心脑肺复苏机用新型永磁同步电机的研制
谭小苹（四川联合大学生物医学工程研究所成都610065）
何 毅（成都市南光实业股份有限公司）
摘 要 根据心脑肺复苏机的要求，设计了一种复合转子永磁调速同步电机，分析了复合转子电机的特点及提高转速瞬时稳定度的机理，给出了电机的设计特点及实验结果。
叙 词 心脑肺复苏机永磁电机同步电动机复合转子变频调速
1引 言
心脑肺复苏是现代急救医学的首要课题，心脑肺这三个重要器官的功能衰竭，都可能终结患者生命，或者造成严重的后遗症。随着社会的发展，人口的增加，因各种因素导致的心脏骤停的人数逐年增加，临床上急需一种高效、轻便、操作简单的心脑肺复苏装置。
根据心脑肺复苏的设想，笔者拟将新型膜肺辅以肝素涂复与离心泵组合一体，配亚低温处理和血液分流方式，研制心脑肺复苏装置[1]。
在急救时，从股静脉和颈静脉抽出血液，经离心血泵加压，其控制原理如图1所示，通过热交换器降温、膜肺氧合，将富氧的动脉血送圆人体动脲，其中离心血泵是整个装置的心脏，它暂时替代人的心脏，故要求其性能可靠，能随控制信号及时作出反应。本文选择变同步电机心脑肺复苏机用新型永磁同步电机的研制频调速控制同步电机的方案。该方案比霍尔电机经济，并同样可达到良好稳定的控制效果。
为模拟人体的血液循环，驱动方式分为脉动式和非脉动式两种，故对电机的转速稳定度及脉动驱动时的反应速度提出了较高的要求。如果转速不稳定或反应速度跟不上，都会影响人工循环的建立，延误心肺脑复苏，甚至使急救手术失败。
采用变频调速器控制与调速的问题是变频器输出电压中含有大量的高次谐波，高次谐波会使电机温升高，噪声大，引起转速波动。为了解决这些问题，笔者研制了一种复合转子永磁调速同步电机。
2电机结构
2.1定子结构
定子为兰相结构，与三相异步电机及同步电机完全相同。绕组为三相短矩分布绕组，铁心采用斜槽结构。
2.2转子结构
该电机的转子结构为复合转子结构，如图2所示。
图2中，复合转子由永磁转子、磁阻式转子、铁实心转子及杯形转子构成。永磁转子、磁阻式转子产生同步力矩，实心转子与杯形转子产生起动力矩，同时对高次谐波力矩起阻尼作用，以改善转速瞬时平稳度，降低振动、冲击与噪声。
3提高电机反应速度的分析
3.1 同步转矩的产生
电机的同步转矩由永磁转子和磁阻式转子与定子磁势相互作用产生，萁表达式经变换可表达为：
式(1)第一项为永磁同步力矩，第二项磁阻同步力矩，构成电机的主力矩，t是笔比值的函数通过变频调速器适当的设定，二者之间的差值即为电机的加速力矩：
式(2)中，t-n曲线对一定的泵是固定的，而曲线是可调的，通过调整曲线，按要求提高加速度蓑券从而达到提高电机反应速度及节能的目的。
3.2异步起动转矩的产生
异步电动机无起动力矩，为了使电机能迅速的对加电压信号作出反应，必须在转子上加起动绕组，产生异步起动转矩。最理想状态是在起动状态异步转矩值为****。笔者设计的复合转子的铁实心部分及铜套部分就构成了一个异步电机转子，与定子磁势相互作用产生异步力矩：
|
