зуботехническая бормашина

Формула изобретения

ЗУБОТЕХНИЧЕСКАЯ БОРМАШИНА, содержащая корпус, съемную крышку с кабелем, приводной электродвигатель, размещенный в корпусе, вал которого закреплен в двух подшипниковых узлах и соединен посредством муфты с цангой для крепления рабочего инструмента, отличающаяся тем, что в качестве приводного двигателя использован бесконтактный двигатель постоянного тока с пакетом якоря, размещенным на внутренней поверхности корпуса, и обмоткой, причем в пакете якоря выполнены соосно вентиляционные каналы, корпус снабжен юбкой, которая образует с ним вентиляционный канал вдоль корпуса, а на валу двигателя между ротором, содержащим магнит, и передним подшипниковым узлом закреплен вентилятор, напротив лопастей которого по окружности корпуса выполнены ряды отверстий, в крышке выполнены вентиляционные отверстия, на заднем подшипниковом щите установлена монтажная плата с кабелем напряжения питания, а на плате со стороны торца магнита с зазором относительно него установлены датчики положения ротора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам, используемым при протезировании зубов.

Известны бормашины, включающие размещенный в корпусе малогабаритный электродвигатель, вал которого связан посредством муфты сцепления с цангой для крепления рабочего инструмента, систем токоподвода, управления и охлаждения.

Наиболее близкой к данному техническому решению является бормашина [1] содержащая малогабаритный коллекторный электродвигатель постоянного тока, заключенный в гильзе, закрытой крышкой и втулкой. С валом электродвигателя посредством полумуфты, штифта и толкателя с пружиной соединен шпиндель, внутри которого находится зажимная цанга.

Данная бормашина, особенно при использовании для обтачивания зубов при протезировании, не обеспечивает комфортных условий: высоких скоростей вращения рабочего инструмента, низкого уровня шума и вибраций, необходимых условий охлаждения двигателя.

С целью обеспечения вышеупомянутых качеств в бормашине, выполненной согласно изобретению, использован бесконтактный двигатель с беззубцовым якорем и соответствующим образом организованной системой охлаждения.

На фиг. 1 показана схема зуботехнической бормашины; на фиг. 2 блок-схема системы управления.

Бормашина зуботехническая содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1), на внутренней поверхности которого размещен статор двигателя с пакетом якоря 2 и обмоткой 3 (например, трехфазной). В пакете якоря 2 выполнены соосные вентиляционные каналы 4. Вал 5 ротора 6 двигателя имеет крепление в двух подшипниковых узлах 7. Хвостовик вала 5 сочленен с муфтой 8 сцепления с цангой, в которой крепится рабочий инструмент (не показан). Между ротором двигателя и передним подшипниковым узлом на валу 5 установлен вентилятор (например, центробежный) 9, напротив лопастей которого по окружности корпуса выполнены ряды отверстий 10 для выхода охлаждающего воздуха. На корпусе 1 устанавливается юбка 11, обеспечивающая между нею и корпусом зазор для прохождения охлаждающего воздуха от вентиляционных отверстий 10 в корпусе 1 к заднему торцу корпуса 1 к отверстиям 12. В съемной крышке 13 выполнены вентиляционные отверстия 14, обеспечивающие засасывание воздуха в двигатель. Через крышку 13 проходит изолированный от крышки кабель 15 к монтажной плате 16, вмонтированной в задний подшипниковый узел 7, через которую напряжение питания подается на обмотку 3 статора двигателя. Ротор двигателя содержит магнит 17 и вблизи торца магнита 17 с зазором относительно него на плате 18 размещены датчики 19 положения ротора бесконтактного двигателя (например, элементы Холла), связанные с системой управления скоростью вращения двигателя (не показана).

Бормашина имеет четыре самостоятельных узла: корпус 1 с якорем двигателя, ротор 6 с магнитом 17, валом 5 и вентилятором 9, передний подшипниковый узел 7; задний подшипниковый узел 7 с монтажной платой 16, платой 18 и датчиками 19 положения ротора и отдельные детали системы охлаждения, крепления (юбка 11, съемная крышка 13) и токоподвода (кабель 15). Это улучшает ремонтнопригодность бормашины, т.к. позволяет легко разбирать ее. Якорь 2 двигателя беззубцовый (гладкий), что упрощает конструкцию, снижает потери в стали (что особенно важно при высоких скоростях), уменьшает зубцовые пульсации и, следовательно, акустические шумы. Конструкция бормашины обеспечивает прохождение через нее охлаждающего воздуха. Воздух для охлаждения забирается через отверстия 14 задней крышки 13, отверстия в заднем подшипниковом узле 7 (не показаны) и выбрасывается через отверстия 10, выполненные по окружностям корпуса 1. Затем охлаждающий воздух проходит еще раз вдоль машины по зазору между корпусом 1 и юбкой 11 и выбрасывается через кольцевое отверстие 12. Наличие юбки 11 позволяет не только улучшить условия охлаждения, но и обеспечивает крепление переднего подшипникового узла к корпусу 1 без дополнительных винтов, приклеивания и т.д. что упрощает технологию и повышает ремонтоспособность.

Показанная на чертеже зуботехническая бормашина выполнена со следующими техническими характеристиками:

мощность 100 Вт;

скорость вращения 40000 об/мин;

диапазон регулирования 1:10.

Бормашина работает следующим образом.

На обмотку 3 якоря (например, трехфазную) через преобразователь постоянного напряжения в переменное системы управления подается трехфазное напряжение, частота которого соответствует скорости вращения ротора 6. Связь выходной частоты преобразователя со скоростью вращения ротора осуществляется благодаря наличию трех датчиков 19, управляемых магнитным потоком от магнита 17 ротора 6. Взаимодействие тока якоря с потоком постоянного магнита приводит к появлению момента, вызывающего вращение ротора 6 со скоростью, определяемой параметрами обмотки якоря, магнита, напряжения питания и пр. Вращение через муфту 8 передается на цангу и на рабочий инструмент (не показаны).

На фиг. 2 приведена блок-схема системы управления, которая обеспечивает преобразование первичного напряжения (например, 220 В, 50 Гц) в постоянное напряжение заданной величины (например, 40 В) с помощью вторичного источника электропитания ВИЭП 20 и последующее его преобразование в переменное (например, трехфазное) с помощью преобразователя напряжения ПН 21, выполненного, например, по трехфазной мостовой схеме. Выходное напряжение ПН 21 поступает на обмотку якоря 22. Частота этого напряжения строго пропорциональна частоте вращения ротора 23, т.к. усилитель-формирователь УФ 24, получающий питание от ВИЭП 20, обеспечивает переключение ключей ПН по сигналам от датчиков положения ротора ДПР 25, жестко связанным с частотой вращения ротора 23. Изменение частоты вращения ротора двигателя осуществляется путем изменения величины напряжения питания, подводимого к обмотке якоря 22, пропорционального входу напряжению U_вх, поступающему на вход регулятора Р 26, при этом регулятор через УФ 24 осуществляет изменение напряжения на обмотке якоря любым известным методом (например, методом широтно-импульсной модуляции). Питание Р 26 также, как и питание УФ 24, осуществляется от ВИЭП 20.

Использование бесконтактного приводного двигателя в сочетании со всеми вышеупомянутыми конструктивными особенностями бормашины придает ей существенные преимущества перед известными бормашинами: снижение акустических шумов и вибраций, снятие ограничений по скорости вращения, увеличение срока службы, улучшение ремонтопригодности, полное устранение профилактики, упрощение технологии изготовления.