CN117728621A - 驱动装置及其血泵 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种具有防脱轴功能的驱动装置及其血泵，包括壳体以及同轴设置在壳体内的转子组件和定子组件，转子组件包括转轴和永磁体，转轴通过轴承支承并与壳体构成轴向限位、周向转动配合，所述的转轴的端部同轴设置有径向变形段，径向变形段的自由端端部设置有倒扣，轴承套设在径向变形段的外周，倒扣与轴承端面相抵构成轴向限位配合。在装配过程中，转轴端部可以发生进行变形，装配完成后又能对轴承进行限位，防止脱轴情况发生；胶结加机械连接，大大提高拉拔性能，提高设备稳定性，保证质量一致性；径向变形段特殊的结构设计，注胶腔的形状设计，保证转轴与轴承连接的可靠性，具有减振的作用，防止共振现象的产生。

Description

驱动装置及其血泵

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种驱动装置及其血泵。

背景技术

血泵可以支持患者心脏功能，在短期应用(几天或几周)或长期应用(几周或几个月)中为心源性休克或急性心力衰竭提供血流动力支持。已知血泵具有多种类型，例如轴流血泵、离心血泵或混合型血泵，其结构包括泵壳和叶轮，泵壳的空腔中设有电动机。电动机的转子为永磁体，布置在转轴上并耦合至叶轮，定子上设有线圈绕组并与转子同轴布置，通入电流后，绕组和永磁体之间会形成相互作用的电磁场，产生轴向力和/或径向力致使转子和叶轮构成周向同步转动，以将心室中的血液泵入动脉中实现血液流动。血泵中，转子的近端和远端通过轴承实现支撑，当血泵在运行时，叶轮在向血液提供作用力的同时，血液也向与叶轮相连的转轴提供反作用力，致使转轴与轴承脱落，使血泵停止工作，如此会损害患者健康，甚至出现严重医疗事故。

发明内容

本发明的其中一个目的是提供一种具有防脱轴功能的驱动装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种驱动装置，包括壳体以及同轴设置在壳体内的转子组件和定子组件，转子组件包括转轴和永磁体，转轴通过轴承支承并与壳体构成轴向限位、周向转动配合，所述的转轴的端部同轴设置有径向变形段，径向变形段的自由端端部设置有倒扣，轴承套设在径向变形段的外周，倒扣与轴承端面相抵构成轴向限位配合。

所述的径向变形段整体呈锥管状，管壁上开设有狭缝，狭缝自管壁自由端向内延伸，所述的倒扣一体成型在锥管的自由端端部。

所述的狭缝沿着径向变形段的管壁的圆周方向均匀开设有3-8个。

所述的径向变形段的外径自自由端向内逐渐变大设置，倒扣的外径自自由端向内逐渐变大设置，且倒扣的最小外径大于径向变形段的最大外径，倒扣的最大外径大于轴承的内径。

径向变形段的长度小于轴承的长度，径向变形段内侧的转轴上开设有环形凹槽，环形凹槽与径向变形段间距式布置，轴承与转轴、径向变形段之间的间隙构成注胶腔，胶水自该腔室流动到狭缝以及轴承端部位置，固化后形成一体式胶块。

径向变形段的长度为轴承长度的1/4-1/3，环形凹槽与轴承的中间位置对应设置。

所述的胶块包括中间的主体段，主体段的外径与轴承的内径相等，主体段的内壁为与转轴、径向变形段外径吻合的不规则状，主体段临近倒扣的一端设置有翻边，翻边填充于轴承端部与倒扣之间的间隙内，主体段远离倒扣的一端设置有止挡部，所述的止挡部也呈锥管状，锥管的外径自自由端向轴承端部逐渐变大设置，止挡部的端部与轴承端面相抵构成轴向限位配合。

主体段的内壁上包括嵌于环形凹槽内的凸环、与径向变形段锥柱状外壁吻合的锥柱段以及填充在狭缝中的填充胶条，填充胶条与锥柱段端面平齐或凸伸至锥柱段的外部。

所述的径向变形段和倒扣结构只设置在转轴的近端，所述的轴承包括位于转轴近端的滚珠轴承和位于远端的滑动轴承，倒扣的最大外径大于滚珠轴承的内圈的内径且小于内圈的外径。

本发明的其中一个目的是提供一种具有防脱轴功能的血泵。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种血泵包括含驱动装置，转轴的远端凸伸至壳体外部并与叶轮固定连接，叶轮设置在套管内部，驱动装置驱动叶轮转动并将血液自套管进口吸入并从套管出口泵出。

上述方案至少具备以下几点优异的技术效果：

1、在转轴的端部做了特殊的结构设计，在装配过程中，转轴端部可以发生进行变形，装配完成后又能对轴承进行限位，防止脱轴情况发生；

2、胶结加机械连接，大大提高拉拔性能，提高设备稳定性，保证质量一致性；

3、径向变形段特殊的结构设计，注胶腔的形状设计，保证转轴与轴承连接的可靠性；

4、混合轴承支撑方案，保证转轴居中旋转，可提高灌注液在该处的灌注压力，降低血液流入驱动结构内部造成血栓形成的风险；

5、具有减振的作用，防止共振现象的产生。

附图说明

图1为血泵的剖视图；

图2为图1的部分放大示意图；

图3为转轴的整体结构示意图；

图4为图3的部分放大示意图；

图5、图6为图4的立体图；

图7为胶块的截面图；

图8为滚珠轴承的主视图。

具体实施方式

首先，有必要对血泵的驱动装置的最常用装配步骤进行简单介绍，一般来说是先将转轴与永磁体装配成转子组件之后，转子组件作为一个整体建再与轴承组装。本发明就是在不改变原来的装配工艺的前提下，对防止轴承脱落所做的创造性设计。下面结合图1-图8对本发明做进一步详细论述。

如图1、图2所示，一种驱动装置，包括壳体10以及同轴设置在壳体10内的转子组件和定子组件，转子组件包括转轴20和永磁体30，转轴20通过轴承40支承并与壳体10构成轴向限位、周向转动配合，所述的转轴20的端部同轴设置有径向变形段21，径向变形段21的自由端端部设置有倒扣22，轴承40套设在径向变形段21的外周，倒扣22与轴承40端面相抵构成轴向限位配合。由于倒扣22设置在径向变形段21的自由端端部，因此可以随着径向变形段21的形变而发生形变，在转轴20和永磁体30装配成转子组件后，轴承40自转轴20的端部套入，对径向变形段21和倒扣22施加外力，该段径向变小，轴承40轻松地套入径向变形段21和转轴20的外周，此时撤除外力，径向变形段21和倒扣22尺寸恢复，倒扣22的端面与轴承40端面相抵接，用以抵挡叶轮60旋转所产生的轴向力，有效防止轴承40从转轴20上脱落，从而保证血泵的正常工作，防止医疗事故的出现。

作为本发明的优选方案，所述的径向变形段21整体呈锥管状，管壁上开设有狭缝23，狭缝23自管壁自由端向内延伸，所述的倒扣22一体成型在锥管的自由端端部。锥管由狭缝23分隔呈分体式结构，狭缝23的设置使得锥管具备径向变形的能力，由于倒扣22一体成型在锥管的自由端，因此倒扣22也是分体式结构，也就是说狭缝23贯通倒扣22和锥管。当对锥管施加外力的时候，倒扣22的外径变小，小于轴承40的内径，从而实现转轴20与轴承40的装配。待装配完成后，撤除外力，倒扣22阻挡轴承40脱落。径向变形段21以及倒扣22可以通过钻削和飞秒激光切割加工而成，具有加工精度高的优点。

进一步的，所述的狭缝23沿着径向变形段21的管壁的圆周方向均匀开设有3-8个，既要保证径向变形段21有足够的径向形变量，又要保证其能够提供一定的刚度，经大量实验得到，当狭缝23开设3-8个的时候，效果最佳，如图4-图6所示，狭缝23设置了6个。

具体的结构如下：所述的径向变形段21的外径自自由端向内逐渐变大设置，倒扣22的外径自自由端向内逐渐变大设置，且倒扣22的最小外径大于径向变形段21的最大外径，倒扣22的最大外径大于轴承40的内径。倒扣22逐渐变大的外径在轴承40的装配时起到了导向的作用，便于装配；而径向变形段21逐渐变大的外径的作用则是为后面的注胶提供足够的空间，胶量多，则转轴20与轴承40的连接更稳固，杜绝脱轴风险。

如图2所示，径向变形段21的设置目的只是为了便于轴承的装配，并不能仅仅依靠该段与轴承40进行配合，因此径向变形段21的长度小于轴承40的长度，径向变形段21内侧的转轴20上开设有环形凹槽24，环形凹槽24与径向变形段21间距式布置，轴承40与转轴20、径向变形段21之间的间隙构成注胶腔，胶水自该腔室流动到狭缝23以及轴承40端部位置，固化后形成一体式胶块50。也就是说，轴承40有一部分与转轴20的外壁配合、有一部分与径向变形段21的外壁配合，为了保证轴承40与转轴20之间的位置稳定，通过胶水将两者粘接，胶水经填充满注胶腔并从注胶腔流动到狭缝23内以及轴承40的端面位置处，待胶水固化之后，这些区域就形成了一个整体，由于狭缝23被胶水填满，因此径向变形段21无法再发生形变，保证倒扣22形状及姿态的稳定性，从而将轴承40锁死，杜绝脱轴。同时由于胶水的存在，胶水和转轴40材料不同，因此还具备减缓振动的作用，避免产生共振现象。径向变形段21的锥管装外币以及环形凹槽24的设置，增加了胶水附着量，进一步提高轴承40与转轴20 连接的可靠性。

优选的，径向变形段21的长度为轴承40长度的1/4-1/3，环形凹槽24与轴承40的中间位置对应设置，在保证径向变形段21有足够的变形程度的前提下，又能够保证轴承40与转轴20有尽量多的配合面积。

如图7所示，所述的胶块50包括中间的主体段51，主体段51的外径与轴承40的内径相等，主体段51的内壁为与转轴20、径向变形段21外径吻合的不规则状，主体段51临近倒扣22的一端设置有翻边52，翻边52填充于轴承40端部与倒扣22之间的间隙内，主体段51远离倒扣22的一端设置有止挡部53，所述的止挡部53也呈锥管状，锥管的外径自自由端向轴承40端部逐渐变大设置，止挡部53的端部与轴承40端面相抵构成轴向限位配合。需要说明的是，胶块50不是一开始硫化成这个特定的形状的，而是向注胶腔内注入粘流态的胶水之后，待胶水固化后形成的形状，其形状是由注胶腔的形状来决定的，同时又在另一端形成了止挡部53，轴承40通过胶水与转轴20固定，与此同时轴承40的一端被倒扣22抵住、另一端被止挡部53抵住，从而杜绝脱轴情况出现。

主体段51的内壁为非规则状，具体结构如下：主体段51的内壁上包括嵌于环形凹槽24内的凸环511、与径向变形段21锥柱状外壁吻合的锥柱段512以及填充在狭缝23中的填充胶条513，填充胶条513与锥柱段512端面平齐或凸伸至锥柱段512的外部。

为了便于理解，首先我们对下文中所涉及到的方位进行定义：“近端”、“近侧”指的是临近操作者/医生的一侧，“远端”、“远侧”指的是远离操作者/医生的一侧即临近心脏的一侧。所述的径向变形段21和倒扣22结构只设置在转轴20的近端，所述的轴承40包括位于转轴20近端的滚珠轴承40a和位于远端的滑动轴承40b，倒扣22的最大外径大于滚珠轴承40a的内圈41的内径且小于内圈41的外径。滚珠轴承40a的结构如图8所示，包括内圈41、外圈42以及两者之间的滚珠43，结构为常见结构，这里不再做详细赘述。通过混合轴承支撑方案，其中滑动轴承40b和滚珠轴承40a具有径向支撑作用，可实现转轴20径向稳定旋转；而且滑动轴承40b的轴孔与转轴20之间形成有间隙，在该间隙存在液体润滑条件下，滑动轴承40b与转轴20被润滑液分开而不发生直接接触，当转轴20发生径向偏移时会受到被挤压液体提供的径向回复力，保证转轴20居中旋转，该间隙的存在以及滑动轴承40b滑膜的自对中的性质，避免双滚动轴承方案存在的轴承与转轴20装配困难以及双滚动轴承同轴对中困难的问题。本申请的滑动轴承40b为独立零件，单独加工成型，装配在转轴40b与血泵的外壳10之间，加工简单，易于控制滑动轴承40b的尺寸及间隙；滑动轴承40b依靠与转轴20之间的间隙形成液力滑膜，该间隙的存在降低转轴20与滑动轴承40b的装配难度；而且血泵靠近叶轮滑动轴承60的一端采用滑动轴承40b，由于滑动轴承40b相较滚珠轴承40a具有更小的轴向间隙，可提高灌注液在该处的灌注压力，降低血液流入驱动结构内部造成血栓形成的风险。滑动轴承40b的外壁上也可以开设凹槽用以增加附胶量，保证滑动轴承40b与壳体10的可靠连接。

如图1所示，一种血泵，包括驱动装置，转轴20的远端凸伸至壳体10外部并与叶轮60固定连接，叶轮60设置在套管内部，驱动装置驱动叶轮60转动并将血液自套管进口吸入并从套管出口泵出。当血泵在运行时，叶轮60在向血液提供作用力的同时，血液也向与叶轮40相连的转轴20提供反作用力，致使转轴20与轴承40脱落，因此我们在不改变装配工艺的前提下，对转轴20的结构做了创新性设计，将转轴20近端设置成装配前可径向变形的倒扣结构，便于轴承40从近端安装，安装完成后，注入胶水，胶水固化后可径向变形的倒扣结构不能再发生进行变形，倒扣抵挡在轴承40的左侧，轴承40的右侧还有固化的胶块阻挡，从而将轴承40牢牢地固定在特定的位置，且该种结构还具有减振的作用，防止共振现象的产生。

需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

Claims (10)

1.一种驱动装置，包括壳体（10）以及同轴设置在壳体（10）内的转子组件和定子组件，转子组件包括转轴（20）和永磁体（30），转轴（20）通过轴承（40）支承并与壳体（10）构成轴向限位、周向转动配合，其特征在于：所述的转轴（20）的端部同轴设置有径向变形段（21），径向变形段（21）的自由端端部设置有倒扣（22），轴承（40）套设在径向变形段（21）的外周，倒扣（22）与轴承（40）端面相抵构成轴向限位配合。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：所述的径向变形段（21）整体呈锥管状，管壁上开设有狭缝（23），狭缝（23）自管壁自由端向内延伸，所述的倒扣（22）一体成型在锥管的自由端端部。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于：所述的狭缝（23）沿着径向变形段（21）的管壁的圆周方向均匀开设有3-8个。

4.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于：所述的径向变形段（21）的外径自自由端向内逐渐变大设置，倒扣（22）的外径自自由端向内逐渐变大设置，且倒扣（22）的最小外径大于径向变形段（21）的最大外径，倒扣（22）的最大外径大于轴承（40）的内径。

5.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于：径向变形段（21）的长度小于轴承（40）的长度，径向变形段（21）内侧的转轴（20）上开设有环形凹槽（24），环形凹槽（24）与径向变形段（21）间距式布置，轴承（40）与转轴（20）、径向变形段（21）之间的间隙构成注胶腔，胶水自该腔室流动到狭缝（23）以及轴承（40）端部位置，固化后形成一体式胶块（50）。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于：径向变形段（21）的长度为轴承（40）长度的1/4-1/3，环形凹槽（24）与轴承（40）的中间位置对应设置。

7.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于：所述的胶块（50）包括中间的主体段（51），主体段（51）的外径与轴承（40）的内径相等，主体段（51）的内壁为与转轴（20）、径向变形段（21）外径吻合的不规则状，主体段（51）临近倒扣（22）的一端设置有翻边（52），翻边（52）填充于轴承（40）端部与倒扣（22）之间的间隙内，主体段（51）远离倒扣（22）的一端设置有止挡部（53），所述的止挡部（53）也呈锥管状，锥管的外径自自由端向轴承（40）端部逐渐变大设置，止挡部（53）的端部与轴承（40）端面相抵构成轴向限位配合。

8.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于：主体段（51）的内壁上包括嵌于环形凹槽（24）内的凸环（511）、与径向变形段（21）锥柱状外壁吻合的锥柱段（512）以及填充在狭缝（23）中的填充胶条（513），填充胶条（513）与锥柱段（512）端面平齐或凸伸至锥柱段（512）的外部。

9.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：所述的径向变形段（21）和倒扣（22）结构只设置在转轴（20）的近端，所述的轴承（40）包括位于转轴（20）近端的滚珠轴承（40a）和位于远端的滑动轴承（40b），倒扣（22）的最大外径大于滚珠轴承（40a）的内圈（41）的内径且小于内圈（41）的外径。

10.一种血泵，其特征在于：包括含权利要求1-9任意一项所述的驱动装置，转轴（20）的远端凸伸至壳体（10）外部并与叶轮（60）固定连接，叶轮（60）设置在套管内部，驱动装置驱动叶轮（60）转动并将血液自套管进口吸入并从套管出口泵出。