CN220325369U - 电机和血泵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电机和血泵，所述电机包括转子和定子线圈，所述定子线圈能够驱动所述转子旋转；所述定子线圈具有中心轴线，所述定子线圈包括沿垂直于中心轴线的方向分布的多层导线组，每一层所述导线组均包括沿所述中心轴线依次分布的多匝第一导线，所述第一导线环绕所述中心轴线设置；任意一个所述第一导线均与所述中心轴线垂直；任意相邻的两层所述导线组中，其中一个所述导线组的所述第一导线对应设置在另一个所述导线组中的相邻两个所述第一导线之间，且三者彼此相切。本申请技术方案能够合理利用空间，提高定子线圈的槽满率，并且能够提供稳定的支撑。

Description

电机和血泵

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种电机和血泵。

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，驱动装置通过定子线圈通电产生磁场从而带动叶轮转动。然而，传统血泵中的驱动装置，其内的定子线圈绕制不合理，空间利用率低，且定子线圈产生的磁场容易导致转子发生晃动。

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，有必要提供一种电机和血泵，以能够合理利用空间，提高定子线圈的槽满率，并且能够降低转子晃动的可能性。

一种电机，包括转子和定子线圈，所述定子线圈能够驱动所述转子旋转；

所述定子线圈具有中心轴线，所述定子线圈包括沿垂直于所述中心轴线的方向分布的多层导线组，每一层所述导线组均包括沿所述中心轴线依次分布的多匝第一导线，所述第一导线环绕所述中心轴线设置；任意一个所述第一导线均与所述中心轴线垂直；

任意相邻的两层所述导线组中，其中一个所述导线组的所述第一导线对应设置在另一个所述导线组中的相邻两个所述第一导线之间，且三者彼此相切。

可选地，同一层所述导线组中所有所述第一导线所围设形成的环状结构的内径均相同且呈同心设置；和/或，

相邻两层所述导线组中，其中一所述导线组的第一导线的匝数大于另一所述导线组的第一导线的匝数。

可选地，所述导线组具有沿所述中心轴线分布的两个外端部，至少部分所述导线组还包括环绕所述中心轴线设置的一个第二导线，所述第二导线构成其中一个所述外端部，所有所述第二导线在同一所述定子线圈的径向上正对齐设置，任意相邻的两个所述第二导线相切。

可选地，所述第二导线的数量小于所述导线组的层数；和/或，

所述第一导线和所述第二导线为圆形导线，且所述第二导线的直径和所述第一导线的直径相同。

可选地，所述导线组的另一个所述外端部由所述第一导线构成。

可选地，所述导线组具有沿所述中心轴线分布的两个外端部，两个所述外端部各自由一个所述第一导线构成。

可选地，所述电机还包括定子铁芯，所述定子线圈绕设于所述定子铁芯，所述定子线圈的中心轴线与所述定子铁芯的中心线重合。

可选地，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，多个所述绕组单元沿一圆周设置。

可选地，所述电机为磁悬浮电机，所述定子线圈能够产生悬浮力，以使所述转子悬浮。

本申请实施例还提供一种血泵，其包括：

壳体，所述壳体设置有增压内腔；

叶轮，设置在所述增压内腔；以及，

电机，所述转子与所述叶轮固定连接，所述定子线圈能够驱动所述转子转动，以带动所述叶轮于所述增压内腔中旋转。

本申请实施例中，任意相邻的两层导线组中，其中一个导线组的第一导线对应设置在另一个导线组中的相邻两个第一导线之间，且三者彼此相切，即内外层导线组的第一导线交错绕制，且各相邻的第一导线之间相切实现紧密排布，可以充分利用相邻两个第一导线周围的空间，减小相邻两个第一导线之间的间隙，提高定子线圈绕制的空间利用率，使得在有限的空间内实现更多匝数的绕制，具有较高的槽满率且功率损失更小。并且，当增加绕线匝数后，定子线圈通电后能够产生更大的转矩，因此有助于提高电机的功率密度。

同时，若对于磁悬浮电机而言，由于任意一个第一导线均与整个定子线圈的中心轴线垂直，因此每一个第一导线对转子所产生的悬浮力都是与中心轴线平行的，从而使得转子能够沿中心轴线的方向上被很好支撑，由此，可以提供稳定的悬浮力，保证了转子受到的悬浮力与定子线圈的中心轴线平行，转子能够稳定在悬浮状态下进行转动，从而可以降低转子晃动的可能性。

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组件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为图4中定子线圈的局部示意图。

图6为图4中定子线圈的另一剖切示意图。

图7a为图6中A处的放大示意图。

图7b为图6中B处的放大示意图。

图8为本申请另一个实施例提供的定子线圈的剖切示意图。

图9为图4中定子线圈的另一局部示意图。

图10为传统方案中定子线圈的剖切示意图。

图11a和图11b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11a为传统方案的定子线圈，图11b为本申请实施例中的定子线圈。

图12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、绕组单元；410、定子铁芯；420、定子线圈；421、导线组；4211、第一导线；4212、第二导线；4213、导线；500、磁轭；X1、中心轴线；X2、旋转轴线；X3、中心线；R、径向。

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，在一些实施方式中，本申请提供一种电机，电机包括转子300和定子线圈420，定子线圈420在通电后，能够产生驱动磁场，驱动磁场与转子300相互作用后，可以使转子300转动。

请结合参考图4至图6，定子线圈420具有中心轴线X1，定子线圈420包括沿垂直于中心轴线X1的方向分布的多层导线组421，图6中虚线方框内为同一层导线组421。每一层导线组421均包括沿中心轴线X1依次分布的多匝第一导线4211，第一导线4211环绕中心轴线X1设置，该第一导线4211呈环状结构。图4中大的虚线方框内示出的为第一导线4211，小的虚线方框内示出的为第二导线4212。

请结合参考图5，图5中虚线的两相对侧各为一层导线组421。本申请实施例中，任意相邻的两层导线组421中，其中一个导线组421的第一导线4211对应设置在另一个导线组421中的相邻两个第一导线4211之间，且三者彼此相切。

本申请实施例中，任意相邻的两层导线组421中，其中一个导线组421的第一导线4211对应设置在另一个导线组421中的相邻两个第一导线4211之间，且三者彼此相切，即内外层导线组421的第一导线4211交错绕制，且各相邻的第一导线4211之间相切实现紧密排布，可以充分利用相邻两个第一导线4211周围的空间，提高定子线圈420绕制的空间利用率，以使得在有限的空间内实现更多匝数的绕制，从而可以产生更大的转矩。

请结合参考图10和图11a，传统的方案中，定子线圈420内外层的导线4213在垂直于中心轴线X1的方向如径向R上是完全对齐设置的，这就导致相邻的四个导线4213之间存在较大的间隙，空间未充分利用，整个定子线圈所具有的槽满率较低且功率损失大。

而在本申请实施例中，如图4和图5所示，相邻的两层导线组421中的第一导线4211交错且相切设置，第一导线4211之间的间隙减小，具有更高的槽满率且功率损失更小。

从图11a和图11b的对比可知，以相同绕线空间来看，按照图11a的传统绕线方式，会出现空间G的浪费，这部分空间G处并不足以继续绕线，即传统绕线方式的槽满率较低。然而，按照图11b中本申请实施例中的绕线方式，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。并且，从图11a和图11b中可以明显看出，在相同绕线空间下，传统方案在径向R上的绕线匝数(5匝)明显小于本申请实施例中的绕绕匝数(6匝)，也就是说，当采用同样线径的定子线圈时，本申请实施例中的绕线方式可多增加一层的绕线从而增大定子线圈匝数，提高槽满率。

进一步地，请结合参考图9，本申请实施例中，任意一个第一导线4211均与中心轴线X1垂直。具体而言，第一导线4211具有中心线X3，中心线X3为第一导线4211长度方向上的轴线，任意一个第一导线4211均与中心轴线X1垂直指的是，任意一个第一导线4211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，若对于磁悬浮电机而言，由于任意一个第一导线4211均与整个定子线圈420的中心轴线X1垂直，因此每一个第一导线4211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受到的悬浮力与定子线圈420的中心轴线X1平行，转子300能够稳定悬浮在定子线圈420的上方。对于非磁悬浮电机而言，同样地，转子300受到来自定子线圈420的磁力也是平行于中心轴线X1的，如此转子300相对定子线圈420转动时，基本不会在径向上相对定子线圈420的中心轴线X1发生偏移，因此可以使得转子300转动更加平稳。

以定子线圈420应用在血泵10中为例，血泵10包括叶轮200，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12所示，在传统的血泵中，用于驱动叶轮转动的定子线圈中的每一匝导线4213的中心线X3与定子线圈的中心轴线X1并不垂直，即夹角α不等于90°，每一匝导线4213都是倾斜绕设的，由此形成的整个定子线圈产生的悬浮力相对于定子线圈的中心轴线X1是倾斜，而定子线圈的中心轴线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)安装，故整个定子线圈产生的悬浮力相对于叶轮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出现较大的晃动。

本申请实施例中，由于任意一个第一导线4211均与整个定子线圈420的中心轴线X1垂直，当将定子线圈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，每一个第一导线4211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线圈420的中心轴线X1平行，叶轮200能够稳定悬浮在定子线圈420的上方。

具体地，在其中一些实施方式中，第一导线4211为圆形导线且所有第一导线4211的直径均相同。因此在第一导线4211采用交错绕制的方式，且任意相邻的三个第一导线4211相切时，圆形的第一导线4211可以使得整个定子线圈排布紧密，充分利用空间。其它实施例中，第一导线4211也可以是椭圆形导线。此处的圆形导线或者椭圆形导线指的是导线的径向截面呈圆形或者椭圆形。第一导线4211的直径指的是线径，即第一导线4211本身的粗细程度。可选地，定子线圈420采用一根导线绕制形成。

如图5至图7所示，在其中一些实施方式中，同一层导线组421中所有第一导线4211所围设形成的环状结构的内径均相同且呈同心设置。因此同一层导线组421中所有第一导线4211可以沿中心轴线X1正对齐设置，所产生的悬浮力会在相同的方向上叠加。

请再次结合参考图4，相邻两层导线组421中，其中一导线组421的第一导线的匝数大于另一导线组421的第一导线的匝数。如此，当第一导线绕设到外端部时，可以方便第一导线折弯，便于第一导线的绕设。

可选地，相邻两层导线组421中，其中一导线组421的第一导线的匝数比另一导线组421的第一导线的匝数要多1匝，并且，与任意一层导线组421相邻设置的两层导线组421的第一导线的匝数相同，也就是说，沿径向R方向上，导线组421所具有的第一导线的匝数以ABABAB......的方式排列，A和B分别代表第一导线的匝数。

请参阅图6和图7，在其中一些实施方式中，导线组421具有沿中心轴线X1分布的两个外端部，外端部指的是相应导线组421的最外端，即最外面的一圈。至少部分导线组421还包括环绕中心轴线X1设置的一个第二导线4212，第二导线4212位于导线组421的最外端，构成其中一个外端部，任意相邻的两个第二导线4212相切，所有第二导线4212在同一径向R上正对齐设置。如此相当于整个定子线圈420至少在其中一个外端部沿径向R设置了一排第二导线4212。所有的第二导线4212在同一径向R上正对齐设置，因此在同一径向R上的排列会更加整齐，故第二导线4212的设置可以使得定子线圈420形成较为整齐的端面，整体受力更加均匀，可以降低定子线圈420因受到碰撞而松散的风险。

在其中一些实施方式中，第二导线4212的数量小于导线组421的层数，如此并不是所有的导线组421都设置有第二导线4212的，因此定子线圈420在对应第二导线4212处的最大外径不会超过定子线圈420在对应第一导线4211处的最大外径，故可以避免定子线圈420在外端部的位置存在径向凸出的情况，降低定子线圈420在外端部处受到碰撞松脱的风险。

可选地，第二导线4212的数量与导线组421的层数的差值为1。由此形成的定子线圈420在外端部处的外径会尽可能的接近于定子线圈420在对应第一导线4211处的外径，整个定子线圈420各处的外径会趋向于一致，形态更加规整，受力也更加均匀。

在其中一些实施方式中，第二导线4212的直径和第一导线4211的直径相同，且第二导线4212同样设置为圆形导线。可选地，整个定子线圈420由同一根导线依次绕制形成，使得第一导线4211和第二导线4212的形状大小均相同，且能够降低绕线成型难度。并且，第一导线4211和第二导线4212的形状大小均相同时，整体形成的定子线圈420的形态更加规整。

本申请实施例中，导线组421的两个外端部均可以各自通过一个第二导线4212构成；或者，导线组421的两个外端部均可以各自通过一个第一导线4211构成；或者，导线组421的一个外端部通过一个第一导线4211构成，导线组421的另一个外端部通过一个第二导线4212构成。

具体而言，如图6、图7a以及图7b所示，在本申请一些实施例中，导线组421的一个外端部通过第一导线4211构成，导线组421的另一个外端部通过第二导线4212构成。如此，第二导线4212能够使得导线组421的一个外端部形成较为规整的形状，有利于导线组421定型，例如方便定子线圈420后续整形成需要的形态。而导线组421另一个外端部中的第一导线4211能够方便导线的绕设。

如图8所示，在本申请一些实施例中，导线组421的两个外端部各自通过一个第一导线4211构成，因此在绕制成型时，不需要对导线的绕制顺序、方向等做出额外的调整，可以方便定子线圈420的绕制。

请再次结合参考图2和图3，电机还包括定子铁芯410，定子线圈420绕设于定子铁芯410，定子线圈420的中心轴线X1与定子铁芯410的中心线重合。定子线圈420的具体结构请参见上述实施例，此处不再赘述。定子铁芯410的设置，能够提高磁场强度。

在一些实施例中，定子铁芯410为多个，定子线圈420为多个，一个定子线圈420与一个所述定子铁芯410构成绕组单元400，多个绕组单元400沿一圆周设置。具体地，多个绕组单元400环绕旋转轴线X2分布。

此外，本申请实施例中的绕组单元400可以不包括定子铁芯410，则定子线圈420单独使用产生磁场。或者，绕组单元400也可以包括定子铁芯410，定子线圈420和定子铁芯410共同作用产生磁场。

在一些实施例中，电机为磁悬浮电机，定子线圈420能够产生悬浮力，使得转子300悬浮。由于任意一个第一导线4211均与整个定子线圈420的中心轴线X1垂直，因此每一个第一导线4211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受到的悬浮力与定子线圈420的中心轴线X1平行，转子300能够稳定悬浮在定子线圈420的上方。

进一步地，电机还可包括磁轭500，磁轭500可以约束定子线圈420所产生的磁场，避免漏磁并提高磁场强度。

本申请实施例还提供一种血泵10，血泵10包括壳体100、叶轮200和上述中的电机，壳体100设置有增压内腔110、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；定子线圈420能够驱动转子300转动，以带动叶轮200旋转。具体地，定子线圈420通电后产生驱动磁场，驱动磁场驱动转子300转动。当绕组单元400驱动转子300在增压内腔110中进行旋转时，叶轮200也随转子300同步在增压内腔110内绕旋转轴线X2旋转，以使得血液可以从血液入口120进入增压内腔110，然后经过增压后从血液出口130泵出。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。

进一步地，叶轮200还能够悬浮于增压内腔110中绕旋转轴线X2旋转。例如，绕组单元400能够对转子300产生排斥力使得叶轮200悬浮在绕组单元400的上方。或者又例如，叶轮200背离绕组单元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，且绕组单元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绕组单元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。

本申请实施例中，由于任意一个第一导线4211均与整个定子线圈420的中心轴线X1垂直，当将定子线圈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，每一个第一导线4211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能够在自身旋转轴线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线圈420的中心轴线X1平行，叶轮200能够稳定悬浮在定子线圈420上进行转动，可以避免叶轮200与壳体100等结构发生碰撞。同时，相邻的两层导线组421中的第一导线4211交错且相切设置，第一导线4211之间的间隙减小，具有更高的槽满率且功率损失更小。

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)

1.一种电机，其特征在于，包括转子和定子线圈，所述定子线圈能够驱动所述转子旋转；

所述定子线圈具有中心轴线，所述定子线圈包括沿垂直于所述中心轴线的方向分布的多层导线组，每一层所述导线组均包括沿所述中心轴线依次分布的多匝第一导线，所述第一导线环绕所述中心轴线设置；任意一个所述第一导线均与所述中心轴线垂直；

任意相邻的两层所述导线组中，其中一个所述导线组的所述第一导线对应设置在另一个所述导线组中的相邻两个所述第一导线之间，且三者彼此相切。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，同一层所述导线组中所有所述第一导线所围设形成的环状结构的内径均相同且呈同心设置；和/或，

相邻两层所述导线组中，其中一所述导线组的第一导线的匝数大于另一所述导线组的第一导线的匝数。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述导线组具有沿所述中心轴线分布的两个外端部，至少部分所述导线组还包括环绕所述中心轴线设置的一个第二导线，所述第二导线构成其中一个所述外端部，所有所述第二导线在同一所述定子线圈的径向上正对齐设置，任意相邻的两个所述第二导线相切。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述第二导线的数量小于所述导线组的层数；和/或，

所述第一导线和所述第二导线为圆形导线，且所述第二导线的直径和所述第一导线的直径相同。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述导线组的另一个所述外端部由所述第一导线构成。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述导线组具有沿所述中心轴线分布的两个外端部，两个所述外端部各自由一个所述第一导线构成。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机还包括定子铁芯，所述定子线圈绕设于所述定子铁芯，所述定子线圈的中心轴线与所述定子铁芯的中心线重合。

8.根据权利要求7所述的电机，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，多个所述绕组单元沿一圆周设置。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的电机，其特征在于，所述电机为磁悬浮电机，所述定子线圈能够产生悬浮力，以使所述转子悬浮。

10.一种血泵，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体设置有增压内腔；

叶轮，设置在所述增压内腔；以及，

如权利要求1-9任意一项所述的电机，所述转子与所述叶轮固定连接，所述定子线圈能够驱动所述转子转动，以带动所述叶轮于所述增压内腔中旋转。