CN104888294A - 用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵 - Google Patents

用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵 Download PDF

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杨晋伟
邵轶群
杨凤鸣
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宋鲜花
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Abstract

本发明公开了一种用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，该心脏泵体积小、转动平稳、噪声小、溶血指数低，采用一种无槽无刷直流电机和阶梯式尾导体，以满足植入式心脏泵的需求；采用的技术方案为：转子部件活动设置在定子部件内部，转子部件两端分别设置有前导体和尾导体，前导体和尾导体共同支撑转子部件在定子部件内工作；定子部件包括无槽无刷直流电机、内筒、外壳和矽钢片，内筒插装在外壳内并与外壳紧固在一起，矽钢片位于内筒和外壳之间，且矽钢片铆接在外壳的内侧，无槽无刷直流电机设置在矽钢片和内筒之间，转子部件包括永磁体、叶轮和转轴，永磁体设置在叶轮内，转轴穿过永磁体；本发明可广泛应用于医疗器械领域。

Description

用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵
技术领域
本发明一种用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，属于医疗器械技术领域。
背景技术
心脏的主要生理功能是作为血泵不断地把流入心脏的血液泵入动脉系统以维持血液循环，而心脏泵是利用机械的方法用人造血泵代替心脏的功能把血液送到全身各器官，保证血液循环正常。
目前轴流式人工心脏泵的结构存在以下问题：
第一、电机是采用有槽无刷式直流电机，首先这种电机是导线与矽钢片绕在一起，并且根据转速调节槽与齿的数量，体积比较大，装配时难以控制整机体积。另外还因齿槽效应, 具有转矩波动大、运行不平稳、噪声大、电枢电感大、定位干扰力矩大等一系列缺点。
第二、尾导体的尾导叶设计成高度一样的曲线，血液在通过转子时要承受很大的剪切力，尾导体难以改变血液的压强与纵向速度，不能减少心脏泵和人体血管对血液的径向冲击破坏。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，该心脏泵体积小、转动平稳、噪声小、溶血指数低，采用一种无槽无刷直流电机和阶梯式尾导体，以满足植入式心脏泵的需求。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，包括定子部件、前导体、转子部件和尾导体，所述转子部件活动设置在定子部件内部，所述转子部件的一端设置有前导体，所述转子部件的另一端设置有尾导体，所述前导体和尾导体共同支撑转子部件在定子部件内工作；
所述定子部件的结构为：包括无槽无刷直流电机、内筒、外壳和矽钢片，所述内筒插装在外壳内并与外壳紧固在一起，所述矽钢片位于内筒和外壳之间，且所述矽钢片铆接在外壳的内侧，所述无槽无刷直流电机设置在矽钢片和内筒之间；
所述转子部件的结构为：包括永磁体、叶轮和转轴，所述永磁体设置在叶轮内，所述转轴穿过永磁体。
优选地，所述尾导体的叶片呈阶梯状。
优选地，所述矽钢片冲压成环形，与外壳的内侧匹配设置。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明在电机的设计上采用无槽无刷直流电机，以便合理地设计出电机的电气气隙、确定出磁性转子的体积、厚度，最大程度地提高稀土永磁材料的利用；无齿槽结构的电机气隙磁场分布平滑，使无齿槽电机的转矩脉动小、噪声低、运行更平稳，可在极低速到高速范围内平稳运行。另外尾导体结构的改进，分阶段地对血液进行降压减速处理，使心脏泵很好地起到辅助的功能，并且对血液的破坏降到最低。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中无槽无刷直流电机的结构示意图。
图3为本发明中尾导体的结构示意图。
图中：1为定子部件、2为前导体、3为转子部件、4为尾导体、5为无槽无刷直流电机、6为内筒、7为外壳、8为矽钢片、9为永磁体、10为叶轮、11为转轴。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，包括定子部件1、前导体2、转子部件3和尾导体4，所述转子部件3活动设置在定子部件1内部，所述转子部件3的一端设置有前导体2，所述转子部件3的另一端设置有尾导体4，所述前导体2和尾导体4共同支撑转子部件3在定子部件1内工作；
所述定子部件1的结构为：包括无槽无刷直流电机5、内筒6、外壳7和矽钢片8，所述内筒6插装在外壳7内并与外壳7紧固在一起，所述矽钢片8位于内筒6和外壳7之间，且所述矽钢片8铆接在外壳7的内侧，所述无槽无刷直流电机5设置在矽钢片8和内筒6之间；
所述转子部件3的结构为：包括永磁体9、叶轮10和转轴11，所述永磁体9设置在叶轮10内，所述转轴11穿过永磁体9。
所述尾导体4的叶片呈阶梯状。
所述矽钢片8冲压成环形，与外壳7的内侧匹配设置。
本发明的工作原理：心脏泵工作时，给无刷无槽直流电机5加电，输出直流励磁信号使转子部件3对正于初始位置，三相绕组产生反电动势信号，经过信号处理后心脏泵启动工作。这时人体左心室的血液流过心脏泵的前导体2，高速旋转的转子部件3带动血液作高速运动，再流经阶梯式的尾导体4，尾导体4阶梯式导叶逐级降低血液的压强，并将其速度转换为轴向，降低血液与心脏泵内壁和人体血管的碰撞，并减小剪切力对血细胞的破坏。
所述的无槽无刷直流电机5是采用空心杯绕制，并且设计成正弦电机，这样可以充分其占据转子部件3的有效长度，可以使某些谐波的绕组系数和磁场分量很小，有利于减小矩波动和电磁噪声；同时与矽钢片8分开设计，可以充分缩小心脏泵的体积，便于植入。
本发明采用阶梯式尾导体4的叶片的设计，在高速旋转的血液流经尾导体4时，先沿着导向长叶片流动，然后再流过短叶片作进一步的减速和变向工作，以使血液充分的减速减压，降溶血。
本发明中矽钢片8先冲压成环形，铆接在定子部件1中，然后再安装无槽无刷直流电机5。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，其特征在于，包括定子部件（1）、前导体（2）、转子部件（3）和尾导体（4），所述转子部件（3）活动设置在定子部件（1）内部，所述转子部件（3）的一端设置有前导体（2），所述转子部件（3）的另一端设置有尾导体（4），所述前导体（2）和尾导体（4）共同支撑转子部件（3）在定子部件（1）内工作；
所述定子部件（1）的结构为：包括无槽无刷直流电机（5）、内筒（6）、外壳（7）和矽钢片（8），所述内筒（6）插装在外壳（7）内并与外壳（7）紧固在一起，所述矽钢片（8）位于内筒（6）和外壳（7）之间，且所述矽钢片（8）铆接在外壳（7）的内侧，所述无槽无刷直流电机（5）设置在矽钢片（8）和内筒（6）之间；
所述转子部件（3）的结构为：包括永磁体（9）、叶轮（10）和转轴（11），所述永磁体（9）设置在叶轮（10）内，所述转轴（11）穿过永磁体（9）。
2.根据权利要求1所述的用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，其特征在于，所述尾导体（4）的叶片呈阶梯状。
3.根据权利要求1所述的用无槽无刷永磁直流电机的心脏泵，其特征在于，所述矽钢片（8）冲压成环形，与外壳（7）的内侧匹配设置。
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