 圧 contraction cavity 気 で back planning さ せ, そ の 圧 after contraction cavity 気 を stop し て determination し た, about 2500 RPM に お い て の の の diameter direction vibration amplitude は struck 0.177 mm と な り, tilting direction き は 0.414 degrees と な っ た. ま た, イ ン ペ ラ を back planning さ せ る た め の モ ー タ の tectonic と 駆 dynamic principle を beg し 検 て, magnetic field line analytical を い コ イ ル と magnet の を "method to explore し て モ ー タ を design し た.

项目成果

小型遠心ポンプ用１自由度制御型磁気軸受，－磁気軸受の浮上性能－

小型离心泵用一自由度控制磁力轴承-磁力轴承的浮动性能-

• 发表时间: 2023
• 作者: 陸 文軒，張 暁友

小型遠心ポンプ用１自由度制御型磁気軸受

小型离心泵1自由度控制磁力轴承

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Ohtani;T. Ogawa;Y. Sugiyama;T. Tamba;陸 文軒，張 暁友
• 通讯作者: 陸 文軒，張 暁友