磁控形状记忆合金执行器驱动无阀泵的设计与分析

"王凤翔和葛超在沈阳工业大学电气工程学院的研究主要集中在磁控形状记忆合金执行器驱动的无阀泵技术，适用于人工心脏血泵等小型化且控制简便的设备需求。他们提出了一种利用磁控形状记忆合金执行器的直线驱动方案，这种执行器具有强大的驱动力和简洁的控制系统。无阀泵的设计无需阀门即可通过固定锥形进出口实现单向液体流动，减少了阀门控制的复杂性。 文章详细介绍了磁控形状记忆合金执行器的工作原理，这种执行器利用材料的形状记忆效应和磁致应变特性，通过磁场控制合金的形状变化，从而产生直线运动。执行器的结构和控制方法被详细阐述，包括如何通过调整磁场来控制执行器的动作。 在无阀泵的机制分析中，作者讨论了基于收缩/扩张管效应的液体单向流动原理。当执行器向下压缩弹性膜时，腔体内液体压力增大，液体主要通过扩散口流出；反之，当执行器向上运动时，腔体内部形成负压，液体主要通过扩散口流入。这种差量流动设计确保了无阀泵的高效运行。 为了验证理论，作者介绍了一种采用差动式磁控形状记忆合金执行器的无阀搏动泵实验样机。这种样机的设计和结构被详细描述，并进行了实验，结果显示其工作原理和设计方法是可行的，为无阀泵的实际应用提供了基础。 关键词涵盖了磁控形状记忆合金、差动式执行器、无阀泵等核心概念。文章特别指出，无阀泵相比传统搏动泵和非搏动泵，更有利于减少血液成分破坏，更适合长期使用，尤其对于心脏病患者的心肌衰竭治疗具有潜在价值。 尽管离心泵因其小巧和高效率在临床中有广泛应用，但其可能导致的血栓和血液成分破坏问题仍然需要解决。磁悬浮血泵虽能改善这些问题，但其结构和控制技术复杂。相比之下，搏动泵通过模拟生理搏动血流，对血液破坏小，但需要更强大且复杂的驱动系统。无阀泵的出现为这一领域提供了一个新的解决方案，简化了控制并减小了体积。 1本课题的资助来源于高等学校博士点专项科研基金，进一步研究可能涉及优化执行器材料、提高泵的效率以及临床应用的相关研究。"