本实用新型专利技术涉及人工心脏泵领域，要解决的问题是提出体积小、结构简单、转矩大、功耗低的一种轴流式磁悬浮螺旋驱动装置。该装置由磁悬浮定子、磁悬浮转子和间隙组成；磁悬浮定子设有定子外壳，定子外壳轴向上下两端的中心位置分别设有液体输出口、液体输入口，径向内壁上嵌有定子永磁环，底部内壁上嵌有电机定子齿和电机定子轭环，顶部内壁上嵌有轴向电磁铁芯，轴向电磁铁芯绕有轴向电磁绕组，电机定子齿上绕有电机定子绕组；所述磁悬浮转子设有电机转子轭环，电机转子轭环径向外侧嵌有转子永磁环，径向内侧嵌有螺旋驱动片，轴向底部设有电机转子齿。该装置可置于人体中，用作人工心脏泵。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及人工心脏辅助装置，特别是涉及一种轴流式磁悬浮螺旋驱动装置。
技术介绍
心脏移植，作为治疗重危心脏病患者的重要途径，已成为医学界普遍关注的焦点，而人体心脏的供不应求阻碍了患者的有效治疗，研宄能部分或完全代替心脏泵血机能的人工心脏辅助装置具有重要意义。心脏辅助装置最初以仿生设计、模拟心脏搏动为主，逐渐发展到以磁悬浮控制技术为主的非接触磁悬人工心脏辅助装置。磁悬浮心脏辅助装置利用磁悬浮技术实现非接触运转，解决了机械式心脏辅助装置轴承处摩擦发热、易磨损、对血细胞损伤大、容易形成溶血和血栓的问题。轴向磁场盘式开关磁阻电机，具有开关磁阻电机和轴向磁场盘式电机的综合优势，具有功率密度高、转矩大、结构紧凑等优点。本专利采用轴向磁场盘式开关磁阻电机代替一般的磁悬浮电机，能在提供人工心脏辅助装置有效转矩的同时，减小装置体积。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是:克服现有人工心脏泵体积大、结构复杂、能耗高等缺点，采取磁悬浮控制技术、螺旋驱动技术和轴向磁场盘式开关磁阻电机技术，提供一种尺寸小、转矩大、能耗低、结构简单的轴流式磁悬浮螺旋驱动装置。技术方案是:一种轴流式磁悬浮螺旋驱动装置，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、轴向磁场盘式开关磁阻电机定子、轴向电磁绕组、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包括电机定子轭环、电机定子齿和电机定子绕组，所述定子外壳轴向上下两端的中心位置分别设有液体输出口、液体输入口，径向内壁上嵌有定子永磁环，底部内壁上嵌有轴向磁场盘式开关磁阻电机定子，顶部内壁上嵌有轴向电磁铁芯，所述轴向电磁铁芯绕有轴向电磁绕组；所述磁悬浮转子由轴向磁场盘式开关磁阻电机转子、螺旋驱动片和转子永磁环组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机转子包括电机转子轭环和电机转子齿，所述电机转子轭环径向外侧嵌有转子永磁环，径向内侧嵌有螺旋驱动片。本技术的技术方案还有:所述螺旋驱动片厚度薄，质量小，并用医用钛合金包裹，安全可靠，所述螺旋驱动片固定在转子轭环内壁上，随磁悬浮转子一起转动，通过螺旋页面驱动液体轴向流动，置于人体中作人工心脏泵时，可避免驱动过程中对血细胞的破坏。本技术的技术方案还有:所述定子永磁环位于转子永磁环轴向偏下位置，同极相对，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，所述径向永磁斥力实现磁悬浮转子的径向磁悬浮；安装时，调整定子永磁环与转子永磁环轴向相对位置，使得磁悬浮转子处于轴向平衡位置时，所述轴向向上的永磁斥力抵消磁悬浮转子所受重力，实现磁悬浮转子轴向非稳态磁悬浮。本技术的技术方案还有:所述轴向电磁铁芯呈凸齿状，4个轴向电磁铁芯在定子外壳顶部呈均匀圆周阵列分布，并与电机转子轭环相对，所述轴向电磁绕组绕在轴向电磁铁芯上，串联通电后与电机转子轭环相互作用，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:所述电机定子轭环、电机转子轭环与液体输入口、液体输出口同轴分布，所述电机定子齿在电机定子轭环上呈均匀圆周阵列分布，所述电机转子齿在电机转子轭环底部呈均匀圆周阵列分布，并与电机定子齿相对；所述电机定子绕组绕在电机定子齿上，根据“磁阻最小原理”，与电机转子齿相互作用，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；控制电机定子绕组电流，实现磁悬浮转子的旋转驱动及转矩、转速调节，同时轴向向下的电磁吸引力也会随之改变；通过调节轴向电磁绕组电流，相应改变轴向向上的电磁吸引力大小，克服轴向向上的永磁斥力与磁悬浮转子所受重力的合力、电机定子绕组产生的轴向向下的电磁吸引力、液体流动的反作用力的轴向分力，动态调节磁悬浮转子的轴向位置，实现磁悬浮转子的轴向稳态磁悬浮。本技术的技术方案还有:所述电机转子齿与电机定子齿为4/6齿结构，或为6/8齿结构，或为8/12齿结构。本技术的有益技术效果是:采用轴向磁场盘式开关磁阻电机结构，可以在获得有效转矩，提供足够流量的同时，减小装置体积，具有转矩大、结构紧凑、体积小的优点。利用永磁斥力抵消磁悬浮转子重力，降低电磁线圈能量损耗。叶轮采用螺旋驱动片，通过螺旋面为液体提供螺旋通道，驱动液体沿螺旋面轴向流动，避免了普通叶轮在旋转过程中对血细胞的破坏。【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8/12齿结构实施例的C-C向视图。图5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结构图。图中:1为磁悬浮定子，10为定子外壳，11为定子永磁环，12为轴向磁场盘式开关磁阻电机定子，120为电机定子轭环，121为电机定子齿，122为电机定子绕组，13为轴向电磁绕组，14为轴向电磁铁芯，15为液体输入口，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为螺旋驱动片，22为转子永磁环，3为间隙。【具体实施方式】本技术由磁悬浮定子1、磁悬浮转子2和间隙3组成；所述磁悬浮定子I由定子外壳10、定子永磁环11、轴向磁场盘式开关磁阻电机定子12、轴向电磁绕组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12包括电机定子轭环120、电机定子齿121和电机定子绕组122，所述定子外壳10轴向上下两端的中心位置分别设有液体输出口 16、液体输入口 15，径向内壁上嵌有定子永磁环11，底部内壁上嵌有轴向磁场盘式开关磁阻电机定子12，顶部内壁上嵌有轴向电磁铁芯14，所述轴向电磁铁芯14绕有轴向电磁绕组13 ;所述磁悬浮转子2由轴向磁场盘式开关磁阻电机转子20、螺旋驱动片21和转子永磁环22组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机转子20包括电机转子轭环200和电机转子齿201，所述电机转子轭环200径向外侧嵌有转子永磁环22，径向内侧嵌有螺旋驱动片21。旋转驱动实现:参见图1、图5，电机定子轭环120、电机转子轭环200与液体输入口 15、液体输出口 16同轴分布；参见图4、图5，电机定子齿121在电机定子轭环120上呈均匀圆周阵列分布；参见图3、图5，电机转子齿201在电机转子轭环200底部呈均匀圆周阵列分布，并与电机定子齿121相对；其中电机定子齿121绕有电机定子绕组当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轴流式磁悬浮螺旋驱动装置，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）、轴向磁场盘式开关磁阻电机定子（12）、轴向电磁绕组（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（12）包括电机定子轭环（120）、电机定子齿（121）和电机定子绕组（122），所述定子外壳（10）轴向上下两端的中心位置分别设有液体输出口（16）、液体输入口（15），径向内壁上嵌有定子永磁环（11），底部内壁上嵌有轴向磁场盘式开关磁阻电机定子（12），顶部内壁上嵌有轴向电磁铁芯（14），所述轴向电磁铁芯（14）绕有轴向电磁绕组（13）；所述磁悬浮转子（2）由轴向磁场盘式开关磁阻电机转子（20）、螺旋驱动片（21）和转子永磁环（22）组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机转子（20）包括电机转子轭环（200）和电机转子齿（201），所述电机转子轭环（200）径向外侧嵌有转子永磁环（22），径向内侧嵌有螺旋驱动片（21）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李波，孙传余，杨巧春，文艺成，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37
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