[發(fā)明專(zhuān)利]人工心臟用永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010174305.6
• 申請(qǐng)日: 2010-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102255463A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇靜靜;王偉;王毅;劉會(huì)祥;張文海;劉康;李冀鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京天高智機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02K29/00
• 分類(lèi)號(hào): H02K29/00;H02K16/04;H02K1/27;H02K3/28;H02K15/04
• 代理公司: 核工業(yè)專(zhuān)利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種醫(yī)療器械，具體涉及一種人工心臟用永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

人工心臟是將左心室的血液引流到泵內(nèi)再注入主動(dòng)脈系統(tǒng)，從而減輕左心室負(fù)擔(dān)，維持人體有效循環(huán)。根據(jù)其工作原理，人工心臟可以分為：第一代氣動(dòng)式、第二代葉輪式，如：MicroMed?DeBakey、HeartMateII、Jarvik?2000，INTEC及Impella等，以及第三代懸浮(轉(zhuǎn)子和定子不接觸)式人工心臟。第一、二代人工心臟所用的電機(jī)由于采用機(jī)械軸承等原因，不可避免的對(duì)血液造成破壞，產(chǎn)生血栓和溶血現(xiàn)象。懸浮式人工心臟所用的電機(jī)取消了機(jī)械軸承，血栓和溶血現(xiàn)象可以有效減輕。目前，國(guó)內(nèi)第三代懸浮式人工心臟處于初步研制階段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種體積重量小，無(wú)機(jī)械軸承，避免對(duì)血液的破壞，且運(yùn)行安全可靠的人工心臟用永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，人工心臟用永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，它包括雙定子、轉(zhuǎn)子和永磁軸承，轉(zhuǎn)子位于雙定子之間，所述的雙定子包括電機(jī)上端蓋，嵌入到其中的上定子鐵芯和上定子繞組，電機(jī)下端蓋和嵌入到其中的下定子鐵芯和下定子繞組，電機(jī)上端蓋設(shè)在上泵殼和入口上，電機(jī)下端蓋設(shè)在下泵殼上，電機(jī)的兩個(gè)定子對(duì)稱(chēng)放置在泵殼的外側(cè)；所述的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子殼體、動(dòng)磁環(huán)、電機(jī)磁鋼以及轉(zhuǎn)子密封片，動(dòng)磁環(huán)和電機(jī)磁鋼分別設(shè)在轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)的環(huán)形和扇形空腔內(nèi)，電機(jī)磁鋼極性交替放置，轉(zhuǎn)子殼體上還設(shè)有轉(zhuǎn)子密封片；所述的永磁軸承主要包括動(dòng)磁環(huán)、靜磁環(huán)、磁鋼墊片以及調(diào)整墊片，其中，螺釘穿過(guò)靜磁環(huán)并將其固定于底座上，調(diào)整墊片位于螺釘與靜磁環(huán)之間以及靜磁環(huán)與底座之間，底座固定于中心軸上。

置入轉(zhuǎn)子內(nèi)的動(dòng)磁環(huán)是永磁軸承的一部分，與靜磁環(huán)共同支撐轉(zhuǎn)子。

所述的定子繞組采用雙層疊繞組的連接方式，定子繞組采用熱粘合或溶劑粘合聚酯漆包圓導(dǎo)線繞制，繞制完成后通過(guò)加熱或涂有機(jī)溶劑粘合定型。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、軸向結(jié)構(gòu)緊湊，效率高和無(wú)級(jí)調(diào)速等特點(diǎn)，尤其體積小和重量輕，特別適用于對(duì)體積、重量和溫升有苛刻要求的人工心臟裝置。本發(fā)明中所涉及電機(jī)采用了永磁軸承，利用永久磁鋼間的磁力提供轉(zhuǎn)子懸浮所需的徑向力和軸向力，不需要電磁懸浮復(fù)雜的轉(zhuǎn)子位置測(cè)量和反饋控制，以及電磁鐵等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，也不需要超導(dǎo)懸浮復(fù)雜的超導(dǎo)冷卻系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可以實(shí)現(xiàn)高速、長(zhǎng)期和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供的人工心臟用永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A-A向的轉(zhuǎn)子剖視圖；

圖3為永磁軸承結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1電機(jī)上端蓋；2上定子鐵芯；3上定子繞組；4轉(zhuǎn)子殼體；5動(dòng)磁環(huán)；6電機(jī)磁鋼；7轉(zhuǎn)子密封片；8靜磁環(huán)；9螺釘；10入口；11上泵殼；12下泵殼；13磁鋼墊片；14調(diào)整墊片；15螺釘；16中心軸；17底座；21電機(jī)下端蓋；22下定子鐵芯；23下定子繞組。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述：

人工心臟用永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)包括雙定子、轉(zhuǎn)子和永磁軸承。這種結(jié)構(gòu)可以使電機(jī)獲得最小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和最優(yōu)的散熱條件，適合人工心臟小體積和低溫升的要求。并且，由于采用了永磁軸承，避免了采用機(jī)械軸承對(duì)血液的碾壓破壞，解決了溶血和血栓問(wèn)題。

本發(fā)明中的永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用的永磁軸承由六塊圓環(huán)形永磁磁鋼組成，磁極N、S極性相對(duì)放置。工作時(shí)，利用永久磁鋼間的磁力支撐轉(zhuǎn)子。根據(jù)Earnshaw定理，只有永磁體構(gòu)成的磁懸浮系統(tǒng)是不可能在全部自由度上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平衡的。因此，在軸向上引入動(dòng)壓軸承。動(dòng)壓軸承利用摩擦表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將液體帶入位于轉(zhuǎn)子頂端的收斂楔內(nèi)，形成壓力液體膜，產(chǎn)生軸向承載力，與永磁軸承共同作用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在泵腔中的穩(wěn)定懸浮運(yùn)轉(zhuǎn)。永磁軸承的應(yīng)用避免了對(duì)血液的破壞，而且避免了傳統(tǒng)的磁懸浮軸承(需要位置傳感器的磁懸浮軸承)由于傳感器的存在而帶來(lái)的磁懸浮系統(tǒng)尺寸變大、成本高、可靠性低的缺點(diǎn)。

本發(fā)明所述的永磁軸承雙定子盤(pán)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)采用電子換向方式，避免了有刷電機(jī)由于機(jī)械換向方式帶來(lái)的摩擦、噪音、火花、電磁干擾、壽命短，且經(jīng)常需要維護(hù)等諸多缺點(diǎn)。且電機(jī)省去了轉(zhuǎn)子位置傳感器，使電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小。這種電機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍、平滑的調(diào)速性能和起動(dòng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，又具備永磁電機(jī)運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗等特點(diǎn)。