电机寿命预测方法及装置 |
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| 申请号 | CN202410202811.3 | 申请日 | 2024-02-23 | 公开(公告)号 | CN117771536B | 公开(公告)日 | 2024-05-14 |
| 申请人 | 深圳核心医疗科技股份有限公司; | 发明人 | 高宏伟; 余顺周; | ||||
| 摘要 | 本 申请 提出了一种 电机 寿命预测方法及装置，该方法包括：获取第一轴向 力 和目标转速，该第一轴向力为电机未启动时 传感器 检测的轴向力，该目标转速为电机当前的转速；根据第一轴向力和目标转速计算第一气隙，该第一气隙为 定子 与 转子 之间沿 转轴 的轴向存在的气隙距离；根据第一气隙预测电机以目标转速运行时的剩余寿命。本申请通过在与转轴抵接的 轴承 上设置一个传感器来检测转轴施加到轴承上的力，根据当前力的大小估计当前转子与定子之间的气隙距离，进而根据气隙距离预测电机的剩余寿命，考虑转轴与轴承之间的磨损对电机的寿命影响，能够有效提高电机寿命预测的准确性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电机寿命预测方法，其特征在于，应用于电机，所述电机包括壳体组件、转动地安装于所述壳体组件中的转轴、与所述转轴连接的转子、驱动所述转子转动的定子、位于所述转子两端的轴承组件、以及设置在所述轴承组件远离所述转子侧的传感器，所述传感器用于检测所述转轴对所述轴承组件所施加的力； |
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| 说明书全文 | 电机寿命预测方法及装置技术领域[0001] 本申请涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种电机寿命预测方法及装置。 背景技术[0003] 在微型心室辅助装置中，轴承是电机的重要组件，其寿命直接影响电机的运行可靠性和寿命，尤其是轴向磁通电机。电机在运行过程中会使转轴与轴承之间产生磨损，转轴轴与轴承之间的严重磨损会造成转子与定子之间气隙逐渐减小直至转子与定子发生剐蹭，导致电机运行受阻甚至停机，从而影响电机的寿命。发明内容 [0004] 本申请实施例提供了一种电机寿命预测方法及装置，能够有效地提高电机寿命预测的准确性。 [0005] 第一方面，本申请实施例提供一种电机寿命预测方法，应用于电机，所述电机包括壳体组件、转动地安装于所述壳体组件中的转轴、与所述转轴连接的转子、驱动所述转子转动的定子、位于所述转子两端的轴承组件、以及设置在所述轴承组件远离所述转子侧的传感器，所述传感器用于检测所述转轴对所述轴承组件所施加的力； [0006] 所述方法包括： [0007] 获取第一轴向力和目标转速，所述第一轴向力为所述电机未启动时所述传感器检测的轴向力，所述目标转速为所述电机当前的转速； [0008] 根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，所述第一气隙为所述定子与所述转子之间沿所述转轴的轴向存在的气隙距离； [0009] 根据所述第一气隙预测所述电机的剩余寿命。 [0010] 第二方面，本申请实施例提供的一种电机，所述电机包括： [0011] 壳体组件； [0012] 转动地安装于所述壳体组件中的转轴； [0013] 与所述转轴连接的转子； [0014] 驱动所述转子转动的定子； [0015] 位于所述转子两端的轴承组件； [0016] 设置在所述轴承组件远离所述转子侧的传感器，所述传感器用于检测所述转轴对所述轴承组件所施加的力；以及， [0017] 与所述传感器和所述定子通信连接的控制单元，所述控制单元用于： [0018] 获取第一轴向力和目标转速，所述第一轴向力为所述电机未启动时所述传感器检测的轴向力，所述目标转速为所述电机当前的转速； [0019] 根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，所述第一气隙为所述定子与所述转子之间沿所述转轴的轴向存在的气隙距离； [0020] 根据所述第一气隙预测所述电机的剩余寿命。 [0021] 第三方面，本申请实施例提供一种心室辅助装置，所述心室辅助装置包括电机和控制器； [0022] 所述电机包括：壳体组件、转动地安装于所述壳体组件中的转轴、与所述转轴连接的转子、驱动所述转子转动的定子、位于所述转子两端的轴承组件、以及设置在所述轴承组件远离所述转子侧的传感器，所述传感器用于检测所述转轴对所述轴承组件所施加的力； [0023] 所述控制器与所述电机通信连接，用于： [0024] 获取第一轴向力和目标转速，所述第一轴向力为所述电机未启动时所述传感器检测的轴向力，所述目标转速为所述电机当前的转速； [0025] 根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，所述第一气隙为所述定子与所述转子之间沿所述转轴的轴向存在的气隙距离； [0026] 根据所述第一气隙预测所述电机的剩余寿命。 [0027] 第四方面，本申请实施例提供一种医疗设备，所述医疗设备包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤的指令。 [0028] 第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。 [0029] 第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。 [0030] 本申请提供的技术方案，获取第一轴向力和目标转速，该第一轴向力为电机未启动时传感器检测的轴向力，该目标转速为电机当前的转速；根据第一轴向力和目标转速计算第一气隙，该第一气隙为定子与转子之间沿转轴的轴向存在的气隙距离；根据第一气隙预测电机以目标转速运行时的剩余寿命。本申请通过在与转轴抵接的轴承上设置一个传感器来检测转轴施加到轴承上的力，根据当前力的大小估计当前转子与定子之间气隙距离，进而根据气隙距离预测电机的剩余寿命，考虑转轴与轴承之间的磨损对电机的寿命影响，能够有效提高电机寿命预测的准确性。附图说明 [0031] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0032] 图1是本申请实施例提供的一种心室辅助装置的立体结构示意图； [0033] 图2是本申请实施例提供的一种心室辅助装置的分解图； [0034] 图3为本申请实施例提供的一种心室辅助装置的局部剖视图； [0035] 图4是本申请实施例提供的一种电机寿命预测方法的流程示意图； [0036] 图5是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图。 具体实施方式[0037] 为了本技术领域人员更好理解本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的部分实施例，而并非全部的实施例。基于本申请实施例的描述，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所保护的范围。 [0038] 本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、软件、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是还包括没有列出的步骤或单元，或还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。 [0039] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。 [0040] 在本文中，定义“近端”为距操作者近的一端；定义“远端”为远距操作者远的一端，也即靠近患者心脏的一端。 [0041] 本申请涉及的电机可以为医疗辅助设备中的电机，该医疗辅助设备可以为用于PCI（Percutaneous Coronary Intervention，经皮冠状动脉介入治疗）手术保护的介入式心室辅助装置，该介入式心室辅助装置可用于左心室、右心室或双心室。 [0042] 示例的，心室辅助装置包括电机和叶轮，电机与叶轮传动连接，以驱动叶轮旋转。其中电机包括壳体、转轴、定子、转子、以及轴承。其中转轴能够转动地安装于壳体，转轴大致沿壳体的轴向延伸或者转轴的轴线的延伸方向与壳体的轴向大体一致。定子固定地安装于壳体，即定子设置在壳体的内腔中，转轴能够转动地穿设于定子。转子位于壳体中且固接于转轴，转子具有磁性，定子能够产生驱动转子转动的旋转磁场，从而定子能够驱动转子转动，转子带动转轴转动。轴承设置在壳体内且与壳体固接，轴承可分别位于转子的两端以支撑转动部件，轴承、转子和定子沿转轴的轴向依次设置。 [0043] 为保证电机的平稳运行、防止转子与定子之间出现剐蹭，定子与转子之间存在一定的气隙。在电机运行过程中，转轴的转动会使转轴与轴承不断摩擦，由于转轴的近端较厚、容许转轴有一定的偏心，同时为了保证电机寿命避免转轴上下窜动，可以选择转轴的近端进行磨损，即转轴的远端穿设于转子和轴承并与叶轮固接，转轴的近端穿过转子与轴承活动抵接。但随着转轴的近端与轴承之间产生的一定磨损，一定的磨损程度会使得转轴的近端向壳体的近端移动。转轴的移动使得转子与定子之间的气隙变小，而气隙变小进一步加剧了转轴施加到轴承上的力，造成转轴近端与轴承的磨损更加严重，直至转轴与轴承的磨损距离超过转子与定子之间的气隙距离，造成转子与定子发生剐蹭造成电机停止转动，从而提前终止电机的寿命。 [0044] 为解决上述问题，本申请提出一种电机寿命预测方法，通过在与转轴抵接的轴承上设置一个传感器来检测转轴施加到轴承上的力，根据当前力的大小估计当前转子与定子之间气隙距离，进而根据气隙距离预测电机的剩余寿命，考虑转轴与轴承之间的磨损对电机的寿命影响，能够有效提高电机寿命预测的准确性。 [0045] 请参阅图1，图1为本申请实施例提出的一种心室辅助装置，该心室辅助装置1包括电机20、插管30、叶轮40和导管（未示出）。插管30与电机20的远端连接，导管与电机20的近端连接，叶轮40能够转动地设置在插管30内，叶轮40与电机20传动连接，电机20能够驱动叶轮40转动，以实现心室辅助装置1的泵血功能。 [0046] 具体地，插管30具有流体入口31和流体出口32。叶轮40转动时，流体从流体入口31流入插管30中，再从流体出口32流出。当心室辅助装置1用于左心室时，插管30延伸穿设于心脏瓣膜，诸如主动脉瓣膜，流体入口31位于心脏的心室内，流体出口32和电机20位于心脏外的诸如主动脉的血管中。 [0047] 具体地，导管与电机20的远离插管30的一端对接，导管用于容置各种供应管线。更具体地，供应管线包括用于与电机20电连接的电线、与心室辅助装置1上传感器电连接的信号线以及用于给心室辅助装置1通入冲洗液的冲洗管线。例如冲洗液可以为生理盐水、含有肝素生理盐水或葡萄糖等。 [0048] 示例的，请参阅图2和图3，电机20包括壳体组件100、转轴200、转子和定子400。转轴200能够转动地安装于壳体组件100上并与叶轮40固接；转子与转轴200固接，以使转子能够带动转轴200转动；定子400能够驱动转子转动。 [0049] 壳体组件100包括外壳110，外壳110大致为两端开口的筒状结构。外壳110的远端与插管30固接、近端与导管固接。外壳110具有容置腔111。具体地，外壳110具有界定容置腔111边界的第一腔壁112和第二腔壁113，第一腔壁112与第二腔壁113相对且平行。外壳110还设有安装槽120和通孔130，安装槽120的开口位于第一腔壁112上，通孔130的一个开口位于第二腔壁113上，安装槽120和通孔130均与容置腔111连通。 [0050] 壳体组件100还包括轴承组件，轴承组件包括第一轴承510和第二轴承520，第一轴承510和第二轴承520均固接于外壳110。在一些实施例中，第一轴承510和第二轴承520可以通过胶接的方式固接在外壳110内。具体地，安装槽120开设在第二轴承520上，通孔130开设于第一轴承510上。第一轴承510位于外壳110的靠近叶轮40的一端，第二轴承520位于外壳110远离叶轮40的一端，也即第一轴承510和第二轴承520分别位于壳体组件100的远端和近端，使得第一轴承510和第二轴承520沿外壳110的轴向间隔设置一段距离。 [0051] 通孔130的中心轴线与第一轴承510的中心轴线重合。转轴200的远端能够转动地穿设于通孔130，通孔130的孔壁和转轴200之间具有供流体流通的间隙。其中进入壳体组件100内的冲洗液能够流经转轴200和通孔130的孔壁之间的间隙而流出壳体组件100。 [0052] 在图中的示例中，转轴200的一部分收容于壳体组件100，一部分延伸至壳体组件100外而用于与叶轮40固接。第一轴承510和第二轴承520能够在径向上对转轴200进行限位，以限制转轴200的径向摆动范围。具体地，转轴200的远端能够转动地穿设于通孔130并大致沿外壳110的轴向延伸至外壳110外或者延伸至插管30内而与叶轮20连接，转轴200的近端能够转动地设置于安装槽120内。 [0053] 在图示的实施例中，转子具有磁性。转子与定子400之间具有磁力作用。具体地，转子包括第一转子单元310和第二转子单元320，第一转子单元310和第二转子单元320均固接于转轴200。第一转子单元310、定子400、第二转子单元320沿转轴200的轴向依次设置。其中，定子400位于第一转子单元310和第二转子单元320之间，转轴200能够转动地穿设于定子400。第一转子单元310和第二转子单元320均具有磁性，第一转子单元310与定子400之间、第二转子单元320与定子400之间均具有磁力作用。其中，定子400能够产生驱动第一转子单元310和第二转子单元320转动的旋转磁场。当第一转子单元310和第二转子单元320转动时，转轴200将跟随第一转子单元310和第二转子单元320转动，最终使得叶轮40跟随转轴200产生转动。 [0054] 在一些实施例中，定子400包括多个磁芯和多个线圈，多个磁芯沿一圆间隔设置，多个线圈分别缠绕于多个磁芯。具体地，磁芯410的材料质为具有磁性的材料，例如硅钢。因此，定子400和第一转子单元310之间具有吸引力，定子400与第二转子单元320之间也具有吸引力。 [0055] 电机20还包括止挡件600，止挡件600与转轴200固接，止挡件600位于第一轴承510和第一转子310之间，止挡件600能够与第一轴承510抵接，以限制转轴200朝叶轮40方向移动。 [0056] 在本申请实施例中，安装槽120具有抵接面121，转轴200的近端具有轴球头210，该轴球头210能够转动地设置于安装槽120，并与安装槽120的抵接面121滑动抵接。其中，抵接面121可以为弧形面，也可以为垂直于外壳110的轴向的平面，图中为弧形面。 [0057] 其中，轴球头210具有一定高度，轴球头210沿转轴200的旋转轴线方向的截面呈椭圆形或圆形。这样使得轴球头210具有厚度，能容许转轴200向第二轴承520进行磨损，保证转轴寿命的同时避免转轴200上下窜动。 [0058] 在一些实施例中，电机20还包括安装板700和传感器（未示出），安装板700与第二轴承520的底面壁521相接触，该传感器设置在安装板700的与第二轴承520的底面壁521相接触的表面，用于检测转轴200沿转轴200轴向施加到第二轴承520的力。第二轴承520承受的轴向力为转子与定子400之间的磁力合力 。示例的，该传感器可以为力传感器，用于检测施加到第二轴承520上的轴向力的大小。其中，本申请中的轴向力为沿转轴200的轴线方向上的力。 [0059] 在一些示例中，该传感器可以有多个，其可以环绕通孔130 的中心轴线间隔排列设置一周，其检测的磁力合力 为该至少一个传感器检测到的轴向力的平均值。在另一个示例中，传感器为一个，该传感器与平稳旋转时的转轴200同轴设置；理论上，转轴200在平稳旋转时，转轴200的中心轴线与通孔130的中心轴线重合，因此，此处意思也可表达为，当传感器为一个时，该传感器位于通孔130 的中心轴线上。 [0061] 在本申请实施例中，第一转子单元310和第二转子单元320的结构大致相同，但由于电线需要经绕过第二转子单元320而与定子400电连接，因此，第二转子单元320的径向尺寸比第一转子单元310小，以便于走线。若第二转子单元320径向尺寸小于第一转子单元310，在第一转子单元310和第二转子单元320在与定子400的气隙相等时，第一转子单元310与定子400之间的第一吸引力F1大于第二转子单元320与定子400之间的第二吸引力F2，从而使转轴200向第二轴承520磨损。定义定子400与第一转子单元310之间沿转轴200的轴向存在第一气隙H，定子400与第二转子单元420之间沿转轴200的轴向存在第二气隙h。具体地，第一气隙H为定子400的磁芯410与第一转子单元310的第一磁体311之间的气隙距离，第二气隙h为定子400的磁芯410与第二转子单元320的第二磁体321之间的气隙距离。 [0062] 在一些实施例中，第一气隙H和第二气隙h的取值范围为0.05mm至0.5mm。 [0063] 示例的，电机20还包括控制单元（未示出），该控制单元，该控制单元通过电线与定子400和传感器通信连接。控制单元可控制流经定子400的电流来控制叶轮40的转速，根据传感器反馈的轴向力预测当前电机20在当前转速下的剩余寿命。 [0064] 在一些实施例中，电机20还可包括弹簧（未示出），该弹簧可设置在第二轴承520的底面壁521上，也可设置在安装板700的远离第二轴承520的一侧，该弹簧用于向第二轴承520提供朝向叶轮方向的作用力，以抵消转轴200施加到第二轴承520上的轴向力。通过设置弹簧可以避免因轴球头210与第二轴承520之间的磨损导致第一转子单元310与定子400之间的气隙变小的问题，从而可以延迟电机20的寿命。 [0065] 需要说明的是，本申请提出的方案可以应用于单盘式电机，即具有一个定子、两个转子单元的电机；也可以应用于双盘式或多盘式电机，即具有两个或两个以上定子的电机。 [0066] 在一些实施例中，在控制单元检测到当前第一气隙H小于预设距离时，可进行报警显示，通知医护人员及时停止电机20运行。示例的，该预设距离可设置为0.05mm。 [0067] 结合上述描述，下面从方法示例的角度描述本申请。 [0068] 请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种电机寿命预测方法流程示意图，应用于如图1‑图3所示的心室辅助装置1。如图4所示，该方法包括如下步骤。 [0069] S410、获取第一轴向力和目标转速，所述第一轴向力为所述电机未启动时所述传感器检测的轴向力，所述目标转速为所述电机当前的转速。 [0070] 在心室辅助装置1运行时，定子400中的磁芯分别与第一转子单元310产生第一磁吸引力F1、与第二转子单元320产生第二磁吸引力F2。其中，第一磁吸引力F1大于第二磁吸引力F2，具体地，第一转子单元310的体积比第二转子单元320的体积大，使得第一磁吸引力F1大于第二磁吸引力F2，定子400与转子之间产生一个朝向第二轴承520的磁力合力 ，该磁力合力是沿转轴200的轴线的轴向力。同时转子的旋转带动叶轮40旋转，流体从流体入口31流向流体出口32，流体的流动使得叶轮40沿叶轮旋转轴线（也即转轴200轴向方向）产生一个与流体流向相反的轴向力 ，从而使得转轴200作用在第二轴承520上的力为转子200与定子400之间的磁力合力 与叶轮轴向力 的组合，即第一轴向力 = ‑ 。 [0071] 在本申请中，在电机20运行过程中，传感器可实时检测转轴200作用在第二轴承520上的轴向力，并将其反馈给控制单元。控制单元接收并存储该轴向力，并根据当前心室辅助装置1的转速预估电机20的寿命，以实时保证用户的安全。 [0072] S420、根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，所述第一气隙为所述定子与所述转子之间沿所述转轴的轴向存在的气隙距离。 [0073] 其中，叶轮轴向力 与心室辅助装置1的转速相关。当心室辅助装置1的转速增加时，流体流速增加，流体流动对叶轮40的轴向反作用力也会增加，从而使得叶轮轴向力 随心室辅助装置1转速的增加而增加。 [0074] 当转子和定子400安装后，即在第一气隙H和第二气隙h确定后，转子与定子400之间的磁力合力 也已确定，即转子与定子400之间的磁力合力 仅与第一气隙H和第二气隙h相关。若在电机20运行过程中，转轴200与第二轴承520之间的磨损使得第一气隙H和第二气隙h发生变化时，转子与定子400之间的磁力合力 也随之变化。具体为转轴200与第二轴承520磨损越厉害，第一气隙H越小、第二气隙h越大，转子与定子400之间的磁力合力 也越大，转轴200作用于第二轴承520上的轴向力的增加也进一步增加转轴200与第二轴承520之间的磨损，从而这种循环使得第一气隙H越来越小，直至转子与定子400发生剐蹭，大大缩减了电机20的寿命。 [0075] 需要说明的是，控制单元可控制流经定子400内线圈的电流大小和方向来控制转子的转速。其中线圈在轴向方向上产生的电磁力很小，大约为0.1mN，可忽略不计。 [0076] 其中，第一气隙H为第一转子单元310与定子400之间的气隙距离。 [0077] 本申请可将第一轴向力的大小用来表征第一气隙H的大小。其中第一轴向力的大小与第一气隙H的大小呈反比。具体为控制单元根据当前心室辅助装置1的转速估计出叶轮轴向力 ，第一轴向力 = ‑ ， 的大小与第一气隙H相关，进而可根据第一轴向力的组成计算出在当前第一轴向力的情况下第一气隙H的大小。 [0078] 可选的，所述根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，包括：根据所述目标转速确定第二轴向力，所述第二轴向力为所述电机以所述目标转速运行时所述叶轮旋转时的叶轮轴向力；根据第一公式计算所述第一气隙，所述第一公式为：，其中所述x为所述转轴磨损的距离，所述 为所述第一轴向力，所述 为所述第二轴向力，所述 为气隙的补偿系数，所述 为气隙的变化刚度系数。 [0079] 其中，所述根据所述目标转速确定第二轴向力包括：将所述目标转速代入第二公式计算所述第二轴向力，所述第二公式为： ，其中所述 为所述叶轮的转速系数，所述n为所述目标转速，所述 为所述叶轮转速的补偿系数。 [0080] 第一转子单元310与定子400之间产生的第一吸引力F1大于第二转子单元320与定子400之间第二吸引力F2，即F1>F2。在实际运行情况下，转子与定子400之间的磁力合力不能太大，磁力合力 太大会加剧第二轴承520的磨损以及增加电机20的启动转矩；由于第一转子单元310大于第二转子单元320，F1难以与F2相等，而减小第一转子单元310的大小则会影响电机20的转速。示例的，本申请中的磁力合力 大致为1N。 [0081] 转子与定子400之间的磁力合力 =F1‑F2= *x+ ，其中x为轴球头210与第二轴承520之间磨损的距离，该x等于第一气隙H减小的距离， 为气隙的变化刚度系数， 为气隙的补偿系数。 和 为常数，且安装电机时，不同的第一气隙H和第二气隙h所对应的和 也不同，也即 和 取决于转轴200和第二轴承520还未发生磨损时第一气隙H和第二气隙h的值。 [0082] 电机20运行后，作用在第二轴承520上的第一轴向力 = ‑ ，即第二轴向力为电机20运行后叶轮40针对流体流动产生的轴向反作用力 。其中 ,其中n为叶轮40的转速， 为叶轮40的转速系数， 为叶轮40转速的补偿系数。在不同叶轮转速下，和 的取值不同。 [0083] 在本申请中，控制单元可预先存储不同第一气隙H和第二气隙h对应下 和 的取值，以及 和 的取值。例如，当第一气隙H=0.2mm，第二气隙h=0.2mm时，轴球头210向第二轴承520磨损的最大距离为第一气隙H的距离0.2mm，通过推动转轴200方向沿轴向方向朝第二轴承520运动x，当x从0‑0.2mm之间变化时可以得到第一吸引力F1和第二吸引力F2随x的变化曲线，从而可获得 随x的变化曲线。通过对该变化曲线进行拟合，可得到在H=0.2mm，h=0.2mm下 和 的取值。按照该方法，可获取不同气隙距离下 和 的取值。 [0084] 同理，测量叶轮40针对流体流动产生的轴向反作用力 ，可通过在不同叶轮40转速下叶轮轴向作用力 的变化曲线可确定 和 的取值。例如，按照转子与定子400之间的气隙均为0.2mm安装电机20后，在电机20未启动时，记录传感器测量的初始轴向力 ，再启动电机20，设置叶轮40的转速n，记录传感器在该叶轮转速n下的轴向力 。设置不同叶轮转速n1、n2、…、nn，可分别得到在不同转速下的轴向力 、 、…、 。其中叶轮40针对流体流动产生的反作用力 = ‑ ，根据测量的 和 生成 与叶轮转速n的变化曲线。通过对该变化曲线进行拟合，可得到在气隙均为0.2mm下时 和 的取值。按照该方法可获得在不同第一气隙H、不同第二气隙h以及叶轮转速下的 和 的取值。 [0085] 具体地，控制单元接收到传感器反馈的第一轴向力 ，控制单元可获取当前电机20的转速（也就是叶轮转速），即目标转速。根据安装时第一气隙H的距离，确定第一公式中的 和 的取值、以及叶轮40针对流体流动产生的轴向反作用力 随叶轮转速n变化的曲线确定第二公式中的 和 的取值。将目标转速代入第二公式 中，可计算出叶轮40针对流体流动产生的轴向反作用力 ，在将第一轴向力 、叶轮40针对流体流动产生的轴向反作用力 、 和 代入第一公式 中，计算当前转轴200与第 二轴承520之间的磨损距离x。将设置的第一气隙H减去磨损距离x得到当前第一转子单元 310与定子400之间剩余的气隙距离，进而通过剩余的气隙距离预估第一转子单元310与定子400的气隙为0或小于预设距离时，还需花费的时间，该花费的时间即为预测的电机20的剩余寿命。 [0086] 在一些实施例中，控制单元在估计当前第一转子单元310与定子400之间剩余的气隙距离后，可按照电机20的制造以及转子离心力的影响，对电机20故障进行识别。具体为，控制单元可判断剩余的气隙距离是否小于预设距离，若剩余的气隙距离小于该预设距离，则判断当前第一转子单元310与定子400存在剐蹭风险。若剩余的气隙距离大于安装设置时第一气隙的距离，则判断转轴200存在窜动，其与转轴200与第二轴承520之间的磨损相冲突，表明电机20在装配环节是磁力配比出现异常。进一步地，当确定电机20存在剐蹭风险或磁力配比异常，控制单元可进行可视化的报警，如声音报警和/或灯光报警。 [0087] S430、根据所述第一气隙预测所述电机的剩余寿命。 [0088] 电机20的寿命主要受转轴200寿命的影响，尤其是轴向磁通电机。本申请中，转轴200始终受到转子和定子400之间的轴向磁力的作用，使其轴球头210与第二轴承520摩擦。 轴球头210与第二轴承520磨损程度主要与转轴200受到转子与定子400之间的轴向磁力合力和叶轮沿转轴200轴向朝向电机远端方向的轴向反作用力的复合轴向力 相关，即轴球头210与第二轴承520磨损程度由叶轮转速n和第一气隙H决定。 [0089] 可选的，所述根据所述第一气隙预测所述电机的剩余寿命，包括：获取所述电机的理想寿命，所述理想寿命为未考虑所述第一气隙发生变化的所述电机的寿命；根据所述第一气隙和所述目标转速计算所述电机的寿命影响系数；根据所述寿命影响系数对所述理想寿命进行调整，得到所述电机的剩余寿命。 [0090] 其中，在电机20未出厂前，可根据转轴200的实际运转载荷特性和材料特性计算出转轴200的理想寿命，即不考虑第一气隙H发生变化导致转轴200在第二轴承520上的轴向力加重的情况下，只考虑转轴200与第二轴承520正常磨损（转子与定子400之间的磁力合力不变）下，转轴200的寿命值。示例的，可使用高周疲劳寿命算法计算转轴的理想寿命值。 [0091] 其中，控制单元可预先存储转轴200的理想寿命，在估计出当前第一转子单元310与定子400之间的第一气隙H后，根据当前的叶轮转速n和第一气隙H计算电机的寿命影响系数 。寿命影响系数 ，其中， 为第一时刻的第一气隙的值，为第一时刻的叶轮转速，第一时刻为传感器检测到第一轴向力的时刻， 为第一气隙的加权因子， 为叶轮转速的加权因子。该加权因子根据各个特征参数在实际中的重要程度给出，即 由第一气隙对电机寿命影响的重要程度确定， 由叶轮转速对电机寿命影响的重要程度确定。 [0092] 示例的，该 和 可由控制单元预先存储，也可根据第一气隙的变化情况以及叶轮转速的变化情况分别确定。 [0093] 在本申请中，通过传感器实时检测作用在第二轴承520上的轴向力来计算当前第一转子单元310与定子400之间的第一气隙H，进而根据第一气隙H和当前叶轮转速n预测在第一转子单元310与定子400发生剐蹭的剩余时间，即电机20的剩余寿命。考虑因转轴200与第二轴承520之间的磨损引起第一气隙H的变化来预测电机20的剩余寿命，可以提高电机20寿命预测的准确度。 [0094] 可以看出，本申请提出了一种电机寿命预测方法，获取第一轴向力和目标转速，该第一轴向力为电机未启动时传感器检测的轴向力，该目标转速为电机当前的转速；根据第一轴向力和目标转速计算第一气隙，该第一气隙为定子与转子之间沿转轴的轴向存在的气隙距离；根据第一气隙预测电机以目标转速运行时的剩余寿命。本申请通过在与转轴抵接的轴承上设置一个传感器来检测转轴施加到轴承上的力，根据当前力的大小估计当前转子与定子之间气隙距离，进而根据气隙距离预测电机的剩余寿命，考虑转轴与轴承之间的磨损对电机的寿命影响，能够有效提高电机寿命预测的准确性。 [0095] 上述主要从方法侧执行过程的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。可以理解的是，网络设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所提供的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。 [0096] 应该理解的是，虽然上述图中的流程图中的各个步骤按照箭头的提示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头提示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。需要说明的是，上述不同的实施例之间可以进行相互组合。 [0097] 在一个实施例中，电机20包括：壳体组件100；转动地安装于所述壳体组件100中的转轴200；与所述转轴200连接的转子；驱动所述转子转动的定子400；位于所述转子两端的轴承组件500；设置在所述轴承组件500远离所述转子侧的传感器，所述传感器用于检测所述转轴200对所述轴承组件500所施加的力；以及与所述传感器和所述定子400通信连接的控制单元，所述控制单元用于： [0098] 获取第一轴向力和目标转速，所述第一轴向力为所述电机20未启动时所述传感器检测的轴向力，所述目标转速为所述电机当前的转速；根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，所述第一气隙为所述定子400与所述转子之间沿所述转轴200的轴向存在的气隙距离；根据所述第一气隙预测所述电机20的剩余寿命。 [0099] 在一个实施例中，心室辅助装置1包括电机20和控制器； [0100] 电机20包括：壳体组件100；转动地安装于所述壳体组件100中的转轴200；与所述转轴200连接的转子；驱动所述转子转动的定子400；位于所述转子两端的轴承组件500；设置在所述轴承组件500远离所述转子侧的传感器，所述传感器用于检测所述转轴200对所述轴承组件500所施加的力； [0101] 所述控制器与所述电机20通信连接，用于：获取第一轴向力和目标转速，所述第一轴向力为所述电机20未启动时所述传感器检测的轴向力，所述目标转速为所述电机当前的转速；根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，所述第一气隙为所述定子400与所述转子之间沿所述转轴200的轴向存在的气隙距离；根据所述第一气隙预测所述电机20的剩余寿命。 [0102] 在本实施例中各结构、单元或模块用于执行图4中对应的实施例中各步骤，具体参阅图4以及图4对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。 [0103] 本申请实施例提供的电机20，通过在与转轴200抵接的第二轴承520上设置一个传感器来检测转轴200施加到第二轴承520上的力，根据当前力的大小估计当前转子与定子400之间气隙距离，进而根据气隙距离预测电机20的剩余寿命。本申请考虑转轴200与第二轴承520之间的磨损对电机20的寿命影响，能够有效提高电机寿命预测的准确性。 [0104] 上述电机20中各个部件、装置的划分仅用于举例说明，在其他实施例中，可将电机20按照需要划分为不同的部件、装置、元件，以完成上述电机20的全部或部分功能。 [0105] 关于电机20的具体限定可以参见上文中对于电机轴向力控制方法的限定，在此不再赘述。上述电机中的控制单元可通过软件、硬件及其组合来实现。上述各部件、装置、元件可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。 [0106] 本申请实施例中还提供了一种心室辅助系统，包括上述实施例所述的电机20，考虑转轴200与第二轴承520之间的磨损对电机20的寿命影响，能够有效提高电机20寿命预测的准确性。 [0107] 请参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图，该医疗设备包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个通信接口，以及一个或多个程序；所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述一个或多个处理器执行。 [0108] 上述程序包括用于执行以下步骤的指令：获取第一轴向力和目标转速，所述第一轴向力为所述电机未启动时所述传感器检测的轴向力，所述目标转速为所述电机当前的转速；根据所述第一轴向力和所述目标转速计算第一气隙，所述第一气隙为所述定子与所述转子之间沿所述转轴的轴向存在的气隙距离；根据所述第一气隙预测所述电机的剩余寿命。 [0109] 本申请实施例中还提供了一种医疗设备，该医疗设备包括上述实施例中的电机20。 [0110] 本申请实施例中还提供了一种心室辅助装置1，该心室辅助装置1包括上述的医疗设备。 [0111] 本申请实施例中还提供了一种心室辅助装置1，该心室辅助装置1包括存储器及处理器，存储器中储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述实施例中的方法的步骤。 [0112] 本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，一个或多个包含计算机可执行指令的非易失性计算机可读存储介质，当计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，使得处理器执行如上述实施例中的方法的步骤。 [0113] 上述实施例中提供的电机寿命预测方法、电机、心室辅助装置、医疗设备及存储介质，考虑转轴与轴承之间的磨损对电机的寿命影响，根据气隙距离预测电机的剩余寿命，能够有效提高电机寿命预测的准确性，具有重要的经济价值和推广实践价值。 [0114] 本申请所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)，它用作外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。 [0115] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。 [0116] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。 |
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