带有控位电磁轴承的悬浮式血泵制造技术

本发明专利技术公开了一种带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，包括：泵壳体

【技术实现步骤摘要】
带有控位电磁轴承的悬浮式血泵


[0001]本专利技术涉及心室辅助装置
，特别涉及一种带有控位电磁轴承的悬浮式血泵
。

技术介绍

[0002]近年来，心室辅助装置被认为是诸多晚期心衰患者的最重要与最有前景的治疗手段，心室辅助装置中植入人体内的部分为血泵，通常血泵的入口端与心尖的左心室部分相连，出口端通过人造血管与主动脉相连
。
血泵运行时，通过电机驱动转子带动叶轮转动，利用叶轮的离心作用将血液从左心室经血泵及人造血管泵至主动脉
。
[0003]血泵工作时要求转子叶轮处于悬浮状态，以避免因机械接触摩擦而造成的溶血及血栓并发症等
。
转子叶轮工作时需要对其五自由度悬浮控制，目前常用的做法是采用磁悬浮轴承，而磁悬浮轴承一般分为永磁轴承和电磁轴承两种，永磁轴承是一种不可控的被动磁轴承，可靠性差，尤其是转子叶轮在发生轴向位移时容易产生位移震荡；电磁轴承是一种可控的主动磁轴承，稳定性好，但是当前现有的电磁轴承只能单一的解决轴向或径向自由度问题，无法同时对转子叶轮工作时出现的多自由度偏移进行纠正
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是提供一种带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，以克服现有的电磁轴承只能单一的解决轴向或径向自由度问题，无法同时对转子叶轮工作时出现的多自由度偏移进行纠正的缺陷
。
[0005]本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，包括：泵壳体和转子叶轮，所述泵壳体设有泵腔和入口管，所述入口管沿竖向连接在所述泵腔的顶部并于连接处外侧形成外环槽；所述转子叶轮包括内置于泵腔的叶轮及穿插在所述入口管中的转子，所述转子与所述叶轮连接为一体；
[0006]所述血泵还包括控位电磁轴承，所述控位电磁轴承包括若干电磁铁
、
固定于所述叶轮顶部的电控磁环以及固定于所述转子的电控磁芯，若干所述电磁铁均设置在所述外环槽内并围绕所述入口管呈环形等间距分布；
[0007]所述电磁铁均包括铁芯及绕设于所述铁芯上的线圈，所述铁芯设有沿所述转子的径向分布的第一芯部以及自所述第一芯部的一端竖直向下延伸的第二芯部，所述第一芯部与所述电控磁芯水平相对设置构成径向电控磁装置，用于约束所述转子叶轮的径向自由度；所述第二芯部与所述电控磁环竖直相对设置构成轴向电控磁装置，用于约束所述转子叶轮的轴向自由度
。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述电控磁环沿轴向充磁，以使其磁极分布于上下端，所述第二芯部被通电的所述线圈磁化后能够与所述电控磁环产生轴向吸力或轴向斥力
。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述电控磁芯呈环形，其充磁方向为径向，以使其磁极分布于内外圈，所述第一芯部的另一端均与所述电控磁芯的外圈相对设置，所述第一芯部
被通电的所述线圈磁化后能够与所述电控磁芯产生径向吸力或径向斥力
。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述电控磁环面向于所述第二芯部一侧的磁极与所述电控磁芯面向于所述第一芯部一侧的磁极相异
。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述控位电磁轴承还包括若干位移传感器，若干所述位移传感器一一对应布置在若干所述电磁铁的旁侧，用于与所述电控磁环配合进行检测所述叶轮的位置信号，外部的控制器根据反馈的该位置信号来控制输入对应所述电磁铁的电流大小及方向，以驱动所述转子叶轮回到中心位置
。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述控位电磁轴承还包括呈环形的
PCBA
板，所述
PCBA
板固定于所述泵腔的顶部，若干所述电磁铁和若干所述位移传感器均安装在所述
PCBA
板上，并通过所述
PCBA
板与外部的控制器电性连接，所述位移传感器布置在所述第二芯部背对所述转子的一侧且与所述电控磁环上下相对设置
。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述电磁铁具有
N
个，且
N
为大于等于4的偶数
。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，以呈中心对称的两个所述电磁铁组合为一个电磁铁组，
N
个所述电磁铁被分配成
N/2
个所述电磁铁组，每一所述电磁铁组由外部的控制器控制独立工作，且位于同一所述电磁铁组的两个电磁铁同时工作
。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，每一所述电磁铁的铁芯上均绕设有两个线圈，即第一线圈和第二线圈，同一所述电磁铁组中的两个电磁铁的第一线圈绕线方向相反且相互串联；当所述电磁铁的任意一个所述线圈通电时，其上的另一所述线圈断电
。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述泵壳体还设有泵上壳，所述泵上壳固定连接于所述泵腔和所述入口管并将若干所述电磁铁密封于所述外环槽内
。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]1、
本专利技术提供一种带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，设置有控位电磁轴承，控位电磁轴承包括内置于转子的电控磁芯
、
内置于叶轮的电控磁环及若干电磁铁，电磁铁的铁芯均呈
L
型，其设有沿转子的径向分布的第一芯部以及自第一芯部远离转子的一端竖直向下延伸的第二芯部；第一芯部与电控磁芯水平相对设置构成径向电控磁装置，用于约束转子叶轮的径向自由度；第二芯部与电控磁环竖直相对设置构成轴向电控磁装置，用于约束转子叶轮的轴向自由度；利用径向电控磁装置及轴向电控磁装置产生的电磁排斥力或吸引力，对转子叶轮的径向偏转
、
径向位移及轴向位移进行纠正，由一组控位电磁轴承实现对五个自由度的主动控制悬浮，提高转子叶轮的悬浮效果，保证血泵稳定运行，同时还能够简化血泵结构，减小血泵体积，减轻重量；
[0019]2、
本专利技术电磁铁具有偶数个，呈中心对称的两个电磁铁组合为一个电磁铁组，每一电磁铁组由外部的控制器控制独立工作，且位于同一电磁铁组的两个电磁铁同时工作；当转子叶轮出现一个自由度方向的偏移时，只需要控制相对应的一个或多个电磁铁组工作即可；
[0020]3、
每一电磁铁的铁芯上均绕设有两个线圈，同一电磁铁组中的两个电磁铁的第一线圈绕线方向相反且相互串联，负责调控转子叶轮的径向偏转及径向位移，相互串联的两个第一线圈的电流大小相同，方向相反，使得两个电磁铁产生的磁场强度一致，对转子叶轮施加的力会更加均衡，调控效果更好，提高转子叶轮悬浮效果；
[0021]4、
第二线圈与铁芯配合负责调控转子叶轮的轴向位移，同时还能调控径向偏转；
[0022]5、
本专利技术通过给予对应的电磁铁的第一线圈或第二线圈电流能够实现同时对多自由度位移及偏转的转子叶轮进行调控
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术带有控位电磁轴承的悬浮式血泵的剖面示意图；
[0024]图2为本专利技术带有控位电磁轴承的悬浮式血泵中电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，包括泵壳体
(1)
和转子叶轮
(2)
，所述泵壳体
(1)
设有泵腔
(11)
和入口管
(12)
，所述入口管
(12)
沿竖向连接在所述泵腔
(11)
的顶部并于连接处外侧形成外环槽
(10)
；所述转子叶轮
(2)
包括内置于泵腔
(11)
的叶轮
(21)
及穿插在所述入口管
(12)
中的转子
(22)
，所述转子
(22)
与所述叶轮
(21)
连接为一体；其特征在于：所述血泵还包括控位电磁轴承
(3)
，所述控位电磁轴承
(3)
包括若干电磁铁
(31)、
固定于所述叶轮
(21)
顶部的电控磁环
(32)
以及固定于所述转子
(22)
的电控磁芯
(33)
，若干所述电磁铁
(31)
均设置在所述外环槽
(10)
内并围绕所述入口管
(12)
呈环形等间距分布；所述电磁铁
(31)
均包括铁芯
(311)
及绕设于所述铁芯
(311)
上的线圈
(312)
，所述铁芯
(311)
设有沿所述转子
(22)
的径向分布的第一芯部
(3111)
以及自所述第一芯部
(3111)
的一端竖直向下延伸的第二芯部
(3112)
，所述第一芯部
(3111)
与所述电控磁芯
(33)
水平相对设置构成径向电控磁装置，用于约束所述转子叶轮
(2)
的径向自由度；所述第二芯部
(3112)
与所述电控磁环
(32)
竖直相对设置构成轴向电控磁装置，用于约束所述转子叶轮
(2)
的轴向自由度
。2.
根据权利要求1所述的带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，其特征在于：所述电控磁环
(32)
沿轴向充磁，以使其磁极分布于上下端，所述第二芯部
(3112)
被通电的所述线圈
(312)
磁化后能够与所述电控磁环
(32)
产生轴向吸力或轴向斥力
。3.
根据权利要求1所述的带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，其特征在于：所述电控磁芯
(33)
呈环形，其充磁方向为径向，以使其磁极分布于内外圈，所述第一芯部
(3111)
的另一端均与所述电控磁芯
(33)
的外圈相对设置，所述第一芯部
(3111)
被通电的所述线圈
(312)
磁化后能够与所述电控磁芯
(33)
产生径向吸力或径向斥力
。4.
根据权利要求1所述的带有控位电磁轴承的悬浮式血泵，其特征在于：所述电控磁环
(32)
面向于所述第二芯部
(3112)
一侧的磁极与所述电控磁芯

【专利技术属性】
技术研发人员：彭远仪，张鹏，廖鹏，
申请(专利权)人：上海东心生物医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：