CN220142439U - 血泵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种血泵，其包括壳体，所述壳体设有增压内腔、连通所述增压内腔的血液入口和血液出口；叶轮，设置在所述增压内腔，并能够通过旋转将血液从所述血液入口泵送至所述血液出口；转子，与所述叶轮固定；以及，定子，所述定子包括线圈，所述线圈能够驱动所述转子转动，以带动所述叶轮旋转；所述线圈包括中心轴线和环绕所述中心轴线绕设的多匝导线，所述导线的横截面呈矩形，以使得相邻两匝所述导线之间为面接触。本申请实施例中的技术方案利用矩形导线来绕线，可以充分利用绕线空间，避免空间的浪费，具有较大的槽满率。

Description

血泵

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种血泵。

背景技术

血泵能够弥补或者代替心脏的泵血功能，为心源性休克和心力衰竭患者提供了一种新的医疗手段。通常，血泵包括叶轮及驱动装置，驱动装置通过线圈通电产生磁场从而带动叶轮转动。然而，传统的血泵中的驱动装置，其内的线圈具有槽满率较低的问题。

本申请的背景技术所公开的以上信息仅用于理解本申请构思的背景，并且可以包含不构成现有技术的信息。

实用新型内容

基于此，针对上述问题，有必要提供一种血泵，以能够合理利用空间，提高定子线圈的槽满率。

一种血泵，其包括：

壳体，所述壳体设有增压内腔、连通所述增压内腔的血液入口和血液出口；

叶轮，设置在所述增压内腔，并能够通过旋转将血液从所述血液入口泵送至所述血液出口；

转子，与所述叶轮固定；以及，

定子，所述定子包括线圈，所述线圈能够驱动所述转子转动，以带动所述叶轮旋转；所述线圈包括中心轴线和环绕所述中心轴线绕设的多匝导线，所述导线的横截面呈矩形，以使得相邻两匝所述导线之间为面接触。

在本申请一实施例中，所述线圈包括沿垂直于所述中心轴线的方向分布的多层线组，每一层所述线组均包括沿所述中心轴线分布的多匝所述导线；其中，同一层所述线组的多匝所述导线沿所述中心轴线对齐设置，且同一层所述线组中的任意相邻两匝所述导线为面接触。

在本申请一实施例中，位于所述线圈同一径向上的多匝所述导线沿所述径向对齐设置，且同一所述径向上的任意相邻两匝所述导线为面接触。

在本申请一实施例中，所述导线的横截面轮廓具有四个侧边，相邻两个所述侧边之间通过圆弧过渡连接。

在本申请一实施例中，所述线圈同一轴向上的导线匝数大于所述线圈同一径向上的导线匝数。

在本申请一实施例中，任意一匝所述导线均与所述中心轴线垂直。

在本申请一实施例中，所述线圈能够产生悬浮力，以使所述转子悬浮。

在本申请一实施例中，所述定子还包括铁芯，所述线圈绕制在所述铁芯。

在本申请一实施例中，所述定子铁芯为多个，所述定子线圈为多个，一个所述定子线圈与一个所述定子铁芯构成绕组单元，多个所述绕组单元环绕所述叶轮的旋转轴线设置。

在本申请一实施例中，所述铁芯呈方形。

本申请的技术方案中，矩形导线可以实现面接触，这意味着相邻两匝导线之间未形成间隙，或者形成的间隙较小，矩形导线可以将边缘空间完全利用起来，基本不会产生圆形导线中的缝隙。由此可知，矩形导线的空间利用率最大，即槽满率高，功率损失最小。并且，对于矩形横截面的导线，由于相邻两匝导线之间的接触为面接触，相对于圆形导线的点接触而言，面接触的接触面积更大，所具有的定位效果更好，使得导线与导线之间错位的可能性小，故有利于使得整个线圈分布均匀。

再者，血泵是作用于人体心脏附近的器械，故血泵整体有小型化的需求，因此可供绕线的空间也是有限的，本申请技术方案中利用矩形导线来绕线，可以充分利用绕线空间，避免空间的浪费，具有较大的槽满率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例提供的血泵的一结构示意图。

图2为图1所示实施例的血泵于虚线处的一剖面图。

图3为本申请一个实施例提供的定子和转子的结构示意图。

图4为本申请一个实施例提供的定子线圈的剖切示意图。

图5为传统方案中定子线圈的剖切示意图。

图6a和图6b分别为传统方案和本申请实施例中定子线圈的对比图，其中图6a为传统方案的定子线圈，图6b为本申请实施例中的定子线圈。

图7为圆形导线和矩形导线的对比示意图。

图8为本申请一个实施例提供的定子线圈的剖切示意图。

图9为本申请一个实施例提供的横截面呈正方形的导线的一示意图。

图10为本申请一个实施例提供的横截面呈长方形的导线的一示意图。

图11为传统方案的定子线圈的剖切示意图。

附图标记：

10、血泵；100、壳体；110、增压内腔；120、血液入口；130、血液出口；200、叶轮；300、转子；400、定子；410、铁芯；420、线圈；421、导线；4211、侧边；4212、圆弧；40a、绕组单元；500、磁轭。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，若出现术语“第一”、“第二”等，则“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现“和/或”，则其含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

请参阅图1至图3，本申请实施例提供一种血泵10，其包括壳体100、叶轮200、转子300以及定子400。壳体100设有增压内腔110、连通增压内腔110的血液入口120和血液出口130；叶轮200设置在增压内腔110内，转子300与叶轮200固定连接。定子400包括线圈420，线圈420能够驱动转子300转动，以带动叶轮200绕一旋转轴线X2旋转。

具体而言，当定子400通电后会产生驱动磁场，驱动磁场驱动转子300转动。叶轮200在转子300的带动下也同步随转子300在增压内腔110内绕旋转轴线X2旋转。叶轮200的旋转动作可以为流入增压内腔110内的血液进行增压处理，并使得流出增压内腔110的血液具备更大的压力，从而实现血泵10的血液增压效果，因此血液在叶轮200的旋转运动下被从血液入口120泵送至血液出口130。

请结合参考图4，线圈420包括中心轴线X1和环绕中心轴线X1绕设的多匝导线421，导线421的横截面呈矩形，以使得相邻两匝导线421之间为面接触。可以理解的是，所述“矩形”为平行四边形，且平行四边形的相邻两条侧边可以直接相交而形成有直角；或者，平行四边形的相邻两条侧边通过圆弧过渡连接、但该相邻两条侧边的延伸线相交形成有直角。

如图5所示，在传统的方案中，对于应用在血泵内的定子，该定子的线圈420a的横截面呈圆形，因此相邻两匝导线421a之间为点接触，其它未接触的位置之间存在较大的间隙，并且在相邻四匝导线421a之间会存在较大的间隙，如此所形成的线圈的槽满率较低且功率损失大。

而本申请中，如图4所示，任意相邻的两匝导线421之间为面接触，这意味着相邻两匝导线421之间未形成间隙，或者形成的间隙较小，则其所形成的线圈420所具有的槽满率更高且功率损失小。

进一步地，对于矩形横截面的导线421，由于相邻两匝导线421之间的接触为面接触，相对于圆形导线421a的点接触而言，面接触的接触面积更大，所具有的定位效果更好，使得导线421与导线421之间错位的可能性小，故有利于使得整个线圈420分布均匀。

此外，从图4、图5、图6a和图6b中可以很明显看出，矩形导线421形成的缝隙小于圆形导线421a形成的缝隙，矩形导线421可以将边缘空间完全利用起来，基本不会产生圆形导线421a中的缝隙。由此可知，矩形导线421的空间利用率最大，功率损失最小。

需要说明的是，血泵10是作用于人体心脏附近的器械，故血泵10整体有小型化的需求，因此可供绕线的空间也是有限的，本申请实施例意在将此空间极致化的利用，提升满槽率。从图6a和图6b的对比可知，以相同绕线空间来看，利用图6a的传统导线来绕线，会出现空间G的浪费，这部分空间G处并不足以继续绕线，即传统形状的线圈的槽满率较低。然而，当利用图6b中本申请实施例中的矩形导线来绕线，可以充分利用绕线空间，避免空间G的浪费，具有较大的槽满率。

进一步地，请结合参考图7，根据电阻计算公式R＝ρL/S，其中ρ表示电阻的电阻率，是由线圈420本身性质决定，L表示电阻的长度，S表示电阻的横截面积。在同体积(指的是定子400允许线圈420绕设的空间)下且绕设相同匝数(相同匝数时表明长度L相同)的前提下，矩形横截面面积＞圆形横截面面积，且矩形导线421的空间利用率最大，由此可知矩形导线421的电阻比圆形导线421a的电阻小，从而可得出矩形导线421的功率损失＜圆形导线421a的功率损失，有利于提高血泵10的电机(电机包括定子400和转子300)的功率密度，更低的电阻使得电机的温升较低，有利于提高电机的寿命，降低因温升过高造成血栓的风险。

综上可知，在绕线空间有限且绕设的匝数相同的情况下，本申请的导线421比传统的横截面呈圆形的导线421a具有更大的横截面积且所具有的满槽率更高。

请再次结合参考图4，线圈420包括沿垂直于中心轴线X1的方向分布的多层线组，每一层线组均包括沿中心轴线X1分布的多匝导线421；其中，同一层线组的多匝导线421沿中心轴线X1对齐设置，且同一层线组中的任意相邻两匝导线421为面接触。

上述中，导线421的横截面指的是与导线421的延伸方向垂直的截面，并且，该横截面大体上是与线圈420的中心轴线X1平行的。另外，垂直于中心轴线X1的方向包括径向，因此多层线组也是沿径向分布的。

本实施例中，对齐设置指的是：同一层线组的多匝导线421为同轴设置，且同一层线组中的任意相邻两匝导线421的内侧沿中心轴线X1的方向平齐，外侧也沿中心轴线X1的方向平齐。当然，对齐设置也可以认为是同一层线组的多匝导线421在垂直于中心轴线X1的一个平面上的正投影完全重合。由此，所形成的线圈420形状更加规整，空间利用率更高。

进一步地，位于线圈420同一径向R上的多匝导线421沿径向R正对齐设置，且同一径向上的任意相邻两匝导线421为面接触。其中，位于线圈420同一径向R上的多匝导线421沿径向R对齐设置，可以认为是位于同一径向R上的多匝导线421在铁芯410(后面实施例中介绍)上的正投影完全重合。这样的结构设置可以使导线421的缠绕更为工整紧凑，确保每一寸有限的绕线空间都被利用到，有利于槽满率的进一步提高。

请结合参考图8，在其中一些实施方式中，导线421的横截面轮廓具有四个侧边4211，相邻两个侧边4211之间通过圆弧4212过渡连接。这样的结构设置可以认为是导线421的横截面轮廓上的任意相邻的两个侧边4211作圆角设置，有利于任意相邻的两个导线421之间减少碰撞，可以使得线圈420整体的结构更为稳定。

当然，其它实施例中，相邻的两个侧边4211之间也可以不做圆角设置。

具体地，如图4和图10所示，在其中一些实施方式中，导线421的横截面呈长方形，且横截面的长度方向与中心轴线X1垂直，因此横截面的宽度方向沿着中心轴线X1的方向，故使得沿着中心轴线X1的方向可以设置更多匝数的导线421。

在其他的实施方式中，导线421的横截面的长度方向也可以是沿着中心轴线X1的方向。此外，其它实施例中，如图9所示，导线421的横截面还可以是呈正方形。

在其中一些实施方式中，线圈420同一轴向上的导线421匝数大于线圈420同一径向R上的导线421匝数。这样的设置可以使线圈420的径向R尺寸较小，因此用于安装线圈420的壳体100可以具有较小的直径，当将壳体100通过手术切口进行安装固定时，较小直径的壳体100仅需要开设较小尺寸的手术切口，故而可以降低手术切口感染和出血的风险。其中，线圈420的轴向指的是与线圈420的中心轴线X1所平行的方向，线圈420的径向指的是与中心轴线X1垂直的方向。

当然，其它实施例中，线圈420同一轴向上的导线421匝数也可以小于或等于线圈420同一径向R上的导线421匝数。

请再次结合参考图1至图4，在一些实施例中，任意一匝导线421均与中心轴线X1垂直，中心轴线X1与叶轮200的中心线平行。理想状态下，叶轮200是以自身的中心线为旋转轴线X2进行旋转的。因此每一个导线421所产生的磁场都是平行于叶轮200理想状态下的旋转轴线X2的，从而使得叶轮200能够沿自身旋转轴线X2的方向上被很好支撑，由此，可以提供稳定的悬浮力，保证了叶轮200受到的悬浮力与定子400线圈420的中心轴线X1平行，叶轮200能够稳定悬浮在定子400线圈420的上方。

在一些实施例中，叶轮200为磁悬浮式，即叶轮200是悬空设计的，完全依靠驱动磁场进行支撑并旋转，并未设置转动轴以及其它结构直接接触叶轮200来对叶轮200进行支撑。因此，叶轮200运行时对定子400线圈420产生的驱动磁场的稳定性要求极高，以避免叶轮200在悬空转动时发生晃动而碰撞其它结构。

如图11所示，在传统的血泵中，用于驱动叶轮转动的定子线圈420a与定子线圈420a的中心轴线X1并不垂直，即导线421a的中心线X3与定子线圈420a的中心轴线X1之间的夹角α不等于90°，每一匝导线421a都是倾斜绕设的，由此形成的整个线圈420a产生的磁场相对于中心轴线X1是倾斜，而线圈420a的中心轴线X1通常平行于叶轮200的旋转轴线X2(指的是理想状态下的旋转轴线X2)安装，故整个线圈420a产生的磁场相对于叶轮200理想状态下的旋转轴线X2是倾斜的，由此会导致叶轮200偏离理想状态下的旋转轴线X2转动，即叶轮200出现晃动。

针对此，请结合参考图4，本申请实施例中，任意一个导线421均与中心轴线X1垂直。具体而言，导线421具有中心线X3，中心线X3为导线421长度方向上的轴线，任意一个导线421均与中心轴线X1垂直指的是，任意一个导线421的中心线X3与中心轴线X1之间的夹角α为90°，即两者垂直。

本申请实施例中，由于任意一个导线421均与整个线圈420的中心轴线X1垂直，当将线圈420的中心轴线X1与叶轮200理想状态下的旋转轴线X2平行设置时，每一个导线421所产生的悬浮力都是平行于叶轮200理想状态下的旋转轴线X2的，从而使得叶轮200能够沿自身旋转轴线X2的方向上被很好支撑，由此，可以提供稳定的悬浮力，保证了叶轮200受到的悬浮力与定子400线圈420的中心轴线X1平行，叶轮200能够稳定悬浮在定子400线圈420的上方，降低叶轮200相对理想状态下的旋转轴线X2倾斜的可能性。

在其中一些实施方式中，血泵10包括多个定子400，多个定子400绕叶轮200的旋转轴线X2间隔分布。

在其中一些实施方式中，血泵10包括多个转子300，多个转子300绕叶轮200的旋转轴线X2均匀分布。或者，在另一些实施方式中，血泵10包括一个呈环状的转子300，转子300绕叶轮200的旋转轴线X2设置。这样的结构设置有利于叶轮200稳定悬浮。

进一步地，定子400还能够驱动转子300转动，使得叶轮200悬浮于增压内腔110中绕旋转轴线X2旋转。例如，定子400能够对转子300产生排斥力使得叶轮200悬浮在定子400的上方。或者又例如，叶轮200背离定子400的一侧设置定位磁环(图未示出)，定位磁环对叶轮200产生吸引力，且定子400也能够对转子300产生吸引力，两个吸引力的方向相反，通过平衡两个吸引力使得叶轮200可以被悬浮在定位磁环和定子400之间。

在一些实施例中，叶轮200内部形成容置空间，转子300固定在容置空间内，即相当于转子300嵌入到叶轮200内部。其它实施例中，转子300也可以利用粘接或焊接等方式固定在叶轮200的外表面。

请参阅图2和图3，在其中一些实施方式中，定子400还包括铁芯410，线圈420绕制在铁芯410。当增加铁芯410后，可以具有聚磁的效果，能够增加磁感应强度。

可选地，任意一匝导线421均与铁芯410的中心线垂直，且铁芯410的中心线与线圈420的中心轴线X1平行。如此，使得铁芯410和导线421共同作用所产生的悬浮力平行于叶轮200理想状态下的旋转轴线X2，叶轮200受力更加稳定，可以减小叶轮200的晃动。

在一些实施例中，铁芯410呈方形，因此绕设在方形铁芯410上的线圈420呈口字形。方形的铁芯410具有四个直边，当线圈420沿着直边绕设时，能够保持线圈420的矩形截面的形状，使得相邻两匝导线421之间实现面与面的接触，减小间隙的产生。铁芯410的中心线指的是过四个直边的中心的交汇处的直线。此外，其它实施例中，铁芯410也可以呈圆柱形。

在一些实施例中，铁芯410为多个，线圈420为多个，一个线圈420与一个铁芯410构成绕组单元40a，多个绕组单元40a沿一圆周设置。具体地，多个绕组单元40a环绕旋转轴线X2分布。因此，定子400包括多个绕组单元40a。

此外，本申请实施例中的绕组单元40a可以不包括铁芯410，则线圈420单独使用产生磁场。或者，绕组单元40a也可以包括铁芯410，线圈420和铁芯410共同作用产生磁场。

请参阅图2和图3，在其中一些实施方式中，定子400还包括磁轭500，磁轭500可以约束定子400线圈420所产生的磁场，避免漏磁并提高磁场强度。在一些实施例中，磁轭500设置在定子400背离叶轮200的一端。

可选地，血泵10的电机为磁悬浮电机，该电机包括上述中的定子400和转子300，即磁悬浮电机指的是线圈420能够产生悬浮力，以使转子300悬浮，转子300进而带动叶轮200悬浮。

由于任意一个导线421均与整个线圈420的中心轴线X1垂直，因此每一个导线421所产生的悬浮力都是平行于中心轴线X1的，从而使得转子300能够在中心轴线X1的方向上被很好支撑，由此，可以提供稳定的悬浮力，保证了转子300受到的悬浮力与线圈420的中心轴线X1平行，转子300能够稳定悬浮在线圈420的上方。

应用在血泵10中的电机为盘式电机，也叫轴向电机，盘式电机包括上述中的定子400和转子300。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种血泵，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体设有增压内腔、连通所述增压内腔的血液入口和血液出口；

叶轮，设置在所述增压内腔，并能够通过旋转将血液从所述血液入口泵送至所述血液出口；

转子，与所述叶轮固定；以及，

定子，所述定子包括线圈，所述线圈能够驱动所述转子转动，以带动所述叶轮旋转；所述线圈包括中心轴线和环绕所述中心轴线绕设的多匝导线，所述导线的横截面呈矩形，以使得相邻两匝所述导线之间为面接触。

2.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于，所述线圈包括沿垂直于所述中心轴线的方向分布的多层线组，每一层所述线组均包括沿所述中心轴线分布的多匝所述导线；其中，同一层所述线组的多匝所述导线沿所述中心轴线对齐设置，且同一层所述线组中的任意相邻两匝所述导线为面接触。

3.根据权利要求2所述的血泵，其特征在于，位于所述线圈同一径向上的多匝所述导线沿所述径向对齐设置，且同一所述径向上的任意相邻两匝所述导线为面接触。

4.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于，所述导线的横截面轮廓具有四个侧边，相邻两个所述侧边之间通过圆弧过渡连接。

5.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于，所述线圈同一轴向上的导线匝数大于所述线圈同一径向上的导线匝数。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的血泵，其特征在于，任意一匝所述导线均与所述中心轴线垂直。

7.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于，所述线圈能够产生悬浮力，以使所述转子悬浮。

8.根据权利要求1所述的血泵，其特征在于，所述定子还包括铁芯，所述线圈绕制在所述铁芯。

9.根据权利要求8所述的血泵，其特征在于，所述定子铁芯为多个，所述定子线圈为多个，一个所述定子线圈与一个所述定子铁芯构成绕组单元，多个所述绕组单元环绕所述叶轮的旋转轴线设置。

10.根据权利要求8所述的血泵，其特征在于，所述铁芯的横截面呈方形。