RU2277936C2 - Способ позиционного контроля вращающегося элемента, удерживаемого постоянным магнитным полем - Google Patents

Способ позиционного контроля вращающегося элемента, удерживаемого постоянным магнитным полем Download PDF

Info

Publication number
RU2277936C2
RU2277936C2 RU2002135907/14A RU2002135907A RU2277936C2 RU 2277936 C2 RU2277936 C2 RU 2277936C2 RU 2002135907/14 A RU2002135907/14 A RU 2002135907/14A RU 2002135907 A RU2002135907 A RU 2002135907A RU 2277936 C2 RU2277936 C2 RU 2277936C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
current
coils
control
magnetic field
Prior art date
Application number
RU2002135907/14A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002135907A (ru
Inventor
Ян ХОФМАН (DE)
Ян ХОФМАН
Андреас АРНДТ (DE)
Андреас АРНДТ
Тобиас МЕРКЕЛЬ (DE)
Тобиас МЕРКЕЛЬ
Original Assignee
Берлин Харт Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Берлин Харт Аг filed Critical Берлин Харт Аг
Publication of RU2002135907A publication Critical patent/RU2002135907A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2277936C2 publication Critical patent/RU2277936C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/126—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel
    • A61M60/148—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel in line with a blood vessel using resection or like techniques, e.g. permanent endovascular heart assist devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/165—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable in, on, or around the heart
    • A61M60/178—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable in, on, or around the heart drawing blood from a ventricle and returning the blood to the arterial system via a cannula external to the ventricle, e.g. left or right ventricular assist devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20—Type thereof
    • A61M60/205—Non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/216—Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller
    • A61M60/237—Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller the blood flow through the rotating member having mainly axial components, e.g. axial flow pumps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/40—Details relating to driving
    • A61M60/403—Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/422—Details relating to driving for non-positive displacement blood pumps the force acting on the blood contacting member being electromagnetic, e.g. using canned motor pumps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/818—Bearings
    • A61M60/82—Magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0646—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the hollow pump or motor shaft being the conduit for the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/048—Bearings magnetic; electromagnetic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D3/00—Axial-flow pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0457—Details of the power supply to the electromagnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/047—Details of housings; Mounting of active magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • F16C32/0478—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings with permanent magnets to support radial load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2316/00—Apparatus in health or amusement
    • F16C2316/10—Apparatus in health or amusement in medical appliances, e.g. in diagnosis, dentistry, instruments, prostheses, medical imaging appliances
    • F16C2316/18—Pumps for pumping blood
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs

Abstract

Изобретение относится к медицинской технике и используется в насосах для перекачивания крови. Согласно способу ток, проходящий через управляющие катушки, подвергают широтно-импульсной модуляции в соответствии с требуемым значением, зафиксированным в регуляторе, подключенном последовательно за сенсорным позиционным устройством. Текущие показания позиционного сенсора сохраняют в течение определенного временного интервала, начиная, соответственно, с возникновения фронта импульса управляющего тока. Сенсорное определение позиции на этот временной интервал приостанавливают. Технический результат заключается в повышении точности позиционного контроля. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к способу регулирования положения вращающегося элемента, удерживаемого постоянным магнитным полем, например ротора бесколлекторного синхронного электродвигателя, посредством определения позиции этого элемента с помощью сенсорного устройства определения положения и применения катушек индуктивности для дополнительного управления путем воздействия на магнитное поле постоянной магнитной подвески, при этом величина тока в катушках определяется положением этого элемента.
Синхронный электродвигатель может, например, выполнять функции привода для прямоточного жидкостного насоса. Однако многофазные жидкости, например эмульсии и дисперсии с низкой стабильностью, могут легко перейти в область нестабильных состояний в процессе прохождения через нагнетающие системы.
Особенно чувствительной жидкостью является кровь. Кровь отделена от окружающей среды герметичной естественной системой циркуляции (кровообращения), поэтому на нее не воздействуют никакие внешние факторы. Если, однако, возникает необходимость заменить сердце искусственным кровяным насосом или поддерживать кровообращение с помощью дополнительного кровяного насоса, то неизбежно взаимодействие крови с данной технической системой. Кровь при этом легко подвержена гемолизу или формированию тромбов с соответствующими неблагоприятными последствиями для пациента. Поэтому в последнее время большие усилия прилагаются к созданию таких жидкостных насосов, в которых кровь или другие нестабильные жидкости подвергались бы минимальному механическому воздействию. Одну из возможностей открывает использование магнитной подвески ротора в приводе насоса. Преимущество магнитной подвески заключается не только в том, что она позволяет повысить ротационное ускорение вращающегося элемента, а также облегчает процесс управления скоростью вращения, за счет чего увеличивается объем перекачиваемого вещества.
Известно устройство, в котором гидронасос встроен в бесколлекторный синхронный электродвигатель. Описанный в публикации WO 00/64030 гидронасос состоит, в основном, из цилиндрической трубы, которая может быть подсоединена с обеих сторон к жидкостной системе. Вокруг трубы расположен статор, состоящий из металлического пакета-сердечника, обмотки и железного кожуха. Ротор включает в себя источники (генераторы) постоянного магнитного поля и размещенные на его внешней поверхности устройства для доставки жидкости, обеспечивающие продольный (осевой) поток жидкости в кольцевом зазоре между трубой и ротором.
Ротор подвешен в магнитном поле. Это обеспечивается путем размещения на обоих концах ротора прикрепленных к нему цилиндрических или кольцевых постоянных магнитов, которые намагничены в осевом направлении. Постоянные магниты ротора противодействуют намагниченным в противоположном направлении постоянным магнитам, которые, например, могут размещаться в торцах корректирующих устройств, которые, в свою очередь, установлены в цилиндрической трубе.
Обе магнитные пары оказывают стабилизирующее действие в радиальном направлении, когда они ориентированы таким образом, чтобы притягивать друг друга, то есть радиальная подвеска является пассивно устойчивой. Ротор, однако, является неустойчивым в осевом направлении.
Без дополнительной стабилизации ротор был бы притянут одной из двух пар постоянных магнитов. Поэтому катушки управления размещаются на сторонах статора таким образом, чтобы ток ослаблял за счет последовательно соединенных управляющих катушек магнитное поле одной из пар постоянных магнитов и увеличивал магнитное поле другой пары постоянных магнитов. Управляющий ток регулируется в зависимости от фактического осевого положения ротора. Для этого положение ротора определяется посредством сенсорных элементов.
Сенсорные элементы состоят, например, из двух сенсорных катушек, которые могут размещаться на торцах корректирующих устройств. Напротив катушек сенсорных элементов на концах ротора размещены алюминиевые бруски, в которых наводятся вихревые токи, когда через катушки сенсорного элемента пропускается переменный ток. Осевые перемещения ротора вызывают изменения индуктивности катушек сенсорного элемента, и эти изменения, в случае мостикового соединения катушек, служат в качестве корректирующего сигнала для сохранения стабильного положения ротора.
В связи с тем что при прохождении через насос потока, особенно пульсирующего, на ротор постоянно действуют возмущающие силы, устройство позиционной коррекции должно быть способно быстро восстанавливать осевое положение ротора. С другой стороны, управляющий ток должен обладать низким коэффициентом рассеяния, что особенно важно для кровяных насосов, поскольку сопутствующая тепловая энергия должна оставаться на минимальном уровне. Кроме того, питание привода приходится осуществлять от имплантированных батареек, срок службы которых должен быть возможно более продолжительным.
Изобретение решает проблему разработки способа регулирования положения подвешенного в магнитном поле элемента, при котором отклонения от заданного положения могут оставаться весьма малыми.
Такое решение обеспечивается предлагаемым изобретением за счет признаков, перечисленных в пункте 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы заявляются варианты воплощения данного решения.
Согласно этому решению ток, пропускаемый через управляющие катушки, подвергают широтно-импульсной модуляции (т.е. модуляции по длительности импульса) в соответствии с тем требуемым значением, на которое настроен регулятор, подключенный последовательно за сенсорным устройством определения положения, в котором при высоком требуемом значении тока осуществляют переключение на более высокое напряжение. Преимущество этого решения заключается в том, что время регулирования может быть очень незначительным, и этим, соответственно, обеспечивается экономия потребляемой энергии.
Фактические данные (показания), поступающие от сенсорного устройства определения положения, сохраняют в течение определенного времени, выдавая, соответственно, самые последние данные с фронтом импульса управляющего тока, причем работу сенсорного устройства определения положения приостанавливают на этот период.
Дополнительны преимуществом использования регулирования положения в бесколлекторном синхронном электродвигателе является то, что фактические данные, поступающие от сенсорного устройства определения положения, также временно сохраняют в привязке к отпирающему импульсу катушек двигателя в течение определенного временного интервала, начиная, самое позднее, с фронта импульса, причем работу сенсорного устройства определения положения приостанавливают на этот временной интервал.
Помехи (интерференция), порождаемые процедурой синхронизации определения положения, устраняют путем приостановки измерений в течение этих интервалов времени и за счет сохранения полученных данных.
Для конкретных реализации изобретения можно, например, брать квадрат желаемого значения, задаваемого регулятором, подключенным после сенсорного устройства определения положения, и приостанавливать регулирование положения на усредненный временной интервал между пиковым порогом этого значения и последующим провалом порога. Таким путем ограничивают повышение температуры катушек управления и, соответственно, устраняют перегрев. В качестве регулятора, подключенного после сенсорного устройства, целесообразно использовать ПИД-регулятор с I2-компонентом.
Изобретение описано подробно в виде варианта конструкции. На соответствующих чертежах представлены:
Фиг.1 представляет разрез гидронасоса, в котором осуществлен способ согласно предлагаемому изобретению;
Фиг.2 иллюстрирует принцип регулирования положения с дополнительным управлением потоком согласно изобретению;
и Фиг.3 представляет блок-схему регулятора положения.
На Фиг.1 показан прямоточный насос, пригодный для осуществления данного способа. Привод этого кровяного насоса работает на принципе электронно-коммутированного синхронного электродвигателя. Такой двигатель имеет статор, состоящий из пакета 31 металлических пластин, из обмоток 33 и железных кожухов 2, 2а и ротора 5 с постоянным магнитным сердечником 32. Внутри статора находится трубчатое полое тело 1, в которое по осевому направлению подается жидкость, в данном случае - кровь. Ротор 5 подвешен бесконтактным способом в магнитном поле.
Магнитная подвеска состоит из постоянных магнитов 42, 42а, размещенных на торцах ротора, и постоянных магнитов 41, 41а, размещенных на торцах направляющих устройств 6 и 7. Направляющие устройства 6, 7 установлены на внутренней стенке трубчатого полого тела 1.
В состав магнитной подвески входят, помимо прочего, управляющие катушки 12, 12а. При этом сенсорные катушки 43, 43а, размещенные в направляющих устройствах 6, 7, а также коротко замкнутые кольца 80, 80а, размещенные напротив них, образуют сенсорное устройство определения положения, предназначенное для определения фактического положения ротора. Пары постоянных магнитов 41, 42; 41а, 42а, соответственно, поляризованы таким образом, чтобы притягивать друг друга. В отношении магнитного потока они представляют собой последовательно соединенные пары, поэтому без дополнительной стабилизации ротор 5 притягивался бы к одной стороне. Неустойчивое равновесие отмечается именно в осевом направлении. В радиальном направлении обе пары магнитов действуют центростремительно, и, поэтому, радиальное положение пассивно устойчиво.
Управляющие катушки 12, 12а соединены электрически последовательно, а по магнитным параметрам они размещены так, что проходящий ток ослабляет магнитное поле одной пары магнитов и увеличивает магнитное поле другой пары. Магнитный поток замыкается через железные кожухи 2, 2а и пакет 31 металлических пластин статора. Осевое положение ротора 5 может быть определено посредством сенсорных катушек 43, 43а. На сенсорных катушках 43, 43а будет возникать более частые скачки напряжения. Вследствие аксиального движения ротора 5 происходит изменение индуктивности в сенсорных катушках 43, 43а. Путем мостикового соединения сенсорных катушек 43, 43а обеспечивают возникновение сигнала, характеризующего осевое положение ротора 5.
Как показано на Фиг.2, на выходе регулятора, подсоединенного после сенсорного устройства определения положения, возникает управляющий ток достаточной величины, порождаемый управляющими катушками 12, 12а. Управляющий ток передается посредством регулятора тока на управляющие катушки 12, 12а. Регулятор тока функционирует как замкнутая цепь управления, то есть он измеряет величину тока посредством управляющих катушек 12, 12а и сравнивает результат с требуемым значением тока, задаваемым регулятором. При этом фактический ток доводят до требуемого уровня посредством широтно-импульсной модуляции на стадии импульсной подачи питания. Этот процесс требует определенного времени, которое зависит от того, насколько отличается фактическая величина тока от требуемого значения тока. Чем выше напряжение источника питания, тем быстрее осуществляется регулирование регулятором тока. С другой стороны, при повышении напряжения источника питания увеличивается утечка (рассеяние) энергии. Чтобы обеспечить быстрое срабатывание регулятора тока при относительно низкой утечке энергии, повышенное напряжение подается дополнительно только при наличии большой разницы между требуемым значением тока и фактическим током, в противном случае на устройство подают более низкое напряжение.
За счет возбуждения управляющих катушек 12, 12а импульсным источником питания в сенсорных катушках 43, 43а возникают интерференционные возмущения, которые могут отрицательно влиять на определение положения ротора 5.Эти интерференционные возмущения сопровождают каждый фронт импульса, поступающий от управляющих катушек 12, 12а на сенсорные катушки 43, 43а, и затухают через определенный интервал времени. Поэтому в течение расчетного интервала этих интерференции сигнал положения, поступивший непосредственно перед этим, записывается для временного хранения, а определение положения приостанавливается. Регулятор положения в течение этого интервала работает на основе сохраненного сигнала. Когда интерференции затухают, позиция ротора опять определяется посредством сенсорных катушек 43, 43а. Подобные интерференции могут также быть вызваны возбуждением обмоток 33. Для них также применим способ временного хранения. Электронное устройство подавления помех получает от регулятора тока и от электронной системы возбуждения двигателя сигнал, указывающий точное время возможного возникновения интерференции с тем, чтобы можно было сохранить сигналы положения.
На Фиг.3 приведена электрическая схема для регулирования положения магнитной подвески. При конкретном замеренном положении ротора данные измерений поступают по каналу 21, по этим данным определяется управляющий ток для управляющих катушек 12, 12а, который обеспечивает гарантированную подвеску ротора 5 при всех условиях эксплуатации, и этот ток подается на выход 22 регулятора положения. Этот регулятор состоит из ПИД-регулятора, который характеризуется константами времени интегратора Ti и дифференциатора Td, а также коэффициентом kr усилителя с переменным коэффициентом усиления. Для предохранения управляющих катушек 12, 12а от тепловой перегрузки ожидаемое рассеяние тепла дополнительно определяют, исходя из квадрата величины тока. В течение усредненного времени порогового положительного отклонения (перерегулировки) от заданного положения регулятор положения отключается до того момента, когда пороговое отклонение не станет отрицательным. У регулятора положения имеется дополнительная функция, а именно поддерживать ток, пропускаемый через управляющие катушки 12, 12а, на минимально возможном уровне. Управляющий ток подается посредством интегратора (I2-компонента) обратно на выход регулятора. В результате ротор 5 всегда удерживается в осевом положении в насосе, при этом через управляющие катушки 12 и 12а проходит электрический ток минимальной величины.

Claims (4)

1. Способ регулирования положения вращающегося элемента, удерживаемого постоянным магнитным полем, посредством определения положения этого элемента с помощью сенсорного устройства определения положения и использования дополнительных управляющих катушек, влияющих на магнитное поле постоянной магнитной подвески и пропускающих электрический ток, величина которого зависит от положения данного элемента, отличающийся тем, что ток, проходящий через управляющую катушку, подвергают широтно-импульсной модуляции согласно значению тока, обеспечивающему гарантированную подвеску вращающегося элемента и задаваемому регулятором, подключенным последовательно за сенсорным устройством определения положения, при этом текущие показания сенсорного устройства определения положения сохраняют в течение временного интервала интерференционных возмущений в сенсорных катушках, начиная, самое позднее, с фронта импульса управляющего тока, а работу сенсорного устройства определения положения на это время приостанавливают.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущие показания сенсорного устройства позиционирования в бесколлекторном синхронном электродвигателе, касающиеся возбуждающих импульсов обмоток, временно сохраняют в течение временного интервала интерференционных возмущений в сенсорных катушках, начиная, самое позднее, с фронта импульса возбуждающих импульсов, при этом работу сенсорного устройства определения положения на это время приостанавливают.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанное значение тока, задаваемое регулятором, подключенным последовательно за сенсорным устройством определения положения, возводят в квадрат и через интервал, равный усредненному времени достижения порогового перерегулирования этого значения, регулирование положения приостанавливают до последующего порогового провала.
4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что в регуляторе, подключенном последовательно за сенсорным устройством определения положения, используют ПИД-регулятор с I2-компонентом.
RU2002135907/14A 2001-04-30 2002-04-29 Способ позиционного контроля вращающегося элемента, удерживаемого постоянным магнитным полем RU2277936C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10123138.5 2001-04-30
DE10123138A DE10123138B4 (de) 2001-04-30 2001-04-30 Verfahren zur Lageregelung eines permanentmagnetisch gelagerten rotierenden Bauteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002135907A RU2002135907A (ru) 2004-07-20
RU2277936C2 true RU2277936C2 (ru) 2006-06-20

Family

ID=7684548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002135907/14A RU2277936C2 (ru) 2001-04-30 2002-04-29 Способ позиционного контроля вращающегося элемента, удерживаемого постоянным магнитным полем

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7229474B2 (ru)
EP (1) EP1386081B1 (ru)
JP (2) JP3994343B2 (ru)
CN (1) CN1178006C (ru)
AT (1) ATE337491T1 (ru)
AU (1) AU2002254996B2 (ru)
CA (1) CA2411245C (ru)
DE (1) DE10123138B4 (ru)
RU (1) RU2277936C2 (ru)
WO (1) WO2002088548A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563884C2 (ru) * 2013-12-17 2015-09-27 Вячеслав Евгеньевич Вавилов Управляемый магнитный подшипник на постоянных магнитах и способ управления им

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0410168D0 (en) * 2004-05-06 2004-06-09 Rolls Royce Plc A magnetic bearing
FR2872644B1 (fr) * 2004-06-30 2006-10-06 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de commande d'une machine electrique tournante
US20060275155A1 (en) * 2005-01-28 2006-12-07 Robert Thibodeau Rotational apparatus
DE102006003005B3 (de) * 2005-06-17 2006-11-23 Koenig & Bauer Ag Flexodruckmaschine
DE102006003013B4 (de) 2005-06-17 2011-03-03 Koenig & Bauer Aktiengesellschaft Flexodruckmaschine
JP5518477B2 (ja) * 2006-08-31 2014-06-11 スマーティン テクノロジーズ、エルエルシー モジュール式磁気機械的デバイス
DE102007014224A1 (de) 2007-03-24 2008-09-25 Abiomed Europe Gmbh Blutpumpe mit Mikromotor
JP5101309B2 (ja) * 2008-01-15 2012-12-19 三菱重工業株式会社 モータの位置検出方法およびモータの駆動装置並びにポンプ
DE102008060569A1 (de) 2008-12-04 2010-06-10 Schaeffler Kg Lageranordnung mit Magnetlagerabschnitt sowie Verfahren zur Regelung einer oder der Lageranordnung
US9067005B2 (en) * 2008-12-08 2015-06-30 Thoratec Corporation Centrifugal pump apparatus
GB2469130B (en) * 2009-04-04 2014-01-29 Dyson Technology Ltd Control system for an electric machine
GB2469128A (en) * 2009-04-04 2010-10-06 Dyson Technology Ltd Generating control signals for an electric machine from a position sensor
GB2469140B (en) 2009-04-04 2013-12-11 Dyson Technology Ltd Control of an electric machine
GB2469129B (en) 2009-04-04 2013-12-11 Dyson Technology Ltd Current controller for an electric machine
GB2469133B (en) * 2009-04-04 2014-04-23 Dyson Technology Ltd Control system for an electric machine
US9782527B2 (en) 2009-05-27 2017-10-10 Tc1 Llc Monitoring of redundant conductors
EP2330405A1 (de) 2009-11-30 2011-06-08 Berlin Heart GmbH Verfahren und Einrichtung zur Messung von Strömungswiderstandsparametern
US8562508B2 (en) 2009-12-30 2013-10-22 Thoratec Corporation Mobility-enhancing blood pump system
RU2741571C2 (ru) 2010-02-17 2021-01-27 Артио Медикал, Инк. Система и способ увеличения наружного диаметра вен
US9555174B2 (en) 2010-02-17 2017-01-31 Flow Forward Medical, Inc. Blood pump systems and methods
US9662431B2 (en) 2010-02-17 2017-05-30 Flow Forward Medical, Inc. Blood pump systems and methods
AU2011270999B2 (en) 2010-06-22 2015-11-12 Tc1 Llc Apparatus and method for modifying pressure-flow characteristics of a pump
WO2012012552A1 (en) 2010-07-22 2012-01-26 Thoratec Corporation Controlling implanted blood pumps
JP5977237B2 (ja) 2010-08-20 2016-08-24 ソーラテック コーポレイション 埋め込み可能な血液ポンプ
JP5577506B2 (ja) 2010-09-14 2014-08-27 ソーラテック コーポレイション 遠心式ポンプ装置
EP3020426B1 (en) 2010-09-24 2017-12-27 Tc1 Llc Generating artificial pulse
US8442793B2 (en) * 2010-09-28 2013-05-14 Ford Global Technologies, Llc System for determining quality of a rotating position sensor system
US8610323B2 (en) 2011-02-04 2013-12-17 Hamilton Sundstrand Corporation Bearingless machine
EP2693609B1 (en) 2011-03-28 2017-05-03 Thoratec Corporation Rotation and drive device and centrifugal pump device using same
RU2018127468A (ru) 2011-08-17 2019-03-13 Флоу Форвард Медикал, Инк. Система и способ повышения наружного диаметра вен и артерий
CN103957957B (zh) 2011-08-17 2017-08-15 弗洛福沃德医药股份有限公司 血液泵系统
CN102606505B (zh) * 2012-03-29 2014-07-02 北京中科科仪股份有限公司 磁悬浮分子泵转子起浮位置选择方法及转子起浮控制方法
CN102619772B (zh) * 2012-03-29 2014-04-30 北京中科科仪股份有限公司 磁悬浮分子泵转子起浮位置选择方法及转子起浮控制方法
US10258730B2 (en) 2012-08-17 2019-04-16 Flow Forward Medical, Inc. Blood pump systems and methods
WO2014036410A1 (en) 2012-08-31 2014-03-06 Thoratec Corporation Start-up algorithm for an implantable blood pump
US9492599B2 (en) 2012-08-31 2016-11-15 Thoratec Corporation Hall sensor mounting in an implantable blood pump
US9634977B2 (en) 2012-10-01 2017-04-25 Salesforce.Com, Inc. Systems and methods of redactive messaging
US9371826B2 (en) 2013-01-24 2016-06-21 Thoratec Corporation Impeller position compensation using field oriented control
US9556873B2 (en) 2013-02-27 2017-01-31 Tc1 Llc Startup sequence for centrifugal pump with levitated impeller
US10052420B2 (en) 2013-04-30 2018-08-21 Tc1 Llc Heart beat identification and pump speed synchronization
US9744280B2 (en) 2014-04-15 2017-08-29 Tc1 Llc Methods for LVAD operation during communication losses
WO2015160995A1 (en) 2014-04-15 2015-10-22 Thoratec Corporation Ventricular assist devices
WO2015160993A1 (en) 2014-04-15 2015-10-22 Thoratec Corporation Methods and systems for providing battery feedback to patient
EP3131598B1 (en) 2014-04-15 2020-10-21 Tc1 Llc Systems for upgrading ventricle assist devices
EP3131596B1 (en) 2014-04-15 2020-07-22 Tc1 Llc Methods and systems for controlling a blood pump
US9623161B2 (en) 2014-08-26 2017-04-18 Tc1 Llc Blood pump and method of suction detection
EP3256183A4 (en) 2015-02-11 2018-09-19 Tc1 Llc Heart beat identification and pump speed synchronization
US10371152B2 (en) 2015-02-12 2019-08-06 Tc1 Llc Alternating pump gaps
WO2016130944A1 (en) 2015-02-12 2016-08-18 Thoratec Corporation System and method for controlling the position of a levitated rotor
US10245361B2 (en) 2015-02-13 2019-04-02 Tc1 Llc Impeller suspension mechanism for heart pump
WO2017004175A1 (en) 2015-06-29 2017-01-05 Thoratec Corporation Ventricular assist devices having a hollow rotor and methods of use
EP3115069A1 (de) * 2015-07-07 2017-01-11 Berlin Heart GmbH Vorrichtung zur positionsbestimmung eines beweglichen bauteils
EP3325035B1 (en) 2015-07-20 2020-12-16 Tc1 Llc Flow estimation using hall-effect sensors
US10722630B2 (en) 2015-07-20 2020-07-28 Tc1 Llc Strain gauge for flow estimation
US10117983B2 (en) 2015-11-16 2018-11-06 Tc1 Llc Pressure/flow characteristic modification of a centrifugal pump in a ventricular assist device
WO2017120451A2 (en) 2016-01-06 2017-07-13 Bivacor Inc. Heart pump with impeller rotational speed control
AU2017257508B2 (en) 2016-04-29 2021-10-14 Artio Medical, Inc. Conduit tips and systems and methods for use
AU2018250273B2 (en) 2017-04-05 2023-06-08 Bivacor Inc. Heart pump drive and bearing
EP4275737A3 (en) 2018-01-10 2023-12-20 Tc1 Llc Bearingless implantable blood pump

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1270152B (de) * 1964-09-11 1968-06-12 Siemens Ag Einrichtung zum Verkuerzen der Einschaltzeit eines induktiven Verbrauchers
DE3202866A1 (de) * 1982-01-29 1983-08-11 Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg Regelkreis
US5078741A (en) * 1986-10-12 1992-01-07 Life Extenders Corporation Magnetically suspended and rotated rotor
US4944748A (en) 1986-10-12 1990-07-31 Bramm Gunter W Magnetically suspended and rotated rotor
DE3343186A1 (de) 1983-11-29 1985-06-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Magnetische rotorlagerung
US4779614A (en) 1987-04-09 1988-10-25 Nimbus Medical, Inc. Magnetically suspended rotor axial flow blood pump
DE3808331A1 (de) 1988-03-12 1989-09-28 Kernforschungsanlage Juelich Magnetische lagerung mit permanentmagneten zur aufnahme der radialen lagerkraefte
US5211546A (en) 1990-05-29 1993-05-18 Nu-Tech Industries, Inc. Axial flow blood pump with hydrodynamically suspended rotor
US5112200A (en) 1990-05-29 1992-05-12 Nu-Tech Industries, Inc. Hydrodynamically suspended rotor axial flow blood pump
US5676651A (en) * 1992-08-06 1997-10-14 Electric Boat Corporation Surgically implantable pump arrangement and method for pumping body fluids
US5399074A (en) 1992-09-04 1995-03-21 Kyocera Corporation Motor driven sealless blood pump
US5405251A (en) 1992-09-11 1995-04-11 Sipin; Anatole J. Oscillating centrifugal pump
JPH06147808A (ja) 1992-11-12 1994-05-27 Ebara Corp 電磁誘導型センサのセンサ回路
DE4301076A1 (de) 1993-01-16 1994-07-21 Forschungszentrum Juelich Gmbh Magnetlagerzelle mit Rotor und Stator
JP3085835B2 (ja) 1993-04-28 2000-09-11 京セラ株式会社 血液ポンプ
DE4321260C1 (de) 1993-06-25 1995-03-09 Westphal Dieter Dipl Ing Dipl Blutpumpe als Zentrifugalpumpe
FR2715201B1 (fr) 1994-01-19 1996-02-09 Inst Nat Polytech Grenoble Palier magnétique et ensemble comportant une partie statorique et une partie rotorique suspendue par un tel palier.
US5507629A (en) 1994-06-17 1996-04-16 Jarvik; Robert Artificial hearts with permanent magnet bearings
JPH0828563A (ja) 1994-07-12 1996-02-02 Daikin Ind Ltd 磁気軸受装置
US5725357A (en) * 1995-04-03 1998-03-10 Ntn Corporation Magnetically suspended type pump
US6100618A (en) 1995-04-03 2000-08-08 Sulzer Electronics Ag Rotary machine with an electromagnetic rotary drive
US5588812A (en) 1995-04-19 1996-12-31 Nimbus, Inc. Implantable electric axial-flow blood pump
US5707218A (en) 1995-04-19 1998-01-13 Nimbus, Inc. Implantable electric axial-flow blood pump with blood cooled bearing
US5575630A (en) 1995-08-08 1996-11-19 Kyocera Corporation Blood pump having magnetic attraction
US5947703A (en) 1996-01-31 1999-09-07 Ntn Corporation Centrifugal blood pump assembly
US5840070A (en) 1996-02-20 1998-11-24 Kriton Medical, Inc. Sealless rotary blood pump
US5695471A (en) 1996-02-20 1997-12-09 Kriton Medical, Inc. Sealless rotary blood pump with passive magnetic radial bearings and blood immersed axial bearings
US6074180A (en) 1996-05-03 2000-06-13 Medquest Products, Inc. Hybrid magnetically suspended and rotated centrifugal pumping apparatus and method
JP3776162B2 (ja) * 1996-05-10 2006-05-17 Ｎｔｎ株式会社 磁気浮上型血液ポンプ
US6015272A (en) * 1996-06-26 2000-01-18 University Of Pittsburgh Magnetically suspended miniature fluid pump and method of designing the same
US6071093A (en) * 1996-10-18 2000-06-06 Abiomed, Inc. Bearingless blood pump and electronic drive system
JP3663794B2 (ja) 1997-01-10 2005-06-22 株式会社デンソー Ｐｉｄ制御回路の定常偏差測定方法及び装置
US5705218A (en) * 1997-01-10 1998-01-06 Fmc Corporation Extended agitation rotary sterilizer
JP3701115B2 (ja) * 1998-02-12 2005-09-28 株式会社荏原製作所 磁気軸受制御装置
EP1208630B1 (de) * 1999-04-20 2003-12-17 Berlin Heart AG Vorrichtung zur schonenden förderung von ein- oder mehrphasigen fluiden
BR0011051A (pt) * 1999-06-03 2002-03-19 Michael P Goldowsky Bomba de sangue de suspensão magnética
DE10003531A1 (de) * 1999-12-16 2001-07-05 Siemens Ag Verfahren zum Schalten einer induktiven Last
US6589030B2 (en) * 2000-06-20 2003-07-08 Ntn Corporation Magnetically levitated pump apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563884C2 (ru) * 2013-12-17 2015-09-27 Вячеслав Евгеньевич Вавилов Управляемый магнитный подшипник на постоянных магнитах и способ управления им

Also Published As

Publication number Publication date
ATE337491T1 (de) 2006-09-15
CA2411245C (en) 2008-06-17
CA2411245A1 (en) 2002-12-02
JP2004519994A (ja) 2004-07-02
JP2006087298A (ja) 2006-03-30
WO2002088548A1 (de) 2002-11-07
US20030187321A1 (en) 2003-10-02
US7229474B2 (en) 2007-06-12
CN1178006C (zh) 2004-12-01
DE10123138B4 (de) 2007-09-27
DE10123138A1 (de) 2002-11-28
AU2002254996B2 (en) 2004-08-19
EP1386081B1 (de) 2006-08-23
CN1462344A (zh) 2003-12-17
JP3994343B2 (ja) 2007-10-17
EP1386081A1 (de) 2004-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2277936C2 (ru) Способ позиционного контроля вращающегося элемента, удерживаемого постоянным магнитным полем
RU2277937C2 (ru) Способ управления вспомогательным насосом для систем перекачки жидкости в условиях пульсирующего давления
JP7332651B2 (ja) 血液ポンプ及び血液ポンプを動作させる方法
US4763032A (en) Magnetic rotor bearing
Asama et al. Development of a compact centrifugal pump with a two-axis actively positioned consequent-pole bearingless motor
NL1014329C2 (nl) Bloedpomp met magnetisch opgehangen stator- en rotorelement en axiale positieactuator.
JP4787726B2 (ja) センサレス磁気軸受型血液ポンプ装置
US7436145B2 (en) Method and apparatus for controlling brushless DC motors in implantable medical devices
KR20090102703A (ko) 리니어 진동 모터의 구동 제어 방법
JP2004121341A (ja) 血液ポンプ装置
EP3790606B1 (en) Axial pump pressure algorithm with field oriented control
WO2021216960A1 (en) Electric motor with passive and active magnetic bearings
ES2282593T3 (es) Procedimiento y dispositivo para determinar el regimen de flujo hidraulico de una bomba.
JP4554740B2 (ja) 遠心式血液ポンプ装置
JP2002303288A (ja) 遠心式液体ポンプ装置
JP4004401B2 (ja) 液体ポンプ装置
JP2010031873A (ja) 磁気浮上型ポンプ装置
JP2005282675A (ja) 磁気浮上型ポンプ装置
RU6207U1 (ru) Погружной насосный агрегат
NL1023970C2 (nl) Bloedpomp met magnetisch opgehangen stator- en rotorelement met een stroomsnelheidsregelaar.
JP2017523757A (ja) ポンプ用同期リラクタンスモータの制御方法及び同期リラクタンスモータを有するポンプ
JP2002017849A (ja) 血液ポンプ装置
JP2002005073A (ja) 磁気浮上型ポンプの制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180430