CN112655142A - 经皮循环支撑装置的轴向磁通电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向磁通电机，所述轴向磁通电机包括壳体、驱动轴、至少一个转子和至少一个定子，所述驱动轴设置于所述壳体内。所述至少一个转子包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，所述转子孔界定穿过所述磁环的中心，其中所述驱动轴延伸穿过所述转子孔，并且其中所述至少一个转子固定至所述驱动轴。所述至少一个定子包括多个导电绕组和定子孔，其中所述驱动轴延伸穿过所述定子孔，并且其中所述驱动轴在所述孔内为可旋转的。所述至少一个定子构造成生成轴向磁场，所述轴向磁场引起所述至少一个转子旋转，从而使所述驱动轴旋转。

Description

经皮循环支撑装置的轴向磁通电机

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2018年8月28日提交的临时申请No.62/723,591的优先权，该临时申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及磁性电机。更具体地，本公开涉及具有轴向磁通磁性电机的经皮循环支撑装置。

背景技术

当心脏不能够泵送足够血液来满足身体的代谢需求时，发生心力衰竭。心力衰竭为65岁以上患者住院的主因，具有50％的3年死亡率，并使医疗系统损失超过300亿美元。用以治疗心脏衰减患者的可能解决方案包括经皮机械循环支撑，一种经皮地提供急性局部支撑的方式，从而根据需要增加心脏输出。经皮循环支撑可用于患有急性失代偿性心力衰竭(ADHF)、心源性休克和/或高危PCI手术期间的患者。

发明内容

在实例1中，一种轴向磁通电机，包括：壳体；驱动轴，该驱动轴设置于壳体内；至少一个转子，该至少一个转子包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，该转子孔界定穿过该磁环的中心，其中驱动轴延伸穿过转子孔并且其中至少一个转子固定至驱动轴；和至少一个定子，该至少一个定子包括多个导电绕组和定子孔，其中驱动轴延伸穿过定子孔，其中驱动轴在该孔内为可旋转的，并且其中至少一个定子构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起至少一个转子旋转，从而使驱动轴旋转。

在实例2中，根据实例1所述的电机，至少一个定子包括多个定子，其中多个定子中的每一者构造成引起至少一个相邻转子旋转。

在实例3中，根据实例1或2中任一项所述的电机，至少一个定子包括开槽定子芯，其中多个导电绕组中的每一者缠绕定子芯的一个以上狭槽。

在实例4中，根据实例1至3中任一项所述的电机，其中绕组中的每一者为大致楔形，该绕组在相邻于驱动轴的第一端部处具有第一宽度和第二端部处具有第二宽度，其中第二宽度大于第一宽度。

在实例5中，根据实例1至4中任一项所述的电机，还包括：第一轴承，该第一轴承可旋转地联接至驱动轴；第二轴承，该第二轴承可旋转地联接至驱动轴，使得至少一个转子和至少一个定子设置于第一轴承和第二轴承之间；第一磁通回流盘，该第一磁通回流盘设置于第一轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间；和第二磁通回流盘，该第二磁通回流盘设置于第二轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间。

在实例6中，根据实例5所述的电机，其中第一和第二磁通回流盘中的每一者由海波科合金制成。

在实例7中，根据实例1至6中任一项所述的电机，其中多个绕组中的每一者印刷于印刷电路板上或进行3D印刷。

在实例8中，根据实例1至7中任一项所述的电机，其中电机构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，其中叶轮联接至驱动轴。

在实例9中，一种轴向磁通电机，包括：壳体；驱动轴，该驱动轴设置于壳体内；至少一个转子，该至少一个转子包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，该转子孔界定穿过该磁环的中心，其中驱动轴延伸穿过转子孔并且其中至少一个转子固定至驱动轴；和至少一个定子，该至少一个定子包括多个导电绕组和定子孔，该多个导电绕组围绕驱动轴布置，其中驱动轴延伸穿过定子孔并且其中驱动轴在该孔内为可旋转的，其中至少一个定子不包括定子芯，并且其中至少一个定子构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起至少一个转子旋转，从而使驱动轴旋转。

在实例10中，根据实例9所述的电机，其中多个导电绕组中的每一者联接至壳体的内侧表面，并且其中多个绕组中的每一者为大致楔形，该绕组在相邻于驱动轴的第一端部处具有第一宽度而在第二端部处具有第二宽度，并且其中第二宽度大于第一宽度。

在实例11中，根据实例9或10中任一项所述的电机，其中多个绕组中的每一者为3D印刷的。

在实例12中，根据实例9至11中任一项所述的电机，还包括：第一轴承，该第一轴承可旋转地联接至驱动轴；第二轴承，该第二轴承可旋转地联接至驱动轴，使得至少一个转子和至少一个定子设置于第一轴承和第二轴承之间；第一海波科合金磁通回流盘，该第一海波科合金磁通回流盘设置于第一轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间；和第二海波科合金磁通回流盘，该第二海波科合金磁通回流盘设置于第二轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间。

在实例13中，根据实例9至12中任一项所述的电机，其中电机构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，其中该叶轮联接至驱动轴。

在实例14中，一种经皮机械循环支撑装置，包括：壳体；驱动轴，该驱动轴设置于壳体内；多个转子，该多个转子中的每一者包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，该转子孔界定穿过该磁环的中心，其中驱动轴延伸穿过转子孔并且其中转子固定至驱动轴；和多个定子，该多个定子中的每个定子包括多个导电绕组和定子孔，其中驱动轴延伸穿过定子孔，其中驱动轴在该孔内为可旋转的，并且其中多个定子中的每个定子构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起多个转子中的至少一个相邻转子旋转，从而使驱动轴旋转。

在实例15中，根据实例14所述的循环支撑装置，还包括控制器，该控制器可操作地联接至电机并且构造成：在启动过程期间启用多个定子；和在确定电机具有指定操作条件时停用多个定子的一者或多者。

在实例16中，一种轴向磁通电机，包括：壳体；驱动轴，该驱动轴设置于壳体内；至少一个转子，该至少一个转子包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，该转子孔界定穿过该磁环的中心，其中驱动轴延伸穿过转子孔并且其中至少一个转子固定至驱动轴；和至少一个定子，该至少一个定子包括多个导电绕组和定子孔，其中驱动轴延伸穿过定子孔，其中驱动轴在该孔内为可旋转的，并且其中至少一个定子构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起至少一个转子旋转，从而使驱动轴旋转。

在实例17中，根据实例16所述的电机，至少一个定子包括多个定子，其中多个定子中的每一者配置成引起至少一个相邻转子旋转。

在实例18中，根据实例16所述的电机，至少一个定子包括开槽定子芯，其中多个导电绕组中的每一者缠绕定子芯的一个以上狭槽。

在实例19中，根据实例16所述的电机，其中绕组中的每一者为大致楔形，该绕组在相邻于驱动轴的第一端部处具有第一宽度而在第二端部处具有第二宽度，其中第二宽度大于第一宽度。

在实例20中，根据实例16所述的电机，还包括：第一轴承，该第一轴承可旋转地联接至驱动轴；第二轴承，该第二轴承可旋转地联接至驱动轴，使得至少一个转子和至少一个定子设置于第一轴承和第二轴承之间；第一磁通回流盘，该第一磁通回流盘设置于第一轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间；和第二磁通回流盘，该第二磁通回流盘设置于第二轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间。

在实例21中，根据实例20所述的电机，其中第一和第二磁通回流盘中的每一者由海波科合金制成。

在实例22中，根据实例16所述的电机，其中多个绕组中的每一者印刷于印刷电路板上或进行3D印刷。

在实例23中，根据实例16所述的电机，其中电机构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，其中该叶轮联接至驱动轴。

在实例24中，一种轴向磁通电机，包括：壳体；驱动轴，该驱动轴设置于壳体内；至少一个转子，该至少一个转子包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，该转子孔界定穿过该磁环的中心，其中驱动轴延伸穿过转子孔并且其中至少一个转子固定至驱动轴；和至少一个定子，该至少一个定子包括多个导电绕组和定子孔，该多个导电绕组围绕驱动轴布置，其中驱动轴延伸穿过定子孔，其中驱动轴在该孔内为可旋转的，其中至少一个定子不包括定子芯，并且其中至少一个定子构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起至少一个转子旋转，从而使驱动轴旋转。

在实例25中，根据实例24所述的电机，其中多个导电绕组中的每一者联接至壳体的内侧表面。

在实例26中，根据实例24所述的电机，其中多个绕组中的每一者为大致楔形，该绕组在相邻于驱动轴的第一端部处具有第一宽度而在第二端部处具有第二宽度，并且其中第二宽度大于第一宽度。

在实例27中，根据实例24所述的电机，还包括：第一轴承，该第一轴承可旋转地联接至驱动轴；第二轴承，该第二轴承可旋转地联接至驱动轴，使得至少一个转子和至少一个定子设置于第一轴承和第二轴承之间；第一海波科合金磁通回流盘，该第一海波科合金磁通回流盘设置于第一轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间；和第二海波科合金磁通回流盘，该第二海波科合金磁通回流盘设置于第二轴承与至少一个转子以及至少一个定子之间。

在实例28中，根据实例24所述的电机，其中电机构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，其中该叶轮联接至驱动轴。

在实例29中，一种经皮机械循环支撑装置，包括：壳体；驱动轴，该驱动轴设置于壳体内；多个转子，该多个转子中的每一者包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，该转子孔界定穿过该磁环的中心，其中驱动轴延伸穿过转子孔并且其中转子固定至驱动轴；和多个定子，该多个定子中的每个定子包括多个导电绕组和定子孔，其中驱动轴延伸穿过定子孔，其中驱动轴在该孔内为可旋转的，并且其中多个定子中的每个定子构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起多个转子中的至少一个相邻转子旋转，从而使驱动轴旋转。

在实例30中，根据实例29所述的循环支撑装置，还包括控制器，该控制器可操作地联接至电机并排构造成：在启动过程期间启用多个定子；和在确定电机具有指定操作条件时停用多个转子中的一者以上。

在实例31中，根据实例29所述的电机，还包括：第一轴承，该第一轴承可旋转地联接至驱动轴；第二轴承，该第二轴承可旋转地联接至驱动轴，使得多个转子和多个定子设置于第一轴承和第二轴承之间；第一海波科合金磁通回流盘，该第一海波科合金磁通回流盘设置于第一轴承与多个转子以及多个定子之间；和第二海波科合金磁通回流盘，该第二海波科合金磁通回流盘设置于第二轴承与多个转子以及多个定子之间。

在实例32中，根据实例29所述的电机，定子包括开槽定子芯，其中多个导电绕组中的每一者缠绕定子芯中的一个以上狭槽。

在实例33中，根据实例29所述的电机，其中定子不包括定子芯，并且其中多个导电绕组中的每一者联接至壳体的内侧表面。

在实例34中，根据实例29所述的电机，其中绕组中的每一者为大致楔形，该绕组在相邻于驱动轴的第一端部处具有第一宽度而在第二端部处具有第二宽度，其中第二宽度大于第一宽度。

在实例35中，根据实例29所述的电机，其中多个绕组中的每一者印刷于印刷电路板上或进行3D印刷。

虽然公开了多个实施例，但是当前公开主题的其它实施例根据下述具体实施方式对于本领域的技术人员将为显而易见的，该具体实施方式示出并描述了所公开主题的例示性实施例。因此，附图和具体实施方式在性质上应视为例示性的而非限制性的。

附图说明

图1根据本文所公开主题的实施例示出了说明性经皮机械循环支撑装置的侧剖视图；

图2根据本文所公开主题的实施例示出了具有定子芯的说明性定子的俯视图；

图3根据本文所公开主题的实施例示出了说明性经皮机械循环支撑装置的侧剖视图，其中设置了不具有定子芯的定子；

图4根据本文所公开主题的实施例示出了不具有定子芯的说明性定子的横截面俯视图；

图5为根据本文所公开主题的实施例的轴向磁通电机的一部分的立体图，其中其壳体移除，示出了转子和定子的说明性布置；

图6A和图6B根据本文所公开主题的实施例为示出轴向磁通电机的部件的说明性操作的示意图。

尽管所公开主题可修改为各种修改形式和替代形式，但是具体实施例已在图中以实例的方式示出并且将在下文详细地描述。然而，目的并非将本文所公开的主题限制于所描述的特定实施例。相反，本公开旨在涵盖落入本文所公开和如所附权利要求书所界定主题的范围内的所有修改、等同物和替代形式。

如本文结合有形物(例如，产品、存货等)和/或无形物(例如，数据、货币的电子表示、账目、信息、事物的部分(例如，百分比、分数)、计算、数据模型、动态系统模型、算法、参数等)的数值(例如，术语：量值、测量值，和/或在本文相对于特性(例如，尺寸、测量值、属性、组分等)所用的其它定性和/或定量观察的程度)和/或其范围所用，“大约”和“大致”可互换地使用以指代数值、构造、方向和/或其它特征；该数值、构造、方向和/或其它特征等于(或相同于)所述及数值、构造、方向和/或其它特性，或等于(或相同于)与所述及数值、构造、方向和/或其它特征合理地接近的数值、构造、方向和/或其它特征，但可相差合理的小量，诸如相关领域的普通技术个人将理解并容易确定为归因于：测量误差；测量和/或制造设备校准的差异；读取和/或设定测量值的人为错误；鉴于其它测量值(例如，与其它事物相关联的测量值)而为优化性能和/或结构参数所做出的调整；特定实施方案；由人、计算装置和/或机器对事物、设定和/或测量的不精确调整和/或操纵；系统公差；控制回路；机器学习；可预见变化(例如，统计上不显著变化、混沌的变化、系统和/或模型的不稳定性，等等)；偏好；等等。

术语“上”、“上部”和“向上”和其变型在本公开通篇用于描述清晰的单一目的，仅旨在指代相关方向(即，将区别于另一方向的特定方向)，而非旨在解释为意指绝对方向。类似地，术语“下”、“下部”和“向下”和其变型在本公开通篇用于描述清晰的单一目的，并且仅旨在指代相关方向，即，与术语“上”、“上部”和“向上”和其变型的一者或多者所指代的方向至少大致相对。

尽管术语“块”可在本文用于表示例示性采用的不同元件，但是该术语不应解释为暗示本文所公开各种块之间的任何要求或特定次序。类似地，尽管说明性方法可通过一个或多个附图(例如，流程图、通信流等)来表示，但是这些附图不应解释为暗示本文所公开的各种步骤之间的任何要求或特定次序。然而，某些实施例可要求某些步骤和/或某些步骤之间的特定次序，如本文可明确地描述和/或如根据步骤自身的性质(例如，一些步骤的性能可取决于先前步骤的结果)可理解。此外，物项(例如，输入、算法、数据值等)的“集”、“子集”或“组”可包括一个或多个物项，并且类似地，物项的子集或子组可包括一个或多个物项。“多者”意指一者以上。

具体实施方式

由于每个电机中的磁通量方向，轴向磁通电机不同于更常见径向磁通电机。在径向磁通电机中，磁通量沿着电机的侧部径向地产生，然而在轴向磁通电机中，磁通量沿着电机的轴向长度轴向地产生。相比于径向磁通电机，轴向磁通电机通常可以以较高扭矩对重量比制备为较薄的和较轻的。本文所描述的实施例包括“多级”轴向磁通电机，其中多个转子和定子轴向地堆叠来，以便在有限的外径设置中增加扭矩。本文所公开的轴向磁通电机的实施例还可以通过将转子/定子对串联、并联和/或以任何数量的组合连接进行定制。以此类方式布置转子/定子对的这种能力增加了电机的冗余度，和/或一旦电机运行，则可允许一个或多个定子的停用，从而节约能量。

图1示出了根据本文所公开主题实施例的说明性经皮机械循环支撑装置100的侧剖视图。如所示，循环支撑装置100包括设置于壳体104内的轴向磁通电机102。控制器106可操作地联接至电机102并且配置成控制电机102。在实施例中，控制器106可设置于壳体104内，或在其它实施例中，可设置于壳体外部(例如，设置于导管柄部、独立壳体等中)。在实施例中，控制器106可包括多个部件，这些部件中的一者或多者可设置于壳体104内。

根据实施例，控制器106可为、可包括或可包括于一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个可编程逻辑装置(PLD)、一个或多个复杂PLD(CPLD)、一个或多个定制专用集成电路(ASIC)、一个或多个专用处理器(例如，微处理器)、一个或多个中央处理单元(CPU)、软件、硬件、固件，或这些和/或其它部件的任意组合。尽管在本文中控制器106以单数形式引用，但是控制器106可以在多个实例中实现，分布在多个计算装置上，在多个虚拟机中实例化，等等。

计算装置可包括适于实现所公开主题的实施例的多个方面的任何类型的计算装置。参考控制器106，计算装置的实例包括专用计算装置或通用计算装置，诸如“控制单元”、“控制组件”、“工作站”、“服务器”、“手持式装置”、“控制器”等，所有这些计算装置在图1的范围内设想出。

在实施例中，计算装置包括总线，该总线直接地和/或间接地联接下述装置：处理单元、存储器、输入/输出(I/O)端口、I/O部件和电源。任何数量的额外部件、不同部件，和/或部件的组合也可包括于计算装置中。I/O部件可包括配置成将信息呈现给用户的呈现部件，诸如，例如显示装置、扬声器、印刷装置等；和/或输入部件，诸如，例如麦克风、操纵杆、卫星天线、扫描仪、印刷机、无线装置、键盘、笔、语音输入装置、触摸输入装置、触摸屏装置、交互式显示装置、鼠标，等等。

总线表示为可以是一根或多根总线(诸如，例如地址总线、数据总线，或其组合)。类似地，在实施例中，计算装置可包括多个处理单元、多个存储器部件、多个I/O端口、多个I/O部件，和/或多个电源。此外，可以在多个计算装置上分布和/或复制任何数量的这些部件或其组合。

在实施例中，存储器包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机可读介质；并且可为可移除的、不可移除的，或其组合。介质实例包括随机存取存储器(RAM)；只读存储器(ROM)；电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；闪存存储器；光学或全息介质；磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁性存储装置；数据传输；和/或可用于存储信息并可由计算装置例如量子态存储器等进行访问的任何其它介质。在实施例中，存储器存储计算机可执行指令以用于引起处理器实施本文所讨论的系统部件的实施例的多个方面和/或执行本文所讨论的方法和过程的实施例的多个方面。

计算机可执行指令可包括例如计算机代码、机器可用指令等，诸如，例如能够由与计算装置相关联的一个或多个处理器来执行的程序部件。程序部件可利用任意数量的不同编程环境进行编程，该编程环境包括各种语言、开发包、框架等。本文所设想的一些或全部功能还可以或另选地可在硬件和/或固件中实现。

如图1所示，电机102包括至少部分地设置于壳体104内的驱动轴108，并且构造成经由驱动轴108的旋转而驱动联接至驱动轴108的叶轮110。在实施例中，驱动轴108可以由任何数量的不同刚性材料制成，诸如，例如钢、钛合金、钴铬合金、镍钛诺、高强度陶瓷等。根据实施例，虽然图1所示(以及根据本公开通篇的各种实施例所描述)的电机102被示为构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，本文所描述电机102的实施例可以构造成在不同于经皮机械循环支撑装置的实施方式中使用。例如，本文所描述电机的实施例可在牙科工具、胰岛素泵、血管成像装置、超声探头、板块切除装置等中实现。

如图1进一步所示，电机102包括多个转子112和多个定子114。每个定子114构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起一个或多个相邻转子112旋转，从而使驱动轴108旋转。根据实施例，电机102可包括任意组合任何数量的转子和定子。例如，电机102可包括一个定子和两个转子，两个定子和一个转子，两个定子和两个转子，两个定子和三个转子，等等。在实施例中，定子和转子可以成对分组(例如，每个定子驱动一个转子)，以相邻两个或三个的组进行分组(例如，每个定子驱动一个或两个转子)，等等。在实施例中，控制器106可构造成根据任何数量的不同极化模式而选择性地启用任何数量的定子，并且从而在所选方向上驱动所选转子。

在实施例中，转子112的每一者包括具有转子孔118的径向磁化的单极对磁环116，转子孔118界定穿过磁环116的中心。单极对磁环为具有单极对的磁环，即具有一对极点(例如，北极和南极)。根据实施例，转子可包括多个极对、霍尔巴赫阵列，等等。驱动轴108延伸穿过转子孔118，并且转子112的每一者固定至驱动轴108。根据实施例，每个转子可具有大约3毫米(mm)和大约4mm之间的直径，并且可具有大约0.5mm和大约1.5mm之间的厚度。在包括经皮实施方式的实施例中，转子可具有大约1mm和大约8mm之间的直径，和大约0.25mm和大约5mm之间的厚度。在实施例中，转子可具有大约0.5mm和大约20mm之间的直径，和大约0.1mm和大约8mm之间的厚度。每个转子可以由任何数量的不同类型的磁性材料形成，诸如，例如稀土磁性材料(例如，钕、钐钴等)、铁氧体磁体，等等。根据实施例，转子可以只是环状物磁体，而在其它实施例中，转子可以包括安装于合金芯(例如，海波科(Hiperco)合金芯)上的磁体。

根据实施例，每个定子114包括多个导电绕组120和定子孔122。驱动轴108延伸穿过每个定子孔122，并且在每个孔122内为可旋转的。每个定子114联接至壳体104的内侧表面124，并且构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起至少一个相邻转子112旋转，从而使驱动轴108旋转。根据实施例，定子的绕组相继通电，从而产生电磁体。在实施例中，绕组可包括任意数量的不同类型的电气线材，诸如，例如铜磁性线材、银包铜线材、金线材、铝线材、铜包钢线材、石墨烯线材，等等。在实施例中，线材可为任何数量的不同尺寸。一种例示性但非限制性线材尺寸可为36AWG。

根据实施例，绕组120可根据任何数量的不同形状、尺寸等进行构造。绕组120可附接至定子芯和/或其它绕组以形成定子。例如，在实施例中，绕组可沉积于定子芯的狭槽中，缠绕定子芯上的柱，等等。在实施例中，定子可为印刷电路板，绕组印刷于该印刷电路板上。印刷于电路板上的绕组可以以任何数量的不同模式、尺寸、深度等进行印刷。在实施例中，绕组可以利用三维(3D)印刷机进行印刷。任何数量的不同制造技术可以用于形成绕组。

如上文所指示，绕组120可根据任何数量的不同形状进行构造。例如，定子的每个绕组可以为大致楔形，从而使圆柱电机壳体中的绕组可用体积最大化。图2根据本文所公开主题的实施例示出了例示性定子200的俯视图。根据实施例，定子200可为或可类似于图1所示定子114的任一者或多者。如所示，定子200包括定子芯202，定子芯可由合金制成，诸如，例如海波科合金。定子芯202可包括定子孔204，驱动轴206可旋转地设置穿过定子孔204。根据实施例，定子芯202可包括大约3mm和大约4mm之间的直径，并且可包括大约2mm和大约3mm之间的厚度(例如，在轴向尺寸上)。在实施例中，定子芯202可包括大约1mm和大约8mm之间的直径，并且可包括大约0.25mm和大约5mm之间的厚度(例如，在轴向尺寸上)。在实施例中，定子芯202可具有大约0.5mm和大约20mm之间的直径，和大约0.1mm和大约8mm之间的厚度。

定子芯202还可包括狭槽208；从而形成齿状物210，绕组212可缠绕齿状物210。在实施例中，定子芯202可为无槽的，在这种情况下，绕组212可沿着定子芯202的面214进行缠绕。如图2所示，设置于开槽定子芯202中的绕组212的每一者可为大致楔形。即，每个绕组212可在第一端部(相邻于驱动轴206)处具有第一宽度216和在第二端部(相邻于电机壳体的内侧表面(未示出))处具有第二宽度218，其中第二宽度218宽于第一宽度216。根据实施例，每个绕组212可以被绕成这样，即绕组的上端220与它所绕的齿状物210的上表面222大致齐平。在实施例中，定子芯202的外边缘226的上表面224还可与绕组212的上端220和齿状物210的上表面222大致齐平。

继续参考图1，电机102还可包括第一轴承126和第二轴承128，第一轴承126可旋转地联接至驱动轴108，第二轴承128可旋转地联接至驱动轴108，使得转子112和定子114设置于第一轴承126和第二轴承128之间。第一轴承126和第二轴承128可为任何种类的轴承，诸如，例如球轴承、轴颈轴承等。例如，在实施例中，第一轴承126可为球轴承，而第二轴承128为轴颈轴承。在其它实施例中，第一轴承126可为轴颈轴承，而第二轴承128为球轴承。在其它实施例中，轴承126和128均可为球轴承或轴颈轴承。根据实施例，轴承126和128的外径构造成使得轴承可联接至壳体104的内侧表面124，从而允许驱动轴108在壳体104内旋转。

如图1进一步所示，电机102还可包括设置于第一轴承126与转子112以及定子114之间的第一磁通回流盘130；并且第二磁通回流盘132可以设置于第二轴承128与转子112以及定子114之间。磁通回流盘130和132可由任何铁磁材料制成，可用于重新引导磁通量，并且因此在实施例中，可构造成保护相邻轴承免受磁相互作用，以及构造成聚集穿过相邻转子和/或定子的磁场线，从而有利于增加电机102的功率和效率。在实施例中，例如，每个磁通回流盘130和132可以由海波科合金制成，由任意数量的不同类型的钢、铁等制成。在实施例中，每个磁通回流盘130和132可具有大致等于轴承126和128以及定子114的外径的外径。

图1所示的例示性循环支撑装置100和电机102，和图2所示的例示性定子200非旨在表示对于本公开的实施例的使用或功能范围的任何限制。例示性循环支撑装置100、电机102和定子200也不应解释为关于其中所示的任何单个部件或部件组合具有任何依赖或要求。例如，一些实施例可不包括磁通回流盘，而其它实施例可包括一个或多个磁通回流盘，取决于磁体类型、尺寸约束、电机构造、层合叠堆的存在、电机壳体材料等。此外，在实施例中，图1和图2所示的各种部件可以与其中所示的其它部件的各者(和/或未示出的部件)整合，所有部件视为属于本公开的范围内。

根据实施例，轴向磁通电机可以包括不具有定子芯的定子。在此类实施例中，绕组布置有类似材料，但它们固定至电机壳体。在实施例中，绕组的外径相比于提供于具有定子芯的定子中的绕组可略微较大，因为绕着联接至电机壳体的内侧表面。例如，不具有定子芯的定子的总直径可处于大约4mm和4.5mm之间。

图3根据本文所公开主题的实施例示出了例示性经皮机械循环支撑装置300的侧剖视图，其中提供了不具有定子芯的定子。根据实施例，不同于定子的构造，循环支撑装置300、电机302和/或其任何部件可与图1所示的对应部件相同或类似。如所示，循环支撑装置300包括设置于壳体304内的轴向磁通电机302。控制器306可操作地联接至电机302，并且配置成控制电机302。在实施例中，控制器306可设置于壳体304内，或在其它实施例中，可设置于壳体外侧(例如，设置于导管柄部、独立壳体等中)。在实施例中，控制器306可包括多个部件，这些部件中的一者或多者可设置于壳体304内。

根据实施例，控制器306可为、可包括或可包括于一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个可编程逻辑装置(PLD)、一个或多个复杂PLD(CPLD)、一个或多个定制专用集成电路(ASIC)、一个或多个专用处理器(例如，微处理器)、一个或多个中央处理单元(CPU)、软件、硬件、固件，或这些和/或其它部件的任意组合。尽管在本文中以单数形式指代控制器306，但是控制器306可以在多个实例中实现，分布在多个计算装置之间，在多个虚拟机中实例化，等等。

如图3所示，电机302包括至少部分地设置于壳体304内的驱动轴308，并且构造成经由驱动轴308的旋转而驱动联接至驱动轴308的叶轮310。根据实施例，尽管图3所示(以及根据本公开通篇的各种实施例所描述)的电机302示为构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，本文所描述电机302的实施例可构造成用于不同于经皮机械循环支撑装置的实施方式中使用。例如，本文所描述电机的实施例可在牙科工具、胰岛素泵、介入性心脏病学装置、超声探头等中实现。

如图3进一步所示，电机302包括多个转子312和多个定子314。每个定子构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起一个或多个相邻转子旋转，从而使驱动轴旋转。根据实施例，电机302可包括任意数量的定子和转子。例如，电机302可以包括一个定子和两个转子，两个定子和一个转子，两个定子和两个转子，两个定子和三个转子，等等。在实施例中，定子和转子可以成对的进行分组(例如，每个定子驱动一个转子)，以相邻两个或三个的组进行分组(例如，每个定子驱动一个或两个转子)，等等。在实施例中，控制器306可以构造成根据任意数量的不同极化模式而选择性地启用任意数量的定子，并且从而在所选方向上驱动所选转子。

转子312中的每一者包括具有转子孔318的径向磁化的单极对磁环316，转子孔318界定穿过磁环316的中心。驱动轴308延伸穿过转子孔318，并且转子312中的每一者固定至驱动轴308。根据实施例，每个转子可以具有大约3毫米(mm)和大约4mm之间的直径，并且可以具有大约0.5mm和1.5mm之间的厚度。每个转子可由任意数量的不同类型的磁性材料形成，诸如，例如钕。根据实施例，转子可以只是环状物磁体，而在其它实施例中，转子可以包括安装于合金芯(例如，海波科合金芯)上的磁体。

根据实施例，每个定子314包括多个导电绕组320和定子孔322。驱动轴308延伸穿过每个定子孔322，并且在每个孔322内为可旋转的。每个定子314联接至壳体304的内侧表面324，并且构造成生成轴向磁场，该轴向磁场引起至少一个相邻转子312转子旋转，从而使驱动轴308旋转。根据实施例，定子的绕组相继通电，从而产生电磁体。在实施例中，绕组可包括任何意数量的不同类型的线材，诸如，例如36AWG铜磁体线材。

根据实施例，绕组可以根据任意数量的不同形状进行构造。例如，定子的每个绕组可为大致楔形，从而使圆柱电机壳体中的绕组可用体积最大化。图4根据本文所公开主题的实施例示出了例示性定子400的横截面俯视图。根据实施例，定子400可为或可类似于图3所示定子314的任一者或多者。如所示，定子400包括绕组402，绕组402可为大致楔形并且围绕定子孔404设置，驱动轴406构造成在定子孔404内旋转。即，每个绕组402可在第一端部(相邻于驱动轴406)处具有第一宽度408和在第二端部(相邻于电机壳体的内侧表面(未示出))处具有第二宽度410，其中第二宽度410宽于第一宽度408。每个绕组402的外边缘412的至少一部分可以构造成联接至电机壳体的内侧表面。

继续参考图3，电机302还可以包括第一轴承326和第二轴承328，第一轴承326可旋转地联接至驱动轴308，第二轴承328可旋转地联接至驱动轴308；使得转子和定子设置于第一轴承326和第二轴承328之间。第一轴承326和第二轴承328可以为任何种类的轴承，诸如，例如球轴承、轴颈轴承等。例如，在实施例中，第一轴承326可为球轴承，而第二轴承328为轴颈轴承。在其它实施例中，第一轴承326可为轴颈轴承，而第二轴承328为球轴承。在其它实施例中，轴承326和328均可为球轴承或轴颈轴承。根据实施例，轴承326和328的外径构造成使得轴承可联接至壳体304的内侧表面324，从而允许驱动轴308在壳体304内旋转。

如图3进一步所示，电机302还可包括第一磁通回流盘330，第一磁通回流盘330设置于第一轴承326与转子以及定子之间；并且第二磁通回流盘332可设置于第二轴承328与转子以及定子之间。磁通回流盘可由任意材料制成，构造成保护相邻轴承免受磁相互作用，以及构造成聚集穿过相邻转子和/或定子的磁场线，从而有利于增加电机302的功率和效率。在实施例中，例如，每个磁通回流盘330和332可由海波科合金制成，并且可具有大致等于轴承326和328以及定子314的外径的外径。

图3所示的例示性循环支撑装置300和电机302和图4所示的例示性定子400非旨在表示对于本公开的实施例的使用或功能范围的任何限制。例示性循环支撑装置300、电机302和定子400也不应解释为关于其中所示的任何单个部件或部件组合具有任何依赖或要求。此外，在实施例中，图3和图4所示的各种部件可与其中所示的其它部件的各者(和/或未示出的部件)整合，所有部件视为属于本公开的范围内。

图5为根据本文所公开主题实施例的轴向磁通电机500的一部分的透视图，其中其壳体移除，示出了转子和定子的例示性布置。根据实施例，例示性电机500可为、可类似于或可包括图1所示的电机102和/或图3所示的电机302。如所示，电机500包括三个转子/定子对502,504和506，各自分别包括转子508,512和516以及定子510,514和518。驱动轴520延伸穿过所有的转子和定子，并且由一对轴承522和524可旋转地支撑。根据实施例，电机500可包括磁通回流盘(未示出)，该磁通回流盘设置于每个轴承522和524以及转子/定子对之间。

根据实施例，电机500可构造成包括任何数量的转子/定子对。在实施例中，电机500可以是可动态配置的，使得例如如果对于特定应用需要额外功率，那么可添加额外转子/定子对。此外，在实施例中，尽管电机500示为具有不带定子芯的定子，但是定子的一者或多者可包括定子芯。

图5所示的例示性电机500非旨在表示对于本公开的实施例的使用或功能范围的任何限制。例示性电机500也不应解释为关于其中所示的任何单个部件或部件组合具有任何依赖或要求。此外，在实施例中，图5所示的各种部件可与其中所示的其它部件的各者(和/或未示出的部件)整合，所有部件视为属于本公开的范围内。

图6A和图6B为根据本文所公开主题实施例的示意图，示出了轴向磁通电机的部件的例示性操作。轴向磁通电机可为、可类似于、可包括或可包括于图1所示的轴向磁通电机102，图3所示的轴向磁通电机302，和/或图5所示的轴向磁通电机502。图6A为例示性定子600的示意图，定子600具有绕着驱动轴614所设置的第一绕组602、第二绕组604、第三绕组606、第四绕组608、第五绕组610和第六绕组612。根据实施例，控制器(例如，图1所示的控制器106或图3所示的控制器306)可以可操作地联接至定子600，以及电机的任何其它定子。

在实施例中，控制器可配置成在启动过程期间启用所有的定子；然后在确定电机具有指定操作条件(例如，指定扭矩量、指定角速度等)时停用定子中的一者或多者。这样，控制器可配置成通过仅启用对于产生用来执行指定操作所需的扭矩量所必需的定子的数量和布置而有利于节省能量。此外或另选地，控制器可配置成启用某些定子和/或定子组合以在沿着驱动轴的指定位置提供指定扭矩量，等等。

根据实施例，对于给出定子(例如图6A所示的定子600)，绕组可如所示进行配对。即，例如，第一绕组602可与第四绕组608配对以形成第一对(标记为“A”)，第二绕组604可与第五绕组610配对以形成第二对(标记为“B”)，并且第三绕组606可与第六绕组612配对以形成第三对(标记为“C”)。每一对的绕组可根据顺序相对于彼此进行极化(例如，其中一个绕组极化成北极(N)而另一个大约同时极化成南极(S))以引起一个或多个相邻转子旋转。

例如，根据实施例，为产生扭矩，绕组对以指定顺序开启，从而产生电磁体，该电磁体附接至转子614(图6B所示)中的永久磁体，从而引起转子614旋转。顺序的实例可包括例如，以绕组对A关闭开始，同时绕组对B和C开启，从而引起绕组604和606极化成S并且绕组610和612极化成N，从而引起转子614旋转，如所示。接下来，绕组对B可关闭，同时绕组对C保持开启并且绕组对A开启，使得绕组602和612极化成N，同时绕组606和608极化成S。根据实施例，可以采用关闭和开启绕组以使定子600的各个方面极化的任何数量的不同序列和/或模式，以有助于使转子614以所需的扭矩量在所需的方向上旋转。

图6A和图6B所示的例示性操作非旨在表示对于本公开的实施例的使用或功能范围的任何限制。例示性操作也不应解释为关于其中所示的任何单个部件或部件组合具有任何依赖或要求。此外，在实施例中，图6A和图6B所示的各种部件可与其中所示的其它部件的各者(和/或未示出的部件)整合，所有部件视为属于本公开的范围内。

可在不脱离本公开范围的情况下而对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，虽然上文所描述的实施例指代特定特征，但是本公开的范围还包括具有不同特征组合的实施例和不包括所有所描述特征的实施例。因此，本公开的范围旨在涵盖落入权利要求范围内的所有此类替代形式、修改和变型，以及其所有等同物。

Claims (15)

1.一种轴向磁通电机，包括：

壳体；

驱动轴，所述驱动轴设置于所述壳体内；

至少一个转子，所述至少一个转子包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，所述转子孔界定穿过所述磁环的中心，其中所述驱动轴延伸穿过所述转子孔，并且其中所述至少一个转子固定至所述驱动轴；和

至少一个定子，所述至少一个定子包括多个导电绕组和定子孔，其中所述驱动轴延伸穿过所述定子孔，其中所述驱动轴在所述孔内为可旋转的，并且其中所述至少一个定子构造成生成轴向磁场，所述轴向磁场引起所述至少一个转子旋转，从而使所述驱动轴旋转。

2.根据权利要求1所述的电机，所述至少一个定子包括多个定子，其中所述多个定子中的每一者构造成引起至少一个相邻转子旋转。

3.根据权利要求1或2中任一者所述的电机，所述至少一个定子包括开槽定子芯，其中所述多个导电绕组中的每一者缠绕所述定子芯的一个以上狭槽。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其中所述绕组中的每一者为大致楔形，所述绕组在相邻于所述驱动轴的第一端部处具有第一宽度并且在第二端部处具有第二宽度，其中所述第二宽度大于所述第一宽度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机，还包括：

第一轴承，所述第一轴承可旋转地联接至所述驱动轴；

第二轴承，所述第二轴承可旋转地联接至所述驱动轴，使得所述至少一个转子和所述至少一个定子设置于所述第一轴承和所述第二轴承之间；

第一磁通回流盘，所述第一磁通回流盘设置于所述第一轴承与所述至少一个转子以及所述至少一个定子之间；和

第二磁通回流盘，所述第二磁通回流盘设置于所述第二轴承与所述至少一个转子以及所述至少一个定子之间。

6.根据权利要求5所述的电机，其中所述第一和第二磁通回流盘中的每一者由海波科合金制成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其中所述多个绕组中的每一者印刷于印刷电路板上或进行3D印刷。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机，其中所述电机构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，其中所述叶轮联接至所述驱动轴。

9.一种轴向磁通电机，包括：

壳体；

驱动轴，所述驱动轴设置于所述壳体内；

至少一个转子，所述至少一个转子包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，所述转子孔界定穿过所述磁环的中心，其中所述驱动轴延伸穿过所述转子孔，并且其中所述至少一个转子固定至所述驱动轴；和

至少一个定子，所述至少一个定子包括绕着所述驱动轴和定子孔布置的多个导电绕组，其中所述驱动轴延伸穿过所述定子孔，其中所述驱动轴在所述孔内为可旋转的，其中所述至少一个定子不包括定子芯，并且其中所述至少一个定子构造成生成轴向磁场，所述轴向磁场引起所述至少一个转子旋转，从而使所述驱动轴旋转。

10.根据权利要求9所述的电机，其中所述多个导电绕组中的每一者联接至所述壳体的内侧表面，并且其中所述多个绕组中的每一者为大致楔形，所述绕组在相邻于所述驱动轴的第一端部处具有第一宽度并且在第二端部处具有第二宽度，并且其中所述第二宽度大于所述第一宽度。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的电机，其中所述多个绕组的每一者为3D印刷的。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的电机，还包括：

第一轴承，所述第一轴承可旋转地联接至所述驱动轴；

第二轴承，所述第二轴承可旋转地联接至所述驱动轴，使得所述至少一个转子和所述至少一个定子设置于所述第一轴承和所述第二轴承之间；

第一海波科合金磁通回流盘，所述第一海波科合金磁通回流盘设置于所述第一轴承与所述至少一个转子以及所述至少一个定子之间；和

第二海波科合金磁通回流盘，所述第二海波科合金磁通回流盘设置于所述第二轴承与所述至少一个转子以及所述至少一个定子之间。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的电机，其中所述电机构造成驱动经皮机械循环支撑装置的叶轮，其中所述叶轮联接至所述驱动轴。

14.一种经皮机械循环支撑装置，包括：

壳体；

驱动轴，所述驱动轴设置于所述壳体内；

多个转子，所述多个转子中的每一者包括具有转子孔的径向磁化的单极对磁环，所述转子孔界定穿过所述磁环的中心，其中所述驱动轴延伸穿过所述转子孔，并且其中所述转子固定至所述驱动轴；和

多个定子，所述多个定子中的每个定子包括多个导电绕组和定子孔，其中所述驱动轴延伸穿过所述定子孔，所述驱动轴在所述孔内为可旋转的，并且其中所述多个定子中的每个定子构造成生成轴向磁场，所述轴向磁场引起所述多个转子中的至少一个相邻转子旋转，从而使所述驱动轴旋转。

15.根据权利要求14所述的循环支撑装置，还包括控制器，所述控制器可操作地联接至所述电机并且构造成：

在启动过程期间启用所述多个定子；和

在确定所述电机具有指定操作条件时停用所述多个定子中的一者以上。

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