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对于终末期心力衰竭者，人工心脏一直是心脏康复的有效治疗手段和移植手术的过渡桥梁。本文研究的人工心脏通过电机驱动叶轮旋转，从而产生符合生理要求的血流。由于在人体内使用的特殊性，驱动电机要求体积小、重量轻、转矩波动小。本文提出了一种基于Halbach阵列的人工心脏永磁电机的设计方案，并通过有限元仿真与水力实验评价样机在人工心脏应用中的可行性。 首先，介绍了Halbach阵列永磁电机的基本性质，分析了基于正弦波电流驱动的Halbach阵列永磁电机的工作原理和运行性能。根据人工心脏电机的使用要求，采用经典理论确定了人工心脏Halbach阵列永磁电机的初步设计方案，计算得到各参数设计值。 其次，应用Ansoft有限元仿真软件对Halbach阵列永磁电机进行了数值研究，对电机进行静态和瞬态仿真、负载仿真以及参数优化设计，并运用Matlab软件对电机气隙磁通密度的径向分量进行谐波分解。静态和瞬态仿真结果表明，与课题组原先设计的传统径向充磁电机相比，Halbach阵列电机转子铁芯厚度减小0.35mm，气隙磁密幅值增加0.21T，感应电动势幅值增加5V，齿槽转矩幅值减小2.05mN。负载仿真显示，Halbach阵列电机在三相绕组输入幅值为0.6A的正弦波电流时，平均电磁转矩为17mN，转矩波动范围为16～18mN。经参数优化后，每极磁钢分块数为4，厚度为1.5mm的Halbach阵列电机的感应电动势波形为理想的正弦波，齿槽转矩幅值为1.2mN。然后根据优化后的电机参数制作Halbach阵列样机。 最后，搭建左心血液循环模拟系统实验平台，对Halbach阵列电机驱动的人工心脏进行了水力实验研究。实验结果表明，与原传统径向充磁电机相比，Halbach阵列电机输入电压平均降低28.8％，输入电流平均降低23.7％。当设计的Halbach阵列永磁电机转速超过11500rpm时，可以驱动人工心脏产生符合生理要求的流量 (3～6L/min)和压力(90～140mmHg)。本文的研究证明了基于Halbach磁体阵列的永磁电机可以驱动人工心脏产生符合生理要求的血流，满足人工心脏的设计要求。