一種醫療用泵的製作方法

2023-09-09 23:32:30 6

本發明涉及一種醫療器具，尤其涉及一種醫療用泵。

背景技術：

電機作為現有的醫療用泵的重要元件之一，其性能對泵能否噴出均勻霧氣至關重要，而其體積及成本也是影響泵自身體積與成本的重要因素。

技術實現要素：

本發明的特徵和優點在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實踐本發明而學習。

為克服現有技術的問題，本發明提供一種醫療用泵，包括：單相同步電機；受所述同步電機驅動的連杆活塞；氣缸，用於容納所述連杆活塞進行往復運動；其中，所述同步電機包括定子以及相對所述定子旋轉的轉子，所述轉子包括若干個永磁體；所述定子包括定子磁芯以及繞設在所述定子磁芯上的繞組；所述定子磁芯具有兩個相對的極部，所述兩個相對的極部之間形成用於容納所述永磁體的轉子容納區。

作為本發明的一個改進方案，每個所述永磁體的外側表面為弧面，使所述永磁體與所述極部之間形成厚度不均勻的氣隙。

作為本發明的一個改進方案，所述永磁體的厚度從周向中心向兩端逐漸減小，使所述氣隙的厚度沿所述永磁體的周向中心向兩端的方向逐漸增大。

作為本發明的一個改進方案，所述轉子還包括轉子磁芯，所述永磁體安裝至所述轉子磁芯的外表面，所述轉子磁芯的外周表面設有若干軸向延伸的凸稜，每個凸稜位於每兩個所述永磁體的分界處。

作為本發明的一個改進方案，還包括u形的定子支架，所述定子支架緊貼地包裹在定子磁芯的形成所述兩個極部的外周，所述定子支架內壁與定子磁芯外表面具有凹凸卡位結構。

作為本發明的一個改進方案，所述定子磁芯在兩個相對的外側面都設有沿電機軸向延伸的第一凹槽，所述定子支架在兩個相對的內壁上都設有沿電機軸向延伸的第一凸稜，所述第一凹槽與所述第一凸稜配合形成所述凹凸卡位結構。

作為本發明的一個改進方案，所述兩個相對的極部互相隔開，所述定子支架上設有填隙凸稜，所述填隙凸稜進入所述兩個相對的極部之間。

作為本發明的一個改進方案，所述定子還包括分別安裝到定子支架底部、頂部的底座和頂蓋；所述定子磁芯被軸向限位在所述底座和頂蓋之間；所述轉子可轉動地安裝到所述底座和頂蓋。

作為本發明的一個改進方案，定子支架及其底座、頂蓋分別設有第一通孔、第二通孔和第三通孔；一連接件順次穿過所述第一通孔、第二通孔和第三通孔並將所述定子支架及其底座、頂蓋固定在一起；所述第一通孔和/或第二通孔和/或第三通孔在孔口處設有用於定位的凸環。

作為本發明的一個改進方案，所述定子磁芯由「[」形的第一磁芯組件和「[」形的第二磁芯組件相向地拼接形成，第一磁芯組件的第一端、第二磁芯組件的第一端分別形成所述極部；第一磁芯組件的第二端、第二磁芯組件的第二端分別設有燕尾槽、燕尾榫，並通過所述燕尾槽、燕尾榫鎖定。

作為本發明的一個改進方案，還包括：與所述同步電機的定子繞組串聯於第一節點、第二節點之間的外部交流電源；與交流-直流轉換電路並聯 於所述第一節點、第二節點之間的可控雙流開關。

作為本發明的一個改進方案，所述轉子在穩態階段以2800轉/分至3800轉/分的轉速恆速運行。

作為本發明的一個改進方案，所述同步電機的輸入功率為45w至50w；電流為0.4a至0.6a。

作為本發明的一個改進方案，所述定子磁芯的長度為50mm至65mm；寬度為20mm至30mm。

本發明提供了一種醫療用泵，採用單相同步電機，電機轉速穩定，不受電壓影響，且體積較小。

通過閱讀說明書，本領域普通技術人員將更好地了解這些技術方案的特徵和內容。

附圖說明

下面通過參考附圖並結合實例具體地描述本發明，本發明的優點和實現方式將會更加明顯，其中附圖所示內容僅用於對本發明的解釋說明，而不構成對本發明的任何意義上的限制，在附圖中：

圖1為本發明實施例的醫療用泵的結構示意圖。

圖2為圖1所示醫療用泵的連杆活塞的結構示意圖。

圖3為圖1所示醫療用泵的電機整體結構示意圖。

圖4為圖3所示電機的轉子結構示意圖。

圖5為圖3所示電機的移除了定子固定架中的底座和頂蓋後的俯視圖。

圖6為圖3所示電機的定子磁芯的結構示意圖。

圖7為圖3所示電機的定子固定架的結構爆炸圖。

圖8為本發明實施例的部分驅動電路的示意圖。

圖9所示為本發明另一實施例的電機的俯視圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，本發明提供一種醫療用泵，包括：電機80；安裝到電機80輸出軸的偏心曲柄91；連杆活塞93，其一端具有環體92與偏心曲柄91相連並受偏心曲柄91驅動，另一端設有活塞94；氣缸97，用於容納連杆活塞93以便連杆活塞93在其內進行往復運動；氣缸97上設有進氣口95以及出氣口99。在使用時，電機80帶動連杆活塞93在氣缸97內往復運動，壓縮氣體從出氣口99噴出。

請參照圖3至圖4，所述電機80為單相同步電機，包括定子20、相對定子20旋轉的轉子10。定子20包括定子磁芯21、繞設在定子磁芯21的上的定子繞組23。具體地，定子繞組23繞制到絕緣線架22，而絕緣線架22套設到定子磁芯21，且該定子磁芯21為框架狀。定子磁芯21固定到定子固定架40(見圖7)。轉子10可轉動地安裝到定子固定架40。本實施例中，轉子10的轉軸11作為電機80的輸出軸。

轉子10包括固定到轉軸11的轉子磁芯13以及安裝到轉子磁芯13的外周表面的若干個永磁體15。永磁體15沿轉子磁芯13的周向設置，在轉子磁芯13的外周表面還設有若干軸向延伸的凸稜14，每個凸稜14位於每兩個永磁體15的分界處。在本實施例中，永磁體15為2個圓弧狀永磁體，永磁體15沿徑向極化，凸稜14也為2個，分別位於該兩個永磁體15的2個分界處。在具體實施時，永磁體也可以被直接固定到轉軸上。在本實施例中，每一塊永磁體15形成一個永磁極。可以理解地，也可以由多塊永磁體15拼成一個永磁極。

如圖5至圖7所示，定子磁芯21具有兩個相對的極部25，該兩個相對的極部25之間形成用於容納永磁體15的轉子容納區27。本實施例中，定 子磁芯21近似於矩形，由「[」形的第一磁芯組件(21a)和「[」形的第二磁芯組件(21b)相向地拼接形成。第一磁芯組件(21a)和第二磁芯組件(21b)的一端分別形成有燕尾槽24a、燕尾榫24b，並通過燕尾槽24a、燕尾榫24b的配合卡接在一起，另一端分別形成相對的極部25。每個極部25都具有內凹的弧形的極面26，兩個極面26相對並在兩者之間形成用於容納轉子的轉子容納區27。極面26設置有定位槽28以使得在定子繞組未通電的狀態下電機轉子磁極15的極軸偏離相應定子極部25的極軸，從而控制轉子的停止位置或者稱為初始位置以使得轉子的停止位置偏離死點位置(轉子磁極的極軸正對相應定子極部的極軸)，定位槽28沿電機軸向連續或不連續地延伸，優選地，所述定位槽28偏離定子極部25的中心，從而使得轉子朝一個方向啟動比較容易。優選地，所述極面26除定位槽外的其餘部分皆位於同一圓柱面上且所述圓柱面與轉子同軸心。優選地，定子磁芯21的長度l1為60mm至70mm，例如是65mm；寬度l2為20mm至30mm。

本實施例中，轉子20中的每個永磁體15的外側表面為弧面，使永磁體15與極部25之間形成厚度不均勻氣隙19(圖5)。在具體實施時，可以使永磁體15的厚度從周向中心向兩端逐漸減小，使轉子與定子極部25之間的氣隙19的厚度從永磁體15的周向中心向兩端逐漸減小從而形成關於永磁體15的周向中心對稱的對稱非均勻氣隙。

定子磁芯21固定到如圖7所示的定子固定架40。定子固定架40包括「u」形的定子支架41、固定到定子支架41底部的定子支架底座51以及固定於定子支架41頂部的定子支架頂蓋61；其中定子支架底座51上設有第一轂部52，該第一轂部52安裝有軸承(圖中未顯示)，轉軸21被軸承支撐。定子支架頂蓋61上設有第二轂部62，該第二轂部62也支撐轉軸21，從而能夠相對於定子30轉動。在本實施例中，定子支架41上具有沿電機軸向設置連接第一通孔44，底座51、頂蓋61在相應位置也分別設有相應 的第二通孔54、第三通孔64，可通過連接件(圖中未顯示)順次穿過第一通孔44、第二通孔54、第三通孔64，從而定子支架底座51、頂蓋61固定到定子支架41的兩端。定子磁芯21的極部25端被「u」形的定子支架41緊貼包圍，並且被軸向限位在定子支架底座51、頂蓋61之間。

為方便定子支架41、底座51、頂蓋61之間的定位安裝，定子支架底座51在第二通孔54的空口處設有第一凸環56，該第一凸環56可插入定子支架41的第一通孔44，優選地，第一凸環56與第一通孔44內壁微緊配。類似地，定子支架頂蓋61在第三通孔64的孔口處第二凸環66，該第二凸環66可插入定子支架41的第一通孔44。優選地，第二凸環66與第一通孔44內壁微緊配。在具體裝配時，將定子支架41安裝到底座51，並使將第一凸環56插入通孔44的下端部，然後將定子磁芯21、轉子等安裝到定子支架41及其底座51，然後安裝頂蓋61，使第二凸環59插入通孔44的上端部，從而將定子支架41、定子支架底座51、定子磁芯21、轉子10以及定子支架頂蓋61固定連接在一起。

其中，「u」形的定子支架41套在定子磁芯21設有轉子容納區27的一端的外周側。優選地，定子磁芯21與定子支架41之間設置有凹凸卡位結構，以鎖定兩者之間的連接。請同時參照圖5，本實施例中，定子磁芯21的外周設有若干軸向的第一凹槽29以及第二凹槽31，定子支架41的內壁設有若干第一凸稜47，用於與第一凹槽29配合形成凹凸卡位結構；其中，第一凹槽29內壁為平滑的圓弧面，第一凸稜47的外表面也是平滑的圓弧面。定子支架41的內壁還設有若干第三凹槽48，用於與定子磁芯上的第二凹槽31配合形成通孔，該通孔可以用於定子磁芯的定位及固定，保證定轉子同心。

優選地，定子磁芯21的兩個相對的極部25之間相互隔開，此時u形定子支架41的底壁可以設置填隙凸稜49，用於伸入到定子磁芯21的兩個 極部25之間的間隙39。當然，上述兩個相對的極部25之間也可以通過磁阻較大的磁橋相連，該磁橋可以與極部25一體成型。

請參照圖8，本發明提供的醫療用泵還包括：外部交流電源81，與電機80的定子繞組串聯於第一節點84、第二節點85之間；可控雙流開關82，與交流-直流轉換電路83並聯於第一84、第二節點85之間。其中，交流電源81較佳的可以是市電交流電源，具有例如50赫茲或60赫茲的固定頻率，電流電壓例如可以是220伏、230伏等。可控雙向交流開關82與串聯的定子繞組和交流電源81並聯於第一節點84、第二節點85之間。可控雙向交流開關82較佳的為三端雙向晶閘管(triac)，其兩個陽極分別連接第一節點84、第二節點85。可以理解，可控雙向交流開關82也可例如由反向並聯的兩個矽控整流器實現，並設置對應的控制電路以按照預定方式控制這兩個矽控整流器。交流-直流轉換電路83與可控雙向交流開關82並聯於第一節點84、第二節點85之間。交流-直流轉換電路83將第一節點84、第二節點85之間的交流電轉換為低壓直流電。

本發明提供的單相同步電機在其定子繞組與外部交流電源串聯時，電機50的輸入功率為45w至50w；電流為0.4a至0.6a。電機的轉子20在穩態階段可以以2800轉/分至3800轉/分的轉速恆速運行，例如以3000轉/分的轉速恆速運行；或，在不同地區，以3600轉/分(60hz)的轉速恆速運行。

圖9所示為本發明另一實施例的電機的俯視圖。

在本實施例中，每個所述永磁極15的徑向外表面包括弧面部分和位於弧面部分兩端的平面部分，兩永磁極的平面部分相連並共面，兩永磁極的弧面部分優選地位於同一圓柱面上且所述圓柱面與轉軸11同軸心；所述定子極部25的極面26到轉軸11中心的距離沿轉子周向從極面26的一端至另一端逐漸增加，從而在轉子永磁極15與定子極部25之間形成厚度不均 勻的氣隙19。優選地，所述兩定子極部25的極面26離轉軸11中心的最遠端關於轉軸11中心徑向對稱。優選地，所述轉子永磁極15的極弧係數為0.75～0.95之間，更進一步為0.9～0.95之間。本實施例中，採用兩個分離式的弧形永磁極15，永磁極15的極弧角度更大，可降低電機的齒槽轉矩，使轉子旋轉更加平滑，與整體式環形磁鐵相比具有更低的成本。

可以理解地，本實施例的轉子也可以使用前述實施例的永磁極，即永磁極的15的厚度從其周向中心向兩端逐漸減小，使所述氣隙19的厚度沿所述永磁極15的周向中心向兩端的方向逐漸增大。

本發明提供的醫療用泵結構簡單，體積小，有效降低了成本；且其採用的電機速度恆定，不受電壓影響。該種醫療用泵尤其使用於霧化器，電機速度恆定，泵輸出的氣壓也比較穩定，使噴霧更均勻。此外，該種電機效率高，在相同輸出功率的情況下，體積更小，重量更小。

以上參照附圖說明了本發明的優選實施例，本領域技術人員不脫離本發明的範圍和實質，可以有多種變型方案實現本發明。舉例而言，作為一個實施例的部分示出或描述的特徵可用於另一實施例以得到又一實施例。以上僅為本發明較佳可行的實施例而已，並非因此局限本發明的權利範圍，凡運用本發明說明書及附圖內容所作的等效變化，均包含於本發明的權利範圍之內。