血泵

文档序号:1803179 发布日期:2021-11-05 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 血泵 (Blood pump ) 是由 M·格劳温克尔 W·克尔霍夫斯 于 2020-03-16 设计创作,主要内容包括:本发明涉及用于经皮插入患者的血管中的血管内血泵(1)。血泵包括具有血流入口(21)和血流出口(22)的泵壳体(2)、布置在所述泵壳体(2)中以绕旋转轴线(10)可旋转的叶轮(3)。叶轮(3)具有大小为且成形为用于将血液从血流入口(21)输送到血流出口(22)的叶片(31)。血泵(1)包括用于使叶轮(3)旋转的驱动单元(4),驱动单元(4)包括绕旋转轴线(10)布置的多个柱体(40)以及连接该部件的后端部的背板,柱体和背板共同形成驱动单元的磁芯。线圈绕组(47)围绕柱体中的每个(40)设置。线圈绕组(82,83,86)能够被控制以创建旋转磁场,其中叶轮(3)包括布置成与旋转磁场相互作用以引起叶轮(3)旋转的磁性结构(32)。磁芯(400)或其一部分包括在截面中在导电性方面不连续的不连续软磁性材料,其中至少一个焊接部(82,83,86)设置在不连续软磁性材料的表面(811)。焊接部(82,83,86)衔接不连续软磁性材料中的导电性方面的至少一个不连续。此外,本发明涉及一种制造磁芯(400)的方法。(The present invention relates to an intravascular blood pump (1) for percutaneous insertion into a blood vessel of a patient. The blood pump comprises a pump housing (2) having a blood flow inlet (21) and a blood flow outlet (22), an impeller (3) arranged in the pump housing (2) so as to be rotatable about a rotational axis (10). The impeller (3) has blades (31) sized and shaped for conveying blood from the blood flow inlet (21) to the blood flow outlet (22). The blood pump (1) comprises a drive unit (4) for rotating the impeller (3), the drive unit (4) comprising a plurality of columns (40) arranged around the axis of rotation (10) and a back plate connecting the rear ends of the components, the columns and the back plate together forming a magnetic core of the drive unit. Coil windings (47) are disposed around each of the columns (40). The coil windings (82, 83, 86) are controllable to create a rotating magnetic field, wherein the impeller (3) comprises a magnetic structure (32) arranged to interact with the rotating magnetic field to cause rotation of the impeller (3). The magnetic core (400) or a part thereof comprises a discontinuous soft magnetic material which is discontinuous in electrical conductivity in cross section, wherein at least one weld (82, 83, 86) is provided on a surface (811) of the discontinuous soft magnetic material. The weld (82, 83, 86) joins at least one discontinuity in electrical conductivity in the discontinuous soft magnetic material. Furthermore, the invention relates to a method of manufacturing a magnetic core (400).)

血泵

技术领域

本发明涉及血泵,特别是血管内血泵,用于经皮插入患者的血管中,以支持患者的血管中的血液流动。该血泵具有改进的驱动单元。

背景技术

已知不同类型的血泵,诸如轴向血泵、离心(即径向)血泵或由轴向力和径向力两者引起血液流动的混合型血泵。血管内血泵凭借导管被插入患者的诸如主动脉的血管中。血泵一般包括具有由通路连接的血流入口和血流出口的泵壳体。为了引起沿着通路从血流入口到血流出口的血液流动,叶轮或转子可旋转地支撑在泵壳体内,其中叶轮设置有用于输送血液的叶片。

血泵一般由驱动单元驱动,驱动单元可以是电动马达。例如,US 2011/0238172 A1披露了具有叶轮的体外血泵,该叶轮可磁耦合至电动马达。该叶轮包括磁体,其设置成与电动马达中的磁体相邻。由于叶轮中与马达中的磁体之间的吸引力,故马达的旋转传递至叶轮。为了减少旋转部件的数量,从US 2011/0238172 A1中也已知利用旋转磁场,其中驱动单元具有绕旋转轴线布置的多个定子柱体,每个柱体承载线圈绕组并充当磁芯。控制单元按顺序向线圈绕组供应电压以创建旋转磁场。为了提供足够强的磁耦合,磁力必须足够高,这可以通过向驱动单元供应足够高的电流或通过提供大型磁体实现,然而这导致血泵的总体直径较大。

EP 3222301 B1披露了在驱动单元与叶轮之间具有磁耦合的血泵,特别是血管内血泵,其中血泵具有紧凑设计,特别是泵送动力与泵的大小的高比例,造成外尺寸足够小以允许血泵经血管、经静脉、经动脉、或经瓣膜插入,或出于操作方便的原因而甚至更小。

更具体地,EP 3222301 B1中的血泵包括具有血流入口和血流出口的泵壳体、叶轮以及用于使叶轮旋转的驱动单元。通过叶轮绕旋转轴线在泵壳体内部的旋转,血液可以通过叶轮的叶片从血流入口被输送到血流出口。驱动单元包括多个、优选六个柱体以及连接柱体的后端部以充当轭的背板。柱体和背板组成驱动单元的磁芯。当在垂直于旋转轴线的平面中看时,柱体围绕旋转轴线呈圆形布置,其中每个柱体具有纵向轴线,纵向轴线优选平行于所述旋转轴线。柱体均具有设置成围绕每个柱体的线圈绕组。为了生成旋转磁场以驱动叶轮,线圈绕组可以以协调一致的方式被控制。叶轮包括磁体形式的磁性结构,其布置成与旋转磁场相互作用,使得叶轮跟随其旋转。

据未公开的第17191940.0号欧洲专利申请,为将涡电流损失保持较低,不连续软磁性材料可用于驱动单元的磁致部件,尤其是用于柱体。不连续材料可为例如包括软磁性片材的叠层材料。然而由这种材料制成的驱动单元的磁致部件易于解体以及在片材之间的分层处散架。另一个问题是关于通过放电加工制造这种部件的可能性。当接触这种工件以在某部位放电加工时,不是材料的所有其他部位都与已接触的部位电接触。这会使放电加工变复杂。

本发明的一个目的是使用于血管内血泵的驱动单元容易制造。

发明内容

本发明的血泵对应于上文在EP 3222301 B1中描述的血泵。据此,其可为轴向血泵或部分轴向地且部分径向地泵送的对角血泵(对于血管内应用来说纯离心血泵的直径通常太大)。然而,根据本发明的一个方面,磁芯或其一部分,特别是柱体中的至少一个,包括、或由不连续软磁性材料构成,该软磁性材料在横向于相应柱体的纵向轴线的截面中的导电性方面不连续。至少一个焊接部设置在不连续软磁性材料的表面,尤其是在至少一个柱体上。焊接部将不连续软磁性材料中的导电性方面的不连续衔接起来。

柱体中的每个都具有纵向轴线。优选地,每个柱体的纵向轴线都平行于旋转轴线。柱体均包括软磁性材料,该软磁性材料在横向于、优选垂直于相应柱体的纵向轴线的截面中不连续。换句话说,柱体的软磁性材料在横向于、优选垂直于由柱体中的相应线圈绕组引起的磁通方向的截面中是不连续的。通过在截面中分隔或中断软磁性材料,可以减少或避免柱体中的涡电流,使得发热和耗能可以减少。减少耗能对于血泵的长期应用来说特别有用,在长期应用中期望血泵是电池供电的而为患者提供活动能力。而且在长期应用中,血泵可在不清洗(purge)的情况下运行,这只在发热较低的情况下有可能。

“不连续”在本申请文件的意义上表示在横向于纵向轴线的任何截面中所见的软磁性材料是通过绝缘材料或其他材料或间隙而中断、分开、截断等,以形成软磁性材料的严格分开的区域或被中断但又在不同部位连接的区域。

提供在横向于磁通方向的截平面中的不连续软磁性材料减少了涡电流并因此减少了发热和耗能,如上所述。为了与连续或通体(即实心)软磁性材料相比基本上不减弱磁场,软磁性材料的总量要最大化,同时将软磁性材料的连续区域最小化。这可以例如通过提供呈多个软磁性材料片材形式的软磁性材料实现,诸如电工钢。特别是,片材可形成片材的堆叠。片材优选地彼此电绝缘,例如通过在片材中的相邻片材之间设置粘合剂、漆、烤瓷等。这种布置可以叫做“开缝(slotted)”。与通体软磁性材料相比,软磁性材料的量只减少了一点点并且绝缘材料的量保持较少,使得由开缝柱体引起的磁场与由实心柱体引起的磁场基本上相同。换句话说,在发热和耗能可以显著减少的同时,由绝缘材料引起的磁场的损失是微不足道的。

片材优选基本上平行于相应柱体的纵向轴线延伸。换句话说,片材可基本上平行于磁通方向延伸,使得柱体在横向于或垂直于磁通方向的截面中是不连续的。可以理解,片材可相对于相应柱体的纵向轴线成角度地延伸,只要软磁性材料在横向于纵向轴线的截面中是不连续的。片材优选具有范围在25μm至1mm,更优选50μm至450μm,例如200μm的厚度。

在电动马达中提供开缝软磁性材料,诸如电工钢,以避免或减少涡电流是众所周知的。然而,此技术过去应用于片材通常具有范围在约500μm或更高的厚度的大型设备。在小型应用中,诸如在柱体中的一个通常具有所述数量级的直径并且动力输入相对较低(例如上至20瓦特(W))的本发明的血泵中,预期不会有涡电流和相关问题。出乎意料地,虽然柱体的直径小,但可以通过提供开缝柱体减少涡电流并因此减少发热和耗能。这对血泵的运行是有利的,血泵可在上至50,000rpm(转数每分钟)的高速运行。

可以理解,除上述开缝布置以外的其他布置可用于提供柱体中的不连续软磁性材料。例如,代替多个片材,多个线材、纤维、柱体或其他细长元件可以被提供以形成驱动单元的每个柱体。线材等可提供为束的形式,其中线材例如凭借环绕每个线材的涂层或线材所嵌入的绝缘基质彼此电绝缘,并且可具有各种截面形状,诸如圆形、倒圆、矩形、正方形、多边形等等。相似地,可以提供软磁性材料的颗粒、线材绒或其他海绵状或多孔结构的软磁性材料,其中软磁性材料的区域之间的空间包括电绝缘材料,诸如粘合剂、漆、聚合物基质等。软磁性材料的多孔且因此不连续的结构也可由烧结材料或压制材料形成。在这种结构中,可省略附加的绝缘材料,因为绝缘层可通过软磁性材料暴露于空气中氧化造成的氧化层自动形成。

尽管片材或软磁性材料的其他结构可均一地形成,即柱体中的一个或所有柱体内的片材可具有相同厚度或线材可具有相同直径,但是也可以提供非均一布置。例如,片材可具有不一样的厚度或线材可具有不一样的直径。更具体地,特别是对于片材的堆叠,一个或更多个中心片材可具有更大的厚度,而朝向该堆叠的端部的相邻片材可具有更小的厚度,即片材的厚度从中心朝向该堆叠的端部减小,即朝向该堆叠中的最外部片材减小。类似地,线材束中的一个或更多个中心线材可具有更大的直径,而在柱体边缘的线材可具有更小的直径,即线材的直径可从中心朝向该束的边缘减小,即朝向该束中的最外部线材减小。在柱体的关于横向于其纵向轴线的截面的中心提供更大连续面积的软磁性材料,即在中心提供相对较厚的片材或线材可为有利的,因为这可增强沿着每个柱体的纵向轴线穿过中心的磁通,而且在中心的涡电流比在柱体的侧部的涡电流更不相关。换句话说,这种布置可为有利的,因为在柱体的侧部区域的涡电流更关键并且可以通过侧部区域的薄片材或线材而被减少。

焊接部使不连续软磁性材料制成的磁芯或其一部分能够易于制造。即,当将磁芯或磁芯的柱体从不连续软磁性材料制成的更大的工件分离出来时,不连续软磁性材料可能由于在分离处理期间施加在工件上的加工力而分层或者失去其完整性。这由于磁芯、尤其是其柱体的极小尺寸故而特别关键,并且甚至可在放电加工,尤其是通过线切割的放电加工用于将磁芯或其柱体分离出工件时发生。凭借在分离步骤之前施加在工件上的焊接部,不连续材料的机械稳定性得到改善。在放电加工用于将磁芯或柱体切割出工件的情况下,电流向切割部位的流动也得到改善。焊接部或数个焊接部稍后可形成磁芯或柱体的一部分。

特别是,取向为横向于旋转轴线的柱体的叶轮侧的端部表面露出了不连续材料。据此,焊接部或数个焊接部可布置在柱体的叶轮侧的表面上。可替换地或附加地,焊接部或数个焊接部可布置在柱体的后端部表面,或者,如果包括充当轭的背板的磁芯与工件集成为整体(monoblock),则另外的焊接部或另外的数个焊接部可布置在背板的后端部表面。

优选地,柱体中的至少一个、优选所有柱体的后端部表面布置成基本上垂直于柱体中的至少一个的纵向轴线。柱体中的至少一个、优选所有柱体可进一步包括绕柱体的纵向轴线设置并沿着所述纵向轴线延伸的周向/外缘表面,其中后端部表面设置在所述周向表面的纵向后端部并且后端部表面背向叶轮。优选地,后端部表面基本上垂直于周向表面。

优选地,磁芯的或其柱体的整个表面可被焊接部覆盖以衔接所有软磁性部件,诸如存在于该表面的不连续材料的片材。最优选地,所有不连续材料的部件都被衔接。通过衔接尽可能多的不连续材料的软磁性部件,可以实现最佳的制造。

优选地,两个焊接部彼此间隔开地布置在至少一个柱体的一个端部。这些焊接部优选是焊缝。这样的焊缝优选彼此平行地布置。特别是,间隔开的缝可以焊接至未加工的材料或工件的表面,在焊接之后柱体应该从该材料或工件被切割掉。

可替换地或附加地,焊接部或数个焊接部可在柱体的侧表面上延伸。此替换方式可引起更少的涡电流,因为与焊接柱体的端部表面相比,焊接平面不是横向于磁通。

至少一个焊接部中的多于一个可布置在柱体中的至少一个的相同表面侧,它可以是侧表面或端部表面或两者都是。进一步在替换方式中,焊接部可至少部分地环绕柱体的侧表面。

优选地,焊接部或数个焊接部设置成焊缝。缝可具有与覆盖全部表面的焊接部相比的较小截面,使得缝可引起更少的附加涡电流。

如同柱体一样,背板可包括不连续软磁性材料。因为背板中的磁通基本上横向于或垂直于旋转轴线,所以背板的软磁性材料优选在平行于旋转轴线的截面中是不连续的。此情况可例外:柱体和背板制造为整体。除此之外,上文提到的关于柱体的不连续材料的基本上所有的功能和阐释对于背板也有效。例如,如同柱体一样,背板可被开缝,即可由多个堆叠的片材形成,并且背板的片材优选彼此电绝缘。背板的片材可基本上垂直于柱体的片材延伸。如上所述,可以减少涡电流以及从而减少发热和耗能。然而,背板可替换地可由连续的、即实心的软磁性材料形成。

背板如同柱体一样,优选由软磁性材料制成,诸如电工钢(磁性钢)或适合用于使磁通回路闭合的其他材料,优选钴钢。背板的直径可在3mm至9mm的范围,诸如5mm或6mm至7mm。背板的厚度可在0.5mm至2.5mm的范围,诸如1.5mm。血泵的外径可在4mm至10mm的范围,优选7mm。多个柱体的布置的外径可在3mm至8mm的范围,诸如4mm至7.5mm,优选6.5mm。

如上所述,柱体由诸如电工钢(磁性钢)的软磁性材料制成。柱体和背板可由相同材料制成。优选地,包括柱体和背板的驱动单元由钴钢制成。钴钢的使用有助于减少泵的大小,特别是直径。利用在所有磁性钢之中最高的磁导率和最高的饱和磁通密度,对于相同数量的所使用的材料,钴钢产生最多磁通。

柱体的尺寸,特别是长度和截面面积,可依据于各种因素变化。对照血泵的尺寸,例如外径,依据于血泵的应用来说,柱体的尺寸由电磁特性确定,并被调节以实现驱动单元的期望性能。其中一个因素是要实现的穿过柱体的最小截面面积的磁通密度。截面面积越小,实现期望磁通所必需的电流就越高。然而,电流越高,线圈的线材中由于电阻所产生的热量就更多。这表示,尽管优选“薄”柱体以减少总体大小,但是这会需要高电流并且因此造成不期望的热量。线材中所产生的热量也依据于用于线圈绕组的线材的长度和直径。优选短线材长度和大线材直径以最小化绕组损失(如果使用铜线材的话则称作“铜损失”或“铜能量损失”,这是通常情况)。换句话说,如果线材直径小,则在相同电流下与更厚的线材相比产生更多的热量,从而优选的线材直径为例如0.05mm至0.2mm,诸如0.1mm。影响柱体尺寸和驱动单元的性能的另外的因素是线圈的绕组的数量以及绕组的,即包括绕组的柱体的外径。大量的绕组可布置成围绕每个柱体多于一层,例如,可设置两层或三层。然而,层数越高,所产生的热量就会由于外层中具有更大绕组直径的线材的增加的长度而更多。线材的增加的长度由于长线材与更短的线材相比阻抗更高而可产生更多的热量。因此,绕组直径小的单层绕组将是优选的。绕组的一般数量转而又依据于柱体的长度,可为约50至约150,例如56或132。与绕组的数量相独立,线圈绕组由导电材料制成,特别是金属,诸如铜或银。银可比铜优选,因为银具有比铜的电阻小约5%的电阻。

优选地,柱体具有横向于旋转轴线的三角形截面并且软磁性材料的软磁性片材优选取向为在经过该三角形截面的平分线的平面中或平行于该平面。该取向具有最长的软磁性片材布置在柱体的中间的优点。在柱体的安装状态下,平分线可经过三角形截面的径向最内角并且优选地进一步经过旋转轴线延伸。

在本发明的另外方面中,提出了一种用于血管内血泵的驱动单元的磁芯、或磁芯的一部分的制造方法。其包括按顺序进行的下列步骤:提供包括、或由不连续软磁性材料构成的工件,软磁性材料在工件的截面中在导电性方面是不连续的并且磁芯或磁芯的一部分将由其制造,在工件的表面设置焊接部使得焊接部衔接工件的不连续软磁性材料中的导电性方面的至少一个不连续,以及在设置焊接部之后将磁芯或磁芯的一部分分离出工件。

焊接部的至少一部分可在将磁芯或磁芯的一部分分离出工件之后保留在柱体处。那么,例如,叠层软磁性材料的片材可通过焊接部牢固地保持在一起。

根据一个优选实施方式,将磁芯或磁芯的一部分分离出工件的步骤包括通过放电加工(EDM),尤其是通过线切割的放电加工将柱体中的至少一个分离出工件。优选的是,在从软磁性材料的工件加工出柱体之前,工件的一个尺寸被预切割到柱体的长度使得预切割工件具有与柱体的长度相等的外尺寸。在限定了柱体的长度的端部表面,焊接部可以在切割出柱体之前设置。例如,一个或优选两个焊缝可布置成沿预切割工件的每个表面间隔放置,该表面稍后将形成要从工件切割出的柱体的截面端部表面。优选地,要被切割出的柱体的不连续软磁性材料的所有软磁性部件通过焊接部电连接。焊缝可在要从工件切割出的多于一个柱体的截面上延伸。特别是,焊缝优选从预切割工件的一个边缘延伸到预切割工件的相反边缘,其中它也穿过要被切割出的柱体的至少一个截面延伸。多于一个柱体可从一个预切割工件加工。要被切割出的柱体的截面可适当地分布在预切割材料中以利用高百分比的材料。如上所述,工件的不连续软磁性材料可为包括软磁性片材的叠层的叠层材料。例如,要从工件切割出的两个柱体的三角形截面可这样取向:每个三角形截面中的角的平分线与软磁性材料的叠层平面对准,其中平分线到彼此存在距离并且三角形截面的具有该平分线的角指向相反方向。上述措施有助于从工件高效地生产柱体。

优选地,对于三角形柱体而言,焊接部或数个焊接部可沿着柱体的三角形截面的一个三角形侧边布置。那么,柱体可由于此侧边而机械稳定。这样,软磁性材料的叠层片材可通过焊接部电连接,优选柱体的所有片材。

优选地,至少一个焊接部通过激光焊接产生。也可以施加双重激光焊接,由此在焊接部的部位至少再一次被焊接。例如,这可有助于衔接叠层软磁性材料的两个相邻片材之间的间隙。

被切割出的磁芯或磁芯的一部分,特别是被切割出的柱体,可在将磁芯或磁芯的一部分分离出工件之后在至少一个焊接部处去毛刺。毛刺可能会刺穿电绝缘。

附图说明

前述发明内容以及以下优选实施方式的详细描述在联系附图阅读时将更好地理解。出于说明本公开内容的目的,参考了附图。然而本公开内容的范围不限于附图中披露的

具体实施方式

。在附图中:

图1示出了血泵的剖视图;

图2示出了驱动单元-叶轮的布置的优选实施方式的剖视图;

图3A以立体图示出了用于根据图2的驱动单元-叶轮的布置的间隔件;

图3B示出了图3A的间隔件的主视图;

图3C示出了图3A和图3B的间隔件的侧视图;

图4A示出了具有用于根据图2的布置的驱动单元的柱体的开口的背板的第一层的立体图;

图4B示出了不具有用于根据图2的布置的驱动单元的柱体的开口的背板的第二层的立体图;

图4C示出了包括图4A和图4B的第一层和第二层的组装的背板的剖视图;

图5A至图5D示出了用于进一步制造根据图2的布置的驱动单元的柱体的中间产品的制造阶段;

图6A至图6C示出了根据图5C的中间产品上的焊接部;

图7示出了从如根据图5A至图6C所制备的中间产品分离出的柱体的立体图;

图8示出了图6A的中间产品的平面上的主视图,具有两个焊缝和要从中间产品切割出的柱体的两个截面;

图9示出了具有焊接部的柱体的端部表面的主视图;

图10示出了驱动单元-叶轮的布置的第二实施方式的剖视图;

图11A至图11C示出了制造用于根据图10的驱动单元的集成磁芯的步骤;

图12A至图12C示出了根据图11A至图11C所制造的集成磁芯上的焊接部;以及

图13A至图13J示出了根据各实施方式的穿过柱体的截面。

具体实施方式

参考图1,图示了血泵1的剖视图。血泵1包括具有血流入口21和血流出口22的泵壳体2。血泵1设计为血管内泵,也叫导管泵,并凭借导管25置入患者的血管中。在使用期间,血流入口21处于柔性套管23的端部,柔性套管23可穿过心脏瓣膜诸如主动脉瓣放置。血流出口22位于泵壳体2的侧表面中并且可置于心脏血管中,诸如主动脉。血泵1与延伸穿过导管25的电线路26电连接来向血泵1供应电力以凭借驱动单元4驱动泵1,如下文更详细地描述。

如果血泵1打算用于长期应用,即血泵1被植入患者体内数周甚至数月的情形,则电力优选通过电池供应。这允许患者活动,因为患者没有通过线缆连接至基站。电池可以由患者携带并且可向血泵1供应电能,例如通过无线形式。

血液沿着连接血流入口21和血流出口22的通路24被输送(箭头指明了血液流动)。叶轮3被提供以用于沿着通路24输送血液,并且安装成凭借第一轴承11和第二轴承12在泵壳体2内绕旋转轴线10可旋转。旋转轴线10优选为叶轮3的纵向轴线。在此实施方式中,两个轴承11、12都是接触型轴承。然而,轴承11、12中的至少一个可以是非接触型轴承,诸如磁性或液压动力轴承。第一轴承11是具有允许旋转运动以及枢转运动至一定程度的球形轴承表面的枢转轴承。提供销15,从而形成轴承表面中的一个。第二轴承12设置在支撑构件13中以使叶轮3的旋转稳定,支撑构件13具有用于血液流动的至少一个开口14。叶片31设置在叶轮3上以用于一旦叶轮3旋转就输送血液。叶轮3的旋转是由在叶轮3的端部部分磁耦合至磁体32的驱动单元4引起的。图示的血泵1是混合型血泵,其主要的流动方向是轴向。可以理解,血泵1也可以是纯轴向血泵,这依据于叶轮3,特别是叶片31的布置。

血泵1包括叶轮3和驱动单元4。驱动单元4包括多个柱体40,诸如六个柱体40,图1的剖视图中只能看见其中的两个。柱体40平行于旋转轴线10布置,更具体地,柱体40中的每个的纵向轴线都平行于旋转轴线10。柱体42的一个端部设置成与叶轮相邻。线圈绕组44绕柱体40布置。线圈绕组44被控制器按顺序控制以创建旋转磁场。控制单元的一部分是连接至电线路26的印刷电路板6。叶轮具有磁体32,在此实施方式中磁体32形成为多件式磁体。磁体32设置在叶轮3的面朝驱动单元4的端部。磁体32布置成与旋转磁场相互作用以引起叶轮3绕旋转轴线10旋转。

为了使磁通路径闭合,背板50位于柱体40的与柱体的叶轮侧相反的端部。柱体40充当磁芯并且由合适的材料制成,特别是软磁性材料,诸如钢或合适的合金,特别是钴钢。相似地,背板50由合适的软磁性材料制成,诸如钴钢。背板50增强了磁通,这允许减少血泵1的总体直径,这对血管内血泵是重要的。出于相同目的,轭37,即附加叶轮背板,在磁体32的背对驱动单元4的一侧设置在叶轮3中。轭37在此实施方式中具有圆锥形状以引导血液沿着叶轮3流动。轭37也可由钴钢制成。朝向中心轴承11延伸的一个或更多个冲刷通道可形成在轭37或磁体32中。

图2示出了用于根据图1的血泵的驱动单元-叶轮的布置的一个优选实施方式的剖视图。如图2所示,柱体40的叶轮侧端部420径向不延伸超出绕组44。而是,柱体40的截面在柱体40的纵向轴线LA的方向不变。因此避免了柱体40彼此靠近,因为这会引起局部磁短路,结果减少血泵的电动马达的动力。

根据图2的驱动单元可包括至少两个、至少三个、至少四个、至少五个或优选六个柱体40。更多数量的柱体40诸如九个或十二个是可以的。由于是剖视图,只能看见两个柱体40。柱体40和背板50形成驱动单元4的磁芯400,其可具有小于10mm的直径。

如图所示,柱体40可由在导电性方面不连续的不连续软磁性材料构成。该不连续软磁性材料包括由铁磁性材料制成并且彼此叠层的多个片材85。叠层方向布置在柱体40的纵向轴线LA的方向并由箭头DL标示。如图所示,柱体40平行于旋转轴线10布置。

间隔件7围绕柱体40设置。它由无磁性材料制成,目的是在柱体40的叶轮侧端部420使柱体40间的距离保持不变。间隔件7将关于图3A至图3C更详细地描述。线圈绕组44的叶轮侧端部424向上延伸至间隔件7。在柱体40的另外的端部设置有背板50。根据图2所示的实施方式,背板50具有凹部,用于在其中接收柱体40。更具体地,它包括具有用于柱体40的后端部450的开口511的第一层51。背板50将关于图4A至图4C更详细地描述。

可以想到实现具有上述特征的任意组合的血泵1的实施方式:柱体的叶轮侧端部424径向不延伸超出绕组44的叶轮侧端部,在柱体40之间设置无磁性间隔件7,以及背板50具有用于接收柱体40的后端部450的凹部。

图3A至图3C分别示出了间隔件7的立体图、主视图和侧视图。间隔件7总体上具有盘或轮的形式,中间有通孔75。间隔件7包括用于柱体中的每个的开口71。对于具有六个柱体40的一个实施方式,六个开口71如图所示地存在。在开口71之间,布置有间离辐条72。当柱体40被插入开口71中时,间离辐条72使柱体40之间的距离保持不变。进一步,间隔件7包括连接相邻的间离辐条72并使间隔件稳定的外圈73和内圈74。间隔件7由钛制成,钛是顺磁性材料,避免了当布置在柱体40的叶轮侧端部420之间时的磁短路。钛提供了高机械强度使得允许制造厚度小的间隔件7。考虑到占据的构造空间,这是有利的。

图4A示出了背板50的第一层51的立体图。第一层51总体为具有中心孔515的盘或轮形状。第一层51包括开口511,柱体40的后端部450将布置到开口511中。第一层51包括布置在开口511之间的间离辐条512。间离辐条512的一个目的是使柱体40的后端部450间的距离到彼此保持不变。进一步,第一层51包括分别在开口511的径向外端部和径向内端部连接间离辐条512的外圈513和内圈514。第一层51可由在导电性方面不连续的不连续软磁性材料制成。它可由若干铁磁性片材85组成,特别是三个片材,如图4A所示。片材85与不导电材料叠层在一起以形成不连续软磁性材料。叠层方向DL总体上平行于片材85,并且片材的主延伸方向限定了叠层平面。在背板50内,片材85垂直于旋转轴线10。在第一层51的中间,布置有孔515。其作用可为使第一层51与第二层52容易组装,例如对第一层51和第二层52定心。

在图4B中,示出了背板50的第二层52的立体图。第二层52基本上具有盘的形式,在中间具有对应于第一层51中的孔515的孔525。第二层52不具有用于柱体40的后端部的任何开口。代替地,第二层52具有面朝柱体40的后端部450的接触平面526。柱体的后端部450在驱动单元的组装状态下与背板50的第二层52的接触平面526接触以在柱体40的后端部450与背板50之间传递磁通。在柱体40的所有后端部450都与接触平面526接触时,磁通可以在柱体40之间交换,并且磁零点可形成在第二层52中。为了能够这样,第二层52由软磁性材料制成。软磁性材料可为不连续软磁性材料,其在导电性方面不连续并且可包括叠层在一起的片材85,类似于上文所述的关于第一层51的结构。作为一个示例,如图4B所示的三个片材85可组成第二层52。在第二层52中,叠层方向DL垂直于旋转轴线10。片材85是铁磁性的并且导电,而片材85之间的中间层(未明确示出)是非铁磁性的并且不导电。此类型的不连续软磁性材料减少了涡电流,否则会通过磁通的改变而产生更大量的涡电流。在第二层52的中间的孔525可具有使第一层51与第二层52容易组装的作用,例如对第一层51和第二层52定心。

图4C示出了背板50的截面。其由在具有最大延伸的主表面彼此结合的第一层51和第二层52组成。背板50的第一层51与第二层52之间的结合可以以与第一层51和第二层52的片材85之间的相同方式建立。第一层51的通孔515和第二层52的通孔525彼此对准以对第一层51和第二层52定心。通过堆叠第一层51和第二层52,开口511在一个端部被第二层52封闭使得形成凹部501以容纳柱体40的后端部450。在凹部501的底面,形成接触平面526。当柱体40插入凹部501中时,其后端部450接触到接触平面526。而且,柱体40的位置被间离辐条512以及外圈513和内圈514固定,间离辐条512、外圈513和内圈514一起环绕柱体40中的每个。这样,在第二层52与柱体40的后端部表面45之间在接触平面526处建立了磁连接,并且附加地,在柱体40与上述第一层51的环绕部分之间建立了第二磁连接。然而,大部分磁通经由接触平面526转移。优选地,柱体40的后端部450处的表面具有预先限定的平整度并且接触平面526也具有预先限定的平整度。这样,柱体40的后端部450处的表面45与接触平面526之间的间隙可保持在一定大小之下,优选小于10μm。这改善了磁通在柱体40与背板50之间的转移。优选地,在柱体40的后端部450处的表面45与接触平面526之间不存在附加材料。在本发明的此实施方式中,磁通经由表面45和背板50的转移与柱体40紧固至背板50的方式相独立。

图5A至图5D示出了用于生产柱体40的预制备步骤。图5A示出了在导电性方面不连续的不连续软磁性材料的板件8的立体图,其在下文也称作工件。

在图5A中,板件8被标示了宽度W,以用于从板件8切割出工件杆81。工件杆81的宽度W与将由工件杆81制造的柱体40的长度相等。图5A中的矩形R所标示的部分的放大视图在图5B中示出。这里,能看见堆叠的不连续软磁性材料的片材85。叠层方向DL沿着板件8的主平面延伸,并因此形成了叠层平面。

图5C示出了作为一件单独的不连续材料从板件8切割出的工件杆81。图5C中的矩形R所标示的部分的放大视图在图5D中示出。工件杆81的片材85在此放大视图中能看见。

图6A示出了图5C和图5D的工件杆81,其形成了将柱体40从杆81切割出的预制备中的焊接步骤的基础。在杆81的指向图6A中左侧的侧平面上,绘出了要由杆81制造的柱体40的多个截面84。柱体40通过将这些截面84从杆81切割出来而制造。因为杆81的宽度W对应于柱体40的长度,所以杆81的侧面811和812成为了柱体40的后端部450处和叶轮侧端部420处的端部表面。

图6B示出了在切割出柱体40之前的下一个预制备步骤。两个焊缝82和83彼此存在距离地焊接在杆81的面811上并且穿过要切割出的柱体40的截面84中的每个。焊缝82和83垂直于片材85的叠层方向DL延伸。以此方式,不连续材料的片材彼此连接。代替两个焊缝,可设置单个焊缝。除此之外,类似的焊缝可设置在杆81的相反侧面812上。片材85由于焊缝82和83而具有更好的与彼此的机械连接,而且也通过电连接。后者的优点是:电流可以从被期望成为柱体40的不连续软磁性材料的任何位置流动到杆81的可为例如放电加工所需的每个电连接的位置。这样,放电加工显著地变容易。而且,实现了更高的加工可靠性,因为被切割出的柱体40不会由于分层而散架。优选地,施加激光焊接。向相同焊接部施加两次或更多次焊接动力可为有利的。杆81的由矩形R所标示的部分的在图6C中放大示出。

因此,图6C示出了要从杆81切割出的柱体40的多个截面84。截面84具有基本上三角形的形状。如图所示,角可被倒圆。三角形的在图6C中示出在截面84的左侧的凸侧边842具有凸形式。此类型的截面84是有利的,以充分利用圆柱形泵壳体2内部的可用构造空间。截面84的与截面84的凸侧边842相反的角841的平分线与叠层方向DL对准。以此方式,片材85经过截面84对称地延伸。

图7示出了已从杆81切割出的柱体40。如在杆81的后端部450处的表面45可以看到的,焊缝82和83仍存在于此表面。柱体40具有沿着它的全长度不变的截面84。焊缝82和83在切割出柱体40之后被去毛刺。

图8示出了工件杆81的侧面811上的两个截面84的另一布置。与图6A至图6C中所示的工件杆81相对照,图8的工件杆81的侧表面811所具有的大小允许在垂直于叠层方向DL的方向设置在彼此旁边的两个截面84。截面84相对于叠层方向DL取向为使得每个截面84的与其各自的凸侧边842相反的角的平分线B与叠层方向DL对准。以此方式沿着杆81设置截面84,可以节省材料。产生的废弃材料更少。可以想到依据于杆81的厚度和柱体40的所需截面尺寸,在垂直于叠层方向DL的方向堆叠柱体40的甚至更多截面84。焊缝82和83均穿过截面84中的每个延伸。焊缝82、83也在垂直于叠层方向DL的方向穿过杆81的整个侧面811延伸。以此方式,杆81的不连续软磁性材料的所有片材85彼此连接。

图9示出了从已焊接的杆81切割出的柱体40的一个示例,即在柱体40的端部表面中的一个的主视图。如图9所示,宽度相当大的单个焊缝86可覆盖大于三角形截面84的高度的约三分之一,其沿着截面84的凸侧边842延伸。焊缝86垂直于叠层方向DL延伸以连接其所有片材。与凸侧边842相反的角841的平分线B还是与叠层方向DL对准。

图10示出了用于根据图1的血泵1的驱动单元-叶轮的布置的第二实施方式。类似于图2中所示的第一实施方式,柱体40的叶轮侧端部420径向不延伸超出绕组44。而是,柱体40的截面在柱体40的纵向轴线LA的方向不变。因此避免了柱体40彼此靠近,因为这会引起局部磁短路,结果减少血泵的电动马达的动力。

根据图10的驱动单元可包括至少两个、至少三个、至少四个、至少五个或优选六个柱体40。更多数量的柱体40诸如八个、十个或十二个是可以的。由于是剖视图,只能看见两个柱体40。柱体40和背板50形成驱动单元4的磁芯400,其可具有小于10mm的直径。

此实施方式与图2中所示的第一实施方式的不同在于磁芯的不同结构。这里,磁芯400包括驱动单元4的作为一个单件或整体的磁性部件,磁性部件是柱体40和背板50。该整体由不连续软磁性材料构成。该不连续软磁性材料在导电性方面是不连续的。如图所示,它包括铁磁性材料的多个片材85,片材85彼此叠层以形成如图11C所示的整体9。叠层方向DL平行于旋转轴线10。

线圈绕组44向上延伸至柱体40的叶轮侧端部420。这具有可以产生沿着完整的柱体40的磁动势的优点。磁芯400包括在柱体40的后端部450于柱体40径向地突出的突出部401。此突出部401可以是线圈绕组44朝向背板50的止挡。因为整体的磁芯400在背板50与柱体40之间具有高刚度,所以可省略柱体40之间的在柱体的叶轮侧端部420处的间隔件。整体的磁芯400提供了可以实现柱体40与背板50之间的最佳磁连接的优势。磁芯400可具有小于10mm的直径。

图11A至图11C示出了制造用于图10中所示的驱动单元-叶轮的布置的驱动单元4的磁芯400的步骤。图11A以立体图示出了立方体形状的整体9,其形成用于制造磁芯400的工件。整体9由在导电性方面不连续的不连续软磁性材料构成。它包括取向为叠层方向DL的片材85,叠层方向DL沿着片材85的主平面延伸。片材85均通过不导电材料的结合层结合至其各自的相邻片材,这在图11A至图11C中未明确示出。

图11B示出了处于已被加工,例如从立方体整体9转变成基本上圆柱形本体94的半制造状态的磁芯400。在此加工步骤中,突出部401被制造。本体94的直径减少的部段404形成磁芯400的柱体40的外缘表面,其制造成具有与柱体40的最外部凸侧表面842的外径相对应的直径。

然后,本体94可以进一步制造以生产如图11C所示的磁芯400。对于此生产步骤,可以使用放电加工。尤其是可以施加通过线切割的放电加工以产生将柱体40彼此分开的缝隙49。在缝隙内部,为线圈绕组44提供了空间。在缝隙49的底面,整体的背板50的中间区域59在柱体40的后端部之间延伸。该中间区域与柱体40且与背板50为整体。因此,整个磁芯通过整体9形成。

磁芯400中的叠层方向DL是这样的:它平行于旋转轴线10。可接受底板50中的叠层方向DL关于底板50中的柱体40之间的磁流动不平行。也可以由被不导电层分开的卷绕的软磁性片材材料制造磁芯400。那么,底板50中的叠层方向DL总是在周向方向,这对避免底板50中的磁通的涡电流是有利的。

图12A至图12C示出了一个或更多个焊接部可如何设置在如根据图11A至图11C所制造的集成磁芯的表面上。据此,在示出的一个实施方式中,三个焊缝82、83设置在立方体整体9的一个侧面上。焊缝82、83彼此存在距离地并且穿过要从整体9切割出的本体94的截面而焊接。焊缝82、83垂直于片材85的叠层方向DL延伸。以此方式,不连续软磁性材料的片材彼此连接。代替三个焊缝,可设置更多焊缝或单个宽焊接部。除此之外,类似的焊缝可设置在整体9的相反侧上(未示出)。替换焊接部在相反侧面上或除焊接部在相反侧面上之外,一个或更多个焊缝可在背板50的水平面处设置在整体9的侧表面上以完全地或至少部分地环绕背板50。片材85由于焊缝82和83而具有更好的与彼此的机械连接,而且也通过电连接。后者的优点是:电流可以从不连续软磁性材料的任何位置流动到本体94的可为例如放电加工所需的每个电连接的位置。这样,放电加工显著地变容易。而且,实现了更高的加工可靠性,因为要从本体94切割出的背板-柱体单元不会由于分层而散架。优选地,施加激光焊接。向相同焊接部施加两次或更多次焊接动力可为有利的。

图13A至图13J图示了截面中所见的柱体的各种实施方式。图13A至图13D示出了柱体被开缝的实施方式,即由通过绝缘层172彼此绝缘的多个片材171形成。绝缘层172可以包括粘合剂、漆、烤瓷等。图13A和图13B示出了片材171的厚度均一的实施方式。该厚度可在25μm至450μm的范围中。图13A中所示的片材171具有比图13B中所示的片材171更大的厚度。图13C中的片材具有不一样的厚度,其中中心片材具有最大厚度并且最外部片材具有最小厚度。这可为有利的,因为柱体的侧面区域中的涡电流更关键,并且可以通过薄片材而减少。中心区域中的涡电流没那么关键,并且相对较厚的中心片材可帮助改善磁通。片材171的取向如图13D示例性所示可不同,只要所示截面中的软磁性材料,即在横向于磁通方向的截面中的软磁性材料是不连续的或中断的。

图13E和图13F示出了柱体141由通过绝缘材料182而彼此绝缘的线材181的束形成的实施方式。绝缘材料182可存在为线材181中的每个的涂层或可为线材181所嵌入的基质。在图13E的实施方式中,所有线材具有相同直径,而在图13F的实施方式中,中心线材具有最大直径并且外部线材具有更小直径,类似于图13C中所示的具有厚度不一样的片材的实施方式。如图13G所示,不同直径的线材181可混合,这与所有线材具有相同直径的实施方式相比可增加软磁性材料的总体截面面积。仍可替换地,为进一步最小化线材183之间的绝缘层184,线材183可具有多边形截面区域,诸如矩形、正方形等等。

可替换地,柱体141的不连续截面可通过如图13I所示的嵌入聚合物基质186中的金属颗粒185创建,或通过钢丝绒或遍布绝缘基质的其他多孔结构。软磁性材料的多孔且因此不连续的结构也可通过烧结处理或高压模制处理产生,其中绝缘基质可省略,因为绝缘层通过软磁性材料暴露于空气的氧化而自动形成。仍可替换地,柱体141可由软磁性材料的卷起来的片材187形成,其中卷起来的片材187的层被绝缘层188分开,如图13J所示。这也提供了本发明的意义上的不连续截面,其减少了柱体141或柱体40中的涡电流。

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