一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置，所要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小、功耗低、可靠性高、满足长期植入人体的需求的一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置。采用的技术方案是：所述装置中，定子外壳径向内壁设有定子永磁环，上方中间位置设有液体输入口，左侧径向内壁设有液体输出口，底部内壁设有电机定子齿，电机定子齿绕有电机定子绕组，顶部内壁设有轴向电磁铁芯，轴向电磁铁芯绕有轴向电磁绕组，电机转子轭环下方设有电机转子齿，径向外壁嵌有转子永磁环，上方设有叶轮支撑板，叶轮支撑板上方设有液力悬浮叶轮，液力悬浮叶轮上方嵌有轴向电磁磁钢环。适用于生物医学工程技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物医学工程
，涉及一种人工心脏辅助装置，尤其是一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置。
技术介绍
目前我国有超过1000万心脏衰竭患者，其中20%-30%的心衰患者，将在2年内死亡。心脏移植是当前治疗晚期心脏衰竭的唯一有效方法，但是全球每年捐献出来的活体心脏仅有2000个，心脏供体严重不足，许多患者为此失去了生存机会。人工血泵(又称为人工心脏)的开发目的是部分或完全的替代心脏的泵血功能，使其成为终末期心衰患者心脏移植前的过渡治疗手段，或作为活体心脏的永久替代体，到目前为止，全球大约有数千人移植了人工血泵，其中存活时间最长的已超过7年，人工血泵已成为治疗心脏衰竭的重要手段之一。人工心脏也是所有医疗器械中最具挑战性的技术之一，其研发能力从一个侧面代表了一个国家的高端医疗器械科技水平。人工心脏在美国已进入产业化，成为心血管医疗器械产业的一个新的分支。衡量人工心脏先进性的关键指标包括血液相容性和小型化程度。最新的第三代人工心脏有液力悬浮(包括磁液双悬浮)、完全磁悬浮两类。而在驱动电机中，轴向磁场盘式开关磁阻电机将开关磁阻电机与轴向磁场盘式电机相结合，具有开关磁阻电机和轴向磁场盘式电机的综合优势，越来越受到国内外学者的广泛关注。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是:第三代人工心脏辅助装置体积偏大、发热高、稳定性差。综合应用磁悬浮控制技术、离心驱动技术、液力悬浮技术和轴向磁场盘式开关磁阻电机技术，提出一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置，实现了磁液双悬浮，具有体积小、功耗低、结构简单、寿命长等优点。本技术提供如下技术方案:一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置，所述装置可置于人体中，包括磁悬浮定子、磁悬浮转子和间隙；所述磁悬浮定子由定子外壳、定子永磁环、轴向电磁绕组、轴向磁场盘式开关磁阻电机定子、轴向电磁铁芯、液体输入口和液体输出口组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机定子由电机定子绕组、电机定子齿和电机定子轭环组成，所述定子永磁环嵌套在定子外壳的径向内壁，所述液体输入口位于定子外壳的上方中间位置，所述液体输出口位于定子外壳的左侧径向内壁，所述电机定子齿嵌套在定子外壳的底部内壁，所述电机定子绕组缠绕在电机定子齿上，所述轴向电磁铁芯嵌套在定子外壳的顶部内壁，所述轴向电磁绕组缠绕在轴向电磁铁芯上；所述磁悬浮转子由轴向磁场盘式开关磁阻电机转子、轴向电磁磁钢环、液力悬浮叶轮、叶轮支撑板和转子永磁环组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机转子由电机转子轭环和电机转子齿组成，所述电机转子轭环位于电机转子齿上方，所述转子永磁环嵌套在电机转子轭环的径向外壁，所述叶轮支撑板固定在电机转子轭环上方，所述液力悬浮叶轮固定在叶轮支撑板上方，所述轴向电磁磁钢环嵌套在液力悬浮叶轮上方。本技术的技术方案还有:所述液力悬浮叶轮的相邻叶片之间构成楔形槽，液力悬浮叶轮由尼龙玻纤材料制成，旋转时实现径向的液力悬浮和液体驱动功能。本技术的技术方案还有:所述电机转子齿呈凸齿状，由叠片铁芯叠压而成，在电机转子轭环下方呈均匀圆周阵列分布，电机定子齿亦呈凸齿状，亦由叠片铁芯叠压而成，在电机定子轭环上方呈均匀圆周阵列分布；对电机定子绕组通电，根据“磁阻最小原理”，在磁悬浮转子上产生电磁旋转力和轴向向下的电磁吸引力；控制电机定子绕组的电流，实现对磁悬浮转子的旋转驱动和转速、转矩调节。本技术的技术方案还有:所述轴向电磁铁芯呈凸齿状，由叠片铁芯叠压而成，4个轴向电磁铁芯在定子外壳的顶部内壁呈均勾圆周阵列分布；对轴向电磁绕组通电，轴向电磁绕组与轴向电磁磁钢环相互作用，在磁悬浮转子上产生轴向向上的电磁吸引力。本技术的技术方案还有:所述定子永磁环和转子永磁环呈圆环形，同极相对，定子永磁环位于转子永磁环的偏下位置，在磁悬浮转子上产生径向永磁斥力和轴向向上的永磁斥力，所述径向永磁斥力与所述液力悬浮叶轮的液力悬浮功能共同作用，实现磁悬浮转子的径向磁悬浮；所述轴向向下的电磁吸引力，磁悬浮转子的重力以及因液体流动对磁悬浮转子产生轴向向下的作用力，三者的合力大于轴向向上的永磁斥力，通过调节轴向电磁绕组的电流，改变轴向向上的电磁吸引力的大小，动态调节磁悬浮转子的轴向位置，实现磁悬浮转子的轴向磁悬浮。本技术的技术方案还有:所述电机转子齿和电机定子齿对应的齿数为8/12齿，或为6/8齿，或为4/6齿。本技术的有益效果在于:将磁悬浮技术、无轴承开关磁阻电机技术、液力悬浮技术，应用到了人工心脏辅助装置，通过径向永磁斥力和液力悬浮相结合，共同实现磁悬浮转子的径向磁悬浮，减少了径向电磁调节部分，降低了装置的功耗。使用了轴向磁场盘式开关磁阻电机，该电机实现对磁悬浮转子的旋转驱动和转速、转矩调节。通过调节轴向电磁绕组的电流，改变轴向电磁绕组与轴向电磁磁钢环间轴向向上的电磁吸引力的大小，动态调节磁悬浮转子的轴向位置，实现磁悬浮转子的轴向磁悬浮。整个装置结构简单、紧凑、功耗较低。【附图说明】图1是本技术一个实施例的结构示意图。图2是本技术一个8/12齿结构实施例的A-A向视图。图3是本技术一个8/12齿结构实施例的B-B向视图。图4是本技术一个实施例的C-C向视图。图5是本技术一个实施例的D-D向视图。图6是本技术一个8/12齿结构实施例的轴向磁场盘式开关磁阻电机。图中:1为磁悬浮定子，10为定子外壳，11为定子永磁环，12为轴向电磁绕组，13为轴向磁场盘式开关磁阻电机定子，130为电机定子绕组，131为电机定子齿，132为电机定子轭环，14轴向电磁铁芯，15液体输入口，16为液体输出口，2为磁悬浮转子，20为轴向磁场盘式开关磁阻电机转子，200为电机转子轭环，201为电机转子齿，21为轴向电磁磁钢环，22为液力悬浮叶轮，23为叶轮支撑板，24为转子永磁环，3为间隙。【具体实施方式】实施例:一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置。下面结合附图，对本技术进行具体说明。参见图1、图4，所述液力悬浮叶轮22的相邻叶片之间构成楔形槽，液力悬浮叶轮22由尼龙玻纤材料制成，旋转时实现径向的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁液悬浮离心式叶轮驱动装置，其特征在于：所述装置可置于人体中，包括磁悬浮定子（1）、磁悬浮转子（2）和间隙（3）；所述磁悬浮定子（1）由定子外壳（10）、定子永磁环（11）、轴向电磁绕组（12）、轴向磁场盘式开关磁阻电机定子（13）、轴向电磁铁芯（14）、液体输入口（15）和液体输出口（16）组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机定子（13）由电机定子绕组（130）、电机定子齿（131）和电机定子轭环（132）组成，所述定子永磁环（11）嵌套在定子外壳（10）的径向内壁，所述液体输入口（15）位于定子外壳（10）的上方中间位置，所述液体输出口（16）位于定子外壳（10）的左侧径向内壁，所述电机定子齿（131）嵌套在定子外壳（10）的底部内壁，所述电机定子绕组（130）缠绕在电机定子齿（131）上，所述轴向电磁铁芯（14）嵌套在定子外壳（10）的顶部内壁，所述轴向电磁绕组（12）缠绕在轴向电磁铁芯（14）上；所述磁悬浮转子（2）由轴向磁场盘式开关磁阻电机转子（20）、轴向电磁磁钢环（21）、液力悬浮叶轮（22）、叶轮支撑板（23）和转子永磁环（24）组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机转子（20）由电机转子轭环（200）和电机转子齿（201）组成，所述电机转子轭环（200）位于电机转子齿（201）上方，所述转子永磁环（24）嵌套在电机转子轭环（200）的径向外壁，所述叶轮支撑板（23）固定在电机转子轭环（200）上方，所述液力悬浮叶轮（22）固定在叶轮支撑板（23）上方，所述轴向电磁磁钢环（21）嵌套在液力悬浮叶轮（22）上方。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文艺成，孙传余，李波，武慧，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37