叶轮和马达组件的制作方法

叶轮和马达组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于CPAP或其它呼吸辅助装置的加压气体源中的轻质叶轮。叶轮可以是无护罩的或以另外方式的轻质的。
【专利说明】叶轮和马达组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体供应和气体增湿装置，其特别地但不仅仅用于为需要供应气体以便治疗诸如阻塞性睡眠呼吸暂停(0SA)、打鼾或慢性阻塞性肺病(COPD)等的疾病的患者或用户提供呼吸辅助。特别地，本发明涉及一种在使用中与气体供应装置成一体的用于气体供应装置中的压缩器或送风器。
【背景技术】
[0002]为了治疗目的将增湿气流提供给患者的设备或系统在本领域中是公知的。用于提供该类型的疗法、例如CPAP疗法的系统具有一种结构，其中所需压力下的气体从送风器(也被称为压缩器、辅助呼吸单元、风扇单元、流动生成器或压力生成器)输送到在送风器的下游的增湿器室。当气体通过增湿器室中的加热、增湿空气时，它们变为由水蒸汽饱和。气体然后经由气体管道输送到在增湿器的下游的用户或患者。
[0003]增湿气体可以从模块化系统输送到用户，所述模块化系统已从经由管道串联连接的独立单元(也就是系统，其中增湿器室/加热器和呼吸单元/送风器是独立装置)组装。在图1中显示接收来自模块化辅助呼吸单元和增湿器系统(一起或独立地，“呼吸辅助装置”)的空气的用户I的示意图。加压空气从辅助呼吸单元或送风器2a经由连接器管道10提供给增湿器室4a。增湿、加热和加压气体经由用户管道3离开增湿器室4a，并且经由用户接口 5提供给患者或用户I。
[0004]使用一体化送风器/增湿器系统越来越常见。典型的一体化系统(“呼吸辅助装置”)由提供加压气流的主送风器或辅助呼吸单元和与送风器单元配合或以另外方式刚性地连接到送风器单元的增湿器单元组成。该配合例如通过滑动式或推动式连接发生，使得增湿器紧紧地保持就位在主送风`器单元上。在图2中显示接收来自一体化送风器/增湿器单元6的空气的用户I的示意图。系统以与图1中所示的模块化系统相同的方式操作，区别在于增湿器室4b已与送风器单元一体化以形成一体化单元6。图1和2中所示的用户接口 5是覆盖用户I的鼻的鼻罩。然而，应当注意在这些类型的系统中，覆盖口和鼻的罩、全面罩、鼻套管或任何其它合适的用户接口可以代替所示的鼻罩。也可以使用单独口接口或口罩。而且，管道的患者或用户端可以连接到气管切开配件或气管内插管。
[0005]US 7，111，624包括一体化系统的详细描述。‘滑动式’水室在使用中连接到送风器单元。该设计的变型是滑动式或夹式设计，其中室在使用中封闭在一体化单元的一部分的内部。在WO 2004/112873中显示该类型的设计的例子，其描述送风器或流动生成器50和关联的增湿器150。
[0006]对于这些系统，最常见的操作模式如下:由送风器通过入口将空气吸引到至少围绕并且封闭系统的送风器部分的壳体中。送风器(由微控制器、微处理器或类似装置控制)加压来自流动生成器出口的空气流并且将其传到增湿器室中。空气流在增湿器室中加热和增湿，并且经由出口离开增湿器室。挠性软管或管道直接或间接连接到增湿器出口，并且加热、增湿气体经由管道传到用户。这在图2中示意性地显示。[0007]叶轮型风扇或送风器在该类型的呼吸系统中最常用。叶轮叶片单元包含在叶轮外壳内。叶轮叶片单元通中央芯轴连接到某种形式的驱动器。在图3和4中显示典型的叶轮外壳。在图5和6中显示典型的旋转叶轮单元54，其具有多个叶片151和在使用中位于外壳的内部的护罩152。空气通过孔吸引到叶轮单元的中心中，并且然后由旋转叶轮单元的叶片从外壳的中心向外朝着出口通道(通常位于外壳的一侧)推动。一般而言，家庭用户接受睡眠呼吸暂停或类似疾病的治疗。最常见的是使用鼻罩或覆盖口和鼻的罩。如果使用鼻罩，常见的是绑住或封住口，使得系统的使用是有效的(口泄漏和关联的压降明显减小或消除)。对于由用户的呼吸确定的流动的范围，CPAP装置压力生成器以大致恒定的压力提供气体的流动。
[0008]通常可以在使用之前或使用期间由用户或设置系统的医疗专业人员压力调节压力。在使用期间提供可变压力的系统也是已知的，例如提供两个压力水平(一个用于吸气的压力(IPAP)和一个呼气相期间的低压力(EPAP))的BiPAP机器。可变压力或恒定压力系统全部是“呼吸辅助装置”。

【发明内容】

[0009]本发明的目的是提供一种用于呼吸辅助装置的改进的叶轮或送风器/压缩器或一种改进的呼吸辅助装置。
[0010]在一方面本发明可以被说成涉及一种呼吸辅助装置，其包括:加压气体源，所述加压气体源包括:气体入口，能够将加压气体排出到所述呼吸辅助装置的出口的气体出口，和轻质叶轮。
[0011]优选地所述轻质叶轮是无护罩的或被以另外方式减少材料。
[0012]优选地所述轻质叶轮被一件式地形成。
[0013]优选地所述轻质叶轮具有15到60mm之间的半径。
[0014]优选地所述轻质叶轮具有小于2克并且优选地在0.8到1.8克之间的质量。
[0015]优选地所述轻质叶轮具有大于50:1Pa/克*mm并且优选地大于80:1Pa/克*mm的惯性压力与半径的比率。
[0016]优选地所述轻质叶轮具有小于15g*mm并且优选地在8到12g*mm的范围内的惯性
力矩与半径的比率。
[0017]优选地所述轻质叶轮具有16:1或更大的叶片扫掠体积与叶片体积的比率。
[0018]优选地所述叶轮是围绕中心轴线可旋转的离心叶轮。
[0019]优选地所述呼吸辅助装置包括用于驱动所述叶轮的马达，其中使用场定向控制操作所述马达。
[0020]优选地所述气体源还包括外壳，所述外壳具有封闭所述叶轮的上和下内表面，并且其中所述叶轮具有多个叶片，所述多个叶片凭借无护罩大致向所述外壳的所述上和下内表面开放。
[0021]优选地所述外壳形成所述呼吸辅助装置的一部分或与所述呼吸辅助装置一体化。
[0022]优选地所述气体源还包括限定所述外壳内的第一和第二内部区域的分隔部，其中所述第一和第二区域由形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的开口流体地连接。
[0023]优选地形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的所述开口至少部分地是圆的。[0024]优选地形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的所述开口为新月形。
[0025]优选地所述第一区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体入口。
[0026]优选地所述第二区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体出口。
[0027]优选地所述叶轮具有旋转轴线，所述分隔部从所述旋转轴线径向地延伸。
[0028]优选地所述外壳还包括在所述第二区域中的螺旋形部。
[0029]优选地所述开口邻近所述螺旋形部的周边。
[0030]优选地所述叶轮位于所述第一区域内。
[0031]优选地所述叶轮叶片的远端在叶片旋转的方向上弯曲。
[0032]优选地所述呼吸辅助装置还包括马达，所述马达包括:位于定子内的可旋转轴，和支撑所述定子内的所述可旋转轴的至少一个轴承结构，所述轴承结构具有一个或多个轴承安装件。
[0033]优选地所述轴承安装件为所述可旋转轴提供顺应支撑。
[0034]优选地所述一个或多个轴承安装件的外部分接合所述定子和/或定子框架和/或其它结构。
[0035]优选地所述一个或多个轴承安装件的外部分接合所述定子和/或所述定子的框架。
[0036]优选地所述定子包括定子框架，所述定子框架的内表面与所述轴承结构接合。
[0037]优选地所述轴承结构还包括由所述轴承安装件围绕所述可旋转轴的轴线支撑的一个或多个轴承。
[0038]优选地所述加压气体源具有外壳，并且所述呼吸装置还包括马达安装件，所述马达安装件联接所述定子和所述外壳以为所述马达提供顺应支撑。
[0039]优选地所述轴承安装件和/或所述马达安装件是挠性的和/或弹性的。
[0040]优选地所述螺旋形部具有至少部分地限定所述螺旋形部和所述气体出口之间的过渡部的突舌，所述突舌位于所述第二内部区域中。
[0041]优选地所述轴承安装件具有弯曲环形主体并且当与所述定子和/或定子框架和/或其它结构接合时所述环形主体强制进入将预负荷提供给所述一个或多个轴承的接合配置。
[0042]优选地所述轴承安装件由提供弹性和/或挠性的材料制造从而当在接合配置中时提供预负荷。
[0043]优选地所述轴承安装件由提供阻尼的材料制造。
[0044]优选地使用场定向控制操作所述马达。
[0045]在另一方面本发明可以被说成涉及一种呼吸辅助装置，其包括:马达，所述马达包括位于定子内的可旋转轴，支撑所述定子中的所述可旋转轴的轴承结构，所述轴承结构具有一个或多个轴承安装件。
[0046]优选地所述轴承安装件为所述可旋转轴提供顺应支撑。
[0047]优选地所述一个或多个轴承安装件的外部分接合所述定子和/或定子框架和/或其它结构。
[0048]优选地所述定子包括定子框架， 所述定子框架的内表面与所述轴承结构接合。
[0049]优选地所述轴承结构还包括由所述轴承安装件围绕所述可旋转轴的轴线支撑的一个或多个轴承。
[0050]优选地所述轴承安装件是挠性的和/或弹性的。
[0051]优选地所述轴承安装件具有弯曲环形主体并且当与所述定子和/或定子框架和/或其它结构接合时所述环形主体强制进入将预负荷提供给所述一个或多个轴承的接合配置。
[0052]优选地所述轴承安装件由提供弹性和/或挠性的材料制造从而当在接合配置中时提供预负荷。
[0053]优选地所述轴承安装件由提供阻尼的材料制造。
[0054]在另一方面中本发明可以说涉及一种加压气体源，其包括:在外壳内由马达驱动的离心叶轮，所述外壳具有气体入口、气体出口和限定第一和第二内部区域的分隔部，其中所述第一和第二区域由所述分隔部中的开口流体地连接。
[0055]优选地所述第一区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体入口。
[0056]优选地所述第二区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体出口。
[0057]根据以上任何一项 的加压气体源在根据以上任何一项的呼吸辅助装置中的用途。
[0058]在另一方面本发明可以被说成涉及一种呼吸辅助装置，其包括:加压气体源，所述加压气体源包括:外壳，气体入口，能够将加压气体排出到所述呼吸辅助装置的出口的气体出口，马达，所述马达具有可旋转轴和在定子内支撑所述可旋转轴的至少一个轴承结构，所述轴承结构具有一个或多个挠性和/或弹性轴承安装件以为所述可旋转轴提供顺应性和/或预负荷和/或阻尼，联接到所述可旋转轴的轻质叶轮，挠性和/或弹性马达安装件，所述马达安装件联接所述定子和所述外壳以为所述马达提供顺应性和/或阻尼，分隔部，所述分隔部限定所述外壳内的第一和第二内部区域，其中所述第一和第二区域由形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的新月形开口流体地连接。
[0059]优选地所述轻质叶轮是无护罩的或以另外方式减少了材料。
[0060]优选地所述轻质叶轮一件式地形成。
[0061]优选地所述轻质叶轮具有15到60mm之间的半径。
[0062]优选地所述轻质叶轮具有小于2克并且优选地在0.8到1.8克之间的质量。
[0063]优选地所述轻质叶轮具有大于50:1Pa/克*mm并且优选地大于80:1Pa/克*mm的惯性压力与半径的比率。
[0064]优选地所述轻质叶轮具有小于15g*mm并且优选地在8到12g*mm的范围内的惯性
力矩与半径的比率。
[0065]优选地所述轻质叶轮具有16:1或更大的叶片扫掠体积与叶片体积的比率。
[0066]在另一方面本发明可以被说成涉及一种加压气体源，其包括:气体入口，气体出口，具有轴的马达，和轻质叶轮，所述轻质叶轮连接到所述马达并且可旋转以吸引来自入口的气体并且通过出口排出气体，其中所述叶轮是无护罩的或以另外方式减少了材料。
[0067]优选地所述叶轮是围绕中心轴线可旋转的离心叶轮。
[0068]优选地所述气体源还包括外壳，所述外壳具有封闭所述叶轮的上和下内表面，并且其中所述叶轮具有多个叶片，所述多个叶片由于无护罩的原因而大致向所述外壳的所述上和下内表面开放。
[0069]优选地所述外壳形成CPAP机器的一部分或与CPAP机器一体化。[0070]优选地所述气体源还包括限定所述外壳内的第一和第二内部区域的分隔部，其中所述第一和第二区域由形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的开口流体地连接。
[0071]优选地形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的所述开口至少部分地是圆的。
[0072]优选地所述第一内部区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体入口。
[0073]优选地所述第二内部区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体出口。
[0074]优选地所述叶轮具有旋转轴线，所述分隔部从所述旋转轴线径向地延伸。
[0075]优选地所述外壳还包括在所述第二区域中的螺旋形部。
[0076]优选地所述开口邻近所述螺旋形部的周边。
[0077]优选地所述叶轮位于所述第一区域内。
[0078]优选地所述叶轮叶片的远端在叶片旋转的方向上弯曲。
[0079]优选地还包括马达，所述马达包括:位于定子内的可旋转轴，和支撑所述可旋转轴的至少一个轴承结构，所述轴承结构具有与所述定子接合并且轴向地对准以为所述可旋转轴提供顺应支撑的一个或多个轴承安装件。
[0080]优选地所述一个或多个轴承安装件的外部分接合所述定子。
[0081]优选地所述定子包括 定子框架，所述定子框架的内表面与所述轴承结构接合。
[0082]优选地所述轴承结构还包括由所述轴承安装件围绕所述可旋转轴的轴线支撑的一个或多个轴承。
[0083]优选地所述加压气体源还包括马达安装件，所述马达安装件联接所述定子框架和所述外壳以为所述马达提供顺应支撑。
[0084]优选地所述轴承安装件是挠性的和/或弹性的。
[0085]优选地所述螺旋形部具有至少部分地限定所述螺旋形部和所述气体出口之间的过渡部的突舌，所述突舌位于所述第二内部区域中。
[0086]优选地所述马达是矢量控制的。
[0087]引用专利说明书、其它外部文献或其它信息源的该说明书中，这一般是为了提供用于论述本发明的特征的背景。除非另外具体地说明，对这样外部文献的引用不应当被理解为承认在任何管辖范围内的这样的文献、这样的信息源是现有技术或形成本领域中的公知常识的一部分。
[0088]当在该说明书中使用时，术语“包括”表示“至少部分地由…组成”。当解释包括术语“包括”的该说明书中的每个语句时，除了以该术语开头的那个或那些以外的特征也可能存在。“包括”的相关术语应当以相同的方式解释。
[0089]对本文中所公开的数字的范围(例如，I到10)的引用也意图包含对该范围内的所有有理数(例如，I, 1.1, 2，3，3.9，4，5，6，6.5，7，8，9和10)以及该范围内的有理数的任何范围(例如，2到8，1.5到5.5和3.1到4.7)的引用。
【专利附图】

【附图说明】
[0090]现在将参考附图描述本发明的优选形式。
[0091]图1显示模块化辅助呼吸单元和增湿器系统的示意图。
[0092]图2显示模块化辅助呼吸单元和增湿器系统的示意图。
[0093]图3显示送风器单元的例子的平面图。[0094]图4显示图3的送风器单元的侧视图。
[0095]图5显示叶轮的轮廓图。
[0096]图6显示叶轮的另一轮廓图。
[0097]图7显示气体供应单元的轮廓图。
[0098]图8显示图7的气体供应单元的分解图。
[0099]图9显示气体供应单元的内部视图(从下面观察)。
[0100]图10显示图9的气体供应单元的轮廓图。
[0101]图11显示一个实施例的送风器单元的顶侧的平面图。
[0102]图12显示图11的送风器的底侧的平面图。
[0103]图13显示图12的送风器单元的底侧的轮廓图。
[0104]图14A显示根据一个实施例的不具有护罩的叶轮的平面图。
[0105]图15A显示不具有护罩的图14a的叶轮的轮廓图。
[0106]图14B显示根据一个实施例的具有减少的护罩材料的叶轮的平面图。
[0107]图15B显示具有减少的护罩材料的图14b的叶轮的轮廓图。
[0108]图14C显示具有蹼结构的叶轮的平面图。
[0109]图15C显示具有蹼结构的图14c的叶轮的轮廓图。
[0110]图16显不一个实施例的优选外壳和叶轮的分解图。
[0111]图17显示一个实施例的下外壳、分隔部和叶轮的平面图。
[0112]图18显示图17的部件的轮廓图。
[0113]图19显示一个实施例的马达和叶轮的横截面图。
[0114]图20显示一个实施例的马达安装结构。
[0115]图21显示一个实施例的具有马达和叶轮的马达安装结构。
[0116]图22A显示早期送风器单元的平均声压水平的图形。
[0117]图22B显示本发明的送风器单元的平均声压水平的图形。
[0118]图23显示第二实施例的具有马达和叶轮的马达安装结构。
[0119]图24显示第二实施例的定子叠片。
[0120]图25显示第二实施例的极面。
[0121]图26显示第二实施例的轴承安装件。
[0122]图27显示第二实施例的马达和叶轮的横截面图。
[0123]图28显示第二实施例的马达安装结构。
[0124]图29A是早期送风器单元的压力响应图。
[0125]图29B是本发明的送风器单元的压力响应图。
【具体实施方式】
[0126]将参考呼吸辅助装置/系统描述本发明，其中增湿器室与气体供应单元(也被称为呼吸器单元或送风器单元)一体化。然而，应当注意系统同样可应用于模块化系统。
[0127]本发明涉及一种轻质/低惯性叶轮。叶轮的轻质性质提供低惯性。
[0128]在图7中显示本发明所体现的一体化气体供应单元7的例子，这是一个例子并且不应当是限制。一体化单元7包括两个主要部件:气体供应单元或送风器单元8和增湿器单元9。除了增湿单元9的顶部以外，增湿器单元9在使用中部分地封闭在送风器单元8的外部壳体80内。它也包括用于控制送风器单元和其它操作的内部控制器14，例如微控制器、微处理器或类似装置，例如以虚线示意性地显示。不必详细地描述增湿单元9的结构和操作以便完整地描述本发明。
[0129]气体供应单元8的主体具有大体矩形块的形式，具有大致竖直侧和后壁，以及稍稍向后倾斜的前面(如果需要，所有壁可以稍稍向内倾斜)。在优选实施例中，壁、基部和顶表面全部尽量制造和连接成最小化接缝的出现，并且密封任何必要的接缝。
[0130]如图7中所示,气体供应单元8包括位于气体供应单元8的前面的下部分上的控制旋钮11，控制显示器12位于旋钮11的正上方。患者出口 30显示为穿出气体供应单元8的后壁。在优选实施例中，出口 30的自由端部面向上以易于连接。患者出口 30能够允许气动和电气连接到在一体化单元7和患者接口(例如，接口 5)之间延伸的管道(例如，管道3)的一个端部。可以使用的连接器的类型和可以进行的双向连接的类型的例子在US6，953，354中被描述。应当注意为了阅读该说明书，在适当情况下患者接口可以认为包括接口 5和管道3。
[0131]现在将参考图8、9和10描述气体供应单元8的内部结构和部件。气体供应单元8包括形成气体供应单元8的一部分或封闭气体供应单元的封闭外部壳体80。壳体80包括用于管道输送通过气体供应单元8的内部空气通道，并且也包括在使用中气体供应单元8的部件位于其中的内部凹陷、腔或狭槽。气体供应单元8的壳体80还能够包括顶部敞开隔室13。在使用中，增湿器室9位于隔室13内。送风器单元8包括位于隔室13的底部处的加热器基部或加热器板。增湿器入口孔15和增湿器出口孔16位于隔室13的壁上，朝着隔室13的顶部。在优选实施例中，当系统在使用中时入口和出口孔15、16对准以与位于增湿器室9上的入口和出口增湿器端口 17、18配合。应当注意其它形式的增湿器入口是可能的。例如，管道在气体供应单元8和例如增湿器室9的盖之间延伸。而且，如果增湿器室是独立装置(也就是说，在使用中非刚性地连接到气体供应单元)，则增湿器入口孔15将不直接连接到增湿器室，而是将改为`连接到从气体供应单元上的增湿器入口孔通向增湿器室的管道或类似装置的一个端部。
[0132]来自大气的空气通过大气入口通气孔19抽入到气体供应单元8的壳体中。该通气孔19可以在任何适宜的位置位于气体供应单元8的壳体的外表面上。在优选实施例中，如图9中所示(从下面观察外壳)，入口通气孔19位于气体供应单元8的壳体的后表面上，在后表面的右手侧(当向前看时的右手侧)。在优选实施例中，空气借助于风扇单元20通过入口通气孔19被吸入，所述风扇单元形成气体供应单元8的一部分，并且位于气体供应单元8的封闭外部壳体的内部。风扇单元20提供用于气体供应单元和因此用于辅助呼吸系统的加压气流。下面将更详细地描述风扇单元20。空气经由通过气体供应单元8的壳体形成的弯曲入口路径22间接地被抽入到风扇单元20中。路径C从入口通气孔19向上延伸到电源腔之上并且通过文丘里管(以虚线显示)进入弯曲路径22 (包括吸收泡沫通道并且通过热敏电阻流动传感器)到达形成于气体供应单元壳体80中的孔23，孔23进入形成于风扇单元20位于其中的气体供应单元壳体80中的凹陷/送气室21。
[0133]气流如下通过风扇单元20传到增湿器入口孔15:气体供应单元8的壳体包括室或出口导管26，所述导管形成出口空气路径的至少一部分以允许风扇单元20和增湿器入口孔15之间的气体连通。在优选实施例中，出口导管26在气体供应单元8的右手侧壁(从后面向前看)和前壁之间向上延伸，一直到增湿器入口孔15。如图9和10中所示，离开风扇单元20的空气进入导管26。
[0134]在使用中，空气经由增湿器入口孔15离开气体供应单元或送风器8的壳体并且进入增湿器室9。在优选形式中，增湿器入口孔15形成导管26的端部处的出口。气体在通过直接或间接连接到患者出口 30的增湿器出口孔16离开室9之前在室9中增湿和加热(应当注意增湿器室9的出口也可以完全从气体供应单元8分离)。加热增湿气体然后经由管道3传到用户I。患者出口 30能够允许患者管道3的气动附连，并且在优选实施例中，出口30也能够允许经由电连接器的电气连接。如果管道3将被加热，则组合电气和气动连接会是有用的。管道、例如管道3的电加热可以防止或最小化管道3内的冷凝的发生。也应当注意出口连接不必须经由一体化单元7的壳体。如果需要，用于管道3的连接可以直接位于来自增湿器室9的出口上。
[0135]送风器单元8在使用中被设置到用户指定的压力水平和/或可以自动地控制压力水平。取决于用户呼吸，优选实施例的流率将在使用期间变化。到达风扇单元20的功率可以变化以改变叶轮24旋转的速度并且因此改变压力。
[0136]现在将特别地参考图11、12和13描述根据一个实施例的风扇单元20的结构。风扇单元20在使用中位于气体供应单元8的壳体的凹陷21中，如上面参考图9和10所述。在优选形式中，风扇单元20包括位于具有蜗壳或涡壳25形式的壳体的内部的旋转叶轮。
[0137]可以看到风扇单元20在平面图中看上去为大体圆形，如图11和12中所示。风扇壳体25包括入口孔27。在优选形式中，入口孔27是大致位于壳体25的中心中并且从壳体的内部通向内部的圆形孔。来自入口路径22 (参见图10)的空气经由入口孔27进入风扇壳体25。应当注意在包括孔23和凹陷21的至少一部分作为空气入口路径的一部分的适合情况下，说明书应当被理解为包括这些元件。风扇单元20的壳体25的优选形式也包括出口通道28。
`[0138]在优选形式中，出口通道28是短通道，所述短通道形成为壳体25的一体部分并且大致在圆周的切向上对准大体圆形壳体25的剩余部分。风扇壳体出口孔或出口孔29(例如参见图13)位于通道28的外端处。应当注意风扇壳体出口孔29可以在任何适当的位置位于通道28上(即，它不必须在通道的端部处，它例如可以通过沿着它的长度的通道壁中途)。出口孔29通向导管26中。出口通道28形成从风扇到增湿器入口孔15的空气路径的一部分。
[0139]除了通道28的入口孔27和出口孔29以外，风扇壳体25在使用中包围风扇。在优选实施例中，风扇单元20的旋转由马达驱动,风扇或叶轮单元能够连接到马达。空气或气体通过壳体25的中心中的入口孔27被抽入到叶轮单元24的中心中，并且然后当叶轮单元24旋转时作为气流由叶轮叶片31向外推动通过出口通道28的出口孔29。
[0140]在优选形式中，风扇出口通道或出口通道28具有大体矩形横截面，并且出口通道28大致切向地对准壳体25。然而,风扇出口通道28的横截面可以是任何合适的形状,例如卵形、矩形或圆形。风扇出口通道28也可以与叶轮单元成任何合适的角布置，例如径向地面向外，或成切向和径向之间的任何合适角。风扇出口通道28导致气体由叶轮单元24向外推出以联合作为流体气流，并且确定气流流动的方向。气流的总体路径或总体方向将沿着从风扇朝着风扇壳体出口孔29的通道。
[0141]在图14和15中显示叶轮的优选形式。叶轮24具有从中心毂32向外延伸的多个叶片31。叶轮是离心叶轮。毂32限定轴线，叶轮围绕所述轴线旋转。优选地毂32具有在下侧上的孔或凹陷以允许与促进叶轮旋转的马达轴接合。然而，可以使用其它接合机构，例如用轴包覆模制毂。当叶轮旋转时，空气在邻近毂32的区域中进入叶轮叶片，径向向外移动并且邻近叶片尖端33离开叶片。叶轮优选地一件式地被制造(“整体构造”)，与模制成多个部分并且相联接是相反的。当没有护罩或最多有一个护罩时这是可能的。这减小可能导致不平衡或其它缺陷的部件的失配。在优选实施例中没有护罩(与例如图5和6中所示的护罩152形成对比)。
[0142] 叶片31优选地提供从毂32到叶片尖端的大致平坦表面，并且入射旋转的方向以由此离心气体。优选地，叶轮叶片尖端33的尖端在叶轮旋转的方向上(箭头“A”)部分地弯曲。也就是说，叶片尖端33是前掠的。与直或后掠叶片相比前掠叶片尖端有助于将更强的旋转力施加到流动通过叶轮的气体。前掠叶片尖端有助于产生每个叶片的尖端之间的高压力环形空间。叶轮叶片的内部分31可以是稍稍后掠的。后掠叶片允许气体在叶片表面自身上的某种程度的再循环。后掠内叶片部分可以有益于增加压力生成并且允许稳定的低和反向气流。
[0143]叶轮构造成轻质的。优选地，这通过使叶轮无护罩或至少部分地无护罩，由此减轻重量。为了获得轻质叶轮，如图14a和15a中所示，优选叶轮24的叶片31的每一个在叶片之间敞开(也就是说，叶轮的上和下“面”或“平面”向风扇单元20的外壳的内表面开放)，由此限定无护罩离心叶轮。通过省略叶轮叶片的上和/或下面上的护罩，叶轮24的重量可以显著减小。除了省略护罩以外或替代地，叶轮的重量也可以以其它方式减小。例如，可以使用轻质材料。而且，具有最少材料和叶片之间的大间隙的薄叶片可以实现以减小重量。替代地，可以使用例如图14b、15b中所示的去除一些材料的护罩35。提供扇贝形36护罩，由此去除叶片31之间的一些材料。可以去除材料的任何合适量。护罩沟流来自叶轮的空气。在去除相当多材料的情况下，由此产生的结构实际上可以不再执行护罩的该功能，而是仅仅为叶轮叶片31提供支撑。在该情况下，叶轮24仍然可以被认为是无护罩的，尽管具有叶轮叶片31之间的某个结构。在图14c、15c所示的又一实施例中，叶轮叶片之间的结构是居中地布置在叶轮之间的蹼。这样的结构不用作护罩。减少材料的结构或蹼36可以具有任何形状(不仅仅是扇贝形)或范围，图14b、15b、14c、15c显示其中的两个例子。轻质叶轮24提供例如制造成本、低旋转惯性的益处，并且一旦制造就平衡或需要很少的努力进行旋转平衡。具有低旋转惯性的叶轮可以快速地加速和减速。轻质、无护罩叶轮因此能够快速地响应波动压力要求，例如连接到叶轮在其中操作的呼吸辅助装置的患者的正常吸气和呼气周期。
[0144]例如，通常在呼吸辅助装置上使用的、重量为大约17克并且具有6kg.mm2的惯性的常规护罩叶轮可以在大约2秒内响应IOcmH2O的压力波动。相比之下，重量为大约1.7克并且具有0.5kg.mm2的惯性的优选叶轮在大约IOOms内响应IOcmH2O的压力波动。图29A显示重量为17克的早期叶轮的压力与时间的关系的图形。叶轮操作以试图在患者的正常吸气和呼气周期期间保持4cmH20的恒定压力。相比之下，图29B显示优选叶轮24的压力与时间的关系的图形。可以看到早期叶轮上的质量和旋转惯性的减小具有比图29A的叶轮小得多的压力波动。减小的压力波动对患者的呼吸过程的破坏较小，并且因此有利地增加患者舒适性。
[0145]如上所述，可以通过省略护罩获得轻质。然而，不必省略整个护罩，而是仅仅省略足够的护罩以将叶轮的重量减小到合适水平，例如如图14B、15B、14C、15C中所示。所以，可以通过在叶片之间具有尽可能多的敞开空间(区域或体积)获得轻质。可以根据叶片体积与叶片扫掠体积比率/百分比限定敞开空间。也就是说，叶片在旋转时扫掠体积X，并且叶片自身具有组合体积Y(其是每个叶片的组合体积)。替代地，从平面图的角度看，可以根据叶片面积与叶片扫掠面积的比率限定敞开空间。比率应当保持尽可能低。在一个实施例中，例如叶轮的扫掠体积为大约19，000mm3，其中叶片构成大约1，200mm3的体积。扫掠体积与叶片体积的比率因此为大约16:1，由此限定与较小、设计更致密并且更重的早期使用叶轮相比轻质的叶轮。
[0146]轻质叶轮可以具有例如小于2克并且优选地在0.8到1.8克之间或更优选地在 1.2到1.7克之间、乃至更优选地为1.7克的重量。这些仅仅是例子或优选实施例并且叶轮不需要这样重量，而可以是使它轻质的某个其它重量。
[0147]替代地，轻质叶轮可以设计成去除尽可能多的护罩以将惯性力矩与半径的比率降低到优选地小于15克*mm，并且更优选地在8-12克*mm之间并且在一个可能的实施例中为大约11克*mm。例如，在一个可能的实施例中，这样的叶轮可以具有35mm的半径,219mm的周长和在15，OOOrpm下的344.22的惯性力矩，54.98m/s的尖端速度，I, 800Pa的压力和3.5或更大、例如5.59的惯性尖端速度与半径的比率。更一般地，轻质叶轮可以具有在以下范围内的尺寸/参数(应当注意这些范围是指示而不是限制):
[0148]半径:15mm-60mm
[0149]重量:小于2克。
[0150]在1，OOOPa下惯性压力与半径的比率大于50:1帕/克*mm并且优选地为80:1帕
/ 克
[0151]轻质叶轮允许使用更大半径的叶轮。可以使用不同于上述的另一较大半径叶轮。较大半径叶轮提供更大的尖端速度和压力。叶轮的构造允许更大半径的叶轮，原因是叶轮的轻质性质使得即使具有更大的叶轮，惯性仍然足够低以提供所需的响应和压力。
[0152]可以通过用任何合适的手段去除质量、例如从叶轮去除护罩和/或材料和/或使用更轻的材料获得叶轮的轻质性质。减小叶轮质量的一种可能方式是减少叶片的数量。
[0153]叶轮生成尖端和外壳的内面之间的高压环形空间。具有在尖端处的前掠的面向后叶轮允许在叶片自身上的再循环，这有助于增加的压力生成和稳定的流动和反向流动。
[0154]如图11和12中所示并且如上所述的风扇单元20以分解形式在图16中被显示。送风器具有组装以包封分隔层52和叶轮24的上外壳层50和下外壳层51。叶轮的叶片向上和下外壳层的内表面敞开。当层被组装时，分隔层52和上层50的内表面构型成大致封闭叶轮叶片。这形成第一内部区域(“上区域”)。上外壳层50具有限定进入送风器的气体入口的孔27。下外壳层限定螺旋形部53，其中气体在从送风器排出之前被收集。优选地，螺旋形部53也具有密封内壁56。壁56限定在下外壳的内部的空间，所述空间可以用于容纳马达。下外壳层51和分隔部52形成第二内部区域(“下区域”)。
[0155]风扇单元20的出口通道28经由孔54连接到螺旋形部53。孔54和螺旋形部壁53限定突舌55，由此在螺旋形部53中循环的气体分流到出口通道28中。
[0156]分隔层52为大体圆形并且将上外壳50大致与下外壳51分开，由此限定送风器的上和下气体流动(内部)区域。为了允许气体从上区域流动到下区域，孔(开口)57位于分隔部的外缘处或附近。在图17和18中更清楚地显示孔57。孔57最优选地是通过在分隔层52中切除形成的开口或外壳51的某个其它配置/形状，使得分隔层52和外壳51的组合/布置产生两者之间的孔/开口。然而孔57也可以包括独立于分隔层形成的流动路径，例如在上和下外壳50和51的壁中形成的凸起或流体通道。切除例如可以形成外壳51和分隔部52之间的圆周孔57。圆周孔57的曲率/半径的中心优选地偏离分隔部52的半径的中心或以另外方式具有不同于分隔部52的圆周的曲率，导致围绕分隔部52的圆周的偏心或以另外方式偏移的圆周孔57，如图中所示。这产生具有新月形(“笑脸”)开口的孔57，所述孔从前缘58横跨到后缘59。然而，孔可以具有相对于叶轮旋转的平面逐渐打开和闭合的任何形状。孔允许从送风器的顶部处的高静压力源逐渐供应压力和流动。调节孔打开和闭合的角以允许反向流动以稳定方式通过系统返回。它也有助于通过不具有几何形状的突然中断而减小叶片通过噪声。孔提供附加突舌，以及在出口上的突舌。孔的逐渐打开和闭合(“锥部”)提供突舌。出口处的最大速度(例如，10m/s)小于锥部处的最大速度(例如,60m/S)。叶片在该速度下通过时的逐渐打开和闭合控制叶片通过噪声。孔57的宽度和长度控制外壳的下(螺旋形部)部分的速度。更宽和更长的孔例如增加螺旋形部的速度。
[0157]在送风器的操作期间，叶轮24在方向A上旋转，参见图17。叶轮24的旋转通过入口 27并且通过叶片31朝着上外壳层50的外壁抽入气体。在操作期间，空气B也可以通过定子/转子从外壳的另一侧 被抽入，例如参见图13。通过罐吸入的空气B冷却马达。无护罩叶轮24允许空气以该方式通过马达被吸引，因此提供冷却。前掠叶片尖端31将强旋转力施加到在送风器外壳的上区域中循环的气体，由此产生高循环气体速度。上区域中的气体将由于区域之间的压力差自然地通过孔57流动到下区域。当具有高速度和低压力的上区域中的气体进入下区域、特别是螺旋形部53时，气体速度下降并且压力增加。典型地，螺旋形部53具有比上区域更大的体积以有助于促进气体压力增加。
[0158]通过将送风器内部空间分成两个独立区域，可以实现许多优点。在常规送风器中，离开叶轮的高速气体入射到限定物理边界的边缘和突舌，在所述物理边界处气体由螺旋形部分开以进入出口通道。在突舌处入射的高速气流是紊流并且对于送风器性能是不足的。由突舌导致的紊流也引起噪声源。相比之下，将优选送风器的外壳分成上和下区域减小由突舌导致的影响。上区域允许气体以高速度循环。优选分隔部57的逐渐径向打开和闭合提供到达下区域的流体路径，所述流体路径没有(或具有减小的)空气动力学紊流边缘。当循环气体已进入下区域时，螺旋形部的扩大体积促使气体减慢并且增加压力。减小的气体速度将通常由突舌55导致的紊流的影响减小到低或可忽略水平。因此当与其它送风器相比时该送风器单元能够以显著减小的噪声输出在宽压力和流动范围上操作。更宽和更长的孔57增加下区域相对于上区域的流率。所以，根据送风器单元的期望流率和压力范围选择孔的尺寸。
[0159]用于驱动叶轮24的马达在图19中的横截面中被显示。优选地马达是使用无传感器矢量控制(也被称为“场定向控制”)操作的无刷DC马达，其由微控制器、微处理器或类似控制器14 (例如在图7中显示)例如经由安装到PCB130的连接器131控制。可以调节控制以适合低惯性叶轮。叶轮31的中心毂32与从马达61延伸的轴60接合。多个优选小的磁性段安装到轴以形成转子62。在一个实施例中磁体在直径上为20mm，但是更一般地，直径可以小于20mm并且优选地在IOmm到15mm之间。磁体体积小于1600mm3并且可以在500mm3到1600mm3之间。具有多个极63和绕组68的叠层定子围绕转子62。定子安装到PCB或其它衬底130并且绕组联接到连接器131。绕组由微控制器14经由连接器131选择性地赋能以促进转子的旋转并进而促进轴60和叶轮31围绕轴60的中心线所限定的中心轴线的旋转。
[0160]轴60由轴承结构保持在马达内。优选地，轴承结构具有一个或多个轴承64和一个或多个轴承安装件65。如图所示的轴承安装件65在内表面上与轴承并且在外表面上与定子接合。安装件的轴承和定子的优选接合是摩擦的。为了促进摩擦接合，轴承安装件65由柔软、但是弹性和/或挠性材料、例如硅橡胶或其它弹性体材料制造。材料可以具有低蠕变、温度性能稳定、具有高正切角的低压缩变形(高粘性)、高阻尼。例子包括:
[0161].捏塑橡胶，例如NBR、腈和氟硅树脂。
[0162].热塑性弹性体(TPE’ s),例如由Exxon生产的Santoprene。
[0163].热塑性氨甲酸乙酯，例如由GLS Corporation生产的Dynaplast。
[0164]?热固化铸造氨甲酸乙酯，例如由National Urethanes生产的10T90。
[0165].多种其它冷铸橡胶化合物，例如由Dow Corning生产的RTV (室温固化硬橡胶)、Whacker 等。
[0166]这样的材料允许安装件65在安装时压缩，然后膨胀到它们的选择位置以通过用接合膨胀尺寸限制地保持就位。安装件65可选地由形成为电绝缘器/隔离器或定子上的其它框架结构(“定子框架”)的一部分的悬突66限制。类似地，轴承可以由形成为轴承安装件的一部分的悬突67限制。悬突之一或两者可以围绕轴承安装件的内和外环分立地定位，或替代地，围绕安装件的圆周延伸`以限定安装件位于其中的凹陷。
[0167]轴承安装件为可旋转轴60提供顺应性。作为可旋转物体、例如转子62，轴60和叶轮31通常受到一定程度的旋转不平衡，轴承安装件能够将固有的旋转引起的振动从马达转子隔离。已发现如上所述具有低旋转惯性的轻质、无护罩叶轮与轴承安装件的指定顺应性的组合允许制造转子62、轴60和叶轮31并且完全省略用于旋转部件的任何制造后平衡过程。这些优点有利于制造成本和时间。叶轮的轻质性质允许由轴承安装件补偿任何不平衡。轻质叶轮也允许叶轮对变化状态的更快速度响应。由于缺少护罩引起的压力的任何非期望波动可以通过快速地改变叶轮速度以将压力返回到期望水平而进行补偿。
[0168]应当注意，尽管图19显示安装在马达定子内的轴承安装件65，但是它们可以等效地容纳在马达的外部。例如，安装件65可以改为安装在形成于送风器外壳内的轴颈或气体供应单元7内。在轴承安装件位于气体供应单元7内的情况下，也可能有利的是省略用于送风器外壳50、51的分离结构，改为将外壳的内表面直接安装到气体供应单元7的内部结构。
[0169]为了进一步提供送风器的旋转部件的振动阻尼，马达和叶轮可以可选地安装在顺应性安装装置上。图20显示这样的安装装置70的一个实施例。根据本发明的优选实施例安装件最优选地由柔软、挠性但是弹性的材料、例如硅橡胶制造。安装装置70具有定子接收在其中的内部凹陷71。优选地，内部凹陷小于马达的外表面以促进这些部件之间的干涉配合。图21显示定位在安装凹陷71内的马达61。
[0170]多个突起72环绕安装件70的上和下表面。每个突起72优选地具有凹陷到安装件的主体中的基部以有效地增加长度，由此突起自由弯曲。突起的端部延伸经过安装件的上和下表面以为安装件和马达组件提供支撑杠杆作用。在马达的操作期间，通过允许安装件70的主体相对于突起72支撑在其上的表面移动，由旋转部件的任何不平衡导致的振动由每个突起吸收。
[0171]图22A是在消声室中测试的常规风扇单元的声压力水平的图形。图22B是根据本发明的风扇单元的声压力水平的图形。可以看到轻质和无护罩叶轮24、挠性轴承安装件65和挠性马达安装件70有助于在50Hz到IOkHz的测试谱范围上的显著减小的噪声输出。
[0172]在图23至28中显示马达和叶轮组件的另一实施例。该实施例的许多方面与先前的实施例中相同。未在该实施例中描述的关于先前的实施例所述的特征在适当的情况下可以假设存在于该实施例中。相似的特征将使用与先前的实施例相同的附图标记。在图27中的横截面中显示用于驱动叶轮24的马达。优选地马达是使用无传感器矢量控制(也被称为“场定向控制”)操作的无刷DC马达，其由微控制器、微处理器或类似控制器14 (例如在图7中显示)例如经由安装到PCB/衬底230 (例如在图23中显示)的连接器131控制。可以调节控制以适应低惯性叶轮。参考图23、24和27，叶轮24的中心毂32与从马达61延伸的轴60接合。多个优选小的磁性段安装到轴以形成转子62。层叠的定子241围绕着转子62，所述定子具有环形外部分242和多个极243和绕组68。定子安装到PCB或其它衬底230并且绕组68联接到连接器231。定子241具有覆盖环形部分242和极243的顶部和底部的电绝缘器/隔离器(形成定子框架)270a、270b。每个绕组68优选地组装在每个极243之上的绝缘器270a、270b上。围绕向上延伸的圆周271并且在向上272a和向下272b延伸的极的端部处提供用于接合和保持的突起。
[0173]参考图24中的`叠片240中的一个的平面图，每个叠片包括环形外部分242和向内径向延伸的极部分243。每个极部分243的边缘244包括波形。波形包括在中心顶点244c处会合的两个凹部分244a、244b。参考图25，当多个叠片240堆叠以产生定子241时，每个极243具有带波形的内径向面250，如图25中所示。面250包括在中心顶点250c处会合的两个凹部分250a、250b。该布置减小嵌齿。定子和/或转子可以具有偏斜磁化。使用控制器14经由连接器231选择性地赋能绕组以促进转子的旋转和因此促进轴60和叶轮31围绕轴60的中心线所限定的中心轴线的旋转。
[0174]轴60由轴承结构保持在马达内。优选地轴承结构具有一个或多个轴承64和一个或多个轴承安装件260 (参见图26)。如图所示的轴承安装件260在内表面261上与轴承64并且在外表面上与定子241/绝缘器270a/270b接合，如图27中所示。轴承安装件260包括从中心孔263处的低点向外圆周262处的高点弯曲的主环形主体265。外圆周包括接合唇边264，优选地具有在外圆周262与主环形主体265的交叉部上的倒角264a。内孔263与主体265的内圆周261的交叉部也优选地具有倒角261a。环形壁/凸起266在内孔263处从主环形主体265向上延伸。环形壁266的顶部分267具有悬突接合唇边268。唇边268与环形壁266和与悬突唇边侧壁268a的交叉部优选地具有倒角268b、268c。轴承安装件260到轴承64和定子241的优选接合是摩擦的。为了促进摩擦接合，轴承安装件260由柔软、但是弹性和/或挠性材料、例如硅橡胶或其它弹性体材料制造。材料可以具有低蠕变、温度稳定、具有高角正切的低压缩变形(高粘性)、高阻尼。关于先前的实施例描述了可能的材料。这样的材料允许安装件260在安装时压缩，然后膨胀到它们的选择位置以通过用限制接合膨胀尺寸保持就位。它们也提供顺应性。
[0175]图27用实线显示处于未安装/组装状态的具有向上曲率的轴承安装件。虚线显示夹入到定子/绝缘器279a、270b的处于安装/组装状态的轴承安装件260。在安装状态(也称为接合状态或配置)下环形主体与定子241和/或定子框架270a、270b接合，并且环形主体265从弯曲状态(以实线显示)强制进入接合(平坦)配置(以虚线显示)，通过提供偏压的轴承安装件的作用将预负荷提供给一个或多个轴承，所述偏压通过弹性/挠性主体作用于定子和/或定子框架和轴承被提供。安装件260可选地由形成于绝缘器270a、270b上的悬突部272c、272d限制。类似地，轴承64可以由形成为轴承安装件260上的凸起266的一部分的悬突部268限制。悬突部之一或两者可以围绕轴承安装件的内和外环分离地定位，或替代地，围绕安装件的圆周延伸以限定安装件位于其中的凹陷。通过将轴承64组装在轴60上、将轴承安装件260组装在轴承64上并且操作轴承安装件260 (用手、夹具或其它装置)将叶轮/轴/转子组装到定子241中，使得它们在每个极243处与定子绝缘器270a、270b接合。在替代实施例中，轴承安装件260不直接联接到定子或绝缘器270a/241，而是联接到另一结构，例如外壳。提供如下面所述的所需功能的与任何合适结构的任何联接布置可以被提供。
[0176]轴承安装件260为可旋转轴60提供顺应性。作为可旋转物体、例如转子62，轴60和叶轮24通常受到一定程度的旋转不平衡，轴承安装件能够将固有的旋转引起的振动从马达转子隔离。已发现如上所述具有低旋转惯性的轻质、无护罩叶轮与轴承安装件的指定顺应性的组合允许制造转子62、轴60和叶轮24，并且完全省略用于旋转部件的任何制造后平衡过程。这些优点有利于制造成本和时间。叶轮24的轻质性质允许由轴承安装件260补偿任何不平衡/失配一由于轴承安装件顺应性(例如由于弹性和/或挠性)该布置是自对准的。包括几何形状和材料的轴承安装件构造也提供例如达到7牛顿的作用于轴承的轴向预负荷。轴承的环形性质提供围绕轴承64的一致/均匀预负荷。弹性/挠性弯曲环形主体允许轴承安置就位并且提供预负荷。轴承安装件260的环形性质提供围绕轴承的均匀预负荷，同时低蠕变构造材料保持预负荷。轴承安装件260的材料也优选地是提供阻尼的粘弹性阻尼材料，其减小马达的操作期间的共振的可能性。这样的粘弹性材料也可以提供所需的弹性/挠性以提供预负荷。这样的材料的例子是热塑性氨甲酸乙酯，例如由GLSCorporation生产的Dynaplast。用于轴承安装件260的上述其它弹性和/或挠性材料可以能够通过加入云母提供所需的阻尼。轻质叶轮也允许叶轮对变化状态的更快速度响应。由于缺少护罩引起的压力的任何非期望波动可以通过快速地改变叶轮速度以将压力返回到期望水平而进行补偿。轴承安装件也提供振动隔离。
[0177]为了进一步提供送风器的旋转部件的振动阻尼，马达和叶轮可以可选地安装在顺应性安装装置(马达安装件)280上。图23、27和28显示这样的安装装置280的一个实施例。根据本发明的优选实施例安装件最优选地由柔软、挠性但是弹性的材料、例如硅橡胶制造。安装装置280具有环形主体282，所述环形主体具有限定定子241布置在其中的内部凹陷281的上和下接合唇边282a、282b。优选地，内部凹陷281小于定子的外表面以促进这些部件之间的干涉配合。图27显示定位在安装凹陷281内的马达。[0178]多个突起283环绕安装件280的上和下表面。突起的端部延伸经过安装件的上和下表面以为安装件和马达组件提供支撑杠杆作用。在马达的操作期间，通过允许安装件280的主体相对于突起283支撑在其上的表面移动，由旋转部件的任何不平衡导致的振动由每个突起吸收。
[0179]本发明的各种特征的组合提供可以使用单叶轮获得的优点。使用轻质/低惯性叶轮(例如通过去除一些或全部护罩和/或减少叶片材料)减小由于制造公差引起的叶轮的不平衡。在以前，在制造之后和送风器的组装期间，必须为叶轮去除/增加材料以改善平衡。叶轮的轻质性质意味着可以容忍任何小的不平衡而不需要修正。与此联系，在不平衡不够小的情况下，弹性/挠性轴承结构安装件65和/或定子安装件可以补偿叶轮中的任何不平衡。当叶轮足够轻质时，任何不平衡具有将由轴承结构安装件65补偿的足够小的幅度，而不需要在组装期间改变叶轮的重量。
[0180] 轻质构造也允许更大直径的叶轮，这对于特定RPM又提供更高的尖端速度。这允许送风器的较低RPM操作，同时仍然获得所需的压力(这取决于尖端速度)。具有较低RPM将振动减小到可接受水平或可以由轴承结构和/或定子安装件补偿的水平。如先前所述的叶轮的轻质构造允许更大的叶轮，原因是它提供获得所需压力/响应的更低惯性。也就是说，需要的更低的扭矩来加快和减慢叶轮以达到所需的尖端速度/压力。这改善动态性能(响应)。除此之外，马达中的小磁体(与轴承结构组合)不需要在组装期间平衡，改善动态性倉泛。
[0181]弹性/挠性轴承结构允许叶轮和轴组件的自对准、顺应、阻尼和预负荷。这使组装更容易，并且与轻质/低惯性叶轮组合减小或消除组装期间的平衡修改的需要，如先前所述。轴承结构提供制造期间的不严格公差，原因是它补偿较大公差。轴承结构也隔离和/或阻尼振动，必要时也允许叶轮的高RPM速度。定子框架/马达安装件也提供振动隔离。
[0182]将送风器分成第一和第二区域的分隔部分出高速区域以减小噪声。这允许并且保持恒定的高流动速度，同时将速度分散到压力。
[0183]一般而言，通过如下的一个或多个特征的组合提供以下优点:
[0184]
【权利要求】
1.一种呼吸辅助装置，包括: 加压气体源，所述加压气体源包括: 气体入口， 能够将加压气体排出到所述呼吸辅助装置的出口的气体出口，和 轻质叶轮。
2.根据权利要求1所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮是无护罩的或以其他方式具有减少的材料。
3.根据权利要求1或2所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮被一件式地形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有在15到60mm之间的半径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有小于2克并且优选地在0.8到1.8克之间的质量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有大于50:1Pa/克*mm并且优选地大于80:1Pa/克*mm的惯性压力与半径的比率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有小于15g*mm并且优选地在8到12g*mm的范围内的惯性力矩与半径的比率。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有16:1或更大的叶片扫掠体积与叶片体积的比率。`
9.根据权利要求1至8中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述叶轮是围绕中心轴线可旋转的离心叶轮。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述呼吸辅助装置还包括用于驱动所述叶轮的马达，其中通过使用场定向控制来操作所述马达。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述气体源还包括外壳，所述外壳具有封闭所述叶轮的上和下内表面，并且所述叶轮具有多个叶片，所述多个叶片由于无护罩而大致向所述外壳的所述上和下内表面敞开。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述外壳形成所述呼吸辅助装置的一部分或与所述呼吸辅助装置成一体。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述气体源还包括限定所述外壳内的第一和第二内部区域的分隔部，其中所述第一和第二区域由形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的开口流体地连接。
14.根据权利要求13所述的呼吸辅助装置，其中形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的所述开口至少部分地是圆的。
15.根据权利要求13或14所述的呼吸辅助装置，其中形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的所述开口为新月形的。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述第一区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体入口。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述第二区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体出口。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述叶轮具有旋转轴线，所述分隔部从所述旋转轴线径向地延伸。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述外壳还包括在所述第二区域中的螺旋形部。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述开口邻近所述螺旋形部的周边。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述叶轮位于所述第一区域内。 21.根据权利要求1至20中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述叶轮叶片的远端在叶片旋转方向上弯曲。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述呼吸辅助装置还包括马达，所述马达包括: 位于定子内的可旋转轴，以及 用于在所述定子内支撑所述可旋转轴的至少一个轴承结构，所述轴承结构具有一个或多个轴承安装件。
23.根据权利要求22所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件为所述可旋转轴提供顺应性支撑。
24.根据权利要求22或23所述的呼吸辅助装置，其中所述一个或多个轴承安装件的外部分接合所述定子和/或定子框架和/或其它结构。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述一个或多个轴承安装件的外部分接合所述定子和/或所述定子的框架。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述定子包括定子框架，所述定子框架的内表面与所述轴承结构接合。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承结构还包括由所述轴承安装件围绕所述可旋转轴的轴线支撑的一个或多个轴承。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述加压气体源具有外壳，并且所述呼吸装置还包括马达安装件，所述马达安装件连接所述定子和所述外壳以为所述马达提供顺应性支撑。
29.根据权利要求22至28中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件和/或所述马达安装件是挠性的和/或弹性的。
30.根据权利要求19至29中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述螺旋形部具有至少部分地限定在所述螺旋形部和所述气体出口之间的过渡部的突舌，所述突舌位于所述第二内部区域中。
31.根据权利要求22至30中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件具有弯曲环形主体，并且当与所述定子和/或定子框架和/或其它结构接合时，所述环形主体被强制进入将预负荷提供给所述一个或多个轴承的接合配置。
32.根据权利要求31所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件由提供弹性和/或挠性的材料制造，以当在所述接合配置下时提供预负荷。
33.根据权利要求22至32中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件由提供阻尼的材料制造。
34.根据权利要求22至33中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述马达通过使用场定向控制被操作。
35.一种呼吸辅助装置，包括: 马达，所述马达包括位于定子内的可旋转轴， 在所述定子中支撑所述可旋转轴的轴承结构，所述轴承结构具有一个或多个轴承安装件。
36.根据权利要求35所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件为所述可旋转轴提供顺应性支撑。
37.根据权利要求35或36所述的呼吸辅助装置，其中所述一个或多个轴承安装件的外部分接合所述定子和/或定子框架和/或其它结构。
38.根据权利要求35、36或37所述的呼吸辅助装置，其中所述定子包括定子框架，所述定子框架的内表面与所述轴承结构接合。
39.根据权利要求35至38中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承结构还包括由所述轴承安装件围绕所述可旋转轴的轴线支撑的一个或多个轴承。
40.根据权利要求35至39中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件是挠性的和/或弹性的。
41.根据权利要求35至40中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件具有弯曲环形主体，并且当与所述定子和/或定子框架和/或其它结构接合时，所述环形主体被强制进入将预负荷提供给所述一个或多个轴承的接合配置。
42.根据权利要求41所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件由提供弹性和/或挠性的材料制造以当处于接合配置时提供预负荷。
43.根据权利要求35至42中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轴承安装件由提供阻尼的材料制造。
44.根据权利要求35至43中任一项所述的呼吸辅助装置与根据权利要求1至34中任一项所述的呼吸辅助装置的组合。
45.一种加压气体源，包括: 在外壳内由马达驱动的离心叶轮， 所述外壳具有气体入口、气体出口和限定第一和第二内部区域的分隔部，其中所述第一和第二区域由所述分隔部中的开口流体地连接。
46.根据权利要求45所述的加压气体源，其中所述第一区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体入口。
47.根据权利要求45或46所述的加压气体源，其中所述第二区域由所述外壳和所述分隔部限定并且包括所述气体出口。
48.根据权利要求45、46或47任何一项所述的加压气体源在根据权利要求1至34中任一项所述的呼吸辅助装置中的用途。
49.一种呼吸辅助装置，包括: 加压气体源，所述加压气体源包括: 外壳， 气体入口，能够将加压气体排出到所述呼吸辅助装置的出口的气体出口， 马达，所述马达具有可旋转轴和在定子内支撑所述可旋转轴的至少一个轴承结构，所述轴承结构具有一个或多个挠性和/或弹性轴承安装件以为所述可旋转轴提供顺应性和/或预负荷和/或阻尼， 联接到所述可旋转轴的轻质叶轮， 挠性和/或弹性马达安装件，所述马达安装件联接所述定子和所述外壳以为所述马达提供顺应性和/或阻尼， 分隔部，所述分隔部限定所述外壳内的第一和第二内部区域，其中所述第一和第二区域由形成于所述分隔部中或由所述分隔部形成的新月形开口流体地连接。
50.根据权利要求49所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮是无护罩的或被以另外方式减少了材料。
51.根据权利要求49或50所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮被一件式地形成。
52.根据权利要求49至51中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有15到60mm之间的半径。
53.根据权利要求49至52中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有小于2克并且优选地在0.8到1.8克之间的质量。
54.根据权利要求49至53中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有大于50:1Pa/克*mm并且优选地大于80:1Pa/克*mm的惯性压力与半径的比率。
55.根据权利要求49至54中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有小于15g*mm并且优选地在8到12g*mm的范围内的惯性力矩与半径的比率。
56.根据权利要求49至55中任一项所述的呼吸辅助装置，其中所述轻质叶轮具有16:1或更大的叶片扫掠体积与叶片体积的比率。
【文档编号】A61M16/10GK103687638SQ201280034511
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年7月13日 优先权日:2011年7月13日
【发明者】J·N·博特马, S·本特, A·J·达比 申请人:费雪派克医疗保健有限公司