CN109806471A - 一种用于无创呼吸机的直流风机 - Google Patents

Abstract

本发明属于数字医疗及器械领域，具体地说是一种用于无创呼吸机的直流风机，电机安装在壳体内部，电机输出轴上安装有叶轮；壳体的内部分为进气道部分、气流导向部分及高压腔，叶轮以上的壳体部分为进气道部分，叶轮以下的壳体内部分为气流导向部分及高压腔，气流导向部分中设置有多个气流导向筋，各气流导向筋沿周向均布，且均位于电机与壳体之间；与叶轮相对的壳体上开有进风口，气流由进风口进入到壳体内部，经过叶轮旋转产生的离心力进入气流导向部分，通过各气流导向筋的导向流向高压腔中，气流流经电机的外表面，带走电机产生的热量，由壳体上开设的出风口排出。本发明具有结构紧凑，自散热，噪声低的特点，同时结构上涉及零部件数量少，装配容易。

Description

一种用于无创呼吸机的直流风机

技术领域

本发明属于数字医疗及器械领域，具体地说是一种用于无创呼吸机的直流风机。

背景技术

无创呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备能力的装置。风机作为无创呼吸机的核心部件之一，为无创呼吸机提供动力。风机的性能指标直接影响着无创呼吸机整机的性能。为了达到无创呼吸机的治疗效果，需要通过控制***来检测病人的呼吸，保证无创呼吸机能够准确跟随病人的呼吸频率进行给气，这就需要风机不断进行加速和减速，从而达到快速响应。风机在急加速急减速过程中电机会产生大量的热量，如果这些热量不能够被及时带走会造成电机温度大幅升高，以至影响电气安全及风机寿命。

风机的散热问题一直是无创呼吸机设计过程中重点解决的问题。目前，市场上无创呼吸机所采用的风机主要都是电机处于风机壳体的外部，在风机工作过程中气流并不能流经电机，而需要额外的设计方法来对电机本身散热，额外的散热结构设计不但增加内部空间需求，而且效果并不十分理想。市场上也存在电机处于风机内部气道中的设计形式，但是均为轴向的出气形式，并且结构相对复杂，电机也需要专门定制，不具有通用性。

发明内容

为了解决现有无创呼吸机风机的散热问题，本发明的目的在于提供一种用于无创呼吸机的直流风机。该直流风机在满足技术性能的基础上同时解决关键的电机散热问题，同时还降低了风机运行时的气流噪声，并且满足无创呼吸机设计中对结构简单、紧凑等方面的需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括壳体、叶轮及电机，其中电机安装在壳体内部，电机输出轴上安装有位于所述壳体内部的叶轮；所述壳体的内部分为进气道部分、气流导向部分及高压腔，所述叶轮以上的壳体部分为进气道部分，叶轮以下的壳体内部分为所述气流导向部分及高压腔，该气流导向部分中设置有多个气流导向筋，各所述气流导向筋沿周向均布，且均位于所述电机与壳体之间；与所述叶轮相对的壳体上开有进风口，气流由该进风口进入到壳体内部，在所述电机驱动叶轮旋转产生的离心力作用下进入所述气流导向部分，通过各所述气流导向筋的导向流向高压腔中，气流流经所述电机的外表面，带走电机产生的热量，由所述壳体上开设的出风口排出；

其中：所述电机的上端安装在壳体内部，末端由所述壳体底部穿出，所述电机的末端与壳体底部之间设有对电机末端固定的密封减振件，所述高压腔通过该密封减振件密封；所述密封减振件的材料为热塑性弹性体；所述壳体分为依次相连的上部壳体、中部壳体及下部壳体，该上部壳体与叶轮之间为进气道部分，所述叶轮与中部壳体之间为气流导向部分，所述中部壳体与下部壳体之间为高压腔，所述高压腔的空间容积大于进气道部分及气流导向部分的空间容积；

所述电机位于高压腔的气道中，上端固接在所述中部壳体上；所述进风口开设在上部壳体上，呈圆形，该进风口的圆心位于所述叶轮的轴向中心线上；所述出风口开设在中部壳体与下部壳体上；所述进风口处加设有环形导向筋，该环形导向筋形成的气道内壁为光滑表面；所述出风口由高压腔的位置引出，即该出风口与高压腔相连通，所述出风口的轴向中心线与电机输出轴的轴向垂直；所述气流导向筋为弧形，弧形的走向与所述壳体内部的气流走向一致，各所述气流导向筋均连接于安装电机的固定盘与壳体之间；

各所述气流导向筋的气流导向筋上端面共面、且与所述叶轮的叶轮轮盘面之间的间隙一致，各所述气流导向筋的气流导向筋下端面共面、且与所述中部壳体的中部壳体下出口平齐。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明具有结构紧凑，自散热，噪声低的特点，同时结构上涉及零部件数量少，装配容易，成本较低，性能优越。

2.本发明有效解决了目前现有风机存在的自身散热不良和噪声大的问题，同时本发明具有扩展性，可以根据无创呼吸机的内部结构需求调整出风口的方向。

附图说明

图1为本发明的内部结构剖视图；

图2为本发明的***图；

图3为本发明的立体结构示意图；

图4为图3中的A—A剖视图；

图5为本发明的局部剖视图；

其中：1为上部壳体，101为进风口，102为进气道部分；

2为中部壳体，201为气流导向筋，202为气流导向筋上端面，203为气流导向筋下端面，204为中部壳体下出口，205为气流导向部分；

3为下部壳体，301为高压腔，302为密封减振件，303为出风口；

4为叶轮，401为叶轮轮盘面；

5为电机，501为电机输出轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1及图4所示，本发明包括壳体、叶轮4及电机5，其中叶轮4与电机5均位于壳体内；壳体的内部分为进气道部分102、气流导向部分205及高压腔301，叶轮4以上的壳体部分为进气道部分102，叶轮4以下的壳体内部分为气流导向部分205及高压腔301。本实施例的壳体分为依次相连的上部壳体1、中部壳体2及下部壳体3，该上部壳体1与叶轮4之间为进气道部分102，叶轮4与中部壳体2之间为气流导向部分205，中部壳体2与下部壳体3之间为高压腔301，高压腔301的空间容积大于进气道部分102及气流导向部分103的空间容积，使直流风机输出的气流压力更稳定，同时也起到降噪的作用。进风口101开设在上部壳体1上，呈圆形，该进风口101的圆心位于叶轮4的轴向中心线上。出风口303开设在中部壳体2与下部壳体3上。电机5的上端固定在中部壳体2内部的固定盘上，叶轮4处于上部壳体1和中部壳体2之间、并安装在电机输出轴501上。电机5设置在高压腔301的气道中，此位置气流流速快，气流流经电机5外表面，充分与电机5的外表面接触，能够将电机5产生的热量充分带走，从而防止电机5过热造成自身以及整个风机的的损坏。中部壳体2上沿圆周方向设有多个气流导向筋201，各气流导向筋201位于气流导向部分205中，可以有效地疏导气流，防止在气道上出现湍流，使气流更顺畅，从而降低风机运行时的气流噪声。

如图2所示，可更清楚地展示本发明的直流风机结构组成，装配顺序如下：先将电机5用螺钉固定在中部壳体2上，然后将叶轮4安装到电机5的电机输出轴501上，再用螺钉将上部壳体1固定在中部壳体2上，最后用螺钉将下部壳体3固定在中部壳体2上。

如图1及图3所示，进风口101开设在上部壳体1的中心位置，进风口101正对着壳体内部叶轮4的中心，形状为圆形，直径在φ18mm～φ24mm之间。若直流风机装配时进气处有足够的结构空间，在进风口101位置可以设计一圈环形导向筋，该环形导向筋形成的气道内壁为光滑表面，可以起到进一步降噪的作用。

如图5所示，中部壳体2上的各气流导向筋201为弧形，弧形走向与内部气流走向一致，各气流导向筋201均连接于安装电机5的固定盘与壳体之间。各气流导向筋201的气流导向筋上端面202共面、且与叶轮4的叶轮轮盘面401之间的间隙一致，间隙设计可为0.5mm～1.0mm之间。各气流导向筋201的气流导向筋下端面203共面、且与中部壳体2的中部壳体下出口204平齐。本实施例中，中部壳体2上的气流导向筋201数量为3～8个，具体根据电机5尺寸及试验结果来确定。弧形的气流导向筋201可以是渐开线、阿基米德螺旋线或近似曲线。气流导向筋201的壁厚一般设计成1.5mm～3.0mm之间。

如图3所示，直流风机的出风口303由中部壳体2和下部壳体3所形成的高压腔301位置引出，即该出风口303与高压腔301相连通；出风口303的轴向中心线与电机输出轴501的轴向垂直。出风口303的直径在φ14mm～φ22mm之间。下部壳体3在此处起到了将气流转向的功能，图中所示的只是本发明多个实施例中的一个，实际产品中出风口303的方向可以根据需要任意调整，具体方案可以根据无创呼吸机内部结构设计需要进行决定。

发明中的直流风机，电机5由直流供电，直流风机额定转速在30000rpm以上。此设计是为了在满足无创呼吸机对风机的性能要求的基础上减小风机本身的体积，使其更小巧，更高效。

如图1、图2及图4所示，电机5的上端固定在中部壳体2内部的固定盘上，末端由下部壳体3穿出，下部壳体3与电机5的末端之间设有密封减振件302。此密封减振件302起到对高压腔301密封的作用，同时对电机5的末端进行相对的柔性固定，防止电机5自身的超过预期的振动对直流风机本身性能的影响。密封减振件302的材料可为热塑性弹性体，如硅胶或橡胶。

本发明的高压腔301中的压力为30～40cmH₂O。

本发明的工作原理为：

如图4所示，图中的箭头方向为气流走向。直流风机运行时，气流从直流风机的进风口101进入上部壳体1与叶轮4所形成的进气道部分102中，经过叶轮4旋转所产生的离心力进入直流风机的气流导向部分205，再经过气流导向筋201的导向作用，使气流由叶轮4的外边缘经上部壳体1和中部壳体2的转向后流向电机5的外表面。气流继续沿着气流导向筋201旋转向下，通过中部壳体下出口204进入到中部壳体2与下部壳体3所形成的高压腔301中，气流流经电机5的整个外表面，最后气流通过出风口303流出，此过程气流将电机所产生的大部分热量携带走，从而起到了自身风冷的作用。

Claims (10)

1.一种用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：包括壳体、叶轮(4)及电机(5)，其中电机(5)安装在壳体内部，电机输出轴(501)上安装有位于所述壳体内部的叶轮(4)；所述壳体的内部分为进气道部分(102)、气流导向部分(205)及高压腔(301)，所述叶轮(4)以上的壳体部分为进气道部分(102)，叶轮(4)以下的壳体内部分为所述气流导向部分(205)及高压腔(301)，该气流导向部分(205)中设置有多个气流导向筋(201)，各所述气流导向筋(201)沿周向均布，且均位于所述电机(5)与壳体之间；与所述叶轮(4)相对的壳体上开有进风口(101)，气流由该进风口(101)进入到壳体内部，在所述电机(5)驱动叶轮(4)旋转产生的离心力作用下进入所述气流导向部分(5)，通过各所述气流导向筋(201)的导向流向高压腔(301)中，气流流经所述电机(5)的外表面，带走电机(5)产生的热量，由所述壳体上开设的出风口(303)排出。

2.根据权利要求1所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述电机(5)的上端安装在壳体内部，末端由所述壳体底部穿出，所述电机(5)的末端与壳体底部之间设有对电机(5)末端固定的密封减振件(302)，所述高压腔(301)通过该密封减振件(302)密封。

3.根据权利要求2所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述密封减振件(302)的材料为热塑性弹性体。

4.根据权利要求1所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述壳体分为依次相连的上部壳体(1)、中部壳体(2)及下部壳体(3)，该上部壳体(1)与叶轮(4)之间为进气道部分(102)，所述叶轮(4)与中部壳体(2)之间为气流导向部分(205)，所述中部壳体(2)与下部壳体(3)之间为高压腔(301)，所述高压腔(301)的空间容积大于进气道部分(102)及气流导向部分(103)的空间容积。

5.根据权利要求4所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述电机(5)位于高压腔(301)的气道中，上端固接在所述中部壳体(2)上。

6.根据权利要求4所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述进风口(101)开设在上部壳体(1)上，呈圆形，该进风口(101)的圆心位于所述叶轮(4)的轴向中心线上；所述出风口(303)开设在中部壳体(2)与下部壳体(3)上。

7.根据权利要求1或6所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述进风口(101)处加设有环形导向筋，该环形导向筋形成的气道内壁为光滑表面。

8.根据权利要求1或6所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述出风口(303)由高压腔(301)的位置引出，即该出风口(303)与高压腔(301)相连通，所述出风口(303)的轴向中心线与电机输出轴(501)的轴向垂直。

9.根据权利要求7所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：所述气流导向筋(201)为弧形，弧形的走向与所述壳体内部的气流走向一致，各所述气流导向筋(201)均连接于安装电机(5)的固定盘与壳体之间。

10.根据权利要求9所述用于无创呼吸机的直流风机，其特征在于：各所述气流导向筋(201)的气流导向筋上端面(202)共面、且与所述叶轮(4)的叶轮轮盘面(401)之间的间隙一致，各所述气流导向筋(201)的气流导向筋下端面(203)共面、且与所述中部壳体(2)的中部壳体下出口(204)平齐。