[实用新型]一种轴流式磁悬浮叶轮驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及人工心脏辅助装置领域，更具体的说，涉及一种轴流式磁悬浮叶轮驱动装置。

背景技术

磁悬浮轴承由于其具有无接触、无摩擦和无润滑等优点，很好地满足了人工心脏的多种苛刻要求，能够解决使用传统轴承支撑的人工心脏设计中轴承对血液的碾压造成对血细胞的破坏以及轴承的密封等问题。所以磁悬浮轴承日益成为人工心脏泵研究领域的热点。而泵的驱动问题是人工心脏泵的关键。目前，人工心脏泵的驱动电机国内主要采用直流电机或带变频装置的永磁同步电机。这些电机具有结构简单、输出转速高等优点，但都含有电枢齿槽，使其在转矩波动、运行平稳性、噪声、电枢电感、定位干扰力矩、径向尺寸等指标上略显不足。由于人工心脏泵事关病人的生活品质甚至生命安全，这就要求设计人工心脏泵时，在满足基本的高可靠性和高稳定性以及高的模拟活体心脏功能的逼真性的基础上，应逐步减小体积、降低噪声、改善运行性能。心脏辅助装置又分为离心式和轴流式，轴流式心脏辅助装置体积小、质量轻，更适于长期置于人体内，且可以有效减小手术创口，降低对人体负担。

将开关磁阻电机与轴向磁场盘式结构相结合，形成轴向磁场盘式开关磁阻电机，具有开关磁阻电机和轴向磁场盘式电机的综合优势。研究表明，轴向磁场盘式电机具有功率密度高、转矩大、工艺简单、结构紧凑等特点，在体积、重量及噪音等方面都优于传统的径向磁场开关磁阻电机。采用磁悬浮技术实现电机转子稳定悬浮，结构简单、维护方便，无需润滑无磨损。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：采用磁悬浮控制技术、轴流驱动技术和轴向磁场盘式开关磁阻电机技术，提供一种尺寸小，结构简单紧凑的一种轴流式磁悬浮叶轮驱动装置。

本实用新型提供如下技术方案：一种轴流式磁悬浮叶轮驱动装置，所述装置可置于人体中，包括磁悬浮定子、磁悬浮转子和间隙；所述磁悬浮定子由定子外壳、定子永磁环、轴向电磁绕组、轴向磁场盘式开关磁阻电机定子、轴向电磁铁芯、液体输出口和液体输入口组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机定子由电机定子绕组、电机定子齿和电机定子轭环组成，所述定子永磁环嵌套在定子外壳的径向内壁，所述液体输入口位于定子外壳的底部中间位置，所述液体输出口位于定子外壳的顶部中间位置，所述电机定子齿嵌套在定子外壳的底部内壁，所述电机定子绕组缠绕在电机定子齿上，所述轴向电磁铁芯嵌套在定子外壳的顶部内壁，所述轴向电磁绕组缠绕在轴向电磁铁芯上；所述磁悬浮转子由轴向磁场盘式开关磁阻电机转子、叶轮固定轴、轴向电磁磁钢环、倾斜叶片和转子永磁环组成，所述轴向磁场盘式开关磁阻电机转子由电机转子轭环和电机转子齿组成，所述电机转子轭环位于电机转子齿上方，所述转子永磁环嵌套在电机转子轭环的径向外壁，所述倾斜叶片与叶轮固定轴连接，并固定在电机转子轭环上方，所述轴向电磁磁钢环嵌套在倾斜叶片上方。

本实用新型的技术方案还有：所述倾斜叶片旋转，驱动液体从液体输入口流向液体输出口，在磁悬浮转子上产生轴向向下的水流反作用力。

本实用新型的技术方案还有：所述电机转子齿呈凸齿状，由叠片铁芯叠压而成，在电机转子轭环下方呈均匀圆周阵列分布，电机定子齿亦呈凸齿状，亦由叠片铁芯叠压而成，在电机定子轭环上方呈均匀圆周阵列分布；对电机定子绕组通电，根据“磁阻最小原理”，在磁悬浮转子上产生电磁旋转力和轴向向下的电磁吸引力；控制电机定子绕组的电流，实现对磁悬浮转子的旋转驱动和转速、转矩调节。

本实用新型的技术方案还有：所述轴向电磁铁芯呈凸齿状，由叠片铁芯叠压而成，4个轴向电磁铁芯在定子外壳顶部内壁呈均匀圆周阵列分布；对轴向电磁绕组通电，轴向电磁绕组与轴向电磁磁钢环相互作用，在磁悬浮转子上产生轴向向上的电磁吸引力。

本实用新型的技术方案还有：所述定子永磁环和转子永磁环呈圆环形，同极相对，定子永磁环位于转子永磁环的偏下位置，在磁悬浮转子上产生径向永磁斥力和轴向向上的永磁斥力，磁悬浮转子高速旋转产生陀螺效应与所述径向永磁斥力共同作用，实现磁悬浮转子的径向磁悬浮；所述轴向向下的电磁吸引力，磁悬浮转子的重力以及轴向向下的水流反作用力，三者的合力大于轴向向上的永磁斥力，通过调节轴向电磁绕组电流，改变轴向向上的电磁吸引力的大小，动态调节磁悬浮转子的轴向位置，实现磁悬浮转子的轴向磁悬浮。

本实用新型的技术方案还有：所述电机转子齿和电机定子齿对应的齿数为8/12齿，或为6/8齿，或为4/6齿。

本实用新型的有益效果在于：

（1）采用倾斜叶片和叶片固定轴构成的倾斜叶轮实现轴向液体驱动；