磁懸浮心臟泵轉子徑向位移檢測霍爾元件

人工心臟泵具有重量輕、體積小、懸浮穩(wěn)定、功耗低等優(yōu)點，已成為醫(yī)學工程和磁懸浮控制領域的重要課題。心臟泵的控制方法一般分為電磁控制、永磁控制和混合控制。永磁控制不需要控制系統(tǒng)，屬于被動懸浮，穩(wěn)定性差；電磁控制通過電磁力實現(xiàn)主動懸架，控制智能字，消耗大量能量；混合控制結合了兩者的優(yōu)點。磁偏磁降低了系統(tǒng)功耗。在磁懸浮控制系統(tǒng)中，磁懸浮軸承轉子位移檢測是實現(xiàn)精確穩(wěn)定控制的關鍵環(huán)節(jié)。由于位置檢測結果中存在轉子兩個徑向自由度偏移以及徑向偏移與軸向偏移之間的耦合關系，增加了徑向兩自由度位置檢測的難度。

離心式磁懸浮心臟泵結構如圖1所示。定子繞組和轉子葉輪構成雙定子單轉子開關磁阻電動機，其中轉子葉輪作為開關磁阻電動機轉子導磁電路，同時作為轉子葉輪驅動液體流動；定子繞組在軸向的每側各設有一組，每組繞組包括主繞組和浮力繞組，主繞組提供驅動轉矩，浮力繞組提供轉子的徑向調整力；左右徑向永磁軸承位于軸向兩側，與開關磁阻電機離心式心臟泵的混合磁懸浮，通過開關磁阻電機實現(xiàn)磁懸浮軸承轉子的旋轉驅動和徑向位移調節(jié)，定子軸向端有兩個端口，出口位于定子罩的徑向外壁。

離心式磁懸浮心臟泵在徑向永磁軸承永磁偏置作用下,完成轉子徑向和軸向被動懸浮，又在開關磁阻電動機懸浮力繞組的電磁力作用下,實現(xiàn)徑向2自由度主動懸浮;由開關磁阻電動機主繞組產生電磁力，驅動轉子葉輪旋轉，使血液經人口流人，出口流出，實現(xiàn)血液驅動功能。

永磁軸承外部某點處磁感應強度值與內永磁環(huán)微小位移量的關系特性。根據(jù)4個霍爾元件在空間中的分布位置,給出了解耦方法,準確實現(xiàn)了磁懸浮軸承轉子徑向2自由度的位移檢測,且操作簡單、計算量小。人工心臟泵磁懸浮軸承轉子徑向位移檢測研究,對實現(xiàn)磁懸浮軸承轉子的徑向穩(wěn)定懸浮。