永磁无刷直流电机式人工心脏泵的制作方法

本发明属于数控领域，具体涉及一种永磁无刷直流电机式人工心脏泵。

背景技术：

众所周知，就目前而言，心脏疾病的治疗非常困难，当前除心脏移植以外没有根本的治疗方法的情况也较多。但是，由于心脏移植的条件很少能立即完备(例如必须等待适合于患者的捐献者的出现等等)，因此等待心脏移植的心脏疾病患者(待移植患者)处于在实现心脏移植之前必须长期等待的状况。因此，心脏移植手术之前的期间变得非常长，有时最终也无法进行心脏移植手术。另外，鉴于上述状况，还产生了不进行心脏移植手术而终身使用辅助人工心脏系统的想法。

人工心脏泵是一种心室辅助装置，具有人工心脏瓣膜与人工心脏泵的双重功能，既能保持血液单向流动，又能完成泵血功能，不需要额外的解剖空间，可作为重症心衰竭患者的治疗手段或者心脏移植手术前的过渡桥梁。瓣膜泵的研究正向着体积小、重量轻、可植入性强、高血液相容性的方向发展。永磁无刷直流电机由于具有高效率、体积小、结构简单、启动转矩大、过载转矩大、功率密度高、控制性能稳定等特点，常常作为瓣膜泵的驱动。

目前对于人工心脏泵还存在着许多未能解决的问题，因此，对它的研究具有重要意义。而作为血泵的驱动装置——驱动电机，它的效率、体积、温升、脉动等各方面的因素对人工心脏泵的性能起着至关重要的影响。因此，本文主要针对血泵的驱动电机做主要研究，从人工心脏泵的驱动系统的研究中提高心脏泵的性能，提高心脏泵的可行性及适用性。

鉴于此，提出一种永磁无刷直流电机式人工心脏泵本发明所要研究的课题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种永磁无刷直流电机式人工心脏泵，旨在提高人工心脏泵的可靠性，减小人工心脏泵的体积以及降低人工心脏泵的重量。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种永磁无刷直流电机式人工心脏泵，包括一瓣膜泵体、一输入人工血管以及一输出人工血管；所述瓣膜泵体具有一壳体，壳体内部设有一永磁无刷直流电机；

所述永磁无刷直流电机包括电机定子和电机转子，所述电机转子设在电机定子内部，所述电机定子为外定子，该外定子由硅钢片和嵌设在硅钢片中的定子绕组构成，所述硅钢片的槽数为六的整数倍，所述定子绕组为三相双层绕组；所述电机转子为内转子，该内转子由一转子体和一四片永磁磁极构成，四片永磁磁极沿着转子体外周贴设，其中，所述永磁体的极弧系数为0.94；所述转子体内部中空，在转子体的中空部设有一叶轮和一导叶；所述叶轮的螺线角为25°～45°。

作为本发明的进一步改进，所述永磁无刷直流电机还包括逆变器、转子位置检测器、控制器以及电源，所述位置传感器通过测得转子磁极的位置，经过控制器处理后为逆变功率管提供正确的换相逻辑。

作为本发明的进一步改进，所述的逆变器采用桥式逆变器，每相绕组分别与所述逆变器的功率管相连，两相绕组轮流导通，成星形三相六状态连接。

作为本发明的进一步改进，所述电源采用直流稳压电源。

作为本发明的进一步改进，将粘度和密度与血液相似的液体作为工作液体来测定扬程和流量的关系，在一定转速下，在纵轴上以mmHg单位取扬程，在横轴上以L/min单位取流量制作曲线时，扬程为150mmHg且流量为5L/min的点上的所述曲线的斜度处于-4～0的范围内。

作为本发明的进一步改进，所述人工心脏泵的测量流量计采用TransonicT110型，流量计管道采用内径为10mm的硅胶管，轴流泵的进出口处与#M1205A型生理监护仪的压力传感器相连。

作为本发明的进一步改进，所述硅钢片的槽数为6，每槽导体数为80。

作为本发明的进一步改进，所述定子和转子纸件设有环氧树脂灌注层。

作为本发明的进一步改进，所述叶轮的螺线角为30°。

作为本发明的进一步改进，所述硅钢片叠片系数K_Fe＝0.95。

本发明工作原理以及效果如下：

本发明涉及一种永磁无刷直流电机式人工心脏泵，包括瓣膜泵体、输入人工血管以及一输出人工血管；瓣膜泵体具有壳体，壳体内部设有永磁无刷直流电机；永磁无刷直流电机包括电机定子和电机转子，电机转子设在电机定子内部，电机定子为外定子，外定子由硅钢片和嵌设在硅钢片中的定子绕组构成，硅钢片的槽数为六的整数倍，定子绕组为三相双层绕组；电机转子为内转子，该内转子由一转子体和一四片永磁磁极构成，四片永磁磁极沿着转子体外周贴设，其中，永磁体的极弧系数为0.94；转子体内部中空，在转子体的中空部设有一叶轮和一导叶；叶轮的螺线角为25°～45°。本发明结构简单、可靠性好，通瓣膜泵体采用独特的永磁无刷直流电机，能够保证其体积小、重量轻、维护方便等的特点，有效满足人工心脏血泵的设计需求。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

附图1为本发明实施例的试验所搭建人体模拟循环的原理结构示意图。

具体实施方式

下面实施例将进一步举例说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例：一种永磁无刷直流电机式人工心脏泵

参见附图1，包括一瓣膜泵体、一输入人工血管以及一输出人工血管；所述瓣膜泵体具有一壳体，壳体内部设有一永磁无刷直流电机。

所述永磁无刷直流电机包括电机定子和电机转子，所述电机转子设在电机定子内部，所述电机定子为外定子，该外定子由硅钢片和嵌设在硅钢片中的定子绕组构成，所述硅钢片的槽数为六的整数倍，所述定子绕组为三相双层绕组；所述电机转子为内转子，该内转子由一转子体和一四片永磁磁极构成，四片永磁磁极沿着转子体外周贴设，其中，所述永磁体的极弧系数为0.94；所述转子体内部中空，在转子体的中空部设有一叶轮和一导叶；所述叶轮的螺线角为25°～45°。

本实施例中，采用人体模拟循环系统进行永磁无刷直流电机的性能测试，其中人体模拟循环系统由生理监护仪7、模拟心房2、瓣膜泵1、驱动装置5、稳压电源4、流量阀8、流量计5、速度显示模块6组成一个循环系统。

进一步地，所述永磁无刷直流电机还包括逆变器、转子位置检测器、控制器以及电源，所述位置传感器通过测得转子磁极的位置，经过控制器处理后为逆变功率管提供正确的换相逻辑。

进一步地，所述的逆变器采用桥式逆变器，每相绕组分别与所述逆变器的功率管相连，两相绕组轮流导通，成星形三相六状态连接。

进一步地，所述电源采用直流稳压电源。

进一步地，将粘度和密度与血液相似的液体作为工作液体来测定扬程和流量的关系，在一定转速下，在纵轴上以mmHg单位取扬程，在横轴上以L/min单位取流量制作曲线时，扬程为150mmHg且流量为5L/min的点上的所述曲线的斜度处于-4～0的范围内。

进一步地，所述人工心脏泵的测量流量计采用TransonicT110型，流量计管道采用内径为10mm的硅胶管，轴流泵的进出口处与#M1205A型生理监护仪的压力传感器相连。

进一步地，所述硅钢片的槽数为6，每槽导体数为80。

进一步地，所述定子和转子纸件设有环氧树脂灌注层。

进一步地，所述叶轮的螺线角为30°。

进一步地，所述硅钢片叠片系数K_Fe＝0.95。

本发明涉及一种永磁无刷直流电机式人工心脏泵，包括瓣膜泵体、输入人工血管以及一输出人工血管；瓣膜泵体具有壳体，壳体内部设有永磁无刷直流电机；

永磁无刷直流电机包括电机定子和电机转子，电机转子设在电机定子内部，电机定子为外定子，外定子由硅钢片和嵌设在硅钢片中的定子绕组构成，硅钢片的槽数为六的整数倍，定子绕组为三相双层绕组；电机转子为内转子，该内转子由一转子体和一四片永磁磁极构成，四片永磁磁极沿着转子体外周贴设，其中，永磁体的极弧系数为0.94；转子体内部中空，在转子体的中空部设有一叶轮和一导叶；叶轮的螺线角为25°～45°。本发明结构简单、通瓣膜泵体采用独特的永磁无刷直流电机，能够保证其体积小、重量轻、维护方便等的特点，满足了人工心脏血泵的设计需求。

需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。