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CN104314843B - 鼓风机 - Google Patents

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CN104314843B
CN104314843B CN201410483001.6A CN201410483001A CN104314843B CN 104314843 B CN104314843 B CN 104314843B CN 201410483001 A CN201410483001 A CN 201410483001A CN 104314843 B CN104314843 B CN 104314843B
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shell
outlet
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air
cpap system
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巴顿·约翰·凯尼恩
大卫·布仑特·西尔斯
亚历山大·S·纳格尔内
迈克尔·布鲁斯·莫伊尔
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Resmed Motor Technologies Inc
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Abstract

一种鼓风机，包括：壳体，其包括入口和出口；固定部件，其设置到所述壳体；叶轮，其定位在所述壳体的入口与所述固定部件之间；以及电动机，其适于驱动所述叶轮。所述壳体和所述固定部件配合以限定朝向所述出口引导空气的蜗室。所述壳体包括分隔壁，所述分隔壁被构造和布置为将所述蜗室分为高速气道区域和低速气道区域。

Description

鼓风机
本申请是申请号为201080052431.2、申请日为2010年11月19日、发明名称为“鼓风机”的专利申请的分案申请。
申请的交叉引用
本申请要求享有于2009年11月19日提交的申请号为61/272,920的美国临时申请和于2010年2月26日提交的申请号为61/282,543的美国临时申请的权益，各个申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本技术涉及一种用于产生压差的鼓风机。在示例中，该鼓风机可以用于给患者提供呼吸疗法的气道正压(PAP)装置。所述疗法的示例是持续气道正压通气(CPAP)治疗、无创正压通气(NIPPV)和气道可变正压(VPAP)。该疗法用于包括睡眠呼吸障碍(SDB)以及更特别的阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的各种呼吸疾病的治疗。然而，该鼓风机可以用于其它的应用(例如，真空应用(医疗的或其它方面))。
背景技术
本领域对于鼓风机设计的发展需求是更加安静和更加紧凑。本技术提供考虑到该需求的鼓风机的可选布置。
发明内容
本公开技术的一个方案涉及一种鼓风机，所述鼓风机包括蜗室(volute)，所述蜗室被分隔为高速气道区域和低速气道区域。
本公开技术的另一个方案涉及一种鼓风机，所述鼓风机包括：固定部件，其构造为支撑整个电动机和驱动器组件并且提供一个或多个额外的功能，如屏蔽以防止叶片通过音调(blade pass tone)；用于轴承保持和对准的轴承管，有助于限定蜗室，定子组件的校正对准和定位，保护电动机或将电动机与气道分隔开，和/或轴或者转子的中央孔口。
本公开技术的另一个方案涉及包括壳体零件的鼓风机壳体，所述壳体零件提供入口和与该入口对准的入口管部，该入口管部包覆成型到壳体零件。
本公开技术的另一个方案涉及包括壳体零件的鼓风机壳体，所述壳体零件包括用于防止支撑在壳体中的印制电路板组件的电磁干扰的挡板。
本公开技术的另一个方案涉及定位在壳体与鼓风机的固定部件之间的密封件以提供沿着蜗室的密封。在示例中，该密封件可以包括用于将印制电路板组件支撑在壳体中并且将来自所述印制电路板组件的线缆引导到鼓风机外部的结构。
本公开技术的另一个方案涉及鼓风机，其中，固定部件和电动机的定子组件相互包覆成型。
本公开技术的另一个方案涉及鼓风机，所述鼓风机包括：壳体，其包括入口和出口；固定部件，其设置到壳体；叶轮，其定位在壳体的入口与固定部件之间；以及电动机，其适于驱动所述叶轮。壳体和固定部件配合以限定朝向出口引导空气的蜗室。壳体包括分隔壁，所述分隔壁被构造和布置为将蜗室分为高速气道区域和低速气道区域。
本公开技术的另一个方案涉及鼓风机，所述鼓风机包括：壳体，其包括入口和出口；固定部件，其设置到壳体；叶轮，其定位在壳体的入口与固定部件之间；以及电动机，其适于驱动所述叶轮。壳体和固定部件配合以限定朝向出口引导空气的蜗室。该蜗室包括高速气道区域和自所述高速气道区域径向偏移的低速气道区域。
本公开技术的另一个方案涉及鼓风机，所述鼓风机包括：壳体，其包括入口和出口；固定部件，其设置到壳体；叶轮，其定位在壳体的入口与固定部件之间；以及电动机，其适于驱动所述叶轮。壳体和固定部件配合以限定朝向出口引导空气的蜗室。该蜗室包括自叶轮径向向外延伸的至少一个阶状部。
本公开技术的另一个方案涉及一种PAP装置，所述PAP装置包括使用时适于装配在患者头顶上的外壳和设置在所述外壳中的鼓风机。所述鼓风机包括出口，所述出口成角度、呈曲线形、和/或朝向所述外壳的下壁定向。
本公开技术的另一个方案涉及鼓风机，所述鼓风机包括：壳体，其包括入口和出口；电动机，其包括适于配合地驱动叶轮的定子组件、磁体和轴；以及固定部件，其设置到壳体。所述固定部件可以被配置为支撑该电动机的定子组件。所述固定部件可以包括适于保持一个或多个轴承的轴承管。所述磁体可以位于磁体支撑件上，所述磁体支撑件适于使磁体与定子组件对准。磁体支撑件可以进一步包括衬套，所述衬套与电动机的轴接合从而有利于轴的旋转。
当结合附图时本技术的其它的方案、特征和优点将在下面详细的描述中变得显而易见，附图是本公开的一部分并且通过举例的方式阐述了本技术的原理。
附图说明
附图有助于理解本技术的各种示例。在附图中：
图1是根据本公开技术的示例的鼓风机的俯视立体图；
图2是图1的鼓风机的仰视立体图；
图3是图1的鼓风机的剖视图；
图4是图1的鼓风机的另一个剖视图；
图5是根据本公开技术的另一个示例的鼓风机的剖视图；
图6是包括图1的鼓风机的PAP系统的立体图；
图7是根据本公开技术的示例的包括头带连接器的图1的鼓风机的立体图；
图8是根据本公开技术的另一个示例的鼓风机的分解图；
图9是图8的鼓风机的剖视图；
图10是示出根据本公开技术的三个可选示例的鼓风机的出口管的剖视图；
图11是图10所示的出口管中的一个的剖视图；
图12是图10所示的出口管中的另一个的剖视图；
图13是图10所示的出口管中的另一个的剖视图；
图14是示出根据本公开技术的另一个示例的出口管的剖视图；
图15是根据本公开技术的示例的包括出口管的第一壳体零件的侧视图；
图16是示出了根据本公开技术的示例安装在PAP装置的外壳中的鼓风机的剖视图；
图17是示出了根据本公开技术的另一个示例安装在PAP装置的外壳中的鼓风机的剖视图；
图18是根据本公开技术的另一个示例的鼓风机的俯视立体图；
图19是图18的鼓风机的仰视立体图；
图20是图18的鼓风机的剖视图；
图21是图18的鼓风机的分解图；
图22是图18的鼓风机的第一壳体零件和通气管的分解图；
图23是图18的鼓风机的第二壳体零件和挡板的分解图；
图24是图18的鼓风机的定子组件和固定部件的分解图；
图25是图18的鼓风机的包覆成型的固定部件和定子部件的立体图；
图26是图18的鼓风机的轴、磁体支撑件和磁体的分解图；
图27是图18的鼓风机的轴和磁体支撑件的剖视图；
图28是图18的鼓风机的轴、磁体支撑件和磁体的剖视图；
图29是连同图18的鼓风机的轴承、轴、磁体支撑件和磁体一起包覆成型的固定部件和定子组件的分解图；
图30是连同图18的鼓风机的轴承一起包覆成型的固定部件和定子组件的剖视图；
图31是示出了图29的部件的装配的剖视图；
图32是示出了图29的部件的装配的另一剖视图；
图33和图34是示出了连同图18的鼓风机的叶轮一起包覆成型的固定部件和定子组件的侧视图；
图35是用于图18的鼓风机的PCBA的密封件的立体图；
图36是图18的鼓风机的PCBA的立体图；
图37是示出了将图35的密封件安装到包覆成型的固定部件和定子组件的立体图；
图38和图39是示出了密封件安装和图18的鼓风机的PCBA的线缆敷设的剖视图；
图40是示出了图18的鼓风机的PCBA的热嵌缝组件的立体图；
图41和图42是示出了图18的鼓风机的PCBA的热嵌缝组件的剖视图；
图43是示出了图18的鼓风机的PCBA的钎焊的立体图；
图44是示出了图18的鼓风机的PCBA的钎焊的侧视图；
图45是示出了将组合的固定部件/PCBA组装到图18的鼓风机的第一壳体零件的立体图；
图46是组合的固定部件/PCBA已经组装到图18的鼓风机的第一壳体零件的立体图；
图47是示出了将第二壳体零件组装到图45和图46中的组装后部件的立体图；
图48是示出了第二壳体零件已经组装到图45和图46中的组装后部件的立体图；
图49是示出了根据本公开技术的示例将图18的鼓风机安装在PAP装置的外壳中的立体图，示出的外壳没有盖子；
图50是图49的鼓风机和外壳的剖视图；
图51是图49的鼓风机和外壳的剖视图，示出的外壳带有盖子；以及
图52是图49的鼓风机和外壳的另一剖视图，示出的外壳带有盖子。
具体实施方式
结合多个具有共同特性和特征的示例(其中的一些示例被图示，其中的一些示例没有图示)提供下面的描述。应当了解的是，任何一个示例的一个或多个特征能够与其它示例的一个或多个特征组合。另外，任何示例中的任何单一特征或特征的组合可以构成额外的示例。
在本说明书中，词语“包括”应当理解为其“开放式”的含义，即，“包含...在内”的意义，并且不限于其“封闭”的含义，即“仅由...组成”的含义。所出现的相应的词语“包括了”、“被包括”和“包括有”也具有相对应的意思。
这里将对本技术的方案在无创通气(NIVV)治疗装置(例如，气道正压(PAP)装置)上的应用进行说明，例如，CPAP，但是应当理解的是本技术的方案可以应用于其它使用鼓风机的应用领域中，例如在既有正压又有负压的应用中。
在本说明书中，词语“空气泵”和“鼓风机”可以互换使用。术语“空气”可以被认为包含可呼吸气体，例如含增补氧气的空气。也可以确认的是，这里描述的鼓风机可以设计为泵送除空气以外的流体。
而且，下面的每个鼓风机示例被描述为包括单级设计。然而，应当理解的是，本技术的示例可以应用于多级设计，例如两级、三级、四级或更多级。
本技术涉及的鼓风机的进一步示例和方案公开在于2010年8月27日提交的申请号为PCT/AU2010/001106的PCT申请中，该申请的全部内容通过引用合并于此。
1.鼓风机
图1至图4图示了根据技术的一个示例的单级离心式鼓风机10。如下面所述，鼓风机10提供相对小的、紧凑的和重量轻的布置。在示例中，鼓风机可以构造为提供在2-30cmH2O范围内的增压空气，例如2-15cmH2O，如8cmH2O、10cmH2O和/或12cmH2O。
如图所示，鼓风机10包括：壳体20(例如，由金属或例如聚碳酸酯的塑料构造)，其具有第一和第二壳体零件22、24；固定部件30(也可以称为电动机驱动器支撑件、定子部件或中间壳体零件(例如，由金属或塑料构造))；衬套82，其提供用于磁体支撑件的臂件84和磁通通道；电动机40，其定位在固定部件30内并且适于驱动可旋转轴或转子50；以及叶轮60(例如，由如聚碳酸酯的塑料构造)，其设置在固定部件的一侧并且联接到转子50的端部。电动机40包括如在下面更加详细描述的定子组件44、磁体42和转子50。
在一个示例中，动态平衡处理可以应用于旋转质量块从而使操作期间的噪声和振动最小化。这可以例如通过除去两个平面件(plane)的质量来实现，例如一个位于叶轮处的平面件和另一个位于设置到转子的衬套处的平面件。另一种实现的方法是增加那些平面件中任一个的质量。
1.1壳体
在图示的示例中，第一壳体零件22既设置有入口26又设置有出口28。鼓风机10可操作以通过入口将供应气体抽入壳体并且在出口处提供增压气流。鼓风机为大致柱状的，其具有与鼓风机的轴线对准的入口和构造为沿大致切向方向引导离开鼓风机的气体的出口。
1.1.1出口
在图示的示例中，出口28以自第一壳体零件22向外延伸的出口管的形式存在。出口管的形状、尺寸和/或定向可以具有可选配置从而调整流量、压力等。
例如，图10示出了为相互重叠关系的出口管28(1)、28(2)、28(3)的三种不同的配置。图11至图13示出了相互隔离的图10中的三种不同的配置，并且图14示出了图10中未示出的出口管28(4)的可选配置。
在每个示例中，出口管自管的入口端29(例如，连接到第一壳体零件22的主体的端部)到管的出口端31扩张。也就是说，入口端29限定了比由出口端31限定的内径小或窄(例如，一个或多个毫米)的内径。该扩张布置降低空气流速以便提供管的出口端31处的增大的压力。优选地，出口管的扩张是渐进的(即，管的直径从入口端到出口端不显著地增加)以使管中的可能阻碍压力和流量的空气湍流最小化。
图11至图14示出了出口管的不同配置的示例性尺寸。尽管提供了明确的尺寸，应当理解的是，这些尺寸仅仅是示例性的并且其它的尺寸是可能的，例如，依据应用而定。
例如，在图11中，出口管28(1)包括相对于水平线大致直的定向。在该示例中，入口端29顶部的角度d1为大约5°并且入口端29底部的角度d2为大约-5°，这限定了大约0°的平均值(中心线)和大约10°的差值(扩张)。出口端31顶部的角度d3是大约5°并且入口端31底部的角度d4为大约-5°，这限定了大约0°的平均值(中心线)和大约10°的差值(扩张)。在该示例中，用于成型的最小滑块脱模角可以是大约10°。
在图12中，出口管28(2)包括相对于水平线成角度的定向。在该示例中，入口端29顶部的角度d1为大约15°并且入口端29底部的角度d2为大约5°，这限定了大约10°的平均值(中心线)和大约10°的差值(扩张)。出口端31顶部的角度d3是大约15°并且出口端31底部的角度d4为大约5°，这限定了大约10°的平均值(中心线)和大约10°的差值(扩张)。在该示例中，用于成型的最小滑块脱模角可以是大约10°。
在图13中，出口管28(3)沿其长度是弯曲的(例如，香蕉形状或略凹的形状)。在该示例中，入口端29顶部的角度d1为大约6°并且入口端29底部的角度d2为大约-2°，这限定了大约2°的平均值(中心线)和大约8°的差值(扩张)。出口端31顶部的角度d3是大约13°并且出口端31底部的角度d4为大约5°，这限定了大约9°的平均值(中心线)和大约9°的差值(扩张)。在该示例中，用于成型的最小滑块脱模角可以是大约1.7°。
如上所述，图13的出口管28(3)包括大致曲线形的形状，其中，出口管沿其长度是弯曲的或者是弓形的，并且曲率半径沿长度变化。例如，在入口端处的曲率是非常微小以便防止噪声和湍流，该曲率沿长度增加，并且在出口端处设置有最大的曲率。在出口管的入口端处的微小弯曲或者无弯曲可以减少在出口管的接口与泵蜗室之间形成的空气湍流。减少的湍流可以直接导致区域中压降的减小和流量损失的减少，这样依次可以导致改进鼓风机的泵送特性和/或减少振动和噪声。
而且，当鼓风机在使用中适用于安装在患者头部的头冠上或者安装在患者头顶的头冠前面时(例如，见下面的示例)，曲线形的出口管28(3)可以使得空气流出鼓风机的角度能够基本上与患者头顶上的曲线形表面平行。
图15示出了设置到第一壳体零件22的图13的出口管28(3)的另一视图。
图14示出了出口管28(4)的可选示例，其中，入口端29顶部的角度d1为大约-2°并且位于入口端29底部的角度d2为大约7°，这限定了大约2°的平均值(中心线)和大约9°的差值(扩张)。出口端31顶部的角度d3是大约5°并且位于出口端31底部的角度d4为大约13°，这限定了大约9°的平均值(中心线)和大约9°的差值(扩张)。在该示例中，用于成型的最小滑块脱模角可以是大约2°。
如图10最佳所示，出口管28(2)和28(3)相对于水平线弯曲或呈曲线形，即，如图10中所示是大致向上的。当鼓风机10安装在适于在使用时装配在患者头顶上(例如，如图16所示，在使用时入口26朝向患者的头部向下定向)的PAP装置15的外壳12之中时，出口28(2)、28(3)被定向以使得其朝向患者的头部向下弯曲或呈曲线形，从而在使用中更好地与患者头部的轮廓相符并且在使用中以适当的角度引导出口流动。
在可选布置中，出口管在与图10所示的方向相反的方向上弯曲或呈曲线形。如图17所示，该布置允许鼓风机安装在PAP装置15的外壳12之中，并且入口26在使用中远离患者的头部向上定向且出口管28(5)向下呈曲线形或弯曲以与患者头部的轮廓相符。
鼓风机可以以任何适当的方式支撑在PAP装置的外壳之中，例如，鼓风机由外壳的下壁支撑，鼓风机从外壳的上壁悬撑，如于2010年6月4日提交的申请号为12/794,206的美国申请所描述的鼓风机悬撑系统(该申请的全部内容通过引用合并于此)，泡沫材料支撑件，等等。
1.1.2壳体零件的连接
如图3和图4所示，第一和第二壳体零件22、24可以设置接合件25(例如，舌槽式布置或焊接连接)从而有助于对准和连接。
可选择地，第一和第二壳体零件可由机械联锁型布置连接，例如搭扣配合或弹簧锁布置。例如，如图15所示，第一壳体零件22可以包括凸块构件417，每个凸块构件417均具有适于容纳对应的突起或与对应的突起联锁的开口418，该突起设置到第二壳体零件。如图所示，开口418具有倒置的“米奇鼠耳朵”型形状(即，具有弧形形状，在与弧形相对的端部处具有两个相对的半圆形突起)，这样增加了凸块构件417的弹性并且防止意外的断裂。然而，应当理解的是，该开口也可以具有其它的适当的形状。该形状优选地设计为去除导致高应力点的尖角。
1.1.3分隔壁
如图3和图4最佳所示，第一壳体零件22与固定部件30配合以限定蜗室70，蜗室70朝向出口引导空气。如图所示，第一壳体零件22包括将蜗室70分成两个区域，即高速气道区域70(1)和低速气道区域70(2)的柱形的分隔壁或隔板23。在图示的示例中，低速气道区域70(2)径向偏离高速气道区域70(1)。分隔壁23自邻近叶轮60的顶部的位置延伸到处于或超出叶轮60的底部的位置。分隔壁与鼓风机的中心轴线大致平行地延伸，即，如图4所示的大致垂直的定向。在使用中，分隔壁23将高速气道区域70(1)与低速气道区域70(2)分开以使处于相对高速的空气湍流最小化。也就是说，分隔壁减少了噪声和气道破裂。
在除了理想设计流动以外的流动中，常规的蜗室在叶轮中和叶轮周围产生非对称的流动模式。当叶轮在蜗室中旋转时，这些非对称的流动模式产生脉冲压力和听觉噪声。在本技术的示例中，分隔壁或分割壁允许在低速气道区域中的非对称流动模式，而在叶轮中和叶轮周围促进高速气道区域保持相对对称，因此使压力脉冲和/或听觉噪声最小化。
而且，将蜗室径向地隔开的分隔壁或隔板23的柱形配置提供了相对小的封装或紧凑的布置(例如，与可将蜗室轴向地隔开的蜗室相比较)。该布置允许更多的电动机可用空间。
而且，第一壳体零件22提供了阶状配置，这可以调整在鼓风机周边的蜗室70(例如，低速气道区域70(2))的容积。具体地，低速气道区域在朝向出口延伸时包括扩展的容积，即，蜗室容积在出口处更大并且在远离出口处更小。
1.2固定部件
如下面更加详细描述的，固定部件机械地支撑整个电动机和驱动组件以及提供一个或多个额外的功能，如(i)屏蔽以防止叶片通过音调，(ii)用于轴承保持和对准的轴承管，(iii)有助于限定蜗室，(iv)校正定子组件的对准和定位，(v)保护电动机或者使电动机与气道分隔开，和/或(vi)用于轴或转子50的中央孔口。
如图3和图4所示，固定部件30包括：管部或轴承管部32；挡板部34，其设置到管部的一端部；以及向下且向外延伸的端部36，其自挡板延伸出。在图示的示例中，固定部件一体成型为整体结构。然而，固定部件可以以其它适当的方式构造。
管部32的内表面被构造为保持和对准轴承52、54，轴承52、54可旋转地支撑轴50。在图示的示例中，管部32被构造为使得管部的上端和下端适于支撑相同尺寸的轴承。然而，可以使用构造为支撑混合轴承尺寸的管部。如图所示，管部的上端包括凸缘33，凸缘33在上端处设置有用于轴承52的挡块。凸缘33还限定了使轴或转子50通过的中央孔口35以与叶轮60接合。用于磁体支撑件80的衬套82在管部的下端处设置有用于轴承54的挡块。管部的进一步的示例在于2009年4月23日提交的序列号为12/312,042的美国申请和于2008年6月5日提交的序列号为12/155,528的美国申请中公开，各个申请的全部内容通过引用合并于此。为了装配，球轴承插入轴承壳体52、54并且被推入且越过轴承壳体中的突起从而将球轴承锁定在轴承壳体之中。弹簧53定位在两个轴承52、54之间从而以正确的对准方式保持轴承。
挡板部34的外缘与叶轮60的外缘基本上对准或径向延伸超出叶轮60的外缘。挡板部34的边缘与分隔壁23配合以在高速气道区域70(1)和低速气道区域70(2)之间限定窄的间隙72。然而，在可选的示例中，挡板部34的外缘可不如叶轮60的外缘延伸的远。当叶轮旋转时挡板部34有助于防止叶片通过音调噪声，因为挡板部34在自旋转的叶轮叶片和固定的定子端部36之间设置了屏障。
端部36与第一壳体零件22配合以限定蜗室70。端部的内缘可以包括成角度的表面37。可选择地，所述表面37可以包括呈曲线形的轮廓。如图所示，端部的自由端包括适于在相应的槽39中接合的凸块38从而在壳体中对准和保持固定部件，槽39设置在第一壳体零件22中。而且，端部的向下分段36(1)适于与如下面描述的电动机40的定子组件接合。密封件可以设置在凸块38和槽39之间从而有利于蜗室的密封。密封件也提供弹力从而保持凸块和槽的接合。
图8和图9示出了根据可选示例的包括固定部件的鼓风机。鼓风机的其余部件基本上与上述的部件类似并且用相似的附图标记表示。在此示例中，固定部件330的向下且向外延伸的端部336包括多个阶状部385，例如，两个阶状部。然而，可以设置任何适当数目的阶状部，例如，1个、2个、3个或更多个阶状部。每个阶状部的内缘均可包括呈曲线形的轮廓。
1.3电动机
电动机40包括磁体42、轴50和包括绕组的定子组件44，绕组经由磁体42产生电磁场以引起轴50的自旋运动。磁体42通过磁体支撑件80联接到轴50，磁体支撑件80包括与轴50接合的衬套82和支撑磁体42的臂件84。磁体支撑件80的臂件84径向向外延伸并且然后垂直向上延伸以围绕固定部件30的轴承管部32。磁体支撑件80的臂件84有利于磁体42与定子组件44的对准。磁体支撑件80由于磁体42和定子组件44的相互作用而旋转以使得轴50和联接到轴的叶轮60旋转。该布置提供了具有杯状配置的内部转子。如图3所示，轴50可以朝向第二壳体零件24磁性向下偏置(如箭头所示)。然而，轴向力也可以由轴承预载荷提供，例如，如图4所示的在轴承52、54的外轴承环之间的弹簧53。
定子组件44包括定子心或电磁心45(例如，包括多个相互堆叠的叠片)，在定子心或电磁心45上缠绕定子线圈或绕组46。第一和第二绝缘体47(1)、47(2)(也被称作槽绝缘体或槽绝缘衬)设置在定子心45的相对侧从而使定子心45和定子线圈46绝缘。所述绝缘体的进一步的细节在于2009年2月25日提交的申请号为12/310,437的美国申请中公开，该申请的全部内容通过引用合并于此。
如图所示，定子组件44的外表面(即，定子心45的外表面)可以由固定部件30(即，端部36的向下分段36(1))来支撑和保持。固定部件提供定子组件的正确对准和定位。而且，与定子心45接合的向下分段36(1)暴露在气流中，在使用中当气体流经壳体时允许定子心的强制对流冷却。另外，该配置可以有助于加热气体或患者空气。
1.3.1电动机控制
印制电路板组件(PCBA)90安装在壳体20的下表面。在示例中，PCBA是用于控制电动机的脉宽调制(PWM)控制器。PCBA 90可以包括一个或多个传感器或控制芯片92(1)、92(2)从而有助于控制轴的自旋运动以及因此如叶轮的负载的自旋运动。例如，PCBA可以包括用于感测轴的位置的霍尔传感器或者热传感器。可选择地，鼓风机可以使用无传感器、无刷DC电动机控制。
在示例中，PCBA设置在鼓风机中从而使电动机换向，控制使得电动机速度恒定(即使当患者呼吸时流动载荷变化)，和/或提供超温和超速的安全切断。PCBA包括电动机换向电路。当施加电和输入命令时，该电路使得转子转动。该电路可以与电动机集成或远离电动机。
鼓风机能够完全由硬件驱动而不依赖软件。速度可以由患者手动设定。在示例中，鼓风机可以适于在6000英尺处(即，6000英尺为喷气式飞机的标准舱压)产生15cmH2O的最大压力或者优选地12cmH2O的最大压力。然而，其它的压力如8cmH2O或者10cmH2O或者更小的压力也在本技术的范围内。鼓风机的轻便紧凑的布置适于旅行并且能够在高达6000英尺工作。
鼓风机可以由电池或开关式电源供应动力。在使用电池的情况下，存在随着电池放电而使电压降低的趋势。如果鼓风机由固定的PWM驱动，则随着电池放电会导致速度以及因此压力的减小。可选择地，速度控制能够用于随着电池放电而保持压力相对恒定。
1.4叶轮
在图示的示例中，叶轮60包括夹在一对盘状罩件64、66之间的多个连续呈曲线形的或直的叶片62。下罩件66组合了适于容纳轴50的衬套和轴衬。而且，叶轮包括渐缩配置，其中，叶片朝向外边缘渐缩。在WO2007/048206 A1中公开了叶轮的更多的细节，该文献的全部内容通过引用合并于此。
1.5流体流路
空气在入口26处进入鼓风机10并且传递到叶轮60，在叶轮中空气沿切向加速并且沿径向被向外引导。空气然后流入蜗室70的高速气道区域70(1)，并且然后通过间隙72进入蜗室70的低速气道区域70(2)。空气沿着蜗室被引向切向的出口28，该蜗室具有渐增的容积。
1.6示例性应用
鼓风机提供相对平坦的、紧凑的和重量轻的布置。例如，鼓风机的重量可以小于150克，例如110克。在示例中，鼓风机可以被构造为提供范围在2-30cmH2O内的增压空气，例如2-15cmH2O，例如在24000转/分时达到12cmH2O。
鼓风机可以用于CPAP和/或通风机应用。在示例中，鼓风机可以并入患者接口、头带或者由患者携带，其示例在于2009年8月28日提交的申请号为61/272,188的美国临时申请中公开，该申请的全部内容通过引用合并于此。
例如，图6示出了包括患者接口的PAP系统100，该患者接口包括适于与患者的鼻子和/或嘴部形成密封的密封布置102，以及用于将所述密封布置支撑在患者头部上的适当位置处的头带104。如图所示，鼓风机10可以由患者接口支撑在患者头部上并且与患者接口相连通。
图7示出了可选布置，其中头带连接器105设置到鼓风机10的相应侧。头带连接器105适于联接到相应的头带绑带106，在使用中头带绑带用于将鼓风机支撑在患者头顶上。
1.6.1可选的CPAP应用
图18至图52示出了用于集成的CPAP系统的鼓风机510的另一示例，集成的CPAP系统合并患者接口和头戴式/身体佩戴式PAP装置或流体发生器(例如，在下面的图49至图52中描述)。在示例中，鼓风机可以被构造为提供范围在2-30cmH2O内的增压空气，例如2-15cmH2O，诸如8cmH2O、10cmH2O和/或12cmH2O。在示例中，鼓风机可以提供能够由用户调整的固定压力设定(例如，8cmH2O、10cmH2O和/或12cmH2O)。鼓风机可以由电源线缆组件或电池(例如，作为附件设置的电池的充电器包)供给动力。
如图18至图21最佳所示，鼓风机510包括：具有第一和第二壳体零件522、524的壳体520；与定子组件544包覆成型的固定部件530；磁体542，其通过磁体支撑件580联接到轴550；叶轮560，其联接到轴550的端部；以及用于电动机控制的PCBA 590。
设置到第一壳体零件的通气管
在示例中，如图18、图20、图21和图22最佳所示，通气管或入口管部527设置到第一壳体零件522的入口526。通气管527(例如，由例如TPE的TPU合金或其它适当的材料构造)可以包覆成型到第一壳体零件522。然而，通气管可以其它适当的方式联接到第一壳体零件522，例如机械联锁。
通气管527包括沿第一壳体零件522的上壁延伸的基座件527(1)和与入口526对准的管部527(2)。当鼓风机安装在PAP装置的外壳内时，所述通气管有助于缓冲振动。
设置到第二壳体零件的挡板
在示例中，如图20和图23最佳所示，挡板或板件529设置到第二壳体零件524。挡板529可以粘附到第二壳体零件524的下壁，例如通过如图23所示的粘附盘件529(1)。然而，挡板也可以以其它适当的方式联接到第二壳体零件524。
如图20所示，挡板529(例如，由不锈钢构造)沿着邻近PCBA 590的第二壳体零件524定位从而防止PCBA 590的电磁干扰(EMI)。
与定子组件包覆成型的固定部件
在示例中，固定部件530(例如，由液晶聚合物(LCP)构造)可以例如通过包覆成型与定子组件544(例如，包括由液晶聚合物(LCP)构造的绝缘体)整体成型，从而形成整体包覆成型的固定组件549。所述包覆成型的组件可以提供更好的防震动性能和防振动性能、更加紧凑(例如，更小的轴向高度)、更好的强度和恶劣环境耐受度，和/或更低的成本。
图24示出了定子组件544(包括如上所述的心545、绕组546和绝缘体547(例如，见图20))，以及固定部件530(包括如上所述的轴承管部532、挡板部534，以及向下且向外延伸的端部536(例如，见图20))。固定部件530示出为与图20和图21中所示呈相反的定向，即，最接近第二壳体零件524的端部面向上。因此，定子组件自底端或下端插入固定部件。图25示出相互包覆成型的固定部件530和定子组件544从而建立整体包覆成型的固定组件549。图20和图29是整体包覆成型的固定组件549的示例性的剖视图。
转子安装到包覆成型的固定组件
图26至图28示出了如上所述的轴550(例如，由不锈钢构造)、磁体支撑件580(例如，由不锈钢构造)和磁体542的各种视图。所述组装部件确立了组装到包覆成型的固定组件549的轴组件或转子组件551。
图29至图32示出了轴组件551与包覆成型的固定组件549组装的各种视图。如图所示，管部532的内表面被构造为保持和对准可旋转地支撑轴550的轴承552、554。弹簧553(例如，由不锈钢构造的对顶或者波浪形的弹簧)定位在两个轴承552、554之间从而保持轴承正确地对准。在示例中，如图29和图30所示，最接近叶轮定位的轴承552可以在安装其它的轴承、弹簧和轴组件之前，首先压配合到管部532中(即，将轴承的外轴承环压配合到管部)。
而且，保持环555(例如由铍铜合金(BeCu)或其它适当的材料构造的开口环)设置到轴550从而将轴组件551保持到包覆成型的固定组件549。如图26至图29最佳所示，轴550包括接合环555的环槽550(1)。
图33和图34示出了组装到轴组件551和包覆成型的固定组件549的组件上的叶轮560。在一个示例中，如图34所示，叶轮560和包覆成型的固定组件549的挡板部534之间的间距d可以是约0.5至1.0mm，例如，约0.7mm。
密封件
在一个示例中，如图20和图21所示，密封件595(例如，由硅橡胶或其它适当的材料构造)设置到包覆成型的固定组件549从而(i)提供沿蜗室的密封(即，定子气道密封)；(ii)支撑PCBA 590以及(iii)提供用于将来自PCBA的线缆引导到鼓风机外部的线缆索环。
如图35所示，密封件595包括具有集成的线缆索环597和集成的凸块构件598的环状主体596。在一个示例中，密封件一体成型为整体结构，例如由硅橡胶或其它适当的材料构造。
如图20、图38和图39最佳所示，主体596包括侧壁部596(1)和球状端部596(2)从而提供沿蜗室570的密封，侧壁部596(1)和球状端部596(2)定位在第一壳体零件522和包覆成型的固定组件549之间，蜗室570限定在这些部件之间。
凸块构件598包括用于支撑PCBA 590的支撑臂598(1)，例如，见图37和图40。如图35、图36和图38所示，线缆索环597包括开口597(1)(例如，如图示的四个开口，然而依据应用或多或少的开口是可能的)，其用于将来自PCBA 590的线缆591敷设或引导到鼓风机外部。
PCBA
如图36所示，PCBA 590通过线缆591联接到附属PCBA 585，其中，附属PCBA 585联接到包覆成型的电源线缆组件587。具有活动铰链的索环586设置到附属PCBA 585从而将线缆591联接到附属PCBA585。附属PCBA 585可以设置额外的元件以辅助控制电动机。PCBA585提供用户可调整接口从而允许选择与给定的输出气动压力相对应的速度；保护PCBA590免受存在于电源线缆的能量浪涌(surge)；和/或允许在最终的生产工序期间根据需要进行校准调节。
密封件和PCBA安装
图37和图40至图48示出了密封件595和PCBA 590安装到包覆成型的固定组件549，并且随后安装到壳体520。
如图37所示，密封件595首先安装到包覆成型的固定组件549。如图所示，密封件595的主体596卷绕组件549的外缘，并且线缆索环597和凸块构件598沿组件549的面向上的唇缘部接合(如图37所示)。
PCBA 590然后安装到密封件595。如图37和图40所示，包覆成型的固定组件549包括多个销式安装突起547(1)(通过上述的集成的定子组件544的绝缘体547设置)，安装突起547(1)适于接合在设置在PCBA 590中的相应的孔中。突起和孔被定位为相对于组件549及其集成的定子组件精确地定位且对准PCBA 590及其辅助部件。
而且，包覆成型的固定组件549包括多根线缆546(1)(通过上述的集成的定子组件544的绕组546设置)，多根线缆546(1)适于贯通设置在PCBA 590中的相应的孔。
然后，如图40至图42所示，该布置被加工以在一个或多个突起547(1)的尖端上形成头件547(2)，例如，使用热嵌缝连接。这样使突起547(1)成形在铆钉中从而将PCBA 590牢固地安装到组件549。
而且，如图43和图44所示，线缆546(1)的末端是弯曲的并且例如通过钎焊连接到PCBA 590。钎焊表面590(1)(例如，镀金表面)可以设置在PCBA的每个线缆开口周围从而有利于将线缆连接到PCBA。
图45和图46示出了将组合的固定部件/PCBA装配到第一壳体零件522，图47和图48示出了随后将第二壳体零件524装配到第一壳体零件522。图46和图48是示出了线缆索环597的相对于第一和第二壳体零件的定位和支撑的放大视图。
在PAP装置的外壳中的鼓风机
图49至图52示出了根据本公开技术的示例的安装在PAP装置515的外壳512中的鼓风机510。图49和图50示出了移除了可移除的盖子或端壁的外壳，并且图51和图52示出了安装有盖子512(1)的外壳512。
如图所示，鼓风机510支撑在外壳512之中。绝缘体513(1)、513(2)可以设置到鼓风机的相应的端部从而稳定地支撑在外壳中的鼓风机并且在使用中吸收来自鼓风机的振动/噪声。
鼓风机510可操作以通过设置在外壳中的一个或多个进气口将供应空气抽入其入口526中并且在其出口528处提供增压的空气流。鼓风机出口528通过挠性的管构件516联接到外壳512的出口514。
如图所示，外壳512的内壁结构被构造为支撑附属PCBA 585和与鼓风机510的PCBA590相关联的电源线缆组件587。
2.具有硅制囊件的鼓风机
图5示出了根据本技术的另一个示例的鼓风机210。在该示例中，壳体的部分由硅形成，其在使用中用作隔振器和出口消声器。
鼓风机210包括：具有第一和第二壳体零件222、224的壳体220；固定部件230；电动机，其定位在固定部件230中并且适于驱动可旋转轴或转子(未示出)；用于电动机控制的PCBA 290；以及叶轮260，其设置在固定部件230的一侧并且适于联接到转子的端部。另外，鼓风机包括外壳体结构205，外壳体结构205与入口226连通并且被构造为用作进入空气的消声器。
在图示的示例中，第一壳体零件222提供入口226，并且第二壳体零件224提供出口228。第一壳体零件222、第二壳体零件224和固定部件230配合以限定朝向出口引导空气的蜗室270。而且，第一壳体零件222提供将蜗室270分成两个区域的分隔壁223，即，分成上述的高速气道区域270(1)和低速气道区域270(2)。第一和第二壳体零件222、224可以设置接合件225(例如，舌槽式布置或焊接连接)从而有利于对准和连接。
此外，第二壳体零件224(其设置外部、外壁部或蜗室的压力侧)由弹性材料形成，例如，硅或TPE。该布置允许第二壳体零件224在使用中起作用为气垫，例如，当使用中增压时第二壳体零件可以至少部分地膨胀。在使用中，硅制第二壳体零件224以挠性的、振动隔离的方式支撑第一壳体零件222、固定部件230、电动机和叶轮260。因此，在使用中由这些部件产生的振动和/或其它运动基本上与例如外壳体结构205隔离。此外，硅制第二壳体零件224在使用中用作空气离开出口228的消声器。
在图示的示例中，固定部件230包括例如通过接合件相互联接的第一和第二零件231(1)、231(2)。第一和第二零件配合以限定中空的内部，中空的内部适于支撑和保持处于操作位置的电动机和转子。而且，固定部件的第一和第二零件构造为保持旋转地支撑转子的轴承252、254。例如，第一零件231(1)可以包括用于支撑一个轴承252的凹部，第二零件231(2)可以包括用于支撑另一个轴承254的凹部。第一和第二零件可以被构造为支撑相同轴承尺寸或混合轴承尺寸的轴承。另外，第一零件设置沿其轴线的开口，开口允许转子的端部通过其中而与叶轮260接合。
外壳体结构205包括在第二壳体零件224的外部周围延伸的基座件206，以及围住包括入口226的鼓风机的顶部的盖子207。基座件206设置具有入口腔室209(1)的入口208，从而减少由鼓风机产生的以及自空气入口辐射的噪声的至少一部分。此外，盖子207在自入口腔室的上游处设置小的腔室209(2)从而消除进入入口226的噪声。
在一个示例中，隔离泡沫或胶体也可以使用在鼓风机的一个或多个部分从而消除噪声和振动。
在一个示例中，鼓风机可被构造为提供在12-14cmH2O范围内、约25000转/分且大约80-100L/min流速的增压空气。
在一个示例中，如图5所示，H1可以大约是30-35mm(例如，小于35mm、31mm)，H2可以大约是10-20mm(例如，小于20mm，14mm，18mm)，W1可以大约是80-90mm(例如，小于90mm，83mm)，W2可以大约是65-75mm(例如，小于75mm，69mm)，以及W3可以大约是40-50mm(例如，小于50mm，44mm，41mm)。然而，其它适当的尺寸也是可能的。
尽管已经结合多个实施例对本技术进行了描述，但是应当理解的是，本技术不受限于公开的实施例，而是相反，意在覆盖包含在本技术的精神和范围内的各种修改和等同的布置。而且，上述的各种实施例也可以与其它的实施例相结合实施，例如，一个实施例的一个或多个方案可以与另一个实施例的一个或多个方案结合从而实现其他的实施例。此外，每个独立的特征或任何给定组件的部件可以构成额外的实施例，此外，尽管本发明对于遭受OSA的患者具有特定的应用，但是应理解的是，遭受其它疾病(例如充血性心力衰竭、糖尿病、病态肥胖、中风、肥胖手术等)的患者也能够从上述教导中获益。而且，上述教导适用于患者，同样适用于处于非医疗应用的非患者。

Claims (11)

1.一种CPAP系统，用于向患者提供处于大约2-30cmH2O范围内的持续正压的可呼吸气流，所述CPAP系统包括：
患者接口，其包括适于与患者的鼻子和/或嘴部形成密封的密封布置；以及
PAP装置，包括：
外壳，其在使用时适于装配在患者的头顶上，所述外壳包括限定外壳内部的壁结构，并且所述外壳包括外壳出口；以及
鼓风机，其构造为产生处于大约2-30cmH2O范围内的持续正压的可呼吸气流，所述鼓风机包括壳体以及从所述壳体向外延伸的出口管，所述出口管构造为引导离开所述鼓风机的可呼吸气流，
其中所述鼓风机及其出口管被封装在所述外壳的所述壁结构内，并且所述鼓风机的出口管联接至所述外壳的所述外壳出口，
其中所述PAP装置的所述外壳的所述外壳出口与所述患者接口流体连通，并且
其中所述鼓风机的所述出口管成角度和/或沿其长度朝向所述外壳的所述壁结构的下壁弯曲而使得所述出口管适于将所述可呼吸气流引向所述患者接口和患者的鼻子和/或嘴部。
2.根据权利要求1所述的CPAP系统，其中，所述鼓风机由所述下壁支撑。
3.根据权利要求1所述的CPAP系统，其中，所述鼓风机从所述外壳的所述壁结构的上壁悬撑。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的CPAP系统，其中，所述出口管包括入口端和出口端，并且所述出口端包括比所述入口端的相对于水平向的角度大的相对于水平向的角度。
5.根据权利要求4所述的CPAP系统，其中，所述入口端的顶部相对于水平线限定大约6°的角度并且所述出口端的顶部相对于水平线限定大约13°的角度，而且，所述入口端的底部相对于水平线限定大约-2°的角度并且所述出口端的底部相对于水平线限定大约5°的角度。
6.根据权利要求1至3和5中任一项所述的CPAP系统，还包括在所述出口管和所述外壳出口之间联接的挠性的管构件。
7.根据权利要求1至3和5中任一项所述的CPAP系统，其中，所述出口管包括入口端和出口端，所述入口端限定比所述出口端限定的内径小或窄的内径。
8.根据权利要求1至3和5中任一项所述的CPAP系统，其中，所述出口管沿着其长度是弯曲的或者弓形的，并且曲率半径沿着其长度变化。
9.根据权利要求1至3和5中任一项所述的CPAP系统，其中，所述出口管包括沿着其长度增加的曲率，并且在所述出口管的出口端处设置有最大的曲率。
10.根据权利要求1至3和5中任一项所述的CPAP系统，其中所述鼓风机还包括：
固定部件，其设置到所述壳体；
叶轮，其定位在所述壳体的入口与所述固定部件之间；以及
电动机，其适于驱动所述叶轮，
其中，所述壳体和所述固定部件配合以限定朝向所述壳体的出口引导空气的蜗室，所述蜗室包括至少一个阶状部，所述阶状部自所述叶轮径向向外延伸。
11.根据权利要求1至3和5中任一项所述的CPAP系统，其中，所述患者接口还包括用于将所述密封布置支撑在患者头部上的适当位置的头带，并且
其中所述患者接口适于将所述外壳支撑在患者头顶上。
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