双定子混合支承人工心脏泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及人工屯、脏累，具体设及双定子混合支承人工屯、脏累。
【背景技术】
[0002] 人工屯、脏经过几十年的发展历程，目前已发展到第=代，通过磁悬浮或者其他无 接触支承为标志，替代机械轴承从而消除轴承处血流滞止区，达到消除血栓的目的。轴流式 屯、脏累一般结构是转子位于定子的里面，转子的周边是叶轮。为了节省电功率，径向大多采 用永磁轴承悬浮，轴向大多采用电磁悬浮，可W控制悬浮间隙，使得转子始终处于全悬浮状 态。由于转子的周边要有叶轮，使得径向磁悬浮轴承的定子与转子之间的实际悬浮间隙变 大，实际间隙等于叶轮的高度与气隙之和。
[0003] 对于磁悬浮支承技术而言，悬浮力与间隙的平方成反比，间隙变大，功耗必然增 大，同时累体积也较大。而植入式人工屯、脏的发展方向是体积小、重量轻和功耗小，运就要 求磁轴承的设计上要有所突破，尽可能的简化结构，缩小尺寸。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了提供一种能有效减小血累体积和功耗、增强可植入性和运转 可靠性的、能结合动压支承和永磁支承的新型双定子混合支承人工屯、脏累。
[0005] 为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 双定子混合支承人工屯、脏累，包括设于外定子内部的内定子，在内定子与外定子 之间设有具有叶轮的转子，内定子设有径向轴承磁环，转子内设有与径向轴承磁环相互产 生斥力的径向磁环，转子设有电机磁铁，电机磁铁与设于外定子的电磁驱动装置作用带动 转子旋转，内定子的两端面各固设有用于导入或导出血液的导叶，内定子与外定子之间设 置转子的结构，悬浮气隙减小；当电磁驱动装置驱动转子旋转时，由于叶轮作用，血液绝大 部分通过外定子与转子之间的主流道由人工屯、脏累进口流向出口，由于压力差的作用，有 一部分血液会从转子与内定子之间的缝隙回流，在转子两端与前、后导叶之间有液膜轴承， 转子由静止开始旋转时，转子的叶轮与前导叶或者后导叶接触，当转子转速升高时，转子与 导叶之间血液产生的动压力将转子与前导叶或者后导叶脱离接触，形成液膜，从而形成动 压支承，动压支承配合永磁支承实现人工屯、脏累的五自由度混合悬浮支承。
[0007] 进一步地，所述电磁驱动装置为设于外定子外的电机线圈。
[000引进一步地，所述转子的两个端部各设有一个轴向液膜轴承。
[0009] 进一步地，所述内定子与所述转子间隔设定的距离，转子与外定子间隔设定的距 离。
[0010] 进一步地，所述径向轴承磁环为圆环状。
[0011] 进一步地，所述混合支撑人工屯、脏累的结构对称设置。
[0012] 进一步地，所述内定子呈圆柱状。
[0013] 进一步地，所述转子与所述内定子之间的流道设有导流线，杨通了血液流道解决 了由于血液滞止产生血栓问题。
[0014] 本发明的工作原理是：当人工屯、脏累工作时，电机线圈与电机磁铁作用，带动叶轮 旋转，由于液膜轴承作用，转子高速运转时血膜产生的动压力能将转子轴向悬浮起来，该悬 浮力与内定子和转子之间的径向斥力产生的侧向力W及人工屯、脏累出口血液产生的反作 用力实现平衡，即支承负载力由不需外加能量的径向轴承磁环与液膜轴承承担，混合支承 可使得转子始终处于全悬浮状态，从而省略了外加能源，省掉了磁轴承控制导线及控制系 统。由于悬浮间隙的减小不仅降低了永磁体的发热量，而且节省了能源，增加了血流的平稳 性。同时由于没有接触，所W没有摩擦升溫导致血栓的问题。由于转子与内定子之间的回流 血液的流道设计有导流线，杨通了血液流道解决了由于血液滞止产生血栓问题。该人工屯、 脏累能够实现无机械接触运转没有磨损，使用寿命几乎可W无限延长。
[0015] 公式(1)表明了悬浮力与悬浮间隙的关系：
[0017]式中S为悬浮间隙。
[0018] 由公式（1)可知，S变小，悬浮力f增加。由于悬浮力的增大可W降低功耗和体积，运 对于内置式人工屯、脏累是最重要的指标之一。
[0019] 本发明的有益效果是：
[0020] 1)采用内、外双定子固定，转子在二者之间的结构形式，实现动压支承和永磁支承 的混合全悬浮支承，增强了可植入性和运转的可靠性。
[0021] 2)因为径向轴承磁环间距离(悬浮气隙）减小，可W使在采用相同体积的永磁体时 径向悬浮力大，电机驱动力矩增大，从而可W减小功耗和减小永磁体体积。永磁体体积减 小，重量就会减小，增强了可植入性。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明人工屯、脏累的结构示意图；
[0023] 其中：1.前导叶2.前径向轴承3.电机线圈4.电机磁铁5.后轴向液膜轴承6. 后导叶7.后径向轴承8.转子9.内定子10.前轴向液膜轴承11.外定子。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整的描述。
[0025] 双定子混合支承人工屯、脏累，包括外定子11，外定子11的中部设有内定子9，内定 子9的两端均设有永磁径向磁环，在内、外定子之间有转子8,转子8设有与内定子磁环一一 对应的径向磁环，即图1中的前径向轴承2和后径向轴承7,转子8中有电机转子磁铁，在内定 子9的另两端面各固设有用于导入或导出血液的导叶，即图1中的前导叶1和后导叶6。
[0026] 所述电磁驱动装置为外定子外电机线圈3,电机线圈3为环形，与所述叶轮的电机 转子环形磁铁4配合为驱动电机。当人工屯、脏累工作时，电机线圈3与电机磁铁4作用，驱动 叶轮旋转。
[0027] 转子8的两个端部各设有一个轴向液膜轴承，即图I中的前轴向液膜轴承10和后轴 向液膜轴承5。
[0028] 转子8的两个端部各设有一个径向轴承，即图1中的前径向轴承2和后径向轴承7。
[0029] 当人工屯、脏累工作时，支承负载力由不需外加能量的径向轴承与轴向液膜轴承承 担，混合支承可使得叶轮始终处于全悬浮状态，从而省略了外加能源，省掉了磁轴承控制导 线及系统。不仅降低了永磁体(永磁磁环）的发热量，而且节省了能源，增加了血流的平稳 性。同时由于没有接触，所W没有摩擦升溫导致血栓的问题。
[0030] 血液从人工屯、脏累的左侧进入，由于转子8内、外侧均有流道，从转子8与内定子9 之间的间隙导入血流，转子8高速运转时血膜产生的动压力能将叶轮轴向悬浮起来，该悬浮 力与内定子9和转子8之间的径向斥力产生的侧向力W及人工屯、脏累出口血液产生的反作 用力实现平衡，即支承负载力由不需外加能量的径向轴承磁环与液膜轴承承担，混合支承 可使得转子8始终处于全悬浮状态，从而省略了外加能源，省掉了磁轴承控制导线及控制系 统，运样，人工屯、脏累能够无机械接触运转没有磨损，使用寿命几乎可W无限延长。
[0031 ]中间的叶轮与内定子的间隙变小，由公式(1)可知：
[0033] 式中，S为悬浮气隙。
[0034] S变小，悬浮力f大大增加，就可降低功耗，延长血累的工作寿命。
[0035] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 双定子混合支承人工心脏栗，其特征在于，包括设于外定子内部的内定子，在内定子 与外定子之间设有具有叶轮的转子，内定子设有径向轴承磁环，转子内设有与径向轴承磁 环相互产生斥力的径向磁环，转子设有电机磁铁，电机磁铁与设于外定子的电磁驱动装置 作用带动转子旋转，内定子的两端面各固设有用于导入或导出血液的导叶，内定子与外定 子之间设置转子的结构，悬浮气隙减小。2. 如权利要求1所述的混合支承人工心脏栗，其特征在于，所述电磁驱动装置为设于外 定子外的电机线圈。3. 如权利要求1或2所述的混合支承人工心脏栗，其特征在于，所述转子的两个端部各 设有一个轴向液膜轴承。4. 如权利要求3所述的混合支承人工心脏栗，其特征在于，所述内定子与所述转子间隔 设定的距离，转子与外定子间隔设定的距离。5. 如权利要求3所述的混合支承人工心脏栗，其特征在于，所述径向轴承磁环为圆环 状。6. 如权利要求1或2所述的混合支承人工心脏栗，其特征在于，所述混合支承人工心脏 栗的结构对称设置。7. 如权利要求1或2所述的混合支承人工心脏栗，其特征在于，所述内定子呈圆柱状。8. 如权利要求1或2所述的混合支承人工心脏栗，其特征在于，所述转子与所述内定子 之间的流道设有导流线。
【专利摘要】本发明公开了双定子混合支承人工心脏泵，包括设于外定子内部的内定子，在内定子与外定子之间设有具有叶轮的转子，内定子设有径向轴承磁环，转子内设有与径向轴承磁环相互产生斥力的径向磁环，转子设有电机磁铁，电机磁铁与设于外定子的电磁驱动装置作用带动转子旋转，内定子的两端面各固设有用于导入或导出血液的导叶，本发明的有益效果是：采用双定子，转子在两定子之间的结构形式，实现动压支承和永磁支承的混合支承，减小了支承间隙，因为径向轴承磁铁间距离减小，可以使在采用相同体积的永磁体时径向悬浮力大，电机驱动力矩大，从而可以减小功耗和减小永磁体体积，减轻了重量，增强了可植入性和运转的可靠性，延长了人工心脏泵的使用寿命。
【IPC分类】A61M1/12
【公开号】CN105477706
【申请号】CN201610024755
【发明人】刘淑琴, 边忠国, 王虎
【申请人】山东大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月14日