高速电动手术工具驱动电机设计及优化研究

作者：鲁自强; 李保国; 耿晓斌; 张天逸; 程云章^*

来源：生物医学工程研究, 2023, 42(04): 399-405.

DOI：10.19529/j.cnki.1672-6278.2023.04.14

• 高速电动手术工具
• 永磁无刷直流电机
• 有限元仿真
• 响应曲面法
• 优化设计

为提高高速电动手术工具的转速和稳定性，本研究设计了一款转速为70 000 rpm的永磁无刷直流电机。首先，对电机本体、位置检测电路和换相控制电路的主要组成部分进行结构选型，并计算各项电磁参数；其次，在Ansys Maxwell电磁仿真软件中绘制电机模型，进行稳态与瞬态有限元仿真，验证其性能；最后，采用响应曲面法，建立以定子内径、转子外径、永磁体厚度为优化变量，空载电流为优化目标的优化方程，并分析求解。结果表明，优化设计后的永磁无刷直流电机，空载电流降低了57.8%,有效提升了高速电动手术工具应用的可靠性。

• 单位
  上海理工大学