一种医用人体植入无刷内转子电机结构及加工工艺的制作方法

本技术涉及电机，尤其涉及一种医用人体植入无刷内转子电机结构及加工工艺。

背景技术：

1、无刷直流电机是一种典型的机电一体化产品，包括无刷内转子电机和无刷外转子电机；其中，无刷内转子电机具有转速高、寿命长、使用电压高、电磁干扰小等明显优势，使用更为广泛。

2、在医疗领域中，对于心脏手术后的康复治疗，需要借助心室辅助泵进行辅助起搏；心室辅助泵需要以微型无刷内转子电机作为驱动源，而无刷内转子电机的定子及转子是最重要的结构；现有无刷内转子电机的定子通常由低碳钢材料制成，并绕设聚酯涂层漆包线；转子通常选用磁钢材料，并烧结钕铁硼镀层以提高防锈能力；然而，通用的设计选材难以满足人体三类植入生物的兼容性标准，用于心室辅助泵时容易产生不良反应，有待改进。

技术实现思路

1、为了使无刷内转子电机满足人体植入的兼容性标准，本技术提供了一种医用人体植入无刷内转子电机结构。

2、第一方面，本技术提供的一种医用人体植入无刷内转子电机结构采用如下技术方案：

3、一种医用人体植入无刷内转子电机结构，包括壳体组件、固定设置于壳体组件内部的定子组件以及转动设置于壳体组件内部的转子组件；其中，定子组件包括空心杯环以及均布设置于空心杯环内周侧的多组线圈绕组，空心杯环的内外两侧共同包覆有生物相容性保护胶层；转子组件包括转动连接于壳体组件的转轴以及固定套设于转轴外周侧的磁钢环，磁钢环位于空心杯环内部；磁钢环的内外表面以及壳体组件的内外表面分别涂设有生物相容性涂层。

4、通过采用上述的技术方案，磁钢环以及壳体组件通常由钢材料制成，通过向磁钢环的内外表面以及壳体组件的内外表面分别涂设有生物相容性涂层，可以减少钢材料与人体内部血液或组织直接接触的情况，起到第一重的保护作用；另外，通过向空心杯环的内外两侧分别共同包覆生物相容性保护胶层，能够减少钢制的空心杯环以及漆包线的聚酯涂层与人体内部血液或组织直接接触的情况，起到第二重的保护作用。双重保护下能够使该无刷内转子电机满足人体植入的兼容性标准，进而使该电机适用心室辅助泵的使用，以便于心脏手术病人的康复治疗。

5、可选的，壳体组件包括机壳、连接于机壳一端的前端盖以及连接于机壳另一端的后端盖，机壳、前端盖机后端盖均由生物相容性钢材料制成；机壳的一端端部设有插配槽，前端盖的一端设有插接部，插接部匹配插设于插配槽；机壳的另一端设有安装槽，后端盖匹配插设于安装槽并与安装槽的内端面抵接限位；转轴的一端穿设于前端盖并通过轴承件一与前端盖转动连接，转轴的另一端通过轴承件二与后端盖转动连接。

6、通过采用上述的技术方案，本技术所提到的生物相容性钢材料，是由钢材料表面涂设生物相容性涂层而得；通过生物相容性钢材料制成的机壳、前端盖及后端盖能够满足人体的植入要求。通过将后端盖插设于机壳的安装槽，后端盖与安装槽内周面之间可以采用间隙配合的方式稳固固定；通过将前端盖的插接部插设机壳的插配槽，前端盖与机壳之间也可以采用间隙配合的方向稳固固定，并且转轴通过轴承件一与轴承件二转动设置于机壳内部，能够使转轴顺利发生转动并提供动力。

7、第二方面，本技术提供的一种加工工艺采用如下技术方案：

8、一种基于上述医用人体植入无刷内转子电机结构的加工工艺，具体包括以下步骤：

9、步骤s1，采用粒子气相沉积工艺，向空心杯环、磁钢环、转轴、机壳、前端盖及后端盖等各部件的内外表面涂覆生物相容性陶瓷材料，以形成生物相容性涂层；

10、步骤s2，空心杯环内周侧具有等距布设的多个延伸柱，将各根漆包线分别对应绕设于各个延伸柱，形成各组线圈绕组；

11、步骤s3，利用同轴装配治具将定子组件同轴装入机壳内部，然后向定子组件与机壳之间灌注生物相容性环氧树脂胶水，以形成生物相容性保护胶层；

12、步骤s4，将轴承件二嵌设固定于后端盖，并将后端盖插设于机壳的安装槽，使后端盖抵贴于安装槽的内端面；后端盖与机壳保持同轴，然后向后端盖与安装槽之间灌注生物相容性环氧树脂胶水；

13、步骤s5，将转轴转动插设于轴承件一，转轴、磁钢环与轴承件一保持同轴；磁钢环与空心杯环之间具有供磁钢环转动的间隙；

14、步骤s6，将轴承件二嵌设固定于前端盖，使转轴远离轴承件一的一端穿设于轴承件二以及前端盖的内孔，然后将前端盖的插接部插入机壳的插配槽，使前端盖与机壳保持同轴，并向插接部与插配槽之间灌注生物相容性环氧树脂胶水。

15、通过采用上述的技术方案，通过粒子气相沉积工艺对无刷内转子电机各部件的内外表面涂覆生物相容性陶瓷材料，形成生物相容性涂层，能够使各部件满足人体植入的兼容性标准，降低人体不良反应的产生。另外，通过将漆包线绕设于空心杯环内周侧的延伸柱以形成线圈绕组，带有线圈绕组的空心杯环与机壳之间通过生物相容性环氧树脂胶水粘接固定；前端盖与后端盖分别安装于机壳两端后，也通过生物相容性环氧树脂胶水粘接密封，可以对机壳内部与人体组织进行良好的隔离，进一步降低人体不良反应的产生。

16、可选的，一种基于医用人体植入无刷内转子电机结构的加工工艺，步骤s3具体包括：

17、s31，调胶；将环氧树脂及固化剂按照4:1的比例调配，搅拌至均匀；

18、s32，真空脱泡；将环氧树脂胶水转入真空机的空腔内，设定气压值，将环氧树脂胶水内部混合的空气和气泡在真空状态下抽出；脱泡后的环氧树脂胶水分装至注射容器内部；

19、s33，加胶灌封；将定子组件安装于同轴装配治具，并将机壳同轴套设于定子组件外侧，定子组件与机壳之间形成有封灌区域；通过注射容器向封灌区域内部注入环氧树脂胶水，环氧树脂胶水包裹住线圈绕组；

20、s34，离心脱泡；通过控制同轴装配治具离心旋转，对灌封的环氧树脂胶水再次脱泡；

21、s35，固化成型；对封灌的环氧树脂胶水进行烘烤使之固化定型。

22、通过采用上述的技术方案，通过将机壳以及带有线圈绕组的空心杯环共同安装于同轴装配治具，可以使机壳与线圈绕组之间保持良好的装配同轴度，进而能够在后续转轴转动安装于机壳后使磁钢环与线圈绕组保持良好的装配同轴度，使得内转子电机保持良好的旋转精度。另外，环氧树脂胶水经过真空脱泡、离心脱泡两次脱泡处理，可以降低固化定型后的生物相容性保护胶层内部气泡存在的可能，提高生物相容性保护胶层的密封效果。

23、可选的，同轴装配治具包括安装基座和限位基座，安装基座的一侧面设有供定子组件套入的基柱，限位基座活动套设于基柱，且基柱远离安装基座的一端设有用于定位限位基座的定位部件；

24、限位基座靠近安装基座的侧面同轴开设有限位凹槽，限位凹槽的内径尺寸大于空心杯环的外径尺寸；限位凹槽的内端面设有多个限位翼板，所有限位翼板绕限位基座的中轴线等距布设；其中，限位翼板靠近限位基座中轴线的侧面呈倾斜设置，且限位翼板的轴向宽度由限位翼板远离限位基座的一端向限位翼板靠近限位基座的一端逐渐增大；

25、安装基座开设有绕基柱中轴线均匀布设的多个滑移槽，每一滑移槽的延长方向均与基柱的径线方向相同；其中，滑移槽内部滑动安装有调整部件，各个调整部件共同连接有驱动机构，用于驱使各个调整部件同步展开或同步收拢。

26、通过采用上述的技术方案，在进行定子组件与机壳的装配时，首先将带有线圈绕组的空心杯环套设于基柱，再将机壳套设于空心杯环外周侧；通过控制驱动机构运转以驱使各个调整部件沿着对应的滑移槽相互收拢，各个调整部件最终共同抵贴于机壳外壁，此时机壳能够与基柱保持同轴。其次，将限位基座套设于基柱，限位凹槽内端面各个限位翼板的倾斜面分别抵贴空心杯环的侧端外沿，能够将空心杯环调整至与基柱保持同轴的位置，即实现空心杯环与机壳之间的同轴设置；最后通过定位部件对限位基座进行定位，并向空心杯环与机壳之间的间隙灌注生物相容性环氧树脂胶水，可以使机壳与空心杯环相互粘接固定。

27、可选的，限位凹槽内端面设有与限位翼板数量匹配的多个活动槽，各个限位翼板分别活动插设于各个活动槽；其中，限位翼板与活动槽之间设有弹性件，弹性件用于迫使限位翼板常态下局部外露于活动槽；限位基座外周面还设有用于迫使各个限位翼板缩入对应活动槽的拨动机构。

28、通过采用上述的技术方案，当机壳与空心杯环之间灌注的环氧树脂胶水固化成型后，通过控制拨动机构动作以迫使各个限位翼板完全缩入对应的活动槽内，然后将定位部件拆除，对限位基座进行扭转使其转动，可以方便地使限位基座与固化的环氧树脂胶水相分离，进而能够方便地将粘接固定的机壳与空心杯环一起从基柱上拆出，以用于后续的装配。

29、可选的，每一活动槽均贯通于限位基座外周面；拨动机构包括与限位翼板数量匹配的多组抬升组件以及用于驱使抬升组件同时动作的活动压环，其中，抬升组件包括转动连接于活动槽的顶板以及连接于顶板端部的承力块，承力块与相邻的限位翼板相抵接；活动压环滑移套设于限位基座外周侧，活动压环的内侧面设有避让槽，顶板远离承力块的一端局部延伸至避让槽内，承力块至顶板转动连接处的间距大于活动压环至顶板转动连接处的间距。

30、通过采用上述的技术方案，通过将活动压环沿限位基座的轴线方向、向靠近安装基座的方向拨动，活动压环的避让槽侧壁能够抵靠于顶板并迫使顶板绕转动连接处转动，利用杠杆原理、使顶板端部的承力块撬动限位翼板完全缩入活动槽内，具有省力的作用；而且通过一次操作可以使同时迫使各个限位翼板完全缩入活动槽内，具有操作方便的优点。

31、可选的，驱动机构包括驱动组件以及与调整部件数量匹配的多组连杆组件，其中，连杆组件包括长度匹配的铰接杆一和铰接杆二，铰接杆一的一端铰接于调整部件，另一端通过轴杆与相邻连杆组件的铰接杆二相铰接；铰接杆二的一端铰接于调整部件，另一端也通过轴杆与相邻连杆组件的铰接杆一相铰接；各个轴杆位于各个调整部件所围成区域的外侧；驱动组件连接于连杆组件，用于驱使各组连杆组件展开或收拢。

32、通过采用上述的技术方案，本技术中的各组连杆组件共同对称设置于基柱的外周侧，通过控制驱动组件动作以带动其中一组连杆组件的铰接杆一和铰接杆二相互靠近，可以带动其它连杆组件的铰接杆一和铰接杆二相互靠近，实现各组连杆组件的同步收拢。铰接杆一和铰接杆二的收缩能够带动调整部件沿着滑移槽、向靠近基柱的方向移动，进而使各个调整部件共同抵贴于机壳外表面，以确保机壳与基柱之间保持同轴。

33、可选的，驱动组件包括螺纹杆一、螺纹杆二、旋转手柄以及两个连接座；其中，连杆组件的数量为复数组，每一连接座均与一根轴杆转动连接，且两个连接座沿基柱的中轴线对称设置；螺纹杆一与螺纹杆二之间通过联轴器相连接，联轴器固定连接于安装基座；螺纹杆一与螺纹杆二的螺纹旋向相反，螺纹杆一及螺纹杆二分别螺纹连接于两个连接座，两个连接座对称设置于联轴器的两侧；旋转手柄连接于螺纹杆一或螺纹杆二的端部，且旋转手柄外露于安装基座。

34、通过采用上述的技术方案，由于螺纹杆一与螺纹杆二的螺纹旋向相反，通过控制旋转手柄以带动螺纹杆一和螺纹杆二转动，可以使两个连接座向相互靠近或相互远离的方向移动，进而对应的带动各组连杆组件收拢或展开。另外，通过使连接座转动连接于轴杆，即连接座位于各个调整部件所围成区域的外侧，此时螺纹杆一及螺纹杆二的多圈数转动所带动的调整部件的移动量小，有利于减缓调整部件的移动进给速度，进而能够在调整部件抵贴于机壳外周面时起到减弱压力的作用，降低机壳受压变形的可能性。

35、可选的，定位部件包括螺纹套，基柱远离安装基座的一端设有螺纹部，螺纹套套设于螺纹部并与螺纹部螺纹连接。

36、通过采用上述的技术方案，限位基座套设于基柱、限位翼板抵于空心杯环后，将螺纹套螺纹连接于基柱端部的螺纹部，并使螺纹套抵紧于限位基座远离安装基座的一侧面，可以定位限位基座与基柱之间的相对位置，以便于后续将同轴装配治具安装于离心设备进行离心脱泡处理。

37、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

38、1.通过向磁钢环的内外表面以及壳体组件的内外表面分别涂设有生物相容性涂层，以及向空心杯环的内外两侧分别共同包覆生物相容性保护胶层，能够使该无刷内转子电机满足人体植入的兼容性标准，以便于心脏手术病人的康复治疗；

39、2.通过将机壳以及带有线圈绕组的空心杯环共同安装于同轴装配治具，可以使机壳与线圈绕组之间保持良好的装配同轴度，进而能够在后续转轴转动安装于机壳后使磁钢环与线圈绕组保持良好的装配同轴度，使得内转子电机保持良好的旋转精度；

40、3.通过使环氧树脂胶水经过真空脱泡、离心脱泡两次脱泡处理，可以降低固化定型后的生物相容性保护胶层内部气泡存在的可能，提高固化成型后的生物相容性保护胶层的密封效果。