人工心臓用アキシャル型磁気浮上モータの小型化・高効率化に関する研究

人工心脏轴向磁悬浮电机小型化、高效化研究

• 批准号: 12J11077
• 负责人: 長 真啓
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J11077/
• 关键词: アキシャル型; 磁気浮上モータ; 5軸制御; 小児用人工心臓; ダブルステータ; ベクトル制御; P±2極理論; 圧粉磁心; 高効率化; 乳児用人工心臓; 5自由度制御; 漏れ磁束; 小型化; 能動制御

人工心臓用アキシャル型磁気浮上モータを理論設計と駆動方式の二つの側面から小型化, 高効率化することが本研究の目的である. 平成25年度の研究実施計画は磁気浮上モータの高効率駆動方式を検討すると共に動特性を明らかにすることである. 本年度は平成24年度に乳幼児, 小児用人工心臓のために考案, 設計, 製作した5軸制御磁気浮上モータの磁気浮上回転性能評価を行った. ダブルステータ構造にベクトル制御方式を適用することで浮上ロータの軸方向位置, 回転を制御し, P±2極理論を適用することで浮上ロータ径方向軸周りの傾き角度, 径方向位置を制御する. 本制御方式を用いることで, 小型で高い磁気支持性能を有する磁気浮上モータを実現する. 提案5軸制御方式による磁気浮上制御系を専用に構築し, 浮上ロータを磁気浮上回転させたときの動特性と消費電力を評価した. その結果, 浮上ロータ回転数6400rpmまで非接触磁気支持, 回転可能であることを確認し, 提案5軸制御方式の有効性を実証した. また, 磁気浮上モータの消費電力は5～8W程度であった. 本消費電力のほとんどは浮上ロータに配置した永久磁石が作る磁界と制御磁界により生じる渦電流損である. このため, モータステータの磁性材料を電磁軟鉄バルク材から圧粉磁心に変更することを検討した. モータステータの磁性材料を圧粉磁心とすることでモータ効率は30%から70%へ増加することを確認した. 本磁気浮上モータを組み込み可能な遠心ポンプを設計, 製作し, 人工心臓ポンプ駆出性能とポンプ送液中の磁気浮上回転性能を評価した. 製作した磁気浮上人工心臓ポンプは回転数3500rpm, 揚程100㎜Hgに対して流量1.5L/min送出可能であり, 小児用人工心臓として十分なポンプ性能を有した. また, ポンプ送液中に浮上インペラは非接触磁気支持, 回転可能であった. 以上の結果から, 十分な磁気浮上性能を有する小型, 高効率な磁気浮上モータを製作することができた.

The artificial heart is designed to be miniaturized and highly efficient. The purpose of this study is to improve the performance of the artificial heart. In the year 25, the Pingcheng Research Institute implemented a plan for magnetic floating equipment, high-speed motion mode, joint motion characteristics, and so on. This year, Pingcheng 24 baby baby, using an artificial heart to test the test, design, and make a 5-meter magnetic levitation system to improve the performance of the magnetic float. In this paper, the control method is used, and the position in the direction of the float is used. P ±2 is used to discuss the position of the float, the circumferential angle and the radial position. In this system, the system is designed to support the performance of the high-speed magnetic device, and the performance of the small-sized magnetic device is available. Proposal 5. In the mode of control, the maglev is used in the control system, the maglev is floated in the air, and the dynamic characteristics are eliminated in the system. The results of the test show that the number of 6400rpm returns is not supported by contactless magnets, and the response may be confirmed. Proposal 5 has a significant impact on the control mode. The maglev, the maglev, the engine, the power, the power. This power dissipation device is equipped with a permanent magnet to control the magnetic field. In order to improve the performance of magnetic materials, electrical and magnetic materials, electrical and magnetic materials, powder cores, magnetic cores, magnetic materials, materials, powders, powders, cores. Magnetic materials, powder core, powder core This magnetic levitation device is designed and operated, and the artificial heart is used to detect the performance of the magnetic levitation device in the feed fluid. Make a magnetic float on the artificial heart, the number of 3500rpm, the flow rate of the 1.5L/min is 100 Hg, the flow rate is very low, and the performance is very good. There is no contact magnetic support in the liquid feed, and it is possible to return to the liquid. The above results show that the performance of magnetic levitation is very small, and the performance of magnetic levitation is very high.

项目成果

Miniaturized axial gap maglev motor with vector control for pediatric artificial hear

用于小儿人工听力的矢量控制微型轴向间隙磁悬浮电机

• 发表时间: 2012
• 期刊: The Journal of Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics
• 作者: L. Zheng. Y. Lu;M. Guo;S. Guo;C.Xu;L. Zheng;L. Zheng;Yuhei Miyazaki;Yuhei Miyazaki;長 真啓;長 真啓
• 通讯作者: 長 真啓

乳幼児, 小児に適用可能な磁気浮上補助人工心臓の開発

适用于婴幼儿的磁悬浮辅助装置的研制

• 发表时间: 2014
• 作者: L. Zheng. Y. Lu;M. Guo;S. Guo;C.Xu;L. Zheng;L. Zheng;Yuhei Miyazaki;Yuhei Miyazaki;長 真啓;長 真啓;長 真啓
• 通讯作者: 長 真啓

小児用人工心臓のための小型磁気浮上モータの開発

小儿人工心脏小型磁悬浮电机的研制

• 发表时间: 2013
• 作者: L. Zheng. Y. Lu;M. Guo;S. Guo;C.Xu;L. Zheng;L. Zheng;Yuhei Miyazaki;Yuhei Miyazaki;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓
• 通讯作者: 長 真啓

小児用人工心臓のための5軸制御磁気浮上モータ

儿童人工心脏用五轴控制磁悬浮电机

• 发表时间: 2014
• 作者: L. Zheng. Y. Lu;M. Guo;S. Guo;C.Xu;L. Zheng;L. Zheng;Yuhei Miyazaki;Yuhei Miyazaki;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓
• 通讯作者: 長 真啓

5-DOF control double stator motor for paediatric ventricular assist device

用于儿科心室辅助装置的 5 自由度控制双定子电机

• 发表时间: 2012
• 作者: L. Zheng. Y. Lu;M. Guo;S. Guo;C.Xu;L. Zheng;L. Zheng;Yuhei Miyazaki;Yuhei Miyazaki;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓;長 真啓
• 通讯作者: 長 真啓