一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，包括转子和定子，定子为空心杯结，其包括套筒、绕线杯，绕线杯为斜绕式空心杯线圈，转子包括泵体、永磁体，泵体穿设在套筒之内，泵体除永磁体外均是采用不导磁材料制成，该结构消除了传统电机由于转子导磁铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，体积更小，减少了转子自身的机械能损耗，提高电机的转速和效率，此外还具有优异的控制和拖动特性，可对电机的转速进行灵敏的调节，能够输出更为精确可靠的血液流量和血压，调节快捷精准，可靠性高、稳定性好、运转平滑，耐颠簸震动、噪音小、震动小、运转平滑、寿命长，符合可植入式人工心脏血泵的驱动要求。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电机，特别是一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机。 一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机
【背景技术】
[0002] 世界卫生组织统计显示，心血管疾病一直是威胁人类健康的第一杀手，占全球总 死亡人数的30%左右，治疗终末期心衰的有效途径是心脏移植或采用植入式辅助人工心 脏。虽然心脏移植已经获得很大成功，但心脏供体问题难以解决，研制长期可植入式微型 血泵极为重要和迫切。现在临床应用的血泵主要以轴流泵为主，轴流泵的流量性能比离心 泵好，可以提供较大的血流量，但是目前的轴流泵多为传统工艺制造，其驱动电机多采用常 规电机，常规电机很难在达到一个很高的转速，难以保证足够的血液流量及血压，且其稳定 性、可靠性、工作效率、体积、运转曲线等均难以达到可植入人体作人工心脏驱动电机的要 求。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种出力大、体积小、可靠性高、稳定性好、 工作效率高的可植入式空心杯无刷电机。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，包括转子和定子，所述定子为一空心杯 结，其包括套筒、套设在套筒外围的绕线杯，所述转子包括泵体及嵌入至泵体内部中心位置 的永磁体，所述泵体除永磁体外均是采用不导磁材料制成，所述泵体穿设在套筒之内并能 相对转动，所述绕线杯为一斜绕式空心杯线圈。
[0005] 所述定子还包括套设在绕线杯外围的矽钢片组、设置在矽钢片组外侧的机壳，所 述机壳两端分别设置有能够将绕线杯、矽钢片组封闭在机壳、套筒之间的前盖、后盖。
[0006] 所述绕线杯一端设置有与绕线杯的线组接线连接的PCB电路板，该PCB电路板通 过引线与外部电源或电机驱动电路连接。
[0007] 所述永磁体由钕铁硼材料制成。
[0008] 所述泵体除永磁体以外的部分均采用钛合金材料制成。
[0009] 本发明的有益效果是：一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，包括转子和 定子，所述定子为一空心杯结，其包括套筒、套设在套筒外围的绕线杯，所述绕线杯为一斜 绕式空心杯线圈，所述转子包括泵体及嵌入至泵体内部中心位置的永磁体，所述泵体穿设 在套筒之内并能相对转动，泵体除永磁体外均是采用不导磁材料制成，该结构彻底消除了 传统电机由于转子导磁铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降 低，体积更小，减少了转子自身的机械能损耗，提高电机的转速及工作效率，由于转子的结 构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是 具备了传统铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性，运动平稳、可靠性高、稳定性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011] 图1是本发明的截面示意图； 图2是本发明的绕线杯的绕线示意图。
【具体实施方式】
[0012] 参照图1、图2,图1、图2是本发明一个具体实施例的结构示意图，如图所示，一种 应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，包括转子和定子，所述定子为一空心杯结，其包括 套筒1、套设在套筒1外围的绕线杯2,所述转子包括泵体3及嵌入至泵体3内部中心位置 的永磁体4,所述泵体3穿设在套筒1之内并能相对转动，所述绕线杯2为一斜绕式空心杯 线圈。
[0013] 如图所示，所述定子还包括套设在绕线杯2外围的矽钢片组5、设置在矽钢片组5 外侧的机壳6,所述机壳6两端分别设置有能够将绕线杯2、砂钢片组5封闭在机壳6、套筒 1之间的前盖71、后盖72,所述绕线杯2-端设置有与绕线杯2的线组接线连接的PCB电路 板21，该PCB电路板21通过引线8与外部电源或电机驱动电路连接。
[0014] 在本发明中，所述永磁体4由钕铁硼材料制成，减少泵体3的体积，泵体3除永磁 体4外均是采用不导磁材料制成，在本实施例中，优选的采用钛合金材料制成，因为钛合金 不导磁，因此可以获得较大的传输扭矩，而且钛合金质量轻并具有很好的生物相容性，当然 在实施过程中还可采用铌、钽等合金材料或其他新型的不导磁材料。
[0015] 在本发明中，该转子结构彻底消除了传统电机由于转子导磁铁芯形成涡流而造成 的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，体积更小，减少了转子自身的机械能损耗， 提高电机的转速及工作效率，保证足够的血液流量及血压，电机本身没有励磁损耗和磁刷 损耗，消除了多级减速损耗，综合节电率达20%-60% ;且为无刷结构，不会产生火花；可靠性 高、稳定性好、运转平滑，耐颠簸震动、噪音小、震动小、运转平滑，使用寿命长，符合可植入 式人工心脏血泵的驱动要求。
[0016] 且在本发明中，由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善，具 有以下优点： 1、 节能性能好：能量转换效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分可达到90%以 上； 2、 控制特性好：采用无刷齿槽结构，电机响应灵敏，起动、制动迅速，响应极快，机械时 间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内，在高速运转状态下，仍可配合控制系 统，对电机的转速进行灵敏的调节，能够输出更为精确可靠的血液流量和血压，调节快捷精 准； 3、 拖动特性好：本发明电机运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，保证血液输送的稳 定可靠。
[0017] 以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施 方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换 或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，包括转子和定子，其特征在于：所述 定子为一空心杯结，其包括套筒（1)、套设在套筒（1)外围的绕线杯（2)，所述转子包括泵体 (3)及嵌入至泵体（3)内部中心位置的永磁体（4)，所述泵体（3)除永磁体（5)外均是采用 不导磁材料制成，所述泵体（3)穿设在套筒（1)之内并能相对转动，所述绕线杯（2)为一斜 绕式空心杯线圈。
2. 根据权利要求1所述的一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，其特征在于： 所述定子还包括套设在绕线杯（2)外围的矽钢片组（5)、设置在矽钢片组（5)外侧的机壳 (6)，所述机壳（6)两端分别设置有能够将绕线杯（2)、矽钢片组（5)封闭在机壳（6)、套筒 (1)之间的前盖（71)、后盖（72)。
3. 根据权利要求1所述的一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，其特征在于： 所述绕线杯（2) -端设置有与绕线杯（2)的线组接线连接的PCB电路板（21)，该PCB电路 板（21)通过引线（8 )与外部电源或电机驱动电路连接。
4. 根据权利要求1所述的一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，其特征在于： 所述永磁体（4)由钕铁硼材料制成。
5. 根据权利要求1所述的一种应用于人工心脏的高效能高稳定性电机，其特征在于： 所述泵体（3)除永磁体（4)以外的部分均采用钛合金材料制成。
【文档编号】H02K29/00GK104065230SQ201410281336
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】冯森铭 申请人:冯森铭