[发明专利]轴流式血液泵用复合永磁转子

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，涉及一种轴流式血液泵用复合永磁转子，适合应用于辅助血液流动的各种血液泵装置中。

背景技术

世界卫生组织统计显示，心血管疾病一直是威胁人类健康的第一杀手，占全球总死亡人数的30％左右，治疗晚期心衰的有效途径是心脏移植或采用植入式辅助人工心脏。虽然心脏移植已经获得很大成功，但心脏供体问题难以解决，研制长期可植入式微型血泵变得极为重要和迫切，因而成为当前临床应用研究的热点。现在临床应用的血泵主要以轴流泵为主，轴流泵的流量性能比离心泵好，可以提供较大的血流量。但血泵转子的驱动一直是一个困扰血泵发展的问题。

轴流泵转子通常采用内轴承式，带动转子叶片旋转的支撑轴位于转子内部，与转子中心线重合，轴承一般选用先进陶瓷材料，轴与转子之间安装永磁体，在外壁线圈产生的磁场或永磁体与转子内的磁体相互作用，带动转子与叶轮旋转，产生一定的流量和压力，推动血液从进口端流入，从出口端流出。轴流式血泵体积小能耗低、结构简单，运转稳定，对血液的有效成分破坏小，具有很好的临床应用前景。但由于轴流式血泵的转子叶片形状复杂加工要求高，通常采用钛等加工性好、稳定性高的金属或合金材料，这类金属导磁性差，严重降低了转子与驱动磁场的相互作用，产生的扭矩难以满足使用要求。因此，提高转子与驱动磁场间的作用力，获得高的扭矩和稳定的流量是制造性能优良的轴流式血泵的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴流式血液泵用复合永磁转子，通过提高转子与驱动磁场间的相互作用，以解决轴流泵转子表面磁场较低、驱动力不足的问题，推动其在临床的应用与发展。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种轴流式血液泵用复合永磁转子，包括外壳、叶片和带动转子叶片旋转的支撑轴，支撑轴位于转子内部并与转子中心线重合，外壳一端为锥形，另一端为圆柱状，外表面上分布着螺旋形的叶片，由永磁材料制成，外壳内镶嵌有永磁体，外壳与永磁体的磁场均沿径向取向且方向相同。

外壳是采用各向同性永磁合金经变形加工成型后，采用变形和热处理工艺使加工成型后转子外壳的易磁化方向沿径向取向制成的。

外壳与叶片为一体，螺旋形的叶片成对等间隔分布，数量不小于2片，外壳的磁极数量与叶片数量相同。

永磁体是采用高磁能积NdFeB系稀土永磁合金按照转子前端圆柱状内腔的尺寸加工成整体的永磁体芯或与转子主叶片数量相当的瓦形永磁材料。

永磁体为钕铁硼系稀土永磁合金。

支撑轴和/或其轴承为陶瓷材料制成。

外壳的易磁化轴沿转子径向方向，并与成对的螺旋形的叶片对应。

外壳的磁极数量、取向和充磁方向与永磁体的磁极数量和充磁方向一致，并且极性相同。

转子表面的磁场强度为2400Gs以上。

所述转子外表面为采用耐腐蚀、生物亲和性好的金属或合金材料进行涂层防护处理。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

血泵采用轴流式血液泵用复合永磁转子，转子由磁性能较高、耐腐蚀且易加工成型的永磁材料制成的外壳和镶嵌于外壳内的高磁性能永磁体两种不同的永磁材料构成，外壳一端为锥形，另一端为圆柱状且上面分布着螺旋形转子叶片，转子的外壳与内部的永磁体取向和充磁方向相同。

所述转子外壳材料为具有良好塑性和可进行车、铣加工的永磁体合金，转子外壳与叶片为一体化直接加工成型，螺旋形叶片成对等间隔分布，数量大于等于2片。转子外壳采用各向同性永磁合金经变形加工成型后，采用变形和热处理工艺使加工成型后转子外壳的易磁化方向沿径向取向，并与成对的螺旋形的主叶片相对应。

所述转子内镶嵌的磁体为高性能钕铁硼系稀土永磁合金，转子内镶嵌NdFeB永磁体的取向、充磁方向与转子外壳的永磁合金充磁取向方向一致，且极性相同。转子内添加轴承后，外壳和叶片以及永磁体封装为一体结构。同时，所述转子通过镀膜工艺，外表面可以进一步采用钛、铂等耐腐蚀、生物亲和性好的金属或合金材料进行涂层防护处理。

本发明提供了一种轴流式血液泵用复合永磁转子，其外壳材料采用取向永磁合金，便于加工制造成需要的复杂形状和叶片结构，更重要的是经变形和热处理后磁性能得到很大改善，稳定性高、环境适应性好。通过与高性能NdFeB稀土永磁合金共同组成的径向取向和充磁的复合永磁体结构，大幅提高了转子表面的磁场强度，采用简单的结构实现了高的扭矩传送，解决了轴流式血泵在临床中实际应用的不足。同时，本发明所述复合永磁转子也可用于各种用途的其他泵体中，如微型水循环泵等。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：