本發(fā)明屬于數(shù)控領(lǐng)域，具體涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)式人工心臟泵。

背景技術(shù)：

眾所周知，就目前而言，心臟疾病的治療非常困難，當(dāng)前除心臟移植以外沒(méi)有根本的治療方法的情況也較多。但是，由于心臟移植的條件很少能立即完備(例如必須等待適合于患者的捐獻(xiàn)者的出現(xiàn)等等)，因此等待心臟移植的心臟疾病患者(待移植患者)處于在實(shí)現(xiàn)心臟移植之前必須長(zhǎng)期等待的狀況。因此，心臟移植手術(shù)之前的期間變得非常長(zhǎng)，有時(shí)最終也無(wú)法進(jìn)行心臟移植手術(shù)。另外，鑒于上述狀況，還產(chǎn)生了不進(jìn)行心臟移植手術(shù)而終身使用輔助人工心臟系統(tǒng)的想法。

人工心臟泵是一種心室輔助裝置，具有人工心臟瓣膜與人工心臟泵的雙重功能，既能保持血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)，又能完成泵血功能，不需要額外的解剖空間，可作為重癥心衰竭患者的治療手段或者心臟移植手術(shù)前的過(guò)渡橋梁。瓣膜泵的研究正向著體積小、重量輕、可植入性強(qiáng)、高血液相容性的方向發(fā)展。永磁無(wú)刷直流電機(jī)由于具有高效率、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載轉(zhuǎn)矩大、功率密度高、控制性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，常常作為瓣膜泵的驅(qū)動(dòng)。

目前對(duì)于人工心臟泵還存在著許多未能解決的問(wèn)題，因此，對(duì)它的研究具有重要意義。而作為血泵的驅(qū)動(dòng)裝置——驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它的效率、體積、溫升、脈動(dòng)等各方面的因素對(duì)人工心臟泵的性能起著至關(guān)重要的影響。因此，本文主要針對(duì)血泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)做主要研究，從人工心臟泵的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究中提高心臟泵的性能，提高心臟泵的可行性及適用性。

鑒于此，提出一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)式人工心臟泵本發(fā)明所要研究的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)式人工心臟泵，旨在提高人工心臟泵的可靠性，減小人工心臟泵的體積以及降低人工心臟泵的重量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)式人工心臟泵，包括一瓣膜泵體、一輸入人工血管以及一輸出人工血管；所述瓣膜泵體具有一殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有一永磁無(wú)刷直流電機(jī)；

所述永磁無(wú)刷直流電機(jī)包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)在電機(jī)定子內(nèi)部，所述電機(jī)定子為外定子，該外定子由硅鋼片和嵌設(shè)在硅鋼片中的定子繞組構(gòu)成，所述硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，所述定子繞組為三相雙層繞組；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子由一轉(zhuǎn)子體和一四片永磁磁極構(gòu)成，四片永磁磁極沿著轉(zhuǎn)子體外周貼設(shè)，其中，所述永磁體的極弧系數(shù)為0.94；所述轉(zhuǎn)子體內(nèi)部中空，在轉(zhuǎn)子體的中空部設(shè)有一葉輪和一導(dǎo)葉；所述葉輪的螺線角為25°～45°。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述永磁無(wú)刷直流電機(jī)還包括逆變器、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、控制器以及電源，所述位置傳感器通過(guò)測(cè)得轉(zhuǎn)子磁極的位置，經(jīng)過(guò)控制器處理后為逆變功率管提供正確的換相邏輯。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的逆變器采用橋式逆變器，每相繞組分別與所述逆變器的功率管相連，兩相繞組輪流導(dǎo)通，成星形三相六狀態(tài)連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電源采用直流穩(wěn)壓電源。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，將粘度和密度與血液相似的液體作為工作液體來(lái)測(cè)定揚(yáng)程和流量的關(guān)系，在一定轉(zhuǎn)速下，在縱軸上以mmHg單位取揚(yáng)程，在橫軸上以L/min單位取流量制作曲線時(shí)，揚(yáng)程為150mmHg且流量為5L/min的點(diǎn)上的所述曲線的斜度處于-4～0的范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述人工心臟泵的測(cè)量流量計(jì)采用TransonicT110型，流量計(jì)管道采用內(nèi)徑為10mm的硅膠管，軸流泵的進(jìn)出口處與#M1205A型生理監(jiān)護(hù)儀的壓力傳感器相連。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述硅鋼片的槽數(shù)為6，每槽導(dǎo)體數(shù)為80。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述定子和轉(zhuǎn)子紙件設(shè)有環(huán)氧樹(shù)脂灌注層。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述葉輪的螺線角為30°。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述硅鋼片疊片系數(shù)K_Fe＝0.95。

本發(fā)明工作原理以及效果如下：

本發(fā)明涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)式人工心臟泵，包括瓣膜泵體、輸入人工血管以及一輸出人工血管；瓣膜泵體具有殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有永磁無(wú)刷直流電機(jī)；永磁無(wú)刷直流電機(jī)包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)在電機(jī)定子內(nèi)部，電機(jī)定子為外定子，外定子由硅鋼片和嵌設(shè)在硅鋼片中的定子繞組構(gòu)成，硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，定子繞組為三相雙層繞組；電機(jī)轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子由一轉(zhuǎn)子體和一四片永磁磁極構(gòu)成，四片永磁磁極沿著轉(zhuǎn)子體外周貼設(shè)，其中，永磁體的極弧系數(shù)為0.94；轉(zhuǎn)子體內(nèi)部中空，在轉(zhuǎn)子體的中空部設(shè)有一葉輪和一導(dǎo)葉；葉輪的螺線角為25°～45°。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好，通瓣膜泵體采用獨(dú)特的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，能夠保證其體積小、重量輕、維護(hù)方便等的特點(diǎn)，有效滿足人工心臟血泵的設(shè)計(jì)需求。

附圖說(shuō)明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來(lái)限制本申請(qǐng)公開(kāi)的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對(duì)本申請(qǐng)的理解，并不是具體限定本申請(qǐng)各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請(qǐng)的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來(lái)實(shí)施本申請(qǐng)。在附圖中：

附圖1為本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)所搭建人體模擬循環(huán)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面實(shí)施例將進(jìn)一步舉例說(shuō)明本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例：一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)式人工心臟泵

參見(jiàn)附圖1，包括一瓣膜泵體、一輸入人工血管以及一輸出人工血管；所述瓣膜泵體具有一殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有一永磁無(wú)刷直流電機(jī)。

所述永磁無(wú)刷直流電機(jī)包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)在電機(jī)定子內(nèi)部，所述電機(jī)定子為外定子，該外定子由硅鋼片和嵌設(shè)在硅鋼片中的定子繞組構(gòu)成，所述硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，所述定子繞組為三相雙層繞組；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子由一轉(zhuǎn)子體和一四片永磁磁極構(gòu)成，四片永磁磁極沿著轉(zhuǎn)子體外周貼設(shè)，其中，所述永磁體的極弧系數(shù)為0.94；所述轉(zhuǎn)子體內(nèi)部中空，在轉(zhuǎn)子體的中空部設(shè)有一葉輪和一導(dǎo)葉；所述葉輪的螺線角為25°～45°。

本實(shí)施例中，采用人體模擬循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行永磁無(wú)刷直流電機(jī)的性能測(cè)試，其中人體模擬循環(huán)系統(tǒng)由生理監(jiān)護(hù)儀7、模擬心房2、瓣膜泵1、驅(qū)動(dòng)裝置5、穩(wěn)壓電源4、流量閥8、流量計(jì)5、速度顯示模塊6組成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述永磁無(wú)刷直流電機(jī)還包括逆變器、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、控制器以及電源，所述位置傳感器通過(guò)測(cè)得轉(zhuǎn)子磁極的位置，經(jīng)過(guò)控制器處理后為逆變功率管提供正確的換相邏輯。

進(jìn)一步地，所述的逆變器采用橋式逆變器，每相繞組分別與所述逆變器的功率管相連，兩相繞組輪流導(dǎo)通，成星形三相六狀態(tài)連接。

進(jìn)一步地，所述電源采用直流穩(wěn)壓電源。

進(jìn)一步地，將粘度和密度與血液相似的液體作為工作液體來(lái)測(cè)定揚(yáng)程和流量的關(guān)系，在一定轉(zhuǎn)速下，在縱軸上以mmHg單位取揚(yáng)程，在橫軸上以L/min單位取流量制作曲線時(shí)，揚(yáng)程為150mmHg且流量為5L/min的點(diǎn)上的所述曲線的斜度處于-4～0的范圍內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述人工心臟泵的測(cè)量流量計(jì)采用TransonicT110型，流量計(jì)管道采用內(nèi)徑為10mm的硅膠管，軸流泵的進(jìn)出口處與#M1205A型生理監(jiān)護(hù)儀的壓力傳感器相連。

進(jìn)一步地，所述硅鋼片的槽數(shù)為6，每槽導(dǎo)體數(shù)為80。

進(jìn)一步地，所述定子和轉(zhuǎn)子紙件設(shè)有環(huán)氧樹(shù)脂灌注層。

進(jìn)一步地，所述葉輪的螺線角為30°。

進(jìn)一步地，所述硅鋼片疊片系數(shù)K_Fe＝0.95。

本發(fā)明涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)式人工心臟泵，包括瓣膜泵體、輸入人工血管以及一輸出人工血管；瓣膜泵體具有殼體，殼體內(nèi)部設(shè)有永磁無(wú)刷直流電機(jī)；

永磁無(wú)刷直流電機(jī)包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)在電機(jī)定子內(nèi)部，電機(jī)定子為外定子，外定子由硅鋼片和嵌設(shè)在硅鋼片中的定子繞組構(gòu)成，硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，定子繞組為三相雙層繞組；電機(jī)轉(zhuǎn)子為內(nèi)轉(zhuǎn)子，該內(nèi)轉(zhuǎn)子由一轉(zhuǎn)子體和一四片永磁磁極構(gòu)成，四片永磁磁極沿著轉(zhuǎn)子體外周貼設(shè)，其中，永磁體的極弧系數(shù)為0.94；轉(zhuǎn)子體內(nèi)部中空，在轉(zhuǎn)子體的中空部設(shè)有一葉輪和一導(dǎo)葉；葉輪的螺線角為25°～45°。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通瓣膜泵體采用獨(dú)特的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，能夠保證其體積小、重量輕、維護(hù)方便等的特點(diǎn)，滿足了人工心臟血泵的設(shè)計(jì)需求。

需要說(shuō)明的是，在本申請(qǐng)的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

使用術(shù)語(yǔ)“包含”或“包括”來(lái)描述這里的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構(gòu)成的實(shí)施方式。這里通過(guò)使用術(shù)語(yǔ)“可以”，旨在說(shuō)明“可以”包括的所描述的任何屬性都是可選的。

多個(gè)元件、成分、部件或步驟能夠由單個(gè)集成元件、成分、部件或步驟來(lái)提供。另選地，單個(gè)集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個(gè)元件、成分、部件或步驟。用來(lái)描述元件、成分、部件或步驟的公開(kāi)“一”或“一個(gè)”并不說(shuō)為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。

應(yīng)該理解，以上描述是為了進(jìn)行圖示說(shuō)明而不是為了進(jìn)行限制。通過(guò)閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實(shí)施方式和許多應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本教導(dǎo)的范圍不應(yīng)該參照上述描述來(lái)確定，而是應(yīng)該參照前述權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所擁有的等價(jià)物的全部范圍來(lái)確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專(zhuān)利申請(qǐng)和公告的公開(kāi)都通過(guò)參考結(jié)合在本文中。在前述權(quán)利要求中省略這里公開(kāi)的主題的任何方面并不是為了放棄該主體內(nèi)容，也不應(yīng)該認(rèn)為申請(qǐng)人沒(méi)有將該主題考慮為所公開(kāi)的申請(qǐng)主題的一部分。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本申請(qǐng)的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本申請(qǐng)的保護(hù)范圍，凡未脫離本申請(qǐng)技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。