一種血泵用雙冗余電機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種血泵用雙冗余電機，屬于電機領域，血泵用雙冗余電機包括泵殼體、位于所述泵殼體兩側的端蓋、固定在所述端蓋內部的定子、位于泵殼體內部的中心軸、以及套設在所述中心軸上的轉子，兩個所述定子關于所述轉子呈對稱分布，所述定子包括殼支架、隔離片、鐵芯以及多個繞組，多個所述繞組嵌入至所述殼支架內，所述隔離片位于多個所述繞組的一側，通過灌封處理將所述殼支架、所述隔離片以及多個所述繞組固為一體，形成扁平狀結構，所述鐵芯與所述扁平狀結構可拆卸連接，所述轉子位于兩個所述隔離片之間。本發(fā)明提供的血泵用雙冗余電機，不僅結構緊湊，占用體積小，而且其定子繞組固定牢固，不易變形，具有較高的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種血泵用雙冗余電機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及電機領域，尤其涉及一種血栗用雙冗余電機。
【背景技術】
[0002]日前，國內外對無刷電機的多繞組余度設計方面做了一些有益嘗試，較大的提高了無刷電機的穩(wěn)定性和可靠性。但部分領域的雙余度電機的設計尚未成熟，如:人工輔助心臟領域。人工輔助心臟對電機的尺寸、重量、溫升以及運行的可靠性等性能指標有嚴格的要求，故要實現(xiàn)人工輔助心臟中的血栗用電機的冗余設計，又不增大其體積，十分困難。
[0003]中國專利文獻公開號CN102247628A公開了一種可植入式磁液懸浮型離心血栗，其包括上殼體組件、下殼體組件及葉輪組件，葉輪組件位于上殼體組件與下殼體組件之間，所述上殼體組件包括上殼體、線圈、定子鐵芯和上端蓋，線圈和定子鐵芯安裝在上殼體內，上殼體與上端蓋固定連接，下殼體組件包括下殼體、線圈、定子鐵芯、上端蓋、中心軸殼體、心軸、磁懸浮靜磁環(huán)、墊片和底座，線圈和定子鐵芯安裝在下殼體內，下殼體與下端蓋固定連接，中心軸殼體與下殼體構成一整體。這種結構的電機中的線圈由于沒有明顯的支撐結構，在磁力的作用下，易受到定子鐵芯或者其他部件擠壓而發(fā)生變形，從而使得離心血栗的穩(wěn)定性和可靠性大打折扣。另外，已公開專利中葉輪外側磁鋼為扇形結構，占用空間較大，使得葉輪的空間利用率低。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提出一種血栗用雙冗余電機，不僅結構緊湊，占用體積小，而且其定子繞組固定牢固，不易變形，具有較高的穩(wěn)定性。
[0005]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0006]本發(fā)明提供了一種血栗用雙冗余電機，包括栗殼體、位于所述栗殼體兩側的端蓋、固定在所述端蓋內部的定子、位于栗殼體內部的中心軸、以及套設在所述中心軸上的轉子，兩個所述定子關于所述轉子呈對稱分布，所述定子包括殼支架、隔離片、鐵芯以及多個繞組，多個所述繞組嵌入至所述殼支架內，所述隔離片位于多個所述繞組的一側，通過灌封處理將所述殼支架、所述隔離片以及多個所述繞組固為一體，形成扁平狀結構，所述鐵芯與所述扁平狀結構可拆卸連接，所述轉子位于兩個所述隔離片之間。
[0007]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述殼支架上設置有多個與所述繞組外形相適配的型腔，所述繞組嵌入至所述型腔內。
[0008]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述隔離片配置為由氧化鋯陶瓷材料制成的結構。
[0009]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述中心軸包括軸底座、靜磁環(huán)組件以及螺母，所述軸底座上設置有螺桿，所述螺桿與所述軸底座一體成型，所述靜磁環(huán)組件固定在螺桿上，所述螺母位于所述靜磁環(huán)組件的一側，且與所述螺桿螺紋配合。
[0010]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述中心軸還包括軸殼體，所述軸底座包括第一結合部和第二結合部，所述螺桿固定在所述第一結合部，所述軸殼體套接在所述第一結合部上，且與所述第一結合部螺紋配合，所述第二結合部與所述殼支架螺紋配合。
[0011]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述軸殼體的頂部設置有錐形分流帽。
[0012]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述轉子包括葉輪、設于所述葉輪內側的動磁環(huán)組件、設于所述葉輪外側的磁鋼、以及用于對所述動磁環(huán)組件、所述磁鋼進行密封的密封蓋。
[0013]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述密封蓋上設置有環(huán)形凸起，所述葉輪上設置有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凸起與所述環(huán)形凹槽相適配。
[0014]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述血栗用雙冗余電機采用節(jié)距為I的分數(shù)槽設置。
[0015]在本發(fā)明較佳的技術方案中，所述磁鋼配置為異形磁鋼，所述異形磁鋼與所述葉輪內部空間相適配。
[0016]在本發(fā)明較佳的技術方案中，位于所述栗殼體上方的端蓋中部設置有栗入口，所述栗入口與所述栗殼體的內腔體相導通。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明提供的血栗用雙冗余電機，其兩個定子關于轉子呈對稱分布，構成雙冗余結構，能夠有效的提高電機整體的穩(wěn)定性，當一個定子出現(xiàn)故障時，另一個定子還能繼續(xù)工作。定子由殼支架、隔離片、鐵芯以及多個繞組組成，多個繞組嵌入至殼支架內，受到殼支架的保護，不易發(fā)生變形，且通過灌封處理將殼支架、隔離片以及多個繞組固為一體，形成扁平狀結構，使得定子整體的結構強度大幅提高，且這種扁平狀結構，占用的空間較小。螺桿與軸底座一體成型，靜磁環(huán)組件固定在螺桿上，能有效的保證螺桿與軸底座的同心度，間接確保靜磁環(huán)組件安裝的同心度。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】提供的血栗用雙冗余電機的剖視圖；
[0020]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】提供的第一定子的結構圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】提供的第二定子的結構圖；
[0022]圖4是本發(fā)明【具體實施方式】提供的中心軸的結構圖；
[0023]圖5是本發(fā)明【具體實施方式】提供的轉子的結構圖；
[0024]圖6是本發(fā)明【具體實施方式】提供的定子繞組的布局圖；
[0025]圖7是本發(fā)明【具體實施方式】提供的轉子磁鋼的布局圖；
[0026]圖8是本發(fā)明【具體實施方式】提供的永磁軸承結構示意圖。
[0027]圖中:
[0028]1、栗殼體;21、第一端蓋;22、第二端蓋;31、第一定子;32、第二定子32 ;4、中心軸；
5、轉子;6、栗入口； 311、第一殼支架;312、第一隔離片;313、第一鐵芯;314、第一繞組;321、第二殼支架;322、第二隔離片；323、第二鐵芯；324、第二繞組;41、軸底座;42、靜磁環(huán)組件；43、螺母;44、軸殼體;411、第一結合部;412、第二結合部;413、螺桿;441、錐形分流帽；51、葉輪;52、動磁環(huán)組件;53、磁鋼;54、密封蓋;511、環(huán)形凹槽;541、環(huán)形凸起。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0030]實施例一
[0031]如圖1所示，本實施例一中提供的一種血栗用雙冗余電機，適用于人工輔助心臟，血栗用雙冗余電機包括栗殼體1、端蓋、定子、中心軸4以及轉子5。端蓋包括第一端蓋21和第二端蓋22，第一端蓋21、第二端蓋22位于栗殼體I的兩側，關于栗殼體I呈對稱分布，且通過激光焊接工藝與栗殼體I固定連接。定子包括第一定子31和第二定子32，第一定子31和第二定子32采用螺紋緊固方式固定在栗殼體I的兩側。第一定子31與第二定子32關于轉子5呈對稱分布，構成冗余結構，當?shù)谝欢ㄗ?1、第二定子32中的一個定子出現(xiàn)故障時，另一個定子還能繼續(xù)正常使用，從而保證血栗用雙冗余電機持續(xù)、穩(wěn)定的工作。中心軸4位于栗殼體I的中部，轉子5套設在中心軸4上，且中心軸4與轉子5之間具有一定的間隙，也即中心軸4位于轉子5的內部，但不與轉子5相接觸，同時中心軸4與轉子5之間具有排斥力，從而轉子5實現(xiàn)徑向平衡。位于栗殼體I上方的端蓋中部設置有栗入口 6，栗入口6與栗殼體I的內腔體11相導通，轉子5集旋轉和葉輪的功能為一體，從栗入口6流入的血液經過轉子5的作用，再從栗殼體I上的栗出口流出，由此可見，本發(fā)明提供的血栗用雙冗余電機將電機和血栗很好的結合在一起，有效縮小了血栗的體積，適用于人工輔助心臟。
[0032]如圖2所示，第一定子31通過螺釘固定在栗殼體I的一側，第一定子31定子包括第一殼支架311、第一隔離片312、第一鐵芯313以及多個第一繞組314。如圖6所示，多個第一繞組314嵌入至第一殼支架311內，呈環(huán)形陣列分布，第一繞組314的形狀大致呈尖端被截去的扇形，采用自粘漆包線繞制而成，第一隔離片312位于多個第一繞組314的一側，通過灌封處理將第一殼支架311、第一隔離片312以及多個第一繞組314固為一體，形成扁平狀結構，第一鐵芯313通過螺釘與扁平狀結構可拆卸連接。如圖3所示，第二定子32通過螺釘固定在栗殼體I的另一側，第二定子32包括第二殼支架321、第二隔離片322、第二鐵芯323以及多個第二繞組324。第二定子32中的各組成部件的連接關系與第一定子31基本類似。因此，第一定子31與第二定子32關于轉子5對稱分布，構成雙冗余結構，保證電機長久、穩(wěn)定的工作。第一定子31和第二定子32的外形大致也為扁平狀，使得上述血栗用雙冗余電機的結構十分緊湊、占用空間小。
[0033]第一定子31與第二定子32不同之處在于:第一殼支架311的中部與第二殼支架321的中部形狀、結構均不同，第一殼支架311的中部通孔與栗入口6通道的外形相適配，第一殼支架311套接在栗入口 6上。第二殼支架321的中部通孔與中心軸4的外形相適配，且與中心軸4螺紋配合。
[0034]第一定子31與第二定子32呈“鏡像”放置，當?shù)谝欢ㄗ?1和/第二定子32中通入三相電流時，會產生旋轉磁場，驅動轉子5進行旋轉。第一定子31與第二定子32并聯(lián)設置，組成冗余結構，保證電機的穩(wěn)定性。第一鐵芯313、第二鐵芯323均為磁路的一部分，其作用是提供磁場通路。
[0035]轉子5位于第一隔離片312與第二隔離片322之間，為了減少轉子5的摩擦轉矩及電機啟動時的沖擊電流，第一隔離片312與第二隔離片322優(yōu)選為由氧化鋯陶瓷材料制成，氧化鋯陶瓷材料具有硬度高，不易發(fā)生變形，摩擦系數(shù)小的等特點。
[0036]如圖4所示，進一步的，中心軸4包括軸殼體44、軸底座41、靜磁環(huán)組件42以及螺母43，軸底座41包括第一結合部411和第二結合部412，第一結合部411的直徑小于第二結合部412的直徑，第一結合部411上設置有螺桿413，靜磁環(huán)組件42由多組靜磁環(huán)組成，均套接在螺桿413上，且靜磁環(huán)組件42位于軸殼體44與螺桿413之間的間隙內，軸殼體44的下端套接在第一結合部411上，且與第一結合部411螺紋配合，第二結合部412與第二殼支架321螺紋配合。螺桿413上部設置有螺紋，與螺母43螺紋配合，螺母43旋緊后，起到限制靜磁環(huán)組件42的軸向位移的作用，而且保證靜磁環(huán)組件42的可拆卸固定。進一步優(yōu)選的，第一結合部411、第二結合部412以及螺桿413—體成型，一體成型保證了螺桿413、第一結合部411、第二結合部412三者具有較好的同心度，從而間接的使得安裝在螺桿413上的靜磁環(huán)組件42具有較好的同心度。
[0037]為了便于對從栗入口6流入的血液進行分流，在軸殼體44頂部設置有錐形分流帽441，其錐面具有一定的弧度。
[0038]如圖5所示，進一步的，轉子5用于產生多極軸向磁場，與第一定子31和/第二定子32產生的旋轉磁場相互作用，從而引起轉子5的旋轉。轉子5包括葉輪51、動磁環(huán)組件52、磁鋼53以及密封蓋54，葉輪51大致呈圓環(huán)形，中間設有通孔，以便轉子5套接在中心軸4上，動磁環(huán)組件52設于葉輪51的內側，即靠近通孔的一側，磁鋼53設于葉輪51外側，即遠離通孔的一側，密封蓋54設于葉輪51的底部，用于對動磁環(huán)組件52、磁鋼53進行密封，防止血液流入到轉子5內，影響動磁環(huán)組件52和磁鋼53的正常使用。
[0039]為了使得密封蓋54在裝配過程中，安裝更加方便，進一步優(yōu)選的，在密封蓋54上設置環(huán)形凸起541，且在葉輪51上設置環(huán)形凹槽511，環(huán)形凸起541與環(huán)形凹槽511相適配，環(huán)形凸起541可插入到環(huán)形凹槽511中，從而使得密封蓋54的安裝時定位更加方便。
[0040]如圖6和圖7所示，進一步的，第一定子31、第二定子32內部均設置有六組繞組，呈60°的圓形陣列分布，轉子5內部設有四組磁極相互交錯的磁鋼53，呈90°的圓形整列分布。第一定子31、第二定子32的相數(shù)為3，第一定子31、第二定子32的節(jié)距為I，節(jié)距為I可以使得繞組無交叉均勻疊放，進一步的縮小定子所占用的空間，提高血栗用雙冗余電機的空間利用率。另外，由于磁鋼53的數(shù)量為四，繞組的數(shù)量為六可知，定子和轉子5為分數(shù)槽設置，這種設置方式能有效削弱齒諧波電勢的損耗，改善電動勢的波形。
[0041]如圖7所示，為了使得電機獲得最大的轉矩，進一步優(yōu)選的，磁鋼53配置為異形磁鋼，異形磁鋼與葉輪5內部空間相適配，能充分利用葉輪5的內部空間，從而在不增加血栗用雙冗余電機整體尺寸的情況下，使得電機轉矩盡可能大。異形磁鋼的橫截面由兩段圓弧和兩段直線組成，采用非對稱結構，大致為不對稱的扇形，之所以不對稱，是由于這種結構能很好的利用葉輪5的內部空間。
[0042]如圖8所示，靜磁環(huán)組件42與動磁環(huán)組件52內部均設置了多組磁極相對的磁環(huán)，具體的，靜磁環(huán)組件42包括三組磁環(huán)，上下方向各有一對N極朝上的磁環(huán)，中間有一對S極朝上的磁環(huán)，動磁環(huán)組件52也包括三組磁環(huán)，上下方向各有一對N極朝上的磁環(huán)，中間有一對S極朝上的磁環(huán)。上述磁環(huán)共同組成斥力型被動式磁懸浮中心軸4，當轉子5發(fā)生徑向的偏移時，中心軸4將產生回復力，使得轉子5在徑向方向趨于平衡。而在軸向方向上，轉子5則通過中心軸4與轉子5產生的磁力、轉子5內的磁鋼53與定子的磁力、轉子重力、液體流動產生的動壓力共同作用，而使得轉子5在軸向方向處于動平衡。
[0043]此外，本發(fā)明提供的血栗用雙冗余電機采用無位置傳感器設計，只需通過檢測電機的電壓、電流、磁鏈等物理量，便可計算出轉子的位置信息，避免使用機械式的位置傳感器對電機的位置信號進行檢測。由于機械式的位置傳感器具有占用電機空間、需引出線等弊端，采用無位置傳感器設計的血栗用雙冗余電機結構更加簡單，維修更加方便。
[0044]本發(fā)明是通過優(yōu)選實施例進行描述的，本領域技術人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等效替換。本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，其他落入本申請的權利要求內的實施例都屬于本發(fā)明保護的范圍。
【主權項】
1.一種血栗用雙冗余電機，包括栗殼體(1)、位于所述栗殼體(I)兩側的端蓋、固定在所述端蓋內部的定子、位于栗殼體(I)內部的中心軸(4)、以及套設在所述中心軸(4)上的轉子(5)，其特征在于: 兩個所述定子關于所述轉子(5)呈對稱分布； 所述定子包括殼支架、隔離片、鐵芯以及多個繞組，多個所述繞組嵌入至所述殼支架內，所述隔離片位于多個所述繞組的一側，通過灌封處理將所述殼支架、所述隔離片以及多個所述繞組固為一體，形成扁平狀結構，所述鐵芯與所述扁平狀結構可拆卸連接； 所述轉子(5)位于兩個所述隔離片之間。2.根據(jù)權利要求1所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述殼支架上設置有多個與所述繞組外形相適配的型腔，所述繞組嵌入至所述型腔內。3.根據(jù)權利要求1所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述隔離片配置為由氧化鋯陶瓷材料制成的結構。4.根據(jù)權利要求1所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述中心軸(4)包括軸底座(41)、靜磁環(huán)組件(42)以及螺母(43); 所述軸底座(41)上設置有螺桿(413)，所述螺桿(413)與所述軸底座(41) 一體成型； 所述靜磁環(huán)組件(42)固定在螺桿(413)上； 所述螺母(43)位于所述靜磁環(huán)組件(42)的一側，且與所述螺桿(413)螺紋配合。5.根據(jù)權利要求4所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述中心軸(4)還包括軸殼體(44)； 所述軸底座(41)包括第一結合部(411)和第二結合部(412); 所述螺桿(413)固定在所述第一結合部(411)上； 所述軸殼體(44)套接在所述第一結合部(411)上，且與所述第一結合部(411)螺紋配合； 所述第二結合部(412)與所述殼支架螺紋配合。6.根據(jù)權利要求5所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述軸殼體(44)頂部設置有錐形分流帽(441)。7.根據(jù)權利要求1所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述轉子(5)包括葉輪(51)、設于所述葉輪(51)內側的動磁環(huán)組件(52)、設于所述葉輪(51)外側的磁鋼(53)、以及用于對所述動磁環(huán)組件(52)、所述磁鋼(53)進行密封的密封蓋(54)。8.根據(jù)權利要求7所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述密封蓋(54)上設置有環(huán)形凸起(541); 所述葉輪(51)上設置有環(huán)形凹槽(511); 所述環(huán)形凸起(541)與所述環(huán)形凹槽(511)相適配。9.根據(jù)權利要求7所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述磁鋼(53)配置為異形磁鋼，所述異形磁鋼與所述葉輪(5)內部空間相適配。10.根據(jù)權利要求1所述的血栗用雙冗余電機，其特征在于: 所述血栗用雙冗余電機采用節(jié)距為I的分數(shù)槽設置。
【文檔編號】H02K16/04GK105846625SQ201610323592
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】蘇靜靜, 韓志富, 李瑞光, 俞光煒, 姜洋
【申請人】北京精密機電控制設備研究所