本發(fā)明屬于數(shù)控領域，具體涉及一種永磁無刷直流電機式人工心臟泵。

背景技術：

眾所周知，就目前而言，心臟疾病的治療非常困難，當前除心臟移植以外沒有根本的治療方法的情況也較多。但是，由于心臟移植的條件很少能立即完備(例如必須等待適合于患者的捐獻者的出現(xiàn)等等)，因此等待心臟移植的心臟疾病患者(待移植患者)處于在實現(xiàn)心臟移植之前必須長期等待的狀況。因此，心臟移植手術之前的期間變得非常長，有時最終也無法進行心臟移植手術。另外，鑒于上述狀況，還產(chǎn)生了不進行心臟移植手術而終身使用輔助人工心臟系統(tǒng)的想法。

人工心臟泵是一種心室輔助裝置，具有人工心臟瓣膜與人工心臟泵的雙重功能，既能保持血液單向流動，又能完成泵血功能，不需要額外的解剖空間，可作為重癥心衰竭患者的治療手段或者心臟移植手術前的過渡橋梁。瓣膜泵的研究正向著體積小、重量輕、可植入性強、高血液相容性的方向發(fā)展。永磁無刷直流電機由于具有高效率、體積小、結構簡單、啟動轉矩大、過載轉矩大、功率密度高、控制性能穩(wěn)定等特點，常常作為瓣膜泵的驅動。

目前對于人工心臟泵還存在著許多未能解決的問題，因此，對它的研究具有重要意義。而作為血泵的驅動裝置——驅動電機，它的效率、體積、溫升、脈動等各方面的因素對人工心臟泵的性能起著至關重要的影響。因此，本文主要針對血泵的驅動電機做主要研究，從人工心臟泵的驅動系統(tǒng)的研究中提高心臟泵的性能，提高心臟泵的可行性及適用性。

鑒于此，提出一種永磁無刷直流電機式人工心臟泵本發(fā)明所要研究的課題。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種永磁無刷直流電機式人工心臟泵，旨在提高人工心臟泵的可靠性，減小人工心臟泵的體積以及降低人工心臟泵的重量。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種永磁無刷直流電機式人工心臟泵，包括一瓣膜泵體、一輸入人工血管以及一輸出人工血管；所述瓣膜泵體具有一殼體，殼體內部設有一永磁無刷直流電機；

所述永磁無刷直流電機包括電機定子和電機轉子，所述電機轉子設在電機定子內部，所述電機定子為外定子，該外定子由硅鋼片和嵌設在硅鋼片中的定子繞組構成，所述硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，所述定子繞組為三相雙層繞組；所述電機轉子為內轉子，該內轉子由一轉子體和一四片永磁磁極構成，四片永磁磁極沿著轉子體外周貼設，其中，所述永磁體的極弧系數(shù)為0.94；所述轉子體內部中空，在轉子體的中空部設有一葉輪和一導葉；所述葉輪的螺線角為25°～45°。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述永磁無刷直流電機還包括逆變器、轉子位置檢測器、控制器以及電源，所述位置傳感器通過測得轉子磁極的位置，經(jīng)過控制器處理后為逆變功率管提供正確的換相邏輯。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的逆變器采用橋式逆變器，每相繞組分別與所述逆變器的功率管相連，兩相繞組輪流導通，成星形三相六狀態(tài)連接。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述電源采用直流穩(wěn)壓電源。

作為本發(fā)明的進一步改進，將粘度和密度與血液相似的液體作為工作液體來測定揚程和流量的關系，在一定轉速下，在縱軸上以mmHg單位取揚程，在橫軸上以L/min單位取流量制作曲線時，揚程為150mmHg且流量為5L/min的點上的所述曲線的斜度處于-4～0的范圍內。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述人工心臟泵的測量流量計采用TransonicT110型，流量計管道采用內徑為10mm的硅膠管，軸流泵的進出口處與#M1205A型生理監(jiān)護儀的壓力傳感器相連。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述硅鋼片的槽數(shù)為6，每槽導體數(shù)為80。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述定子和轉子紙件設有環(huán)氧樹脂灌注層。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述葉輪的螺線角為30°。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述硅鋼片疊片系數(shù)K_Fe＝0.95。

本發(fā)明工作原理以及效果如下：

本發(fā)明涉及一種永磁無刷直流電機式人工心臟泵，包括瓣膜泵體、輸入人工血管以及一輸出人工血管；瓣膜泵體具有殼體，殼體內部設有永磁無刷直流電機；永磁無刷直流電機包括電機定子和電機轉子，電機轉子設在電機定子內部，電機定子為外定子，外定子由硅鋼片和嵌設在硅鋼片中的定子繞組構成，硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，定子繞組為三相雙層繞組；電機轉子為內轉子，該內轉子由一轉子體和一四片永磁磁極構成，四片永磁磁極沿著轉子體外周貼設，其中，永磁體的極弧系數(shù)為0.94；轉子體內部中空，在轉子體的中空部設有一葉輪和一導葉；葉輪的螺線角為25°～45°。本發(fā)明結構簡單、可靠性好，通瓣膜泵體采用獨特的永磁無刷直流電機，能夠保證其體積小、重量輕、維護方便等的特點，有效滿足人工心臟血泵的設計需求。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本申請公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本申請的理解，并不是具體限定本申請各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本申請的教導下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本申請。在附圖中：

附圖1為本發(fā)明實施例的試驗所搭建人體模擬循環(huán)的原理結構示意圖。

具體實施方式

下面實施例將進一步舉例說明本發(fā)明。這些實施例僅用于說明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例：一種永磁無刷直流電機式人工心臟泵

參見附圖1，包括一瓣膜泵體、一輸入人工血管以及一輸出人工血管；所述瓣膜泵體具有一殼體，殼體內部設有一永磁無刷直流電機。

所述永磁無刷直流電機包括電機定子和電機轉子，所述電機轉子設在電機定子內部，所述電機定子為外定子，該外定子由硅鋼片和嵌設在硅鋼片中的定子繞組構成，所述硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，所述定子繞組為三相雙層繞組；所述電機轉子為內轉子，該內轉子由一轉子體和一四片永磁磁極構成，四片永磁磁極沿著轉子體外周貼設，其中，所述永磁體的極弧系數(shù)為0.94；所述轉子體內部中空，在轉子體的中空部設有一葉輪和一導葉；所述葉輪的螺線角為25°～45°。

本實施例中，采用人體模擬循環(huán)系統(tǒng)進行永磁無刷直流電機的性能測試，其中人體模擬循環(huán)系統(tǒng)由生理監(jiān)護儀7、模擬心房2、瓣膜泵1、驅動裝置5、穩(wěn)壓電源4、流量閥8、流量計5、速度顯示模塊6組成一個循環(huán)系統(tǒng)。

進一步地，所述永磁無刷直流電機還包括逆變器、轉子位置檢測器、控制器以及電源，所述位置傳感器通過測得轉子磁極的位置，經(jīng)過控制器處理后為逆變功率管提供正確的換相邏輯。

進一步地，所述的逆變器采用橋式逆變器，每相繞組分別與所述逆變器的功率管相連，兩相繞組輪流導通，成星形三相六狀態(tài)連接。

進一步地，所述電源采用直流穩(wěn)壓電源。

進一步地，將粘度和密度與血液相似的液體作為工作液體來測定揚程和流量的關系，在一定轉速下，在縱軸上以mmHg單位取揚程，在橫軸上以L/min單位取流量制作曲線時，揚程為150mmHg且流量為5L/min的點上的所述曲線的斜度處于-4～0的范圍內。

進一步地，所述人工心臟泵的測量流量計采用TransonicT110型，流量計管道采用內徑為10mm的硅膠管，軸流泵的進出口處與#M1205A型生理監(jiān)護儀的壓力傳感器相連。

進一步地，所述硅鋼片的槽數(shù)為6，每槽導體數(shù)為80。

進一步地，所述定子和轉子紙件設有環(huán)氧樹脂灌注層。

進一步地，所述葉輪的螺線角為30°。

進一步地，所述硅鋼片疊片系數(shù)K_Fe＝0.95。

本發(fā)明涉及一種永磁無刷直流電機式人工心臟泵，包括瓣膜泵體、輸入人工血管以及一輸出人工血管；瓣膜泵體具有殼體，殼體內部設有永磁無刷直流電機；

永磁無刷直流電機包括電機定子和電機轉子，電機轉子設在電機定子內部，電機定子為外定子，外定子由硅鋼片和嵌設在硅鋼片中的定子繞組構成，硅鋼片的槽數(shù)為六的整數(shù)倍，定子繞組為三相雙層繞組；電機轉子為內轉子，該內轉子由一轉子體和一四片永磁磁極構成，四片永磁磁極沿著轉子體外周貼設，其中，永磁體的極弧系數(shù)為0.94；轉子體內部中空，在轉子體的中空部設有一葉輪和一導葉；葉輪的螺線角為25°～45°。本發(fā)明結構簡單、通瓣膜泵體采用獨特的永磁無刷直流電機，能夠保證其體積小、重量輕、維護方便等的特點，滿足了人工心臟血泵的設計需求。

需要說明的是，在本申請的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

使用術語“包含”或“包括”來描述這里的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構成的實施方式。這里通過使用術語“可以”，旨在說明“可以”包括的所描述的任何屬性都是可選的。

多個元件、成分、部件或步驟能夠由單個集成元件、成分、部件或步驟來提供。另選地，單個集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個元件、成分、部件或步驟。用來描述元件、成分、部件或步驟的公開“一”或“一個”并不說為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。

應該理解，以上描述是為了進行圖示說明而不是為了進行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實施方式和許多應用對本領域技術人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導的范圍不應該參照上述描述來確定，而是應該參照前述權利要求以及這些權利要求所擁有的等價物的全部范圍來確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專利申請和公告的公開都通過參考結合在本文中。在前述權利要求中省略這里公開的主題的任何方面并不是為了放棄該主體內容，也不應該認為申請人沒有將該主題考慮為所公開的申請主題的一部分。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本申請的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本申請的保護范圍，凡未脫離本申請技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本申請的保護范圍之內。