CN219999175U - 一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，涉及医疗技术领域。该简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，包括磁悬浮机构和机座，磁悬浮机构包括有壳体组件和叶轮组合体。永磁体二和轴心(纯铁或低碳钢)的设置，可以使叶轮组合体与磁极固定板在径向上形成气隙均匀的悬浮状态；永磁体一和永磁体四的设置，可以克服叶轮扇叶自身的重量及轮叶之间腔体内血液的重量，使叶轮组合体在轴向上达成重力平衡稳定在一定的悬浮状态；环形铁芯、永磁体三和线圈的设置，可以带动叶轮扇叶旋转，对血液进行增压，促进血液的流动，叶轮组合体和四周没有接触，能避免轴承摩擦对血液的损伤，是手术过程中辅助体外循环的首要选择。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种血液泵无刷直流电机。
背景技术
心脏是一个类似水泵的器官，负责提供体循环和肺循环的动力。如果保证正常机体需要，心脏需要保证有效的射血泵血能力。而心衰就是心脏功能的下降，比如缺血性心肌病、扩张性心肌病等疾病，导致心肌坏死，心脏收缩功能减低，舒张功能下降，导致的结果就是单位时间内心脏泵血的量减少，泵血能力下降，导致体循环血供不足和肺循环的淤血，心力衰竭并不是一个独立的疾病，而是心脏疾病发展的终末阶段。心衰药物治疗存活率并不理想，五年存活率仅50％左右。随着心衰病人越来越年轻化，心脏骤停和猝死的病人越来越多，心衰的治疗必须寻求突破，才能挽救大量的危重病人。人工心脏作为一种可代替心脏完成泵血功能的机械装置，为原本救治无望的心源性休克和心力衰竭患者提供了一种新的医疗手段，近年来得到了长足发展。
人工血泵(人工心脏血泵)是用来完全代替心脏工作的变速、变容量的小型泵，用于人工心肺机***，人工心肺机就是由氧合器装置和血泵及辅助设备组成的，能进行体外循环的机械装置，人工心肺机用于心脏手术的体外循环，肺移植的辅助呼吸，急性呼吸衰竭的辅助治疗等。从静脉***引出静脉血，并在体外氧合，再经血泵将氧合血输回动脉***的全过程，又称心肺转流，主要应用于心脏、大血管手术。
目前的人工血泵包括泵壳，泵壳内设置有叶轮，在泵壳外设置有电机，电机的转轴伸入到泵壳内与叶轮进行连接，以带动叶轮的转动，通过叶轮的转动对血液进行增压，促进血液的流动，但是这种血泵在使用时存在下面的问题：
1、电机采用传统的接触性轴承，接触性轴承使用时会大大限制叶轮的旋转速度，从而导致对血液的增压效果受限。
2、血液泵工作时，血液浸没轴承，高速旋转的轴承造成血液损伤，降低了整个装置的血液相容性。
3、血泵的一体式结构，不利于不同病人之间的替换使用，泵壳的随时更换，提高了机体的重复使用率，降低了使用成本。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，能够解决血液浸没轴承，高速旋转的轴承造成血液损伤，降低了整个装置的血液相容性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，包括：
磁悬浮机构，磁悬浮机构包括有壳体组件和叶轮组合体,叶轮组合体包括有叶轮扇叶、圆壳、永磁体二、阻磁环二、环形铁芯、永磁体三、阻磁环一、永磁体四，其中永磁体二、阻磁环二、环形铁芯、永磁体三、阻磁环一、永磁体四为磁体组合体；
机座，机座的上部设有磁极固定板，磁极固定板上设置有永磁体一，磁极穿过磁极固定板固定，并依次固定霍尔板及线圈，最后用导磁环将磁极导通，机座上固定安装有控制板，上部有外壳连接磁极固定板和底座，底座的外侧开设有出线端口，磁体组合体以及磁极固定板中的永磁体一可带动叶轮扇叶悬浮起来且不会与四周接触，能避免轴承摩擦对血液的损伤，血液相容性好。
优选的，所述壳体组件包括有泵壳，泵壳的顶部固定安装有输入管,输入管的外壁设置有外螺纹A,泵壳的外壁固定连接有输出管,输出管的外壁设置有外螺纹B,泵壳内设置有血液流通腔道。
优选的，所述血液流通腔道的内侧底部设置有圆壳,圆壳的内侧底部固定安装有永磁体四,永磁体四的顶部固定安装有阻磁环一，圆壳的内侧底部固定安装有永磁体二和阻磁环二,阻磁环二位于永磁体二的外侧，阻磁环一的顶部固定安装有环形铁芯和永磁体三，环形铁芯位于永磁体三的内侧，圆壳上设置有叶轮扇叶。
优选的，所述血液流通腔道的内侧底部固定安装有导流锥,导流锥的剖面呈三角设置。
优选的，所述磁极固定板上嵌有环形的永磁体一同时中心位置包胶有轴心(纯铁或低碳钢类)，永磁体一的充磁方向为上面为N极，下面为S极，永磁体一和永磁体四形成磁性相对的一组磁极，轴心包胶固定在磁极固定板的中心。
优选的，所述永磁体二的充磁方向为内侧为N极，外侧为S极；永磁体四的充磁方向为上面为S极，下面为N极，永磁体三的充磁方向，根据电机性能要求，径向充磁对称分布，阻磁环一和阻磁环二均为磁阻材料，可以有效隔绝永磁体之间的磁场干扰。
优选的，所述衬套为卡箍和磁极固定板之间的一层薄薄的隔层，卡箍的顶部开设有两组以上的螺纹孔，卡箍的外壁开设有一组定位螺纹孔，卡箍上设置有固定螺丝,固定螺丝螺纹安装于螺纹孔内，卡箍的外壁设置一组的定位螺丝,定位螺丝螺纹安装于定位螺纹孔内，卡箍通过固定螺丝与外壳固定安装，泵壳装入卡箍，然后旋至卡箍定位位置后，将定位螺丝拧紧固定。
优选的，所述外壳与磁极固定板通过螺丝固定安装，机座与外壳通过螺丝固定安装，控制板与机座通过螺丝固定安装，磁极固定板与霍尔板通过螺丝固定安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，基于背景技术所提出的问题，一款简单易实现的磁悬浮外置式血液泵应运而生，永磁体二和不锈钢轴心为一组，达成径向悬浮；永磁体一和永磁体四为一组，达成轴向悬浮；永磁体三、环形铁芯和线圈为一组，达成旋转效果，永磁体二和包胶轴心形成径向各向同等磁力，可以使叶轮组合体与磁极固定板在径向上形成气隙均匀的悬浮状态；永磁体一和永磁体四，在轴向方向上同性磁极相对而排斥，产生的互斥力可以克服叶轮扇叶自身的重量及叶轮扇叶之间腔体内血液的重量，使叶轮组合体在轴向上达成重力平衡稳定在一定的悬浮状态；沿周向均匀分布的线圈内通入直流电，通过霍尔位置感应和控制板调控以使得线圈产生旋转磁场，带动叶轮扇叶旋转，对血液进行增压，促进血液的流动，叶轮组合体和四周没有接触，能避免轴承摩擦对血液的损伤，血液相容性好，且结构简单，体积变小，易于实现，是手术过程中辅助体外循环的首要选择。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明泵壳的剖视图；
图4为本发明A部放大图；
图5为本发明环形铁芯的俯视剖视图；
图6为本发明外壳的立体图；
图7为本发明的血液增压流动方向图；
图8为本发明泵壳的立体图；
图9为本发明泵壳的俯视图；
图10为本发明机座的仰视图；
图11为本发明磁极固定板的立体图。
附图标记：1、输入管；2、磁悬浮机构；21、壳体组件；211、泵壳；212、血液流通腔道；22、叶轮组合体；221、叶轮扇叶；222、圆壳；223、永磁体二；224、阻磁环二；225、环形铁芯；226、永磁体三；227、阻磁环一；228、永磁体四；3、输出管；4、卡箍；5、外壳；6、机座；7、出线端口；8、衬套；9、不锈钢轴心；10、导流锥；11、固定螺丝；12、磁极固定板；13、霍尔板；14、线圈；15、导磁环；16、控制板；17、定位螺丝；18、永磁体一。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，包括磁悬浮机构2和机座6，磁悬浮机构2包括有壳体组件21和叶轮组合体22,叶轮组合体22包括有叶轮扇叶221、圆壳222、永磁体二223、阻磁环二224、环形铁芯225、永磁体三226、阻磁环一227、永磁体四228，其中永磁体二223、阻磁环二224、环形铁芯225、永磁体三226、阻磁环一227、永磁体四228为磁体组合体，机座6的上部设有磁极固定板12，磁极固定板12上设置有永磁体一18，磁极穿过磁极固定板12固定，并依次固定霍尔板13及线圈14，最后用导磁环15将磁极导通，底座6上固定安装有控制板16，上部有外壳5连接磁极固定板12和底座6，底座6的外侧开设有出线端口7，磁体组合体以及磁极固定板12中的永磁体一18可带动叶轮扇叶221悬浮起来且不会与四周接触，能避免轴承摩擦对血液的损伤，血液相容性好。
壳体组件21包括有泵壳211，泵壳211的顶部固定安装有输入管1,输入管1的外壁设置有外螺纹A,泵壳211的外壁固定连接有输出管3,输出管3的外壁设置有外螺纹B,泵壳211内设置有血液流通腔道212。
血液流通腔道212的内侧底部设置有圆壳222,圆壳222的内侧底部固定安装有永磁体四228,永磁体四228的顶部固定安装有阻磁环一227，圆壳222的内侧底部固定安装有永磁体二223和阻磁环二224,阻磁环二224位于永磁体二223的外侧，阻磁环一227的顶部固定安装有环形铁芯225和永磁体三226，环形铁芯225位于永磁体三226的内侧，圆壳222上设置有叶轮扇叶221，叶轮组合体22的组装工艺，包括以下步骤：1、先将阻磁环二224套在永磁体二223的外面，端面平齐，再将永磁体四228套入阻磁环二224的外面靠下部位，底面和永磁体二223平齐，然后将阻磁环一227套入阻磁环二224的外面，底部和永磁体四228的上边面贴合，接着将环形铁芯225套入阻磁环二224的外部，最后将永磁体三226套入环形铁芯225的外面，确保下表面和阻磁环一227上表面贴合，同时永磁体三226的上表面和永磁体二223的上表面平齐，相互之间打胶进行固定，使之成为一个整体，2、将磁体组合体放入模具固定位置，一次包胶注塑成叶轮组合体22，将叶轮组合体22放入模腔中心，叶轮端朝上，泵壳注塑成型。
血液流通腔道212的内侧底部固定安装有导流锥10,导流锥10的剖面呈三角设置，血液从入口处进入，通过导流锥能够更顺畅地进入血液流通腔道212。
磁极固定板12上嵌有环形的永磁体一18同时中心位置包胶有不锈钢轴心9，永磁体一18的充磁方向为上面为N极，下面为S极，永磁体一18和永磁体四228形成磁性相对的一组磁极，轴心9包胶固定在磁极固定板12的中心。
永磁体二223的充磁方向为内侧为N极，外侧为S极；永磁体四228的充磁方向为上面为S极，下面为N极，永磁体三226的充磁方向，根据电机性能要求，径向充磁极对称分布，阻磁环一227和阻磁环二224均为磁阻材料，可以有效隔绝永磁体之间的磁场干扰，永磁体二223和轴心9的设置，可以使叶轮组合体22与磁极固定板12在径向上形成气隙均匀的悬浮状态；永磁体一18和永磁体四228的设置，可以克服叶轮扇叶221自身的重量及叶轮扇叶221之间腔体内血液的重量，使叶轮组合体22在轴向上达成重力平衡稳定在一定的悬浮状态；永磁体三226、环形铁芯225和线圈14的设置，可以带动叶轮组合体22旋转，叶轮对血液进行增压，促进血液的流动，叶轮组合体22和四周没有接触，能避免轴承摩擦对血液的损伤，血液相容性好，是手术过程中辅助体外循环的首要选择。
衬套8为卡箍4和磁极固定板12之间的一层薄薄的隔层，卡箍4的顶部开设有两组以上的螺纹孔，卡箍4的外壁开设有一组的定位螺纹孔，卡箍4上设置有固定螺丝11,固定螺丝11螺纹安装于螺纹孔内，卡箍4的外壁设置定位螺丝17,定位螺丝17螺纹安装于定位螺纹孔内，卡箍4通过固定螺丝11与外壳5固定安装，泵壳211装入卡箍4，然后旋至卡箍4定位位置后，将定位螺丝17拧紧固定。
外壳5与磁极固定板12通过螺丝固定安装，机座6与外壳5通过螺丝固定安装，控制板16与机座6通过螺丝固定安装，磁极固定板12与霍尔板13通过螺丝固定安装。
工作原理：永磁体二223和轴心9为一组，达成径向悬浮；永磁体一18和永磁体四228为一组，达成轴向悬浮；永磁体三226和环形铁芯225和线圈14为一组，达成旋转效果，永磁体二223和轴心9形成径向各向同等磁力，可以使叶轮组合体22与磁极固定板12在径向上形成气隙均匀的悬浮状态；永磁体一18和永磁体四228，在轴向方向上同性磁极相对而排斥，产生的互斥力可以克服叶轮扇叶221自身的重量及轮叶之间腔体内血液的重量，使叶轮组合体在轴向上达成重力平衡稳定在一定的悬浮状态；沿周向均匀分布的线圈14内通入直流电，通过霍尔位置感应和控制板调控以使得线圈14产生旋转磁场，带动叶轮扇叶221旋转，对血液进行增压，促进血液的流动，叶轮组合体22和四周没有接触，能避免轴承摩擦对血液的损伤。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于，包括：
磁悬浮机构(2)，磁悬浮机构(2)包括有壳体组件(21)和叶轮组合体(22),叶轮组合体(22)包括有叶轮扇叶(221)、圆壳(222)、永磁体二(223)、阻磁环二(224)、环形铁芯(225)、永磁体三(226)、阻磁环一(227)、永磁体四(228)，其中永磁体二(223)、阻磁环二(224)、环形铁芯(225)、永磁体三(226)、阻磁环一(227)、永磁体四(228)为磁体组合体；
机座(6)，机座(6)的上部设有磁极固定板(12)，磁极固定板(12)上设置有永磁体一(18)，磁极穿过磁极固定板(12)固定，并依次固定霍尔板(13)及线圈(14)，最后用导磁环(15)将磁极导通，机座(6)上固定安装有控制板(16)，上部有外壳(5)连接磁极固定板(12)和机座(6)，机座(6)的外侧开设有出线端口(7)。
2.根据权利要求1所述的一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于：所述壳体组件(21)包括有泵壳(211)，泵壳(211)的顶部固定安装有输入管(1),输入管(1)的外壁设置有外螺纹A,泵壳(211)的外壁固定连接有输出管(3),输出管(3)的外壁设置有外螺纹B,泵壳(211)内设置有血液流通腔道(212)。
3.根据权利要求2所述的一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于：所述血液流通腔道(212)的内侧底部设置有圆壳(222),圆壳(222)的内侧底部固定安装有永磁体四(228),永磁体四(228)的顶部固定安装有阻磁环一(227)，圆壳(222)的内侧底部固定安装有永磁体二(223)和阻磁环二(224),阻磁环二(224)位于永磁体二(223)的外侧，阻磁环一(227)的顶部固定安装有环形铁芯(225)和永磁体三(226)，环形铁芯(225)位于永磁体三(226)的内侧，圆壳(222)上设置有叶轮扇叶(221)。
4.根据权利要求3所述的一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于：所述血液流通腔道(212)的内侧底部固定安装有导流锥(10),导流锥(10)的剖面呈三角设置。
5.根据权利要求4所述的一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于：所述磁极固定板(12)上嵌有环形的永磁体一(18)同时中心位置包胶有轴心(9)，永磁体一(18)的充磁方向为上面为N极，下面为S极，永磁体一(18)和永磁体四(228)形成磁性相对的一组磁极，轴心(9)包胶固定在磁极固定板(12)的中心。
6.根据权利要求5所述的一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于：所述永磁体二(223)的充磁方向为内侧为N极，外侧为S极；永磁体四(228)的充磁方向为上面为S极，下面为N极，永磁体三(226)的充磁方向，根据电机性能要求，径向充磁对称分布，阻磁环一(227)和阻磁环二(224)均为磁阻材料。
7.根据权利要求6所述的一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于：所述一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机还包括有衬套(8)，衬套(8)为卡箍(4)和磁极固定板(12)之间的一层薄薄的隔层，卡箍(4)的顶部开设有两组以上的螺纹孔，卡箍(4)的外壁开设有一组定位螺纹孔，卡箍(4)上设置有固定螺丝(11),固定螺丝(11)螺纹安装于螺纹孔内，卡箍(4)的外壁设置定位螺丝(17),定位螺丝(17)螺纹安装于定位螺纹孔内，卡箍(4)通过固定螺丝(11)与外壳(5)固定安装，壳体组件(21)装入卡箍(4)，然后旋至卡箍(4)定位位置后，将定位螺丝(17)拧紧固定。
8.根据权利要求7所述的一种简单易实现的磁悬浮外置式血液泵无刷直流电机，其特征在于：所述外壳(5)与磁极固定板(12)通过螺丝固定安装，机座(6)与外壳(5)通过螺丝固定安装，控制板(16)与机座(6)通过螺丝固定安装，磁极固定板(12)与霍尔板(13)通过螺丝固定安装。
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