CN101296723A - 具有柔性支承套筒的鼓风机用马达 - Google Patents

Abstract

一种包括支承相对的第一轴端(258)和第二轴端(260)的鼓风机用马达组件(M)的双头鼓风机，所述第一轴端(258)和第二轴端(260)具有连接至该处并分别封闭于第一蜗壳(247)和第二蜗壳(251)中的各自的第一叶轮(244)和第二叶轮(248)，其中所述第一蜗壳(247)与入口(264)连接而第二蜗壳(251)与出口(276)连接。所述鼓风机用马达组件(M)至少局部封闭于柔性套筒(272)中，径向外部中间级气体路径在第一蜗壳(247)和第二蜗壳(251)之间延伸并位于柔性套筒(272)的径向内部。

Description

具有柔性支承套筒的鼓风机用马达

在先申请的引用

【0001】本申请要求享有于2005年10月28日提交的申请号为60/730,875的美国临时申请、于2006年8月31日提交的申请号为60/841,202的美国临时申请和于2006年2月22日提交的申请号为60/775,333的美国临时申请的利益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

【0002】本发明涉及一种在例如用于阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的连续气道正压通气(CPAP)治疗、诸如肺气肿的其它呼吸系统的疾病和障碍或者辅助通气中应用的用于向人供给呼吸用气的设备。

背景技术

【0003】作为无创正压通气(NIPPV)的一种形式，OSA的CPAP治疗涉及使用导管和面罩向患者的气道输送通常为空气的增压呼吸用气。用于CPAP的气压能够根据患者的需要以高达180L/min的流速(在面罩处测量到的)在例如4cm水柱至30cm水柱(典型地，是在8-15厘米水柱的范围内)之间变化。增压气体用作患者气道的充气夹板，防止气道塌陷，尤其是在呼吸的吸气阶段中。

【0004】通常，在CPAP过程中，患者通气时的压力是根据患者呼吸周期的阶段而变化的。例如，可以例如使用控制算法将通气设备预先设定为输送两种压力：呼吸循环的吸气阶段中的吸气气道正压(IPAP(例如，4-8cm水柱))和呼吸循环的呼气阶段中的呼气气道正压(EPAP(例如，10-20cm水柱))。一种用于CPAP的理想系统能够在IPAP和EPAP压力之间快速、高效并安静地切换，同时在吸气阶段的早期向患者提供最大压力的支持。

【0005】在传统的CPAP系统中，供给患者的空气是由具有单个叶轮(impeller)的鼓风机也就是单级鼓风机来增压的。叶轮封闭于蜗壳(volute)或外壳中，输入气体在由涡旋叶轮(spinning impeller)增压的同时被收集于其中。例如经由通常包括空气输送管的空气输送路径，增压气体逐渐离开蜗壳并行进至患者的面罩处。

【0006】其它鼓风机使用例如，一个叶轮位于马达的任一侧上并且固定至共有的输出轴上的一对叶轮。这种结构在专利号为6,910,483的共有的美国专利和于2004年6月10提交的序列号为10/864,869的共有的同时待审的申请中公开，其全部内容通过引用合并于此。

【0007】通常，单级鼓风机有噪声并且不如两级鼓风机那样敏感，所以需要较长时间来达到理想压力。由于两级鼓风机能够以低速运行来产生理想压力并且更加敏感，所以两级鼓风机产生的噪声更小。另一方面，两级或者双头鼓风机在用于特定应用时会非常大。

发明内容

【0008】本发明的一个方案涉及一种单级或多级(例如二级或更多级)变速鼓风机组件，其以更高的稳定性、更小的噪声和更小的包装提供响应于时间的更快的压力。

【0009】本发明的另一个方案涉及一种与用于治疗睡眠呼吸障碍的鼓风机组件一同使用的叶轮。

【0010】为此，这里描述的示例性实施例具有特别有利的多种结构方案。一个方案涉及鼓风机用马达组件，并且尤其涉及去除马达壳，因此减小尺寸和重量。伴随马达壳的去除，马达体和支承马达体的底座(chassis)之间的空间限定了用于第一和第二级叶轮之间的增压空气的第一蜗壳。

【0011】在实施例中，位于马达体和底座之间的环形分割密封件将基本径向的空间分为两部分。第一或者上部容纳了鼓风机用马达组件的上半部并且包括用于向位于马达上端的第一级叶轮供给非增压气体的进气口。第二或者下部容纳了鼓风机用马达组件的下半部并且包括第一蜗壳和向位于马达的下端或相反端的第二级叶轮供气的第二进气口。换句话说，位于上部中的第一蜗壳通过中间级路径的方式向第二级叶轮处的第二入口供给气体，而位于马达体中并且在轴向上位于第一蜗壳下方的第二蜗壳使空气向底座出口移动。蜗壳的这种轴向嵌套布局和中间级路径带来了显著的空间节约。

【0012】示例性实施例的另一个结构方案涉及鼓风机用马达组件在底座中在多个弹簧上的支承，提供鼓风机用马达组件与底座的振动隔离。另一个相关特征是用于鼓风机用马达组件顶盖的塑性材料的使用；用于鼓风机用马达组件和底座之间的分割密封件和用于鼓风机用马达组件出口和底座出口之间的耦合的诸如硅橡胶的相对柔软的柔性聚合物的使用；以及用于马达罩和马达体的诸如铝或镁的金属的使用。用于不同构成部件的不相似的材料的组合会抑制振动并因此降低噪声。

【0013】为了降低惯性并因此提高针对压力变化的响应能力，第一和第二级叶轮为双遮板(double-shroud)型，但是位于各个叶轮上的这对遮板并不相同。确切地说，一个遮板在径向向外的方向上从叶轮的中心轮毂(centre hub)延伸出相对较短的距离。另一个遮板径向向外延伸至叶轮叶片的外部边缘，但是存在具有与较小的遮板的外径类似的内径的中心孔。在这里有时被称为“交错遮板(alternating shroud)”结构的这种结构便于制造并且通过减少叶轮外部的材料量来减小惯性，而不会牺牲叶轮的刚度要求。这种方法还会降低对于叶轮和盖之间的间隙变化的敏感度。

【0014】在另一个实施例中，嵌套的蜗壳部件围绕鼓风机用马达固定在一起，同时夹在可以压装(或以其它适当方式连接)在各个蜗壳部件上的上部和下部盖罩或盖之间，由此得到一种轴向紧凑并易于组装的部件。该组件还适合容纳于杯状、端部开口的柔性套筒中。

【0015】叶轮轮叶或叶片在径向上连续弯曲，但同时在径向外部沿邻近较小直径的遮板的边缘宽度逐渐减小。此外，叶片或轮叶的最外侧横向边缘可以沿其各自的横向宽度呈阶梯状。这种设计会降低叶片尖端处的紊流噪声(turbulence noise)，另外，优选地，叶轮由聚丙烯而不是现有的聚碳酸酯制成以便带来甚至更进一步的声阻尼特性。

【0016】在备选实施例中，较大直径的遮板可以具有截头圆锥形，在径向长度方向上沿叶轮叶片的一个边缘具有相应的圆锥，从而至少叶片的径向外部在径向外侧方向上宽度逐渐减小。

【0017】另一个特征涉及具有沿顶和底盖罩或盖中一个或者两者的邻近表面的匹配圆锥以提供在锥形叶片边缘和邻近的盖罩或盖表面之间的基本恒定的距离。

【0018】优选地，第一和第二级叶轮固定于用于绕共同的轴线旋转的马达输出轴的相反的端上。叶轮被设置为通过气体流路相互流体连通从而在气体离开底座出口之前所述叶轮在第一和第二蜗壳中共同使气体增压。

【0019】因而，在一个方案中，本发明涉及一种包括支承相对的第一和第二轴端的鼓风机用马达组件的双头鼓风机，第一和第二轴端具有分别与其连接并且封闭于第一和第二蜗壳中的各自的第一和第二叶轮，其中第一蜗壳连接至入口而第二蜗壳连接至出口；以及支承在底座外壳中的鼓风机用马达组件；在第一和第二蜗壳之间的中间级路径，其中第二蜗壳至少局部地与径向外侧中间级气体路径基本同心嵌套。

【0020】在另一个方案中，本发明涉及一种包括支承相对的第一和第二轴端的鼓风机用马达组件的双头鼓风机，第一和第二轴端具有连接至其上的各自的第一和第二叶轮；鼓风机用马达组件支承在底座外壳中并且包括包含底板、外围侧壁和顶盖的马达体，并且其中顶盖具有与底座外壳的内壁接合的柔性密封件。

【0021】在另一个方案中，本发明涉及一种包括支承具有叶轮的轴端的轴的鼓风机用马达组件的鼓风机，所述叶轮具有多个弯曲轮叶，每个轮叶在其径向外侧部分中宽度逐渐减小。

【0022】本发明的另一个方案针对一种包括顶部遮板、底部遮板、以及从顶部遮板向底部遮板延伸的多个轮叶的叶轮，每个所述轮叶包括在轮叶的径向内部的与顶部遮板接触的顶部边缘和在轮叶的径向外部的与底部遮板接触的底部边缘，从而轮叶的在每个轮叶底部边缘处的径向内部不接触或邻近底部遮板而轮叶的在每个轮叶顶部边缘处的径向外部不接触或邻近顶部遮板。

【0023】在又一个方案中，本发明涉及一种双头鼓风机，其包括：包括反向延伸的分别支承第一级和第二级叶轮的第一和第二轴端的鼓风机用马达；位于马达的相反侧上并且相互固定的第一和第二遮板部件；连接至第一蜗壳的上盖罩或盖和连接至第二蜗壳的下盖罩或盖，第一蜗壳部件和上盖罩或盖限定了安装第一级叶轮的第一蜗壳，而第二蜗壳部件和下盖罩或盖限定了安装第二叶轮的第二蜗壳，由螺旋形中间级气体路径连接的第一和第二蜗壳与第一和第二轴端基本同心。

【0024】这些或其它方案将在下面进行描述或者通过下列对优选实施例的详细描述而变得清晰。

附图说明

【0025】图1为依照本发明的第一示例性实施例的鼓风机用马达组件的立体图；

【0026】图2为图1的鼓风机用马达组件的立体图，但是以逆时针方向围绕组件的垂直中心轴线旋转大约90°；

【0027】图3为图1所示的鼓风机用马达组件的另一个立体图，但是组件的顶盖已被去除；

【0028】图4为依照本发明的另一个示例性实施例的鼓风机用马达组件的立体图；

【0029】图5为图示图4的鼓风机用马达组件与底座组合的分解立体图；

【0030】图6为类似于图5的立体图，但是鼓风机用马达组件已插入底座中；

【0031】图7为沿图6的线7-7得到的截面图；

【0032】图8为一种并入图1和图4所示的鼓风机用马达组件中的叶轮的立体图；

【0033】图9为图8所示叶轮的相反侧的立体图；

【0034】图10为沿图9的线10-10得到的截面图；

【0035】图10-1至10-6为根据本发明的另一个实施例的叶轮的视图；

【0036】图11为类似于图6但是在底座上方设置有顶盖罩并且部分的底座和第一级叶轮已经被去除的鼓风机用马达组件和底座的局部剖切的立体图；

【0037】图12为图11的鼓风机用马达组件和底座的视图，但是从略微不同的角度观察到的并且为了清晰已将支承弹簧去除；

【0038】图13为类似于图12的截面图，但是对鼓风机用马达组件也进行了剖切；

【0039】图14为底座的平面图，并且底座盖和鼓风机用马达组件已被去除；

【0040】图15为图4所示的鼓风机用马达组件的仰视图；

【0041】图16为依照另一个实施例的用来与鼓风机用马达组件一同使用的柔性套筒的立体图；

【0042】图17为图16所示的套筒的俯视图；

【0043】图18为沿线18剖切的图17所示的套筒的侧视图；

【0044】图19为图16所示的套筒的仰视图；

【0045】图20为组装于鼓风机用马达组件之上的图16的套筒的局部去除的立体图；

【0046】图21为位于底座外壳内部的鼓风机用马达和套筒组件的截面图；及

【0047】图22为图16-21中所示的柔性套筒的变体的局部立体图。

【0048】图23为依照另一个实施例的鼓风机用马达组件的组件分解图；

【0049】图24为图23的组装的鼓风机用马达组件的截面图；

【0050】图25为在图23和图24所图示的实施例中使用的第一蜗壳部件的立体图；

【0051】图26为来自图23和图24所图示的实施例的组装的第一和第二蜗壳部件的立体图；

【0052】图27为图26的组件的立体图，但是是处于倒置位置；

【0053】图28为图26和图27所示的组装的第一和第二蜗壳部件的另一个立体图；

【0054】图29为类似于图28中所示的立体图，但是旋转了大约180°；

【0055】图30为类似于图28的立体图，但是组装的部件在逆时针方向上略微旋转并向更竖直的位置倾斜；

【0056】图31为从图23得到的顶盖罩或盖的立体图；

【0057】图32为图31的顶盖罩或盖的立体图，但是所述盖罩或盖处于倒置位置；

【0058】图33为从图23得到的底盖罩或盖的立体图；

【0059】图34为图33中所示的底盖罩或盖的仰视图；

【0060】图35为从图23得到的柔性套筒的立体图；及

【0061】图36为图23中所示的套筒的另一个立体图。

具体实施方式

a)概述

【0062】首先参照图1、2和3，依照示例性实施例的鼓风机用马达组件10通常包括具有顶盖14和底盖16的马达体12。马达自身为现有设计，所以无需详细描述，另外应注意，从马达的相反的上端和下端突出但是没有延伸穿过组件的顶盖14和底盖16的输出轴(由图7中的中心轴线48表示)。在这点上，应该理解的是，这里对诸如“上部”、“下部”、“顶部”和“底部”等术语的引用只是为了方便观察附图，而不是想要进行任何形式的限制。

【0063】进气开口18设置于顶盖14中而排气口20设置于马达壳12的侧壁中。电缆22从马达体延伸用于连接到电源。

【0064】在详细描述鼓风机用马达组件10之前，对图5-7和图11-14说明适于容纳鼓风机用马达组件10的底座外壳(或者简称底座)24进行引用。底座24的更多细节可以在于2005年5月4日提交的申请号为10/533,840的美国专利申请中找到，其全部内容通过参考合并于此。此外，更具体地说，鼓风机用马达组件可以经由多个螺旋弹簧28(在图1、2中示出了一个)支承在底座24的底板26上。在示例性实施例中使用了三个这样的弹簧，但是这种弹簧的个数和布局可以变化。弹簧28安置在形成于底座24的底板26中的凹处或凹口30(见图5和图14)中，弹簧的上端成直线地与位于鼓风机用马达组件10的底盖16的下侧中的类似的凹处或凹口31啮合(见图15)。

【0065】位于底座24中的进气导管32(见图7)向鼓风机用马达组件10供气，同时当鼓风机用马达组件10完全安置在底座中时，排气管34连接至鼓风机用马达组件10的排气口20。

【0066】优选地，鼓风机用马达组件10并不完全封闭于通常的外部马达外壳或罩之中。结果，鼓风机用马达体12(图1-3)自身能够安装于小底座中，同时在马达体12和底座24的外围侧壁36之间保持必要的间隙用于建立第一至第二级气体路径(更多细节在下面说明)。请注意，底座24的壁36可以是双壁结构(图7)或者是单壁结构(图11-13)。通过将鼓风机用马达组件10支承在弹簧28(或者其它合适的振动衰减部件)上并且与底座的外围侧壁36和盖子38隔开，鼓风机用马达与底座24在振动上隔离。

【0067】在鼓风机用马达组件10插入底座24时，底座盖罩38(图7和11-13)位于鼓风机用马达组件上方，封闭底座的上部开口端。

【0068】经过这个概述之后，现在将更详细地描述装置的部件和运转。

b)鼓风机用马达组件

【0069】这里，应该注意到，图1-3所示的鼓风机用马达组件10与图4-7和图11-14的鼓风机用马达组件110略有不同。图1-3中所示的组件具有不同的零件，其中某些可能出现或者可能不出现在图4-7和图11-14所示的组件中的零件会涉及到制造方面的考虑，反之亦然，特别是对鼓风机用马达体、顶盖和底盖而言。这点上，图4-7和图11-14中的鼓风机用马达组件的外部部件由与图1-3中所使用的类似的附图标记指代，但增加了前缀“1”。因此，可以认为组件10和110是不同的实施例，尽管其在总体结构和功能上类似。另外，同时也是为了本公开的目的，应该认为鼓风机用马达组件10和110的内部部件基本相同。

【0070】特别参照图7和图11-13，鼓风机用马达组件110包括形成有由主体112的底板42、内侧壁44和马达罩或端盖46限定的内室40的马达体112。马达线圈或电枢(为了清晰起见未示出)以现有的方式固定在马达体112中而示意性地以48表示的输出轴在相反的方向上延伸穿过主体112的马达罩46和底板42。罩48和底板42可以包括适当的用于轴的轴承支架。请注意，马达罩46与马达体112的上部外围边缘52接合并且经由横向凸缘54和垂直唇缘56与顶盖114的内部台肩58接合。位于马达罩46和鼓风机用马达组件顶盖114之间的空间60(这里也称为“第一蜗壳”)由第一级叶轮62占据，第一级叶轮62经由中心轮毂或衬套50固定至马达输出轴48的上端。

【0071】鼓风机用马达体112还形成有以其上端由基本水平的凸缘66连接至内侧壁44上的下垂外缘(depending skirt)或外壁64。凸缘66和由此形成的外壁64的上端围绕内侧壁44盘旋向下，形成第二级蜗壳(这里将会进一步地描述)，同时外壁64的下端由鼓风机用马达组件底盖116通过以68表示的嵌入安装来接合。位于底盖116和鼓风机用马达组件112的底板42之间的空间70(这里也称为“第二蜗壳”)由第二级叶轮72占据，第二级叶轮72经由中心轮毂或衬套75固定至马达输出轴48的下端。优选地，为了良好的热传导，鼓风机用马达体112和罩46由铝或诸如镁的其它合适的导热材料制成。导热材料能够有助于对流性地冷却马达并且具有良好的传热特性。另外，从马达带走的热量能够用于加热例如经由输气管向患者输送的增压气体。选择性地，可以简单地将热量从马达和输气管转移。

【0072】鼓风机用马达组件的顶盖114分别包括上部74和下部76。上部可以由相对坚硬的塑料或其它合适的轻质材料构成并且具有大致倒置的杯状，通过中心开口或孔118空气被供给到第一级叶轮62。顶盖的下部76呈下垂外缘形并通过粘着或其它适当方式连接至邻近台肩或边缘58的上部74。优选地，下部76由柔性聚合物或橡胶材料(例如，硅橡胶)构成，这种柔性聚合物或橡胶材料使得顶盖114能够在78处密封并挤靠在底座24的内部外围壁36上。这种密封布置的重要性将在下面作进一步描述。

【0073】鼓风机用马达组件10和110各自的排气口20和120也由诸如硅橡胶的柔性材料形成。当鼓风机用马达组件10或110插入并在底座24中适当定位时，这导致了与底座排气管34的柔性密封连接。排气口20、120各自包括外部椭圆形外围边缘82、182而内部圆形边缘84、184限定了出口86、186并且分别适合于与底座24的内壁上的互补表面接合，边缘84、184特别设计为由底座的圆形排出管34密封接合。

c)叶轮

c1)第一实施例-交错双遮板叶轮

【0074】第一和第二级叶轮62、72在设计上是可以相同的(尽管为了适应本实施例，它们必须是镜像的几何形状)，所以将只对叶轮62进行详细描述。具体参照图8-10，叶轮62为单片成型塑料结构，但是也可以使用其它合适的材料和制造技术。叶轮62包括多个夹在一对盘状遮板90、92之间的连续弯曲或直的轮叶或叶片88。较小的遮板92合并了容纳马达轴48的上端的轮毂或衬套50。遮板92与轮叶88的内部重叠，也就是说较小的遮板的外径(OD)基本小于较大的遮板90的OD。较大的遮板90形成有相对大的中心开口94，但该遮板延伸至轮叶的径向外部尖端处。使得较小的遮板92的OD略小于遮板90的中心开口94的直径，便于使用成型工艺来制造叶轮(通过使叶轮易于成型为一片)。

【0075】通过使用不同尺寸的遮板(具体来说，在叶轮的外部只有一个遮板)，叶轮62、70的惯性得以减小而叶轮的总体刚性保持不变。在这点上，叶轮62、70都优选由聚碳酸酯或聚丙烯材料制成(后一种材料提供了能够抑制叶轮共振的声阻尼特性)。如果需要的话，可以使用玻璃纤维增强(glass fibre reinforcement)来增加聚丙烯和聚碳酸酯的刚度。

【0076】轮叶或叶片88的径向外部96的宽度逐渐减小而横向尖端边缘98可以呈阶梯状，这从图10中明确看出。每个轮叶可以具有适合于预期目标的外形，并且该外形可以逐渐减小。例如，每个轮叶可以在平面图中逐渐减小(也就是说，每个轮叶的边缘厚度可以由内向外从较大宽度向较窄宽度逐渐减小)，并且/或者每个轮叶可以在正视图中逐渐减小(也就是说，每个轮叶的高度可以由内向外沿长度从较大高度向较小高度逐渐减小)。这可以通过使邻近较小直径遮板的轮叶或叶片边缘逐渐减小来获得，从而至少叶片的径向外部在叶轮的径向外端处减小至较小的宽度。另外，轮叶的截面厚度可以变化或者逐渐减小。这些轮叶特征是为了减小噪声而台阶状边缘的具体作用是分散围绕轮叶尖端的压力脉冲。在备选实施例中，叶轮叶片的叶片后缘可以由诸如凹陷或粗糙的其它干扰来破坏，但不限于此。这种干扰会破坏尾随叶片边缘的空气的平稳流动并且有助于减小噪声。

【0077】底盖16、116的外部或外表面也设置有多个可以布置为三组每组为二个的多个固定的轮叶100，如图15所示，但是其它布局也在考虑之内。这些轮叶用来在气体流入第二级叶轮72之前降低其打旋或旋转的程度，这里会进一步描述。

c2)第二实施例-锥形的交错双遮板叶轮

【0078】图10-1至图10-6图示了根据本发明备选设计的叶轮62.1。与图8-10中所示的叶轮62类似，叶轮62.1包括交错遮板设计，但是其还在正视图中呈锥形，例如，每个轮叶的高度是变化的或者沿其径向长度逐渐减小，如图10-1和图10-6所示。每个轮叶也可以在宽度方向上逐渐减小，如平面图中所示。这种锥形交错遮板叶轮兼具交错遮板叶轮的优点(成本低、惯性小和良好的平衡)和锥形叶轮的优点(经过叶轮的空气流速更加一致并因此具有更小的噪声和更高的效率)。作为一个次要的益处，锥形交错遮板设计还具有优异的刚度和对弯曲、下垂或“蠕变”的抗性。

【0079】如上所述，叶轮62.1具有锥形设计并且包括多个夹在一对盘状遮板90.1、92.1之间的连续弯曲或直的轮叶或叶片88.1。每个轮叶88.1包括第一边缘88.2和第二边缘88.3。每个边缘88.2的径向外部88.4(图10-4)邻接、接触或邻近遮板90.1的内表面，同时每个轮叶的边缘88.2的径向内部88.5(图10-5)进一步径向向内延伸超越遮板90.1并且通过开口90.2(也称为遮板92.1的“小直径”)可见。相反地，每个边缘88.3的径向内部邻接、接触或邻近遮板92.1的内表面，同时每个轮叶的每个边缘88.3的径向外部进一步径向向外延伸超越遮板92.1并且在图10-1中可见。通过使遮板90.1形成为截头圆锥形而遮板92.1基本是平的(见图10-6)，在此实例中产生锥形设计。两遮板之间的轮叶88.1具有适合安装在两遮板之间的空间中的形状，从而轮叶沿着较大直径遮板从叶轮的径向内部向径向外部逐渐减小。

【0080】截头圆锥体的各个小直径90.2和大直径90.3形成相对于遮板92.1成角度的斜壁90.4。角α处于0-60°的范围内，依赖实际应用优选为介于10-30°之间。相反地，图8-10中的遮板在基本平行的平面上延伸，但是其可以具有不同的厚度。较小的遮板92.1合并了容纳马达轴48的上端的轮毂或衬套50.1。遮板92.1与轮叶88.1的内部重叠，也就是说，较小的遮板92.1的外径(OD)基本小于较大的遮板90.1的OD。遮板90.1形成有未能覆盖轮叶的径向内部的开口90.2，但遮板90.1延伸至轮叶的径向外部尖端。使得较小的遮板92.1的OD略微小于遮板90.1的中心开口90.2的直径，以便于使用成型工艺来制造叶轮。

【0081】通过使用不同尺寸的遮板(具体来说，在叶轮的外部只有一个遮板)，叶轮62.1的惯性得以减小而叶轮的总体刚性保持不变。在这点上，叶轮62.1优选由聚碳酸酯或能够提供声阻尼特性的聚丙烯材料制成(后者能够抑制叶轮的共振)。如果需要的话，可以使用玻璃纤维增强来增加聚丙烯和聚碳酸酯的刚度。

【0082】轮叶或叶片88.1的径向外部96.1的宽度可以逐渐减小而横向尖端边缘98.1可以呈阶梯状，类似于图10所示。这些轮叶特征是为了减小噪声而台阶状边缘的具体作用是分散围绕轮叶尖端的压力脉冲。在备选实施例中，叶轮叶片的叶片后缘可以由诸如凹陷或粗糙的其它干扰来破坏，但不限于此。这种干扰会破坏尾随叶片边缘的空气的平稳流动并且有助于减小噪声。

【0083】叶轮62.1同样坚固(每分钟转速可以更高)并且甚至具有更低的惯性(响应更快)并且可能比叶轮62还安静，其通常为平行布局。此外，能够根据叶轮62.1的设计而将其制造为一片。

【0084】锥形交错遮板实施例成本低、具有良好的平衡、很低的惯性、低噪声和高强度。而且，锥形遮板设计的用材更少。锥形设计还能够导致更平稳的气体流速，例如，使速度在轮叶的径向内端和外端之间保持恒定。

【0085】与单遮板叶轮相比，双遮板叶轮的叶轮顶部和顶盖之间的间隙对容差并不敏感。在单遮板(或开口)叶轮上，如果顶盖相对较远，由于空气能够在叶片的顶部之上流出，顶部间隙对偏差非常敏感。

d)蜗壳

【0086】回到图7和图11-13，可以看到由顶盖114的下侧和马达罩46的上(或外)侧形成的空间60(封闭了第一级叶轮62并且还包括叶轮近外侧的环形蜗壳区域)限定了第一蜗壳。空气在离开第一蜗壳60(高速区域)之后，沿着通向鼓风机用马达体底盖116中的入口104的中间级(也就是，级至级)路径102行进，中间级路径102是处于鼓风机用马达体112的外部外围凸缘64和底座24的内壁36之间的区域中的径向向外并盘旋向下的路径。该入口充入由第一蜗壳60中的第一叶轮62增压并且经由中间级(级至级)路径102传送至第二级叶轮72和第二蜗壳70的空气，并且轮叶100使流入开口104的气体流畅(去旋)。

【0087】如上所述，第二蜗壳由室或空间70限定，该室或空间70封闭第二级叶轮72并在马达壳的各个外壁64和内壁44之间的连续向上盘旋路径延伸，通向排气口20、120。

【0088】应该理解的是，就鼓风机用马达组件的总体尺寸而言，具有在第一蜗壳60和第二蜗壳70外侧同心嵌套的中间级(级至级)路径102相当节省空间，因此使其能够安装在较小的底座中。

【0089】第一和第二蜗壳可以具有类似的或不同的形状。然而，可以将第一蜗壳称为“倾斜向下”，而将第二蜗壳称为“倾斜向上”。优选地，每个倾斜外形都是平滑的，但是每个倾斜外形同样也可以具有阶梯状的梯度。

e)运转

【0090】在运转中，以实施例或图4-15为例，通常是空气或氧气的气体经由导管32和孔33被提供给鼓风机用马达组件110。空气接着通过入口118被吸入第一级叶轮62中。叶轮使空气旋转并且结合第一蜗壳60来使气体增压。气体离开第一蜗壳减速之后，流入中间级(级至级)路径102的下旋中，然后进入马达体112和底座壁36之间的空间中。请注意，位于马达体顶盖114和底座壁36之间的78处的密封防止了增压气体泄入入口118上方的非增压区域中。密封的柔软特性还有助于鼓风机用马达组件相对于底座外壳的在振动上的隔离。

【0091】现在，由固定轮叶100引导的气体流入与第二蜗壳70结合的第二叶轮72中，第二叶轮72进一步使气体增压直至气体到达马达体组件出口120并经由底座排出管34排出。

【0092】尽管这里描述的鼓风机能够被用于CPAP、NIPPV和OSA的双水平(BiLevel)治疗中，但是应该注意的是，所述鼓风机也能够易于用于或适合于与侵入性通气一同使用。

f)备选的柔性套筒实施例

【0093】在备选的布局中，与上述组件类似的鼓风机用马达组件200(图20、21)基本由杯状柔性套筒202封闭，这从图16-19中明确看出。套筒202包括外围侧壁204和底板206。套筒的底板206可以形成有内部弯曲轮叶208，该轮叶208以与上述轮叶100的布局类似的方式围绕鼓风机用马达组件的第二级入口。优选地，轮叶208与底板206一体形成，但是，如果需要的话，也可以通过例如适当的粘着来分离地应用。如在之前描述的实施例中，轮叶还能够形成于鼓风机用马达组件底盖的下侧。示出的多个支脚210在形成于底板232中的圆形凹口212中一体成型。另一种支承布局可以是位于套筒的底部外面233上的一个大的圆柱形圈套(web)211，如图22所示。

【0094】套筒202的外围侧壁204在截面中为基本的圆形，但在孔218的一侧上具有一对适合于容置出气口连接突起物(boss)220的“平面”214、216。套筒的上端可以形成有限定了经由径向台肩224连接至邻近的其余套筒部上的上部边缘222的小直径部分。请注意，边缘222在平面214、216处并入了侧壁204的主部，从而使台肩224在位置226、228处终结。边缘222在位于边缘222的径向内侧的内部圆形凸缘或唇缘230处终结。应该理解的是，在套筒开口端的其它同等的连接和/或密封布局也在本发明的范围之内。

【0095】如图20和图21中所示，当套筒的边缘222被用在马达体上时，其以紧密的弹性方式与顶盖232的外围边缘接合，唇部230安置在盖的圆形凹槽234中。这种弹性接合带来足够的密封以防止空气/气体从马达体和套筒之间的空间泄漏。

【0096】图21图示了位于底座外壳238中的鼓风机用马达组件。应该理解的是，当增压气体/空气在第一级和第二级蜗壳之间(径向介于鼓风机用马达组件200和柔性套筒202之间)流动时，柔性套筒可以径向向外膨胀以致至少与底座外壳238的内壁240局部接合。在此条件下，仍然能够由套筒内侧的空气垫层来隔离振动。换句话说，增压的中间级气体/空气由此以隔离振动的方式来至少局部地支撑马达体，同时它还会缓和马达的冲击以防止马达在粗暴操作和运输等过程中遭到破坏。在这点上，有弹力和柔性的支脚210代替弹簧28，因此去除了难以操作和组装的分散部件。

【0097】台肩224中的孔236(图17)用于连接至马达体中的鼓风机用马达的电线。选择性地，可以在上部唇部或边缘222中与孔218相对地设置切口。

【0098】柔性套筒202可以由任何合适的柔性材料诸如橡胶、硅树脂、硅橡胶或热塑性弹性体(TPE)制成。

【0099】现在，由于中间级空气/气体在一个空间也就是级之间的流道中起着振动隔离和冲击缓冲部件这两种作用，因此柔性套筒的并入使得鼓风机用马达组件的尺寸能够减小。另外，由于更多的空间可用于进气消声器容量，可以使该装置更安静。如上所述，另一个优点是去除了顶盖的柔性密封部76。

g)备选鼓风机用马达组件实施例

【00100】图23为包括与第一蜗壳部件(这里也称为马达罩或端盖(bell))246相关的第一级叶轮244和与第二蜗壳部件(这里也称为马达体)250相关的第二级叶轮248的鼓风机用马达组件242的另一个备选实施例的分解视图。鼓风机用马达组件可以轴向堆叠以便能够自动组装。另外，如下所述，蜗壳部件轴向上紧凑，并且夹在上下盖之间。

【00101】第一和第二蜗壳部件246、250连接在一起，而马达M位于它们之间。例如，第一蜗壳部件246可以包括多个孔252以容纳用于将第一蜗壳部件固定在第二蜗壳部件上的螺钉254，第二蜗壳部件设置有用于容纳螺钉254的对准的(aligned)螺纹孔。选择性地，或另外地，第二蜗壳部件250能够粘着地与第一蜗壳部件246连接，或者可以将第一蜗壳部件压装在第二蜗壳部件上。

【00102】马达的转子256位于蜗壳部件246和250之间，并且该转子包括与第一叶轮244连接的第一轴端258和与第二级叶轮258连接的第二轴向对准的轴端260。顶盖罩或盖262包括入口264并且位于第一叶轮的上方，而底盖罩或盖266位于第二级叶轮248下方并邻近第二级叶轮248。底盖罩包括多个围绕入口270的轮叶268。因此，顶盖罩或盖262与第一蜗壳部件246协作限定了其中设置有第一叶轮244的室或第一蜗壳247(图24)，而下盖罩或盖266与第二蜗壳部件250的下侧协作限定了设置有第二叶轮244的另一个室或第二蜗壳251，第二蜗壳251直接位于第二蜗壳部件250的底板253下方。下面将更详细地描述位于第一和第二蜗壳之间的中间级气体路径。

【00103】柔性马达套筒272(图23、24、35和36)基本环绕整个组件，但包括切除部274以容纳第二蜗壳部件250的出口276。套筒272是抑制内部部件的振动和/或共振的弹性部件。套筒272的使用导致了与普通马达组件相比更少的部件。套筒272可以在铝上嵌入成型，或者可以在顶盖罩和/或底盖罩上一同成型。

【00104】图24示出了马达M的其它细节及其与第一和第二蜗壳的位置关系。马达M包括叠层278、多个线圈280和转子磁体282。马达轴284(其包括轴端258、260)由上下轴承286、288支承。此外，蜗壳部件246、250至少部分嵌套，这带来了紧凑而节省空间的设计，尤其是在轴向上，而套筒272还帮助在径向上节约空间。套筒272密封地与马达组件连接，例如使用围绕其上表面的硅树脂增厚部290，如图24和图33所示，硅树脂增厚部围绕顶盖罩或盖262的边缘伸长。

【00105】图25示出了具有限定流体通道294的部分环形的斜面292的第一蜗壳部件246，该流体通道294以从296处的通道“入口”端向298处的“出口”端深度逐渐增加的方式延伸大约180°。图26-30图示了组合的第一和第二蜗壳部件246、250，没有马达。这些图图示了从第一叶轮244向第二叶轮248因此也是从第一蜗壳247向第二蜗壳251导通气体(例如，空气)的中间级路径。这个中间级路径相对于马达轴284基本同心并且限定了设计为从第一蜗壳向第二蜗壳以盘旋的方式倾斜向下的过渡区。更具体地说，在图26中，前两个箭头位于第一蜗壳中的通道294的表面292上，而第三个箭头位于第二蜗壳部件250外侧的更加急剧倾斜的斜面上，接下来，该箭头沿着基本水平的表面302继续延伸，同样是在第二蜗壳部件250上。

【00106】这种布局使得气体在倾斜向下并膨胀时减速。请注意，凹槽304现在位于表面302和第一蜗壳部件246的下侧之间。这个凹槽在圆周方向上逐渐减小，而表面302朝向第一蜗壳部件246略微上升以便促使保持在第一蜗壳246中和任何在中间级路径中减速的气体围绕第二蜗壳部件250向前连续运动，这从图28-30中明确看出。第二蜗壳部件250的内壁257中的切口255允许马达电线(未示出)穿过。

【00107】在使用中，气体通过过渡区盘旋向下并进入同样在底盖罩或盖266下方延伸的区域306，然后进入开口270以及进入第二蜗壳251中。轮叶268减小气体流入第二蜗壳中时打旋或旋转的程度，之后气体在其中经由第二叶轮248围绕蜗壳251打旋并向上至出口276。

【00108】如图23和图31所示，顶盖罩或盖262包括具有入口264的平的上表面307和外围的下垂外缘308。出口防护罩(hood)310从外缘308的一部分向下垂并覆盖第一和第二蜗壳之间的过渡区，使得气体径向向外移动以充满级至级或中间级路径。连接片(attachment tab)312、314和316用以将上盖罩连接至第一蜗壳部件246的下侧。

【00109】参照图23、24、33和34，底盖罩266同样在适用于与第二蜗壳部件250上的外围边缘322接合的外缘320上形成有直立的连接片314、316和318。第一蜗壳部件246经由螺钉紧固件254牢固地固定至第二蜗壳部件250上，并且顶盖罩262和底盖罩266压装在第一和第二蜗壳部件上，或以其它方式分别连接至第一和第二蜗壳部件，应该理解的是，能够容易地获得部件紧凑的组件。从图23、24、35和36中明确看出的柔性套筒272可伸缩地安装在马达/蜗壳组件的上方以便进一步限定中间级气体路径，如以上结合图21图示的实施例，柔性套筒272结合图23-36描述的套筒式鼓风机用马达组件运行的方式与图16-21所示的实施例不相类似。

【00110】关于叶轮244和248，每个叶片可以朝向叶轮的外侧逐渐减小，例如，从切口沿轴向移动叶片尖端以降低叶片经过的音调(tone)。从叶轮的中心向外移动时，这种结构也可以使截面面积保持为接近恒定。这会促进气流保持与叶片的接触以增加效率和/或降低噪声。在另一个变体中，部件的邻近叶轮的表面可以为锥形以匹配叶轮的形状，从而使那些表面和叶轮叶片边缘之间的距离恒定。如上所述，叶轮244、248同样具有交错遮板设计，其同样有助于降低噪声。

【00111】由此描述的马达组件具有低惯性，这种低惯性能够用在其它应用中，例如，对其它治疗快速响应和/或提高传感器的响应。此外，由于马达运转的速度越低，马达的温度越低，来自轴承热量的阻力也越小，这有助于提高可靠性。同样地，整体的蜗壳能够有助于向空气路径中传导热量以加热空气，这同样具有提高马达可靠性的效果。此外，产生的热量能够加热气体路径，这在较冷的条件下是有利的。另一个益处是，由于多级空气路径，对轴承的压力更小。

h)其它特征

【00112】在另一个变体中，可以具有一种运行模式，其中通过马达的气流有意地发生振荡以快于呼吸频率。结果对于诊断目的是有用的，例如，确定打开或关闭导气管或者用于其它诊断目的。在共有的专利号为5,704,345的美国专利中描述了适当的振荡技术。这种信息同样能够用于激活活动气孔。

【00113】热敏断流器(thermal cutout)可以设置在马达上。断流器会监测马达壳(casing)中的热量，并在过热时切断电源。

【00114】在另一实施例中，叶轮可以被构造为在相同方向或相反方向上旋转。

【00115】在另一个变体中，鼓风机组件包括诸如位于套筒底部的孔的用于出水的端口，如果水从相连接的加湿器回流，该端口可以防止水积存在马达的底部。

【00116】此外，马达壳体与第一和第二蜗壳部件可以是一体的。

【00117】尽管已经结合在目前看来是最实用和优选的实施例描述了本发明，应该理解的是，本发明并不局限于已公开的实施例，相反，实施例意在覆盖包括于本发明的精神和范围内的各种修改和同等的布局。例如，尽管本发明的多个方案涉及双头或多级鼓风机(二级或多级)，单级鼓风机也在考虑之中。另一方面，马达轴的每个端可以包括多个叶轮。同样地，上述的各种实施例可以结合其它实施例来实现，例如，一个实施例的方案可以结合另一个实施例的方案以实现尚未说明的其它实施例。此外，仅用于任何给出的实施例的每个部件或特征可以组成单独的实施例。另外，尽管本发明对患有OSA的患者而言具有特定应用，应该理解的是，患有其它疾病(例如，充血性心力衰竭、糖尿病、病态肥胖、中风和肥胖手术等)的患者能够从上述技术中获益。此外，上述技术在非医学应用时对患者和非患者具有同样的实用性。

Claims (41)

1、一种从气源向目标处传输气体的鼓风机，所述鼓风机至少局部由柔性套筒围绕，并且其中所述套筒中的所述气体由所述鼓风机的一级或多级来增压，从而所述鼓风机由所述增压气体部分地支承。

2、一种鼓风机，包括：

鼓风机用马达组件，所述鼓风机用马达组件支承相对的第一和第二轴端，所述第一和第二轴端具有连接至该处并分别封闭于第一和第二蜗壳中的各自的第一和第二叶轮，所述第一蜗壳与入口相连而所述第二蜗壳与出口相连；所述鼓风机用马达组件至少局部封闭于柔性套筒中；和径向外部中间级气体路径，所述径向外部中间级气体路径在所述第一和第二蜗壳之间延伸并处于所述柔性套筒的径向内部。

3、如权利要求1或2所述的鼓风机，其中所述柔性套筒基本为杯状，具有外围侧壁和底板。

4、至少如权利要求1至3所述的鼓风机，其中所述鼓风机用马达组件支承在多个弹性构件上。

5、至少如权利要求1至4所述的鼓风机，其中所述多个弹性构件形成于所述柔性套筒的所述底板中。

6、如权利要求2所述的鼓风机，其中所述鼓风机用马达组件包括马达体，所述马达体包括底板、外围侧壁、马达罩、顶盖和底盖，其中所述第一叶轮位于所述马达罩和所述顶盖之间的第一空间中，而所述第二叶轮位于所述底板和所述底盖之间的第二空间中，进一步地，其中所述柔性套筒的开口端连接至所述马达体的所述顶盖上。

7、至少如权利要求1至6所述的鼓风机，其中所述柔性套筒由硅橡胶材料制成。

8、至少如权利要求1至6所述的鼓风机，其中所述柔性套筒由热塑性弹性体制成。

9、如权利要求6所述的鼓风机，其中所述鼓风机用马达组件的所述底板的下侧设置有用于使进入所述第二蜗壳中的流体去旋的多个轮叶。

10、如权利要求6所述的鼓风机，其中所述柔性套筒的所述底板的上表面形成有用于使进入所述第二蜗壳中的流体去旋的多个轮叶。

11、如权利要求6所述的鼓风机，其中在所述柔性套筒的所述外围侧壁中设置有用于容纳所述马达体上的出口突起的孔。

12、如权利要求6所述的鼓风机，其中所述柔性套筒为基本的圆形，在所述外围侧壁的开口端处具有小直径边缘。

13、如权利要求12所述的鼓风机，其中所述小直径边缘包括安置于设置在所述顶盖中的凹槽中的径向内部唇部。

14、如权利要求12所述的鼓风机，其中所述小直径边缘的厚度大于所述外围侧壁的其余部分的厚度。

15、一种双头鼓风机和底座组件，包括支承相对的第一和第二轴端的鼓风机用马达组件，所述第一和第二轴端具有连接至该处并封闭于所述第一和第二蜗壳中的各自的第一和第二叶轮；所述鼓风机用马达组件包括马达体，所述马达体包括底板、外围侧壁和顶盖，其中所述鼓风机用马达组件局部封闭于杯状柔性套筒中，进一步地，所述鼓风机用马达组件和柔性套筒容置在底座外壳中。

16、如权利要求15所述的双头鼓风机，其中所述鼓风机用马达组件支承在位于所述底座外壳的底板和所述鼓风机用马达组件的底部之间的多个弹性构件上。

17、如权利要求16所述的双头鼓风机，其中所述多个弹性构件形成在所述柔性套筒的所述底板上。

18、如权利要求15所述的双头鼓风机，其中所述鼓风机用马达组件的所述底板的下侧设置有用于使进入所述第二蜗壳中的空气去旋的多个固定的轮叶。

19、如权利要求15所述的双头鼓风机，其中在所述柔性套筒的所述底板的内侧上设置有多个固定的轮叶。

20、如权利要求15所述的双头鼓风机，其中所述柔性套筒由橡胶或硅橡胶材料制成。

21、如权利要求15所述的双头鼓风机，其中所述柔性套筒由热塑性弹性体制成。

22、如权利要求15所述的双头鼓风机，其中所述鼓风机用马达组件设置有第一进气口和第一排气口，并且其中所述底座外壳设置有与所述第一进气口连通的第二进气口和与所述第一排气口连通的第二排气口。

23、一种用于封闭鼓风机用马达组件的基本为杯状的柔性套筒，所述套筒包括外围侧壁和底板，所述底板形成有多个向下突出的弹性支承构件。

24、如权利要求23所述的柔性套筒，进一步包括形成在所述底板的上表面上的多个轮叶。

25、如权利要求23或24至少其中之一所述的柔性套筒，其中在所述外围侧壁中形成有适合于容纳所述鼓风机用马达组件上的出口突起的孔。

26、如权利要求23至25至少其中之一所述的柔性套筒，由橡胶或硅橡胶材料制成。

27、如权利要求23至25至少其中之一所述的柔性套筒，由热塑性弹性体制成。

28、如权利要求23所述的柔性套筒，其中所述柔性套筒的所述外围侧壁为基本的圆形，在所述外围侧壁的开口端处具有小直径边缘。

29、如权利要求28所述的双头鼓风机，其中所述小直径边缘包括适合于安置在所述鼓风机用马达组件的顶盖的环形凹槽中的径向内部唇部。

30、如权利要求28所述的双头鼓风机，其中所述小直径边缘的厚度大于所述外围侧壁的其余部分的厚度。

31、一种用于局部封闭鼓风机用马达组件的基本为杯状的柔性套筒，所述套筒包括外围侧壁和底板，在所述外围侧壁中形成有适合于容纳所述鼓风机用马达组件上的出口突起的孔。

32、如权利要求31所述的柔性套筒，由橡胶或硅橡胶材料制成。

33、如权利要求31至32至少其中之一所述的柔性套筒，由热塑性弹性体制成。

34、一种气道持续正压(CPAP)装置或无创正压通气(NIPPV)装置，包括鼓风机用马达组件和如权利要求24至32至少其中之一所述的柔性套筒。

35、一种气道持续正压(CPAP)装置或无创正压通气(NIPPV)装置，包括如权利要求1至21至少其中之一所述的鼓风机。

36、如权利要求34至35至少其中之一所述的CPAP/NIPPV装置，进一步包括患者接口，如面罩。

37、如权利要求34至36至少其中之一所述的CPAP/NIPPV装置，其中所述CPAP/NIPPV装置被预设为在患者的呼吸周期的吸气阶段中传输吸气气道正压(IPAP)，并在患者的呼吸周期的呼气过程中传输呼气气道正压(EPAP)。

38、如权利要求37所述的CPAP/NIPPV装置，其中所述IPAP大于所述EPAP。

39、如权利要求37至38至少其中之一所述的CPAP/NIPPV装置，其中所述IPAP大约为10cm水柱至大约20cm水柱，所述EPAP大约为4cm水柱至大约10cm水柱。

40、如权利要求34至36至少其中之一所述的CPAP/NIPPV装置，其中所述鼓风机用马达组件配置为产生在大约4cm水柱至大约28cm水柱范围内的压力。

41、如权利要求34至40至少其中之一所述的CPAP/NIPPV装置，其中所述鼓风机用马达组件配置为产生在患者接口处检测到的高达大约180L/min的流速。

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