大间隙磁齿轮传动系统关键理论研究及应用

本项目以非接触式轴流式血泵磁力驱动为背景，提出一种大间隙磁力传动系统方案，通过研究系统磁传动机理、血泵永磁转子动力学特性、电磁系统能量损耗以及磁-热耦合相互作用规律等科学问题，提出空间磁力耦合作用关键理论，实现了大间隙条件下轴流式血泵的磁力驱动，对突破磁力传动技术应用受到传动磁极间隙限制的现状具有意义。. 研究工作取得的创新成果如下：. （1）提出了一种基于行波磁场与永磁齿轮的磁场相耦合、驱动永磁齿轮旋转的大间隙磁力传动系统方案，分析电磁系统磁耦合传动机理，建立了血泵磁力驱动系统空间磁场、磁力矩数学模型（发表论文5篇，申请发明专利3项）。. （2）建立了系统非对称磁力作用条件下血泵永磁转子动力学模型，提出了满足血泵快速启动响应要求的速度控制方法，能使血泵在4s内达到额定转速（9000r/min），提高了血泵调速性能（发表论文4篇）。. （3）建立了系统矩频-矩角特性模型，提出了能使血泵获得较大驱动力矩的磁极状态控制方法，能使血泵在耦合距离20mm时最大转速增加400r/min，提高了血泵驱动性能（发表论文3篇）。. （4）建立了大间隙磁力传动系统的能量损耗模型，提出了最小能耗血泵启动过程电流控制方法，血泵的启动过程能耗较恒压驱动方式降低了80.1%，较恒流驱动方式降低了54.1%，降低了电磁系统能量损耗（发表论文3篇）。. （5）建立了电磁系统磁-热耦合仿真模型，对电磁体的温升变化及分布规律进行分析，通过对电磁体铁芯材料的改进，提高了电磁系统的驱动性能（发表论文2篇, 申请发明专利1项）。. （6）针对不同生理状况（不同血压）下所对应的不同心脏搏血量，设计了轴流式血泵的磁力驱动闭环控制系统，以血泵输出流量为反馈控制参数，实现了满足不同血压（不同的血泵出口压力）下血泵出口流量的自动调节。（发表论文4篇, 申请发明专利1项）。. 发表学术论文23篇（3篇SCI、10篇EI、8篇CSCD），申请发明专利5项，培养博士研究生2名（已毕业1名），硕士研究生5名（已毕业3名）。. 本项目已按计划要求完成了全部研究内容，预期研究成果超额完成。.