一種磁液懸浮離心式葉輪驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種人工心臟輔助裝置，尤其是一種磁液懸浮離心式葉輪驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)有超過(guò)1000萬(wàn)心臟衰竭患者，其中20%-30%的心衰患者，將在2年內(nèi)死亡。心臟移植是當(dāng)前治療晚期心臟衰竭的唯一有效方法，但是全球每年捐獻(xiàn)出來(lái)的活體心臟僅有2000個(gè)，心臟供體嚴(yán)重不足，許多患者為此失去了生存機(jī)會(huì)。人工血泵(又稱為人工心臟)的開(kāi)發(fā)目的是部分或完全的替代心臟的泵血功能，使其成為終末期心衰患者心臟移植前的過(guò)渡治療手段，或作為活體心臟的永久替代體，到目前為止，全球大約有數(shù)千人移植了人工血泵，其中存活時(shí)間最長(zhǎng)的已超過(guò)7年，人工血泵已成為治療心臟衰竭的重要手段之一。
[0003]人工心臟也是所有醫(yī)療器械中最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)之一，其研發(fā)能力從一個(gè)側(cè)面代表了一個(gè)國(guó)家的高端醫(yī)療器械科技水平。人工心臟在美國(guó)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，成為心血管醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新的分支。衡量人工心臟先進(jìn)性的關(guān)鍵指標(biāo)包括血液相容性和小型化程度。最新的第三代人工心臟有液力懸浮(包括磁液雙懸浮)、完全磁懸浮兩類。而在驅(qū)動(dòng)電機(jī)中，軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)與軸向磁場(chǎng)盤式電機(jī)相結(jié)合，具有開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和軸向磁場(chǎng)盤式電機(jī)的綜合優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:第三代人工心臟輔助裝置體積偏大、發(fā)熱高、穩(wěn)定性差。綜合應(yīng)用磁懸浮控制技術(shù)、離心驅(qū)動(dòng)技術(shù)、液力懸浮技術(shù)和軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)，提出一種磁液懸浮離心式葉輪驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了磁液雙懸浮，具有體積小、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種磁液懸浮離心式葉輪驅(qū)動(dòng)裝置，所述裝置可置于人體中，包括磁懸浮定子、磁懸浮轉(zhuǎn)子和間隙；所述磁懸浮定子由定子外殼、定子永磁環(huán)、軸向電磁繞組、軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子、軸向電磁鐵芯、液體輸入口和液體輸出口組成，所述軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子由電機(jī)定子繞組、電機(jī)定子齒和電機(jī)定子軛環(huán)組成，所述定子永磁環(huán)嵌套在定子外殼的徑向內(nèi)壁，所述液體輸入口位于定子外殼的上方中間位置，所述液體輸出口位于定子外殼的左側(cè)徑向內(nèi)壁，所述電機(jī)定子齒嵌套在定子外殼的底部?jī)?nèi)壁，所述電機(jī)定子繞組纏繞在電機(jī)定子齒上，所述軸向電磁鐵芯嵌套在定子外殼的頂部?jī)?nèi)壁，所述軸向電磁繞組纏繞在軸向電磁鐵芯上；所述磁懸浮轉(zhuǎn)子由軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸向電磁磁鋼環(huán)、液力懸浮葉輪、葉輪支撐板和轉(zhuǎn)子永磁環(huán)組成，所述軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子由電機(jī)轉(zhuǎn)子軛環(huán)和電機(jī)轉(zhuǎn)子齒組成，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子軛環(huán)位于電機(jī)轉(zhuǎn)子齒上方，所述轉(zhuǎn)子永磁環(huán)嵌套在電機(jī)轉(zhuǎn)子軛環(huán)的徑向外壁，所述葉輪支撐板固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子軛環(huán)上方，所述液力懸浮葉輪固定在葉輪支撐板上方，所述軸向電磁磁鋼環(huán)嵌套在液力懸浮葉輪上方。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案還有:所述液力懸浮葉輪的相鄰葉片之間構(gòu)成楔形槽，液力懸浮葉輪由尼龍玻纖材料制成，旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)徑向的液力懸浮和液體驅(qū)動(dòng)功能。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案還有:所述電機(jī)轉(zhuǎn)子齒呈凸齒狀，由疊片鐵芯疊壓而成，在電機(jī)轉(zhuǎn)子軛環(huán)下方呈均勻圓周陣列分布，電機(jī)定子齒亦呈凸齒狀，亦由疊片鐵芯疊壓而成，在電機(jī)定子軛環(huán)上方呈均勻圓周陣列分布；對(duì)電機(jī)定子繞組通電，根據(jù)“磁阻最小原理”，在磁懸浮轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁旋轉(zhuǎn)力和軸向向下的電磁吸引力；控制電機(jī)定子繞組的電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁懸浮轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案還有:所述軸向電磁鐵芯呈凸齒狀，由疊片鐵芯疊壓而成，4個(gè)軸向電磁鐵芯在定子外殼的頂部?jī)?nèi)壁呈均勾圓周陣列分布；對(duì)軸向電磁繞組通電，軸向電磁繞組與軸向電磁磁鋼環(huán)相互作用，在磁懸浮轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生軸向向上的電磁吸引力。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)方案還有:所述定子永磁環(huán)和轉(zhuǎn)子永磁環(huán)呈圓環(huán)形，同極相對(duì)，定子永磁環(huán)位于轉(zhuǎn)子永磁環(huán)的偏下位置，在磁懸浮轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生徑向永磁斥力和軸向向上的永磁斥力，所述徑向永磁斥力與所述液力懸浮葉輪的液力懸浮功能共同作用，實(shí)現(xiàn)磁懸浮轉(zhuǎn)子的徑向磁懸??；所述軸向向下的電磁吸引力，磁懸浮轉(zhuǎn)子的重力以及因液體流動(dòng)對(duì)磁懸浮轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向向下的作用力，三者的合力大于軸向向上的永磁斥力，通過(guò)調(diào)節(jié)軸向電磁繞組的電流，改變軸向向上的電磁吸引力的大小，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磁懸浮轉(zhuǎn)子的軸向位置，實(shí)現(xiàn)磁懸浮轉(zhuǎn)子的軸向磁懸浮。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案還有:所述電機(jī)轉(zhuǎn)子齒和電機(jī)定子齒對(duì)應(yīng)的齒數(shù)為8/12齒，或?yàn)?/8齒，或?yàn)?/6齒。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果在于:將磁懸浮技術(shù)、無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)、液力懸浮技術(shù)，應(yīng)用到了人工心臟輔助裝置，通過(guò)徑向永磁斥力和液力懸浮相結(jié)合，共同實(shí)現(xiàn)磁懸浮轉(zhuǎn)子的徑向磁懸浮，減少了徑向電磁調(diào)節(jié)部分，降低了裝置的功耗。使用了軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，該電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)磁懸浮轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)軸向電磁繞組的電流，改變軸向電磁繞組與軸向電磁磁鋼環(huán)間軸向向上的電磁吸引力的大小，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磁懸浮轉(zhuǎn)子的軸向位置，實(shí)現(xiàn)磁懸浮轉(zhuǎn)子的軸向磁懸浮。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、功耗較低。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型一個(gè)8/12齒結(jié)構(gòu)實(shí)施例的A-A向視圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型一個(gè)8/12齒結(jié)構(gòu)實(shí)施例的B-B向視圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的C-C向視圖。
[0016]圖5是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的D-D向視圖。
[0017]圖6是本實(shí)用新型一個(gè)8/12齒結(jié)構(gòu)實(shí)施例的軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。
[0018]圖中:1為磁懸浮定子，10為定子外殼，11為定子永磁環(huán)，12為軸向電磁繞組，13為軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定子，130為電機(jī)定子繞組，131為電機(jī)定子齒，132為電機(jī)定子軛環(huán)，14軸向電磁鐵芯，15液體輸入口，16為液體輸出口，2為磁懸浮轉(zhuǎn)子，20為軸向磁場(chǎng)盤式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子，200為電機(jī)轉(zhuǎn)子軛環(huán)，201為電機(jī)轉(zhuǎn)子齒，21為軸向電磁磁鋼環(huán)，22為液力懸浮葉輪，23為葉輪支撐板，24為轉(zhuǎn)子永磁環(huán)，3為間隙。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例:一種磁液懸浮離心式葉輪驅(qū)動(dòng)裝置。
[0020]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體說(shuō)明。參見(jiàn)圖1、圖4，所述液力懸浮葉輪22的相鄰葉片之間構(gòu)成楔形槽，液力懸浮葉輪22由尼龍玻纖材料制成，旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)徑向的