一种呼吸支持设备用音圈电机、开关阀及呼吸支持设备的制作方法

1.本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种呼吸支持设备用音圈电机、开关阀及呼吸支持设备。


背景技术：

2.呼吸支持设备(如呼吸机)用于代替人的呼吸功能或辅助人的呼吸功能的仪器，它适用于呼吸衰竭、甚至停止呼吸的病人做人工呼吸用，是挽救某些危重病人生命的重要工具，在医疗领域得到广泛的应用，深受广大患者的喜爱，目前市场上得呼吸机，因为采用涡轮机供气，由于涡轮旋转带来的气流不稳定，往往导致它的供气压力和流速不稳定，给患者带来不适的体验。
3.音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，工作原理是通电线圈放在磁场内就会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例，基于此原理制造的音圈电机运动形式可以为直线或者圆弧，目前市面上音圈电机都是采用两个弹片用于提供弹力，但两个弹片在实际装配时难以保证同心度，导致电机轴做直线运动时会波动，同时两个弹片的弹力太大，音圈电机需要提供更大动力来达到受力平衡。应用于呼吸设备的音圈电机对电机轴做直线运动的要求更为严格，现有的音圈电机永磁铁均设置线圈内环，而电机轴为了要求一定的钢度，大多采用不锈钢材料，而永磁铁设置在线圈内环会使的电机轴被磁化，会进一步影响电机轴直线运动的精准度。
4.中国实用新型专利cn101856534a公开了一种三通压力平衡阀及医用呼吸机，三通压力平衡阀包括三通集成管道，三通集成管道包括气源口、释放口、呼吸口，气源口与呼吸口之间直接相通，在气源口的内端设有横膈膜，气源口与释放口之间通过横膈膜的上方空间相通；横膈膜连接有驱动器，用于驱动横膈膜上、下动作，以调节气源口与释放口之间的间隙大小，其驱动器即为一音圈电机，此音圈电机在电磁线圈的一侧或两侧分别设置阻尼弹簧片，用于支撑动芯及传动轴，但是设置两个两个弹片在实际装配时难以保证同心度，导致电机轴做直线运动时会波动，同时弹力太大，音圈电机需要提供更大动力来达到受力平衡。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中的问题，本实用新型提供一种呼吸支持设备用音圈电机、开关阀及呼吸支持设备，通过对现有的音圈电机进行改进，使得音圈电机的电机轴能更好的保持直线运动，保持电机轴运动的稳定性而不会产生波动。
6.为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
7.本实用新型第一方面提供了一种呼吸支持设备用音圈电机，包括壳体，所述壳体中部设有电机轴，所述电机轴的上部设有一个柔性弹力件，所述电机轴的下部设有导向部件，用于保证所述电机轴做直线运动，所述导向部件的外部设有线圈支架，所述线圈支架上固定有线圈，所述线圈支架的外部设置有永磁铁。
8.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的音圈电机中，所述导向部件为直线轴承，所述直线轴承通过固定支架固定于所述电机轴的下部。
9.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的音圈电机中，所述柔性弹力件为柔性弹片，所述柔性弹片上设置有若干形变孔，所述形变孔呈螺旋状排列，用于保证柔性弹力件的形变程度。
10.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的音圈电机中，所述壳体的上部设置有电机外壳，所述电机外壳为圆盘状结构，所述圆盘状结构底部设有通孔，所述圆盘状结构边缘向上延伸形成环状连接结构。
11.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的音圈电机中，所述电机外壳底部设置有若干散热孔，所述散热孔环绕所述通孔设置。
12.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的音圈电机中，所述电机轴的上部设置有弹片固定座，所述弹片固定座与所述电机轴之间设置有卡口，所述柔性弹片固定于所述卡口处。
13.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的音圈电机中，所述环状连接结构上设置有固定孔，所述固定孔用于与其它需要音圈电机带动的设备相连。
14.本实用新型第二方面提供一种开关阀，所述开关阀包括设有进气口和出气口的阀体、设于阀体下部的隔膜和上述的音圈电机。
15.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的开关阀中，所述音圈电机的电机外壳与所述阀体下部可拆卸连接，所述音圈电机的电机轴与所述隔膜相连。
16.在一个优选的实施方案中，在本实用新型提供的开关阀中，所述开关阀设置于呼吸支持设备气路的支流上，所述开关阀的数量为至少两个。
17.本实用新型第三方面提供一种呼吸支持设备，所述呼吸支持设备包括上述的开关阀。
18.本实用新型工作原理如下：
19.本实用新型中的音圈电机通过改变电机的电流大小，进而改变电机出力的大小，通过磁电机出力的大小控制电机轴的直线运动，当音圈电机动力与柔性弹片的弹力平衡时，电机轴停止运动，当音圈电机用于开关阀中时，隔膜与电机轴连接，隔膜随电机轴运动而运动，即可改变隔膜与阀体出气口的间隙，实现开关阀出气口开度的线性控制。
20.本实用新型有益效果如下：
21.(1)本实用新型中的音圈电机中设置一个柔性弹片，为电机轴提供阻力和支承，同时还设置了直线轴承，通过柔性弹片和直线轴承的共同作用保证音圈电机的电机轴做直线运动而不会产生波动。
22.(2)本实用新型公布的音圈电机中永磁铁在线圈支架的外侧，与现有的永磁铁在线圈内侧的音圈电机相比，减少电机轴被永磁体磁化的可能，提高电机轴直线运动的稳定性。
23.(3)本实用新型提供的音圈电机可用于呼吸支持设备中的开关阀中，利用电机轴带动开关阀的隔膜上下运动，进而实现实现开关阀出气口开度的线性控制。
附图说明
24.图1为实施例1中音圈电机爆炸图；
25.图2为实施例1中音圈电机横截面示意图；
26.图3为实施例1中电机外壳结构示意图；
27.图4为实施例1中柔性弹片安装结构示意图；
28.图5为实施例2中音圈电机和开关阀结构示意图；
29.上述附图标记：
30.1、阀体；2、隔膜；3、音圈电机；
31.11、进气口；12、出气口；
32.31、壳体；32、电机轴；33、柔性弹片；34、直线轴承；35、线圈支架；36、永磁铁；37、固定支架；38、电机外壳；39、卡口；
33.381、通孔；382、连接结构；383、散热孔；384、固定孔。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.音圈电机是一种特殊形式的直接驱动电机，目前市面上音圈电机都是采用两个弹片用于提供弹力，但两个弹片在实际装配时难以保证同心度，导致电机轴做直线运动时会波动，同时两个弹片的弹力太大，音圈电机需要提供更大动力来达到受力平衡。应用于呼吸设备的音圈电机对电机轴做直线运动的要求更为严格，现有的音圈电机永磁铁均设置线圈内环，而电机轴为了要求一定的钢度，大多采用不锈钢材料，而永磁铁设置在线圈内环会使的电机轴被磁化，会进一步影响电机轴直线运动的精准度。
38.实施例1
39.如图1
‑
4所示，本实施例提供一种呼吸支持设备用音圈电机3，包括壳体31，其中壳体31中部设有电机轴32，电机轴32的上部设有柔性弹力件，电机轴32的下部设有导向部件，直线轴承34，用于保证所述电机轴32做直线运动，导向部件的外部设有线圈支架35，线圈固定于线圈支架上35，线圈支架35的外部设置有永磁铁36。
40.作为进一步改进的技术方案，导向部件为直线轴承34，直线轴承34通过固定支架
37固定于所述电机轴的下部。
41.在具体实施过程中，音圈电机3为一圆柱状壳体结构，壳体31形成的容纳腔中部设有电机轴32，电机轴32的上部设有柔性弹力件，用于为电机轴32提供阻力和支承，电机轴32的下部设置直线轴承34，用于保证电机轴32做直线运动的稳定性，减小电机轴32在运动过程中产生的波动，直线轴承34的外部设置有固定支架37，在本实施例中，固定支架37为圆柱状结构，固定支架37的外部围绕设置有线圈支架35，线圈固定于线圈支架35上，线圈支架35的外侧设置永磁铁36。
42.在本实施例中，直线轴承34为现有的直线轴承，主要包括外部设置的轴承套，内部设置有钢球保持器，保持器的槽体内装有多个钢珠无限循环运动，具体结构在此不再赘述。
43.现有的音圈电机在线圈的上下两个位置均设柔性弹力件，难以保证同心度，导致电机轴做上下直线运动时会波动，同时两个柔性弹力件的弹力太大，音圈电机需要更大动力来达到受力平衡，本实施例采用柔性弹力件和直线轴承34联合使用，能够保证电机轴32的直线运动，并提高电机轴32运动行程与电流的线性稳定性与精度。
44.永磁铁36在线圈支架35的外侧，与现有的永磁铁在线圈内侧的音圈电机相比，减少电机轴32被永磁体36磁化的可能，进一步提高了电机轴32直线运动的稳定性。
45.作为进一步改进的技术方案，柔性弹力件为柔性弹片33，柔性弹片33上设置有若干形变孔，形变孔呈螺旋状排列，用于保证柔性弹片33的形变程度。
46.作为进一步改进的技术方案，壳体31的上部设置有电机外壳38，电机外壳38为圆盘状结构，圆盘状结构底部设有通孔381，圆盘状结构边缘向上延伸形成环状连接结构382。
47.在本实施例中，柔性弹片33固定在电机轴上，且柔性弹片33上设置有若干形变孔，若干形变孔由内向外呈现螺旋状排列，用于保证柔性弹片33的形变程度，防止形变产生困难。圆盘状结构的电机外壳38设置于壳体31的上部且与壳体31固定连接，圆盘状结构底部设有通孔381，用于电机轴32穿过，圆盘状结构边缘向上延伸形成环状连接结构382，即形成一圈类似围挡的结构，使得内部形成一定的容纳空间。
48.作为进一步改进的技术方案，电机外壳38底部设置有若干散热孔383，所述散热孔383环绕所述通孔381设置。
49.在具体实施过程中，电机轴32运动后会产生一定的热量，由于电机外壳38与阀体连接后在隔膜与电机外壳之间形成了一个相对封闭的空间，使得热量难以散发，因此在电机外壳38上设置若干散热孔383，如图3所示，防止热量积聚对音圈电机3产生影响。
50.作为进一步改进的技术方案，电机轴的上部设置有弹片固定座，弹片固定座与电机轴之间设置有卡口39，所述柔性弹片固定于所述卡口39处。
51.在本实施例中，电机轴32的上部设置有弹片固定座，弹片固定座与电机轴32之间设置有卡口39，柔性弹片33固定于卡口39处，将柔性弹片33卡在卡口39处，防止柔性弹片33在电机轴上的位置发生变化。
52.作为进一步改进的技术方案，环状连接结构382上设置有固定孔384。
53.在具体实施过程中，音圈电机3的电机外壳38与需要音圈电机提供动力的装置相连接，具体的可以通过固定孔384相连接。例如，利用音圈电机为开关阀提供动力，推动开关阀的隔膜进行运动时，可以利用电机外壳上的固定孔与开关阀相连接。
54.音圈电机的工作原理如下：音圈电机通过改变电机的电流大小，进而改变电机出
力的大小，通过磁电机出力的大小控制电机轴的直线运动，当音圈电机动力与柔性弹片的弹力平衡时，电机轴停止运动，当音圈电机用于开关阀中时，隔膜与电机轴连接，隔膜随电机轴运动而运动，即可改变隔膜与阀体出气口的间隙，实现开关阀出气口开度的线性控制。
55.实施例2
56.本实施例提供一种开关阀，开关阀包括设有进气口11和出气口12的阀体1、设于阀体1下部隔膜2和上述的音圈电机3。
57.如图5所示，阀体1为上部设有进气口11和出气口12的中空结构，阀体1下部设有隔膜2，进气口11与出气口12通过隔膜3上方的空间相通，从进气口11进入阀体1内的气体一部分会从出气口12排出，利用隔膜2的上下运动改变进气口11与出气口12之间空间的大小，进而实现对排出气体的量的控制，隔膜2下部设置有音圈电机，用于驱动隔膜2上下运动。在本实施例中，进气口11设于阀体1上部中间位置，出气口12数量为若干个，若干个出气口12分别设置于进气口11四周。
58.电机外壳38与阀体1下部通过固定孔384可拆卸连接。音圈电机3的电机轴32与隔膜2相连，电机轴32驱动隔膜2上下运动。
59.设计两通开关阀，并将其应用于呼吸气路的支流中，只在进气口11接入气路就能实现对呼吸气路气体流量和压力的调节，同时减小了气体阻力。在阀体1上设置多个出气口12，使得出气范围增大，压力的可控的范围的也增加。
60.本实施例的开关阀在使用时设置于呼吸支持设备气路的支流上，气流从气源发出后，在气路上设置一条支流，支流管道的另一端与开关阀的进气口11相连，然后通过流量传感器和压力传感器反馈实时的气压和流量。在其它实施例中，根据使用需要，可以在气路上设置多个支流与开关阀相连，多个开关阀组合使用，扩大了压力控制范围，提高压力控制精度。
61.实施例3
62.本实施例提供一种呼吸支持设备，其中呼吸支持设备包括上述的开关阀。
63.利用音圈电机驱动开关阀的工作过程如下：
64.病人吸气时，需要使气路的压力变大：此时音圈电机通过增加电流使出力变大，此时电机轴推动隔膜向上运动，使得进气口与出气口之间的空间减小，泄压能力降低，气路气压上升，直到气路气压上升到设定值时，隔膜停止向上运动，出气口大小保持不变。
65.病人呼气时，需要使气路的压力变小：此时音圈电机通过减少电流使出力变小，此时开关阀提供给隔膜的压力大于电机轴推动隔膜的力，隔膜向下运动，进气口与出气口之间的空间增加，泄压能力增加，气路气压下降，直到气路气压下降到设定值时，隔膜停止向下运动，出气口大小保持不变。
66.本实用新型公布的音圈电机中设置一个柔性弹片，为电机轴提供阻力和支承，同时还设置了直线轴承，通过柔性弹片和直线轴承的共同作用保证音圈电机的电机轴做直线运动而不会产生波动。音圈电机中永磁铁在线圈支架的外侧，与现有的永磁铁在线圈内侧的音圈电机相比，减少电机轴被永磁体磁化的可能，提高电机轴直线运动的稳定性，同时音圈电机可用于呼吸支持设备中的开关阀中，利用电机轴带动开关阀的隔膜上下运动，进而实现实现开关阀出气口开度的线性控制。
67.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能
认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对于本实用新型所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。