一種血泵用離心葉輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種血泵用離心葉輪，屬于電機(jī)轉(zhuǎn)子領(lǐng)域，血泵用離心葉輪包括底板、固定在所述底板上的多個葉片、位于所述葉片內(nèi)部的轉(zhuǎn)子磁鋼、軸向動壓結(jié)構(gòu)以及徑向動壓結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子磁鋼用于所述離心葉輪的徑向磁懸浮和軸向磁懸浮，所述軸向動壓結(jié)構(gòu)用于所述離心葉輪的軸向動壓液懸浮，所述徑向動壓結(jié)構(gòu)用于所述離心葉輪的徑向動壓液懸浮，所述軸向動壓結(jié)構(gòu)位于所述葉片的上表面上，所述底板中部設(shè)有通孔，所述徑向動壓結(jié)構(gòu)位于所述通孔的內(nèi)壁上。本發(fā)明公開的血泵用離心葉輪，在軸向和徑向均設(shè)置了磁懸浮和動壓液懸浮，使得離心葉輪在偏離平衡位置后，能迅速的回復(fù)到平衡位置。
【專利說明】
一種血泵用離心葉輪
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子領(lǐng)域，尤其涉及一種血栗用離心葉輪。
【背景技術(shù)】
[0002]血栗，尤其是應(yīng)用于人工輔助心臟中的血栗，通常具有要求體積小、高度集成度以及高精密性等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得血栗不適合使用機(jī)械式有軸離心葉輪，這是由于機(jī)械式有軸離心葉輪具有軸承和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，雖然軸承和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)使得離心葉輪在軸向和徑向具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，但是軸承和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)的存在不僅會增大血栗的體積和組件數(shù)量，而且軸承和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)侵沒在血液里易導(dǎo)致血栓和溶血現(xiàn)象的發(fā)生，增加病人健康風(fēng)險。因此，日前血栗多使用無軸離心葉輪，而又由于無軸離心葉輪取消了軸承和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，但這使得無軸離心葉輪在軸向和徑向均具有較高的穩(wěn)定性變得十分困難。
[0003]中國專利文獻(xiàn)CN1821582A公開了一種適于微型栗的無軸開式葉輪，該葉輪包括一組葉片和固定葉片的支持架，所述葉片的壓力面與水平面夾角為5°?20°，葉片上端部呈圓錐面，錐角40°?60°;葉片在平面圖上的投影面積與葉輪外徑圓面積的比值0.4?0.8;葉片的進(jìn)口角和出口角45°?50°。該專利設(shè)置了與水平面呈一定角度的壓力面，具有一定的動壓作用，但難以使得葉輪在軸向和徑向均達(dá)到較為穩(wěn)定的動平衡，抗擊沖擊力的能力弱，葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中恢復(fù)到平衡位置的能力有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種血栗用離心葉輪，在軸向和徑向均設(shè)置了磁懸浮和動壓液懸浮，使得離心葉輪在偏離平衡位置后，能迅速的回復(fù)到平衡位置，這就保證了離心葉輪旋轉(zhuǎn)過程中能夠保持較好的同軸度，提高血栗的可靠性和穩(wěn)定性。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供了一種血栗用離心葉輪，包括底板、固定在所述底板上的多個葉片、位于所述葉片內(nèi)部的轉(zhuǎn)子磁鋼、軸向動壓結(jié)構(gòu)以及徑向動壓結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子磁鋼用于所述離心葉輪的徑向磁懸浮和軸向磁懸浮，所述軸向動壓結(jié)構(gòu)用于所述離心葉輪的軸向動壓液懸浮，所述徑向動壓結(jié)構(gòu)用于所述離心葉輪的徑向動壓液懸浮，所述軸向動壓結(jié)構(gòu)位于所述葉片的上表面，所述底板中部設(shè)有通孔，所述徑向動壓結(jié)構(gòu)位于所述通孔的內(nèi)壁上。
[0007]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述軸向動壓結(jié)構(gòu)包括深度逐漸變化的動壓槽道和用于降低液體壓力的減壓面，所述減壓面位于所述動壓槽道的末端。
[0008]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述動壓槽道包括槽底面和固定在所述槽底面兩側(cè)的內(nèi)限流板和外限流板。
[0009]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述葉片配置為楔形柱狀體結(jié)構(gòu)，所述動壓槽道配置為弧形動壓槽道，所述弧形動壓槽道的槽入口位于所述楔形柱狀體結(jié)構(gòu)的寬端，所述弧形動壓槽道的槽出口位于所述楔形柱狀體結(jié)構(gòu)的窄端，從所述弧形動壓槽道的槽入口到所述弧形動壓槽道的槽出口，所述弧形動壓槽道的深度逐漸變淺，寬度逐漸變窄。
[0010]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述徑向動壓液懸浮配置為單線螺旋狀或者多線螺旋狀的動壓凹槽。
[0011]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述通孔穿套在用于對所述離心葉輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)行限位的軸體上，且所述通孔的內(nèi)表面與所述軸體的外表面不接觸。
[0012]當(dāng)所述離心葉輪受到?jīng)_擊向一側(cè)偏移時，所述軸體與所述軸體一側(cè)的所述動壓凹槽之間的間隙會變小，所述軸體與所述軸體另一側(cè)的所述動壓凹槽之間的間隙會變大，使得間隙小一側(cè)的流體壓強(qiáng)變大，而間隙大一側(cè)的流體壓強(qiáng)變小，產(chǎn)生回復(fù)力，回復(fù)力驅(qū)使所述離心葉輪回到原平衡位置。
[0013]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，多個所述葉片之間設(shè)有流體通道，相鄰的兩個所述流體通道的朝向相互垂直。
[0014]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述流體通道的流道面為斜面，從靠近所述通孔處到遠(yuǎn)離所述通孔處，所述流體通道的深度逐漸變大。
[0015]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述葉片和/所述流體通道的邊緣處均設(shè)置有倒角。
[0016]在本發(fā)明較佳的技術(shù)方案中，所述底板與所述葉片的外表面設(shè)置有TiN和/DLC保護(hù)層。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供的血栗用離心葉輪，設(shè)置了轉(zhuǎn)子磁鋼，轉(zhuǎn)子磁鋼通過與其外圍和上下側(cè)的吸引，使得離心葉輪在徑向和軸向?qū)崿F(xiàn)較為穩(wěn)定的磁懸浮，設(shè)置了軸向動壓結(jié)構(gòu)，使得離心葉輪在軸向?qū)崿F(xiàn)較為穩(wěn)定的動壓液懸浮，設(shè)置了徑向磁懸浮，使得離心葉輪在徑向?qū)崿F(xiàn)較為穩(wěn)定的動壓液懸浮。由此可見，離心葉輪在軸向和徑向均實現(xiàn)了較為穩(wěn)定的動平衡，當(dāng)離心葉輪偏離原平衡位置后，能迅速的恢復(fù)到平衡位置，能有效提高血栗的穩(wěn)定性和可靠性。多個葉片之間設(shè)有流體通道，相鄰的兩個流體通道的朝向相互垂直，一方面，這種結(jié)構(gòu)加工便捷，適于批量化生產(chǎn)；另一方面，這種結(jié)構(gòu)由于葉片的形狀比較規(guī)則，易于安裝體積較大轉(zhuǎn)子磁鋼，利于提高電機(jī)的整體工作效率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】提供的血栗用離心葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、底板;2、葉片；3、軸向動壓結(jié)構(gòu);4、徑向動壓結(jié)構(gòu)；11、通孔;32、減壓面；
311、槽底面;312、內(nèi)限流板;313、外限流板;5、槽出口； 6、槽入口； 7、流體通道;71、流道面。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0021]如圖1所示，本實施例中提供的一種血栗用離心葉輪，血栗用離心葉輪位于血栗中心位置的軸體外圍，且不與軸體相接觸，并繞著軸體旋轉(zhuǎn)。血栗用離心葉輪包括底板1、多個葉片2、轉(zhuǎn)子磁鋼、軸向動壓結(jié)構(gòu)3以及徑向動壓結(jié)構(gòu)4。多個葉片2固定在底板I上，本實施例中葉片2的數(shù)量優(yōu)選為四個，四個葉片2呈環(huán)形陣列分布，四個葉片2的橫截面大致呈楔形。轉(zhuǎn)子磁鋼位于底板I后背側(cè)，且嵌入葉片2背部的凹槽中，轉(zhuǎn)子磁鋼用于離心葉輪的徑向磁懸浮和軸向磁懸浮，具體的，在徑向方向上，轉(zhuǎn)子磁鋼與軸體內(nèi)部的磁鋼在徑向相互排斥，形成穩(wěn)定的徑向磁懸浮，在軸向方向上，轉(zhuǎn)子磁鋼與血栗定子及軸體內(nèi)部的磁鋼相互吸引，形成穩(wěn)定的軸向磁懸浮。軸向動壓結(jié)構(gòu)3位于葉片2的上表面，當(dāng)血液流經(jīng)軸向動壓結(jié)構(gòu)3時會被壓縮，且會與軸向動壓結(jié)構(gòu)3的外表面發(fā)生摩擦，被壓縮的血液會產(chǎn)生反作用力，摩擦過程中也會產(chǎn)生摩擦力，反作用力與摩擦力均會產(chǎn)生軸向力，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的軸向動壓液懸浮。徑向動壓結(jié)構(gòu)4位于底板I中部的通孔11的內(nèi)壁上，當(dāng)離心葉輪向某側(cè)偏移時，會壓縮該側(cè)的血液，被壓縮的血液在徑向動壓結(jié)構(gòu)4的作用下，產(chǎn)生徑向的反作用力，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的徑向動壓液懸浮。因此，離心葉輪在徑向磁懸浮力、軸向磁懸浮力、軸向動壓液懸浮力以及徑向動壓液懸浮力以及自身重力的作用下實現(xiàn)了軸向和徑向均的動平衡，且當(dāng)離心葉輪偏離原平衡位置后，能迅速的回復(fù)到平衡位置。
[0022]進(jìn)一步的，軸向動壓結(jié)構(gòu)3包括動壓槽道和減壓面32，動壓槽道的深度和寬度逐漸變化，使得血液流過動壓槽道后被壓縮。減壓面32用于降低液體壓力，其形狀大致呈楔形，減壓面32位于動壓槽道的末端，血液從動壓槽道流出后再流向減壓面32，也即減壓面32位于動壓槽道的下游。由于減壓面32位于動壓槽道的末端高位處，故其對血液的流向和流量具有一定的限定作用，會確保血液的壓力可預(yù)見的降低，從而使得血液的切應(yīng)力和溶血現(xiàn)象降到最低。另外，減壓面32有利于將血液限定在次要流道，使得從次要流道流出的血液重新進(jìn)入到臨近的流體通道7中。
[0023]葉片2大致呈楔形柱狀體，動壓槽道為弧形動壓槽道，為了將血液限定在動壓槽道內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選的，動壓槽道包括槽底面311和固定在槽底面311兩側(cè)的內(nèi)限流板312和外限流板313，內(nèi)限流板312和外限流板313能有效避免從動壓槽道中流過的血液泄露?；⌒蝿訅翰鄣赖牟廴肟?6位于楔形柱狀體結(jié)構(gòu)的寬端，弧形動壓槽道的槽出口 5位于楔形柱狀體結(jié)構(gòu)的窄端，從弧形動壓槽道的槽入口 6到弧形動壓槽道的槽出口 5，弧形動壓槽道的深度逐漸變淺，寬度逐漸變窄，故弧形動壓槽道為一個寬度逐漸的變小的弧形斜槽，在離心葉輪一側(cè)的定子外表面或栗殼內(nèi)表面和弧形斜槽的共同作用下，血液流經(jīng)這個弧形斜槽時會被壓縮，槽底面311與定子外表面或栗殼內(nèi)表面之間流體層的厚度是流體粘度、葉輪轉(zhuǎn)速以及軸體幾何形狀的函數(shù)，在這個函數(shù)中，流體粘度增加，流體層的厚度增加;葉輪轉(zhuǎn)速的增加，流體層的厚度也增加，這就使得流體層的厚度可以隨著流體粘度和/葉輪轉(zhuǎn)速的變換而變化。
[0024]為了增強(qiáng)徑向動壓液懸浮的效果，徑向動壓液懸浮配置為單線螺旋狀或者多線螺旋狀的動壓凹槽，當(dāng)然也可為弧線、拋物線或者其他形狀的動壓凹槽，單線螺旋狀或者多線螺旋狀可為左手螺紋或者右手螺紋，但通常會依據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)向選為右手螺紋。動壓凹槽能夠增大從通孔11流過液體的流量。通孔11穿套在軸體上，且通孔11的內(nèi)表面與軸體的外表面不接觸，當(dāng)離心葉輪受到?jīng)_擊向一側(cè)偏移時，軸體與軸體一側(cè)的動壓凹槽之間的間隙會變小，軸體與軸體另一側(cè)的動壓凹槽之間的間隙會變大，使得間隙小一側(cè)的流體壓強(qiáng)變大，而間隙大一側(cè)的流體壓強(qiáng)變小，產(chǎn)生回復(fù)力，回復(fù)力驅(qū)使所述離心葉輪回到原平衡位置。此夕卜，動壓凹槽的數(shù)量優(yōu)選為4?6條。
[0025]為了使得葉片2加工更加方便，進(jìn)一步的，多個葉片2之間設(shè)有流體通道7，相鄰的兩個流體通道7的朝向相互垂直，這種相互垂直的設(shè)置方式使得葉片2的兩個側(cè)面均十分的平整，加工工序大幅降低，適合大批量生產(chǎn)。另外，形狀規(guī)則的葉片2內(nèi)部便于安放體積較大轉(zhuǎn)子磁鋼，而這種體積較大的磁鋼有利于提高電機(jī)的整體工作效率。流體通道7的流道面71為斜面，從靠近通孔11處到遠(yuǎn)離通孔11處，流體通道7的深度逐漸變大，這種結(jié)構(gòu)使得從流體通道7流出的血液逐漸變得緩和。
[0026]為了使得葉片2和/流體通道7的邊緣處更加光滑，葉片2和/流體通道7的邊緣處均設(shè)置有倒角，有利于減少血液的磨損，降低對血液的破壞。
[0027]為了增強(qiáng)血液與材料的相容性，底板I與葉片2的外表面設(shè)置有TiN和/DLC保護(hù)層，TiN和/DLC保護(hù)層具有血液相容性好、硬度高以及光滑等特點(diǎn)，能減少血液與底板1、葉片2之間發(fā)生劇烈摩擦。
[0028]本發(fā)明是通過優(yōu)選實施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)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(jìn)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(quán)利要求內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種血栗用離心葉輪，包括底板(I)、固定在所述底板(I)上的多個葉片(2)、以及位于所述葉片(2)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子磁鋼，所述轉(zhuǎn)子磁鋼用于所述離心葉輪的徑向磁懸浮和軸向磁懸浮，其特征在于: 還包括軸向動壓結(jié)構(gòu)(3)和徑向動壓結(jié)構(gòu)(4)； 所述軸向動壓結(jié)構(gòu)(3)用于所述離心葉輪的軸向動壓液懸浮，所述徑向動壓結(jié)構(gòu)(4)用于所述離心葉輪的徑向動壓液懸?。? 所述軸向動壓結(jié)構(gòu)(3)位于所述葉片(2)的上表面； 所述底板(I)中部設(shè)有通孔(11)，所述徑向動壓結(jié)構(gòu)(4)位于所述通孔(11)的內(nèi)壁上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 所述軸向動壓結(jié)構(gòu)(3)包括深度逐漸變化的動壓槽道;和 用于降低液體壓力的減壓面(32); 所述減壓面(32)位于所述動壓槽道的末端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 所述動壓槽道包括槽底面(311);和 固定在所述槽底面(311)兩側(cè)的內(nèi)限流板(312)和外限流板(313)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 所述葉片(2)配置為楔形柱狀體結(jié)構(gòu)； 所述動壓槽道配置為弧形動壓槽道； 所述弧形動壓槽道的槽入口(6)位于所述楔形柱狀體結(jié)構(gòu)的寬端； 所述弧形動壓槽道的槽出口(5)位于所述楔形柱狀體結(jié)構(gòu)的窄端； 從所述弧形動壓槽道的槽入口(6)到所述弧形動壓槽道的槽出口(5)，所述弧形動壓槽道的深度逐漸變淺，寬度逐漸變窄。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 所述徑向動壓結(jié)構(gòu)(4)配置為單線螺旋狀或者多線螺旋狀的動壓凹槽。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 所述通孔(11)穿套在用于對所述離心葉輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)行限位的軸體上，且所述通孔(11)的內(nèi)表面與所述軸體的外表面不接觸； 當(dāng)所述離心葉輪受到?jīng)_擊向一側(cè)偏移時，所述軸體與所述軸體一側(cè)的所述動壓凹槽之間的間隙會變小，所述軸體與所述軸體另一側(cè)的所述動壓凹槽之間的間隙會變大，使得間隙小一側(cè)的流體壓強(qiáng)變大，而間隙大一側(cè)的流體壓強(qiáng)變小，產(chǎn)生回復(fù)力，回復(fù)力驅(qū)使所述離心葉輪回到原平衡位置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 多個所述葉片(2)之間設(shè)有流體通道(7); 相鄰的兩個所述流體通道(7)的朝向相互垂直。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 所述流體通道(7)的流道面(71)為斜面； 從靠近所述通孔(11)處到遠(yuǎn)離所述通孔(11)處，所述流體通道(7)的深度逐漸變大。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的血栗用離心葉輪，其特征在于: 所述葉片(2)和/所述流體通道(7)的邊緣處均設(shè)置有倒角。10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的血栗用離心葉輪，其特征在于:所述底板(I)與所述葉片(2)的外表面設(shè)置有TiN和/DLC保護(hù)層。
【文檔編號】A61M1/10GK105833368SQ201610311958
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】許劍, 王偉, 張文海, 胡麗國, 郝振輝
【申請人】北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所