[發(fā)明專利]一種磁懸浮軸流式螺旋驅(qū)動(dòng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410549801.3
• 申請(qǐng)日: 2014-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104258481A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫傳余;李波;肖林京;文藝成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M1/12
• 分類號(hào): A61M1/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人工心臟輔助裝置，特別是涉及一種磁懸浮軸流式螺旋驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)

心臟輔助裝置利用生物機(jī)械手段部分或完全代替心臟的泵血機(jī)能，維持全身的血液循環(huán)，最初以仿生設(shè)計(jì)、模擬心臟搏動(dòng)為主，逐漸發(fā)展到以磁懸浮控制技術(shù)為主。磁懸浮心臟輔助裝置能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)子的無(wú)接觸運(yùn)行，消除了機(jī)械摩擦和磨損，解決了機(jī)械式心臟輔助裝置軸承處的發(fā)熱嚴(yán)重、易磨損、對(duì)血細(xì)胞損傷大、容易形成溶血和血栓等問(wèn)題，使人工心臟輔助裝置應(yīng)用與人體成為可能。磁懸浮心臟輔助裝置分為軸流式和離心式，與離心式心臟輔助裝置相比，軸流式心臟輔助裝置體積小、質(zhì)量輕，更適于長(zhǎng)期置于體內(nèi)，且可以減小手術(shù)創(chuàng)口，降低對(duì)人體負(fù)擔(dān)。

目前磁懸浮軸流式心臟輔助裝置多采用混合磁懸浮結(jié)構(gòu)，依靠永磁體之間的作用力建立初始的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)軸向和徑向的無(wú)接觸懸浮，然后通過(guò)電磁力動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的懸浮位置，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)懸浮，系統(tǒng)電流消耗較低，但體積偏大，結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步優(yōu)化。磁懸浮轉(zhuǎn)子需采用前導(dǎo)葉輪、后導(dǎo)葉輪來(lái)實(shí)現(xiàn)液體的軸向驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于減小體積，而且葉輪在快速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，容易破壞液體細(xì)胞結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，電流小，效率高，可靠性好，調(diào)速性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，引起了人民的廣泛關(guān)注和研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，采取磁懸浮控制技術(shù)、螺旋驅(qū)動(dòng)技術(shù)和無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻控制技術(shù)，提供一種尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磁懸浮軸流式螺旋驅(qū)動(dòng)裝置，技術(shù)方案是：一種磁懸浮軸流式螺旋驅(qū)動(dòng)裝置，包括定子、轉(zhuǎn)子和間隙，所述定子設(shè)有定子外殼，所述定子外殼內(nèi)腔中間位置設(shè)有定子鐵芯，所述定子鐵芯軸向左側(cè)設(shè)有呈錐形的定子左軸向磁化永磁體，軸向右側(cè)設(shè)有呈錐形的定子右軸向磁化永磁體，所述定子鐵芯上繞有繞組線圈，所述定子的軸向左側(cè)設(shè)有液體輸入口，軸向右側(cè)設(shè)有液體輸出口，所述轉(zhuǎn)子設(shè)有轉(zhuǎn)子外殼，所述轉(zhuǎn)子外殼呈兩端開(kāi)口的圓筒狀，內(nèi)部設(shè)有螺旋驅(qū)動(dòng)片，外壁中間位置設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵芯，外壁左側(cè)設(shè)有呈錐形的轉(zhuǎn)子左軸向磁化永磁體，外壁右側(cè)設(shè)有呈錐形的轉(zhuǎn)子右軸向磁化永磁體。

本發(fā)明的技術(shù)方案還有：所述螺旋驅(qū)動(dòng)片呈螺旋狀，為液體提供軸向螺旋通道，推動(dòng)液體沿軸向流動(dòng)，螺旋面對(duì)液體沒(méi)有切割作用，不會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案還有：所述螺旋驅(qū)動(dòng)片厚度薄，重量輕，并用醫(yī)用鈦合金包裹，安全可靠。

本發(fā)明的技術(shù)方案還有：所述定子左軸向磁化永磁體與轉(zhuǎn)子左軸向磁化永磁體，同極相對(duì)，對(duì)轉(zhuǎn)子左側(cè)施加徑向斥力和向右的軸向斥力，所述定子右軸向磁化永磁體與轉(zhuǎn)子右軸向磁化永磁體，同極相對(duì)，對(duì)轉(zhuǎn)子右側(cè)施加徑向斥力和向左的軸向斥力，所述徑向斥力的合力和軸向斥力的合力實(shí)現(xiàn)五自由度轉(zhuǎn)子非接觸懸浮。

本發(fā)明的技術(shù)方案還有：所述繞組線圈包括懸浮力繞組和電磁力繞組兩部分，所述懸浮力繞組借助電磁吸引力，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子徑向位置的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，所述電磁力繞組根據(jù)“磁阻最小原理”，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁旋轉(zhuǎn)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的技術(shù)方案還有：所述轉(zhuǎn)子鐵芯和所述定子鐵芯為4/6齒結(jié)構(gòu)，或6/8齒結(jié)構(gòu)，或8/12齒結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：采用永磁和電磁混合懸浮方式，建立五自由度磁懸浮狀態(tài)，消除機(jī)械式接觸摩擦，無(wú)需單獨(dú)徑向電磁軸承，電能損耗少，繞組線圈中的懸浮力繞組產(chǎn)生徑向電磁吸力，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的徑向位置，繞組線圈中的電磁力繞組產(chǎn)生電磁旋轉(zhuǎn)力，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上設(shè)有螺旋驅(qū)動(dòng)片，通過(guò)螺旋面驅(qū)動(dòng)液體軸向流動(dòng)，減小葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)血液細(xì)胞的破壞，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小，控制靈活，運(yùn)行可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一個(gè)8/12齒結(jié)構(gòu)實(shí)施例的A-A向視圖。

圖中：1為定子，10為定子外殼，11為定子左軸向磁化永磁體，12為繞組線圈，13為定子右軸向磁化永磁體，14為液體輸入口，15為液體輸出口，16為定子鐵芯，2為轉(zhuǎn)子，20為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，21為轉(zhuǎn)子左軸向磁化永磁體，22為轉(zhuǎn)子鐵芯，23為轉(zhuǎn)子右軸向磁化永磁體，24為螺旋驅(qū)動(dòng)片，3為間隙。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：一種磁懸浮軸流式螺旋驅(qū)動(dòng)裝置。

轉(zhuǎn)子2所受的軸向作用力包括：定子左軸向磁化永磁體11對(duì)轉(zhuǎn)子左軸向磁化永磁體21的軸向向右的斥力，定子右軸向磁化永磁體13對(duì)轉(zhuǎn)子右軸向磁化永磁體23的軸向向左的斥力，轉(zhuǎn)子2所受浮力的軸向分量，轉(zhuǎn)子2重力的軸向分量和驅(qū)動(dòng)水流時(shí)轉(zhuǎn)子2受到的軸向反作用力，這5個(gè)軸向作用力的合力實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子2的軸向無(wú)接觸懸浮。