CN107026520A - 一种医疗用泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种医疗用泵，包括：同步电机；受所述同步电机驱动的连杆活塞；气缸，用于容纳所述连杆活塞进行往复运动。所述同步电机包括定子以及相对所述定子旋转的转子。所述转子包括若干个永磁体；所述定子包括定子磁芯以及绕设在所述定子磁芯上的绕组；所述定子磁芯具有两个相对的极部，所述两个相对的极部之间形成用于容纳所述永磁体的转子容纳区。本发明提供的医疗用泵结构紧凑；且其采用的电机速度恒定，不受电压影响，在相同输出功率的情况下具有更小的体积和重量。该种医疗用泵尤其适用于雾化器，电机速度恒定，泵输出的气压也比较稳定，使喷雾更均匀。

Description

一种医疗用泵
技术领域
本发明涉及一种医疗器具，尤其涉及一种医疗用泵。
背景技术
电机作为现有的医疗用泵的重要元件之一，其性能对泵能否喷出均匀雾气至关重要，而其体积及成本也是影响泵自身体积与成本的重要因素。
发明内容
本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
为克服现有技术的问题，本发明提供一种医疗用泵，包括：单相同步电机；受所述同步电机驱动的连杆活塞；气缸，用于容纳所述连杆活塞进行往复运动；其中，所述同步电机包括定子以及相对所述定子旋转的转子，所述转子包括若干个永磁体；所述定子包括定子磁芯以及绕设在所述定子磁芯上的绕组；所述定子磁芯具有两个相对的极部，所述两个相对的极部之间形成用于容纳所述永磁体的转子容纳区。
作为本发明的一个改进方案，每个所述永磁体的外侧表面为弧面，使所述永磁体与所述极部之间形成厚度不均匀的气隙。
作为本发明的一个改进方案，所述永磁体的厚度从周向中心向两端逐渐减小，使所述气隙的厚度沿所述永磁体的周向中心向两端的方向逐渐增大。
作为本发明的一个改进方案，所述转子还包括转子磁芯，所述永磁体安装至所述转子磁芯的外表面，所述转子磁芯的外周表面设有若干轴向延伸的凸棱，每个凸棱位于每两个所述永磁体的分界处。
作为本发明的一个改进方案，还包括U形的定子支架，所述定子支架紧贴地包裹在定子磁芯的形成所述两个极部的外周，所述定子支架内壁与定子磁芯外表面具有凹凸卡位结构。
作为本发明的一个改进方案，所述定子磁芯在两个相对的外侧面都设有沿电机轴向延伸的第一凹槽，所述定子支架在两个相对的内壁上都设有沿电机轴向延伸的第一凸棱，所述第一凹槽与所述第一凸棱配合形成所述凹凸卡位结构。
作为本发明的一个改进方案，所述两个相对的极部互相隔开，所述定子支架上设有填隙凸棱，所述填隙凸棱进入所述两个相对的极部之间。
作为本发明的一个改进方案，所述定子还包括分别安装到定子支架底部、顶部的底座和顶盖；所述定子磁芯被轴向限位在所述底座和顶盖之间；所述转子可转动地安装到所述底座和顶盖。
作为本发明的一个改进方案，定子支架及其底座、顶盖分别设有第一通孔、第二通孔和第三通孔；一连接件顺次穿过所述第一通孔、第二通孔和第三通孔并将所述定子支架及其底座、顶盖固定在一起；所述第一通孔和/或第二通孔和/或第三通孔在孔口处设有用于定位的凸环。
作为本发明的一个改进方案，所述定子磁芯由“[”形的第一磁芯组件和“[”形的第二磁芯组件相向地拼接形成，第一磁芯组件的第一端、第二磁芯组件的第一端分别形成所述极部；第一磁芯组件的第二端、第二磁芯组件的第二端分别设有燕尾槽、燕尾榫，并通过所述燕尾槽、燕尾榫锁定。
作为本发明的一个改进方案，还包括：与所述同步电机的定子绕组串联于第一节点、第二节点之间的外部交流电源；与交流-直流转换电路并联于所述第一节点、第二节点之间的可控双流开关。
作为本发明的一个改进方案，所述转子在稳态阶段以2800转/分至3800转/分的转速恒速运行。
作为本发明的一个改进方案，所述同步电机的输入功率为45W至50W；电流为0.4A至0.6A。
作为本发明的一个改进方案，所述定子磁芯的长度为50mm至65mm；宽度为20mm至30mm。
本发明提供了一种医疗用泵，采用单相同步电机，电机转速稳定，不受电压影响，且体积较小。
通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本发明实施例的医疗用泵的结构示意图。
图2为图1所示医疗用泵的连杆活塞的结构示意图。
图3为图1所示医疗用泵的电机整体结构示意图。
图4为图3所示电机的转子结构示意图。
图5为图3所示电机的移除了定子固定架中的底座和顶盖后的俯视图。
图6为图3所示电机的定子磁芯的结构示意图。
图7为图3所示电机的定子固定架的结构爆炸图。
图8为本发明实施例的部分驱动电路的示意图。
图9所示为本发明另一实施例的电机的俯视图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明提供一种医疗用泵，包括：电机80；安装到电机80输出轴的偏心曲柄91；连杆活塞93，其一端具有环体92与偏心曲柄91相连并受偏心曲柄91驱动，另一端设有活塞94；气缸97，用于容纳连杆活塞93以便连杆活塞93在其内进行往复运动；气缸97上设有进气口95以及出气口99。在使用时，电机80带动连杆活塞93在气缸97内往复运动，压缩气体从出气口99喷出。
请参照图3至图4，所述电机80为单相同步电机，包括定子20、相对定子20旋转的转子10。定子20包括定子磁芯21、绕设在定子磁芯21的上的定子绕组23。具体地，定子绕组23绕制到绝缘线架22，而绝缘线架22套设到定子磁芯21，且该定子磁芯21为框架状。定子磁芯21固定到定子固定架40(见图7)。转子10可转动地安装到定子固定架40。本实施例中，转子10的转轴11作为电机80的输出轴。
转子10包括固定到转轴11的转子磁芯13以及安装到转子磁芯13的外周表面的若干个永磁体15。永磁体15沿转子磁芯13的周向设置，在转子磁芯13的外周表面还设有若干轴向延伸的凸棱14，每个凸棱14位于每两个永磁体15的分界处。在本实施例中，永磁体15为2个圆弧状永磁体，永磁体15沿径向极化，凸棱14也为2个，分别位于该两个永磁体15的2个分界处。在具体实施时，永磁体也可以被直接固定到转轴上。在本实施例中，每一块永磁体15形成一个永磁极。可以理解地，也可以由多块永磁体15拼成一个永磁极。
如图5至图7所示，定子磁芯21具有两个相对的极部25，该两个相对的极部25之间形成用于容纳永磁体15的转子容纳区27。本实施例中，定子磁芯21近似于矩形，由“[”形的第一磁芯组件(21a)和“[”形的第二磁芯组件(21b)相向地拼接形成。第一磁芯组件(21a)和第二磁芯组件(21b)的一端分别形成有燕尾槽24a、燕尾榫24b，并通过燕尾槽24a、燕尾榫24b的配合卡接在一起，另一端分别形成相对的极部25。每个极部25都具有内凹的弧形的极面26，两个极面26相对并在两者之间形成用于容纳转子的转子容纳区27。极面26设置有定位槽28以使得在定子绕组未通电的状态下电机转子磁极15的极轴偏离相应定子极部25的极轴，从而控制转子的停止位置或者称为初始位置以使得转子的停止位置偏离死点位置(转子磁极的极轴正对相应定子极部的极轴)，定位槽28沿电机轴向连续或不连续地延伸，优选地，所述定位槽28偏离定子极部25的中心，从而使得转子朝一个方向启动比较容易。优选地，所述极面26除定位槽外的其余部分皆位于同一圆柱面上且所述圆柱面与转子同轴心。优选地，定子磁芯21的长度L1为60mm至70mm，例如是65mm；宽度L2为20mm至30mm。
本实施例中，转子20中的每个永磁体15的外侧表面为弧面，使永磁体15与极部25之间形成厚度不均匀气隙19(图5)。在具体实施时，可以使永磁体15的厚度从周向中心向两端逐渐减小，使转子与定子极部25之间的气隙19的厚度从永磁体15的周向中心向两端逐渐减小从而形成关于永磁体15的周向中心对称的对称非均匀气隙。
定子磁芯21固定到如图7所示的定子固定架40。定子固定架40包括“U”形的定子支架41、固定到定子支架41底部的定子支架底座51以及固定于定子支架41顶部的定子支架顶盖61；其中定子支架底座51上设有第一毂部52，该第一毂部52安装有轴承(图中未显示)，转轴21被轴承支撑。定子支架顶盖61上设有第二毂部62，该第二毂部62也支撑转轴21，从而能够相对于定子30转动。在本实施例中，定子支架41上具有沿电机轴向设置连接第一通孔44，底座51、顶盖61在相应位置也分别设有相应的第二通孔54、第三通孔64，可通过连接件(图中未显示)顺次穿过第一通孔44、第二通孔54、第三通孔64，从而定子支架底座51、顶盖61固定到定子支架41的两端。定子磁芯21的极部25端被“U”形的定子支架41紧贴包围，并且被轴向限位在定子支架底座51、顶盖61之间。
为方便定子支架41、底座51、顶盖61之间的定位安装，定子支架底座51在第二通孔54的空口处设有第一凸环56，该第一凸环56可插入定子支架41的第一通孔44，优选地，第一凸环56与第一通孔44内壁微紧配。类似地，定子支架顶盖61在第三通孔64的孔口处第二凸环66，该第二凸环66可插入定子支架41的第一通孔44。优选地，第二凸环66与第一通孔44内壁微紧配。在具体装配时，将定子支架41安装到底座51，并使将第一凸环56插入通孔44的下端部，然后将定子磁芯21、转子等安装到定子支架41及其底座51，然后安装顶盖61，使第二凸环59插入通孔44的上端部，从而将定子支架41、定子支架底座51、定子磁芯21、转子10以及定子支架顶盖61固定连接在一起。
其中，“U”形的定子支架41套在定子磁芯21设有转子容纳区27的一端的外周侧。优选地，定子磁芯21与定子支架41之间设置有凹凸卡位结构，以锁定两者之间的连接。请同时参照图5，本实施例中，定子磁芯21的外周设有若干轴向的第一凹槽29以及第二凹槽31，定子支架41的内壁设有若干第一凸棱47，用于与第一凹槽29配合形成凹凸卡位结构；其中，第一凹槽29内壁为平滑的圆弧面，第一凸棱47的外表面也是平滑的圆弧面。定子支架41的内壁还设有若干第三凹槽48，用于与定子磁芯上的第二凹槽31配合形成通孔，该通孔可以用于定子磁芯的定位及固定，保证定转子同心。
优选地，定子磁芯21的两个相对的极部25之间相互隔开，此时U形定子支架41的底壁可以设置填隙凸棱49，用于伸入到定子磁芯21的两个极部25之间的间隙39。当然，上述两个相对的极部25之间也可以通过磁阻较大的磁桥相连，该磁桥可以与极部25一体成型。
请参照图8，本发明提供的医疗用泵还包括：外部交流电源81，与电机80的定子绕组串联于第一节点84、第二节点85之间；可控双流开关82，与交流-直流转换电路83并联于第一84、第二节点85之间。其中，交流电源81较佳的可以是市电交流电源，具有例如50赫兹或60赫兹的固定频率，电流电压例如可以是220伏、230伏等。可控双向交流开关82与串联的定子绕组和交流电源81并联于第一节点84、第二节点85之间。可控双向交流开关82较佳的为三端双向晶闸管(TRIAC)，其两个阳极分别连接第一节点84、第二节点85。可以理解，可控双向交流开关82也可例如由反向并联的两个硅控整流器实现，并设置对应的控制电路以按照预定方式控制这两个硅控整流器。交流-直流转换电路83与可控双向交流开关82并联于第一节点84、第二节点85之间。交流-直流转换电路83将第一节点84、第二节点85之间的交流电转换为低压直流电。
本发明提供的单相同步电机在其定子绕组与外部交流电源串联时，电机50的输入功率为45W至50W；电流为0.4A至0.6A。电机的转子20在稳态阶段可以以2800转/分至3800转/分的转速恒速运行，例如以3000转/分的转速恒速运行；或，在不同地区，以3600转/分(60Hz)的转速恒速运行。
图9所示为本发明另一实施例的电机的俯视图。
在本实施例中，每个所述永磁极15的径向外表面包括弧面部分和位于弧面部分两端的平面部分，两永磁极的平面部分相连并共面，两永磁极的弧面部分优选地位于同一圆柱面上且所述圆柱面与转轴11同轴心；所述定子极部25的极面26到转轴11中心的距离沿转子周向从极面26的一端至另一端逐渐增加，从而在转子永磁极15与定子极部25之间形成厚度不均匀的气隙19。优选地，所述两定子极部25的极面26离转轴11中心的最远端关于转轴11中心径向对称。优选地，所述转子永磁极15的极弧系数为0.75～0.95之间，更进一步为0.9～0.95之间。本实施例中，采用两个分离式的弧形永磁极15，永磁极15的极弧角度更大，可降低电机的齿槽转矩，使转子旋转更加平滑，与整体式环形磁铁相比具有更低的成本。
可以理解地，本实施例的转子也可以使用前述实施例的永磁极，即永磁极的15的厚度从其周向中心向两端逐渐减小，使所述气隙19的厚度沿所述永磁极15的周向中心向两端的方向逐渐增大。
本发明提供的医疗用泵结构简单，体积小，有效降低了成本；且其采用的电机速度恒定，不受电压影响。该种医疗用泵尤其使用于雾化器，电机速度恒定，泵输出的气压也比较稳定，使喷雾更均匀。此外，该种电机效率高，在相同输出功率的情况下，体积更小，重量更小。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (15)

1.一种医疗用泵，其特征在于，包括：
单相同步电机(80)；
受所述单相同步电机(80)驱动的连杆活塞(93)；
气缸(97)，用于容纳所述连杆活塞(93)进行往复运动；
其中，所述单相同步电机(80)包括定子(20)以及相对所述定子(20)旋转的转子(10)，所述转子(10)包括若干个永磁体(15)；所述定子(20)包括定子磁芯(21)以及绕设在所述定子磁芯(21)上的绕组；所述定子磁芯(21)具有两个相对的极部(25)，所述两个相对的极部(25)之间形成用于容纳所述永磁体(15)的转子容纳区(27)。
2.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，每个所述永磁体(15)的外侧表面为弧面，使所述永磁体(15)与所述极部(25)之间形成厚度不均匀的气隙(19)。
3.根据权利要求2所述的医疗用泵，其特征在于，所述永磁体(15)形成两个永磁极，每一永磁极的厚度从其周向中心向两端逐渐减小，使所述气隙(19)的厚度沿所述永磁极(15)的周向中心向两端的方向逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，所述转子(10)还包括转子磁芯，所述永磁体安装至所述转子磁芯的外表面，所述永磁体(15)形成两个永磁极，所述转子磁芯(13)的外周表面设有轴向延伸的凸棱(14)，每个凸棱(14)位于两个所述永磁体(15)的分界处。
5.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，还包括U形的定子支架(41)，所述定子支架(41)紧贴地包裹在定子磁芯(21)的形成所述两个极部(25)的外周，所述定子支架(41)内壁与定子磁芯(21)外表面具有凹凸卡位结构。
6.根据权利要求5所述的医疗用泵，其特征在于，所述定子磁芯(21)在两个相对的外侧面都设有沿电机轴向延伸的第一凹槽(29)，所述定子支架(41)在两个相对的内壁上都设有沿电机轴向延伸的第一凸棱(47)，所述第一凹槽(29)与所述第一凸棱(47)配合形成所述凹凸卡位结构。
7.根据权利要求5所述的医疗用泵，其特征在于，所述两个相对的极部(25)互相隔开，所述定子支架(41)上设有填隙凸棱(49)，所述填隙凸棱(49)进入所述两个相对的极部(25)之间。
8.根据权利要求5所述的医疗用泵，其特征在于，所述定子还包括分别安装到定子支架(41)底部、顶部的底座(51)和顶盖(61)；所述定子磁芯(21)被轴向限位在所述底座(51)和顶盖(61)之间；所述转子可转动地安装到所述底座(51)和顶盖(61)。
9.根据权利要求8所述的医疗用泵，其特征在于，定子支架(41)及其底座(51)、顶盖(61)分别设有第一通孔(44)、第二通孔(54)和第三通孔(64)；一连接件顺次穿过所述第一通孔(44)、第二通孔(54)和第三通孔(64)并将所述定子支架(41)及其底座(51)、顶盖(61)固定在一起；所述第一通孔(44)和/或第二通孔(54)和/或第三通孔(64)在孔口处设有用于定位的凸环。
10.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，所述定子磁芯(21)由“[”形的第一磁芯组件(21a)和“[”形的第二磁芯组件(21b)相向地拼接形成，第一磁芯组件(21a)的第一端、第二磁芯组件(21b)的第一端分别形成所述极部(25)；第一磁芯组件(21a)的第二端、第二磁芯组件(21b)的第二端分别设有燕尾槽(24a)、燕尾榫(24b)，并通过所述燕尾槽(24a)、燕尾榫(24b)锁定。
11.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，还包括：与所述电机(80)的定子绕组串联于第一节点(84)、第二节点(85)之间的外部交流电源(81)；并联于所述第一节点(84)、第二节点(85)之间的交流-直流转换电路(83)与可控双流开关(82)。
12.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，所述转子(10)在稳态阶段以3000转/分或3600转/分的转速恒速运行。
13.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，所述同步电机(80)的输入功率为45W至50W；电流为0.4A至0.6A，所述定子磁芯(21)的长度(L1)为50mm至65mm；宽度(L2)为20mm至30mm。
14.根据权利要求1所述的医疗用泵，其特征在于，所述永磁体(15)形成两个永磁极，所述永磁极的极弧系数为0.75～0.95之间。
15.根据权利要求1至3任一项所述的医疗用泵，其特征在于，所述定子极部(25)的极面(26)到转轴(11)中心的距离沿转子周向从极面(26)的一端至另一端逐渐增加。
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