CN103815975B - 齿科涡轮手持钻 - Google Patents
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Abstract
一种齿科涡轮手持钻，包括机头壳和机芯，机头壳设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴，钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置LED灯，LED灯连接机头壳内设置的电源；电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳中的涡轮是磁方向平行于涡轮轴的磁体涡轮，磁体涡轮的一端或者两端外侧为导电圆环片，导电圆环片固定在机头壳内，磁体涡轮端部的磁力线穿过导电圆环片；沿导电圆环片径向方向的内外侧对应电连接LED灯的正负极。由于利用机头作为发电机的一部分，只在原有机头内增加感应导电圆环片，发电时磁阻力稳定，构成的直流发电机就不出现因动平衡导致震动的问题，也不用驱动电路及开关电源等，解决了机头内不能设置电路的问题。将灯丝环形排列，使得钻头处为光照无遮挡的无影灯。
Description
技术领域
本发明涉及牙科用切削装置，具体就是自发电齿科涡轮手持钻。
背景技术
一般来说，作为牙科用的空气式切削装置的机头，在其顶端备有头部，在该头部内装有必要的切削工具的部件构成。在头部的内部收容保持切削工具的转子轴、支持回转轴的2个轴承、及配置在2个轴承部之间的叶轮，使从配置在机头的夹钳部内的给气路供给的高压空气冲击叶轮使切削工具回转。可是，在具有上述构成的空气式切削装置中，由于机头伸入口腔中，容易遮挡灯光，造成操作不便，现有的带灯手持钻，灯光不能直射钻头；而且防回吸装置复杂，磁力轴承相斥力小等，尤其是发电时阻力不稳定，造成不平衡，以致出现动平衡导致震动的问题。本人申请的申请号为201210443538.0发明名称为齿科涡轮手持钻的发明专利(以下称在先申请)，包含Halbach阵列的结构工艺复杂，成本高，最主要的是，由于导电圆环片半径小，电压低，不能使用通用LED灯，也增加了成本；本人申请的申请号为201210450061.9，发明名称为齿科涡轮手持钻的发明专利(以下称在先申请2)，由于每层导电圆环片产生的电压太小，而需要电流较大，若达到要求电压，需要上百层导电圆环片叠加，厚度过大。
发明内容
本发明的目的一是提供一种在钻头处无遮挡的光源；二是利用磁体构成发电机为光源供电，而且发电时阻力稳定，不出现因动平衡导致震动的问题；三是发出的电压能够达到1.5-3伏，便于使用LED灯；四是减小发电机占用的轴向空间。
本发明是这样实现的，一种齿科涡轮手持钻，包括机头壳和机芯，机头壳设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴，钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置LED灯，LED灯连接机头壳内设置的电源；所述电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳中的涡轮是磁方向平行于涡轮轴的磁体涡轮，磁体涡轮的一端或者两端外侧为导电圆环片，导电圆环片固定在机头壳内，磁体涡轮端部的磁力线穿过导电圆环片；沿导电圆环片径向方向的内外侧对应电连接LED灯的正负极。
所述机头壳及涡轮轴为软磁材料。
所述机头壳及涡轮轴为非软磁材料；所述导电圆环片外设软磁材料环，导电圆环片置于磁体涡轮和软磁材料环之间。
所述软磁材料环为套设在涡轮轴上的轴承或者软磁材料环套设在轴承外。
所述导电圆环片为印制盘式绕组，印制盘式绕组中薄铜片形成的导体沿径向辐射状排列，每一片导体切割磁力线相当于一个超微发电机。这样印制盘式绕组不转，磁体涡轮高速转动，每一片导体切割磁力线相当于一个发电机，也就是相当于部分转盘的法拉第发电机。发电时，导体之间有径向间隙，导体对磁体涡轮的感应力出现间断，容易造成涡轮振动。该辐射状绕组就可以作为单独产品。
所述印制盘式绕组中薄铜片形成的导体沿径向涡旋辐射状排列。由于导体沿径向涡旋辐射状排列，导体之间的间隙也沿径向涡旋辐射状排列，发电时，导体之间沿径始终向既有导体又有间隙，导体对磁体涡轮的感应力不间断，不会造成涡轮振动。该涡旋辐射状绕组就可以作为单独产品。
所述超微发电机之间串联连接。由于led灯需要的电流小，为5-20mA，而电压较大，需要1.5-3V，这样串联可以将每个超微发电机的电压叠加在一起，形成较高的电压。
本发明由于利用机头作为发电机的一部分，只在原有机头内增加感应导电圆环片，发电时磁阻力稳定，构成的直流发电机就不出现因动平衡导致震动的问题，也不用驱动电路及开关电源等，解决了机头内不能设置电路的问题。将灯丝环形排列，使得钻头处为光照无遮挡的无影灯；印制盘式绕组中薄铜片形成的导体沿径向辐射状排列，每一片导体切割磁力线相当于一个超微发电机。这样印制盘式绕组不转，磁体涡轮高速转动，每一片导体切割磁力线相当于一个超微发电机，也就是相当于部分转盘的法拉第发电机。由于led灯需要的电流小，为5-20mA，而电压较大，需要1.5-3V，这样超微发电机之间串联连接，可以将每个超微发电机的电压叠加在一起，形成较高的电压。发电时，导体之间有径向间隙，导体对磁体涡轮的感应力出现间断，容易造成涡轮振动。印制盘式绕组中薄铜片形成的导体沿径向涡旋辐射状排列。由于导体沿径向涡旋辐射状排列，导体之间的间隙也沿径向涡旋辐射状排列，发电时，导体之间沿径始终向既有导体又有间隙，导体对磁体涡轮的感应力不间断，不会造成涡轮振动。该辐射状绕组就可以作为单独产品。该涡旋辐射状绕组就也可以作为单独产品。
附图说明
图1在先申请剖视结构示意图。
图2在先申请磁方向平行于涡轮轴的磁体涡轮剖视结构示意图。
图3在先申请海尔贝克Halbach阵列磁体涡轮剖视结构示意图。
图4在先申请一个导电圆环片剖视结构示意图。
图5在先申请上下各设置一个导电圆环片剖视结构示意图。
图6在先申请海尔贝克Halbach阵列轴承中间层的磁方向与涡轮轴的轴向在同一平面构成夹角剖视结构示意图。
图7在先申请海尔贝克Halbach阵列轴承中间层的磁方向与涡轮轴的轴向在同一平面构成直角剖视结构示意图。
图8在先申请涡轮轴与机头壳的材料为轭铁剖视结构示意图。
图9在先申请海尔贝克Halbach阵列轴承中间层的磁方向与涡轮轴的轴向在同一平面平行剖视结构示意图。
图10-15是在先申请图4-9中涡轮叶片为海尔贝克Halbach阵列磁体涡轮剖视结构示意图。
图16为在先申请2剖视结构示意图。
图17为在先申请2另一个剖视结构示意图。
图18为在先申请2导电圆环片仰视图。
图19为在先申请2导电圆环片剖视结构示意图。
图20本发明导体沿径向辐射状排列结构示意图。
图21本发明导体沿径向涡旋辐射状排列结构示意图。
具体实施方式
如图16一种齿科涡轮手持钻，包括机头壳1和机芯，机头壳1设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴3，钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置LED灯4，LED灯4连接机头壳内设置的电源；所述电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳中的涡轮是磁方向平行于涡轮轴3的磁体涡轮21，磁体涡轮21的一端或者两端外侧为导电圆环片5，导电圆环片5固定在机头壳1内，磁体涡轮21端部的磁力线穿过导电圆环片5；沿导电圆环片5径向方向的内外侧对应电连接LED灯的正负极。通气时，涡轮每分钟旋转30万转左右，磁体涡轮21的一端或者两端磁力线导电圆环片5发电，电流流经LED灯发光；工作削磨牙齿状态，涡轮每分钟旋转十几万转左右，仍然能够发电使LED灯发光。
如图16所示，机头壳1及涡轮轴3为软磁材料，图中机头壳1及涡轮轴3标出磁方向。这样磁场有利于形成回路，增大导电圆环片5的磁通量。机头壳1及涡轮轴3之一为软磁材料也行，只是导电圆环片5的磁通量相应减小。
如图17所示，机头壳1及涡轮轴3为非软磁材料；所述导电圆环片5外设软磁材料环58，导电圆环片5置于磁体涡轮21和软磁材料环58之间。软磁材料包括软铁、低碳钢及其它在磁场中容易被磁化，离开磁场后立刻退磁的合金，软磁材料环的作用在于吸引更多磁力线穿过导电圆环片。
如图17所示，软磁材料环58为套设在涡轮轴3上的轴承或者软磁材料环58套设在轴承外。所述软磁材料环可以为软磁材料轴承，或者轴承的部件为软磁材料，尤其是轴承的外圈为软磁材料，轴承的软磁材料外圈可以加厚，以便吸引更多磁力线穿过导电圆环片。
如图20所述导电圆环片5为印制盘式绕组50，印制盘式绕组50中薄铜片形成的导体A501沿径向辐射状排列，每一片导体A501切割磁力线相当于一个超微发电机。这样印制盘式绕组50不转，磁体涡轮高速转动，每一片导体501切割磁力线相当于一个超微发电机，也就是相当于部分转盘的法拉第发电机。发电时，导体之间有径向间隙，导体对磁体涡轮的感应力出现间断，容易造成涡轮振动。该辐射状绕组就可以作为单独产品。
如图21所述印制盘式绕组50中薄铜片形成的导体B502沿径向涡旋辐射状排列。由于导体B502沿径向涡旋辐射状排列，导体B502之间的间隙也沿径向涡旋辐射状旋转，发电时，导体之间沿径向始终既有导体又有间隙，导体对磁体涡轮的感应力不间断，不会造成涡轮振动。该涡旋辐射状绕组就可以作为单独产品。
所述导体A501、导体B502构成超微发电机之间串联连接。由于led灯需要的电流小，为5-20mA，而电压较大，需要1.5-3V，这样串联可以将每个超微发电机的电压叠加在一起，形成较高的电压。连接导线切割磁力线的面积远小于绕组的导体切割磁力线的面积。
上述实施例印制盘式绕组50可以设置在下侧，也可以设置在上侧，还可以设置在上下两侧。
如图19所示，导电圆环片5至少为相互绝缘的两层，导电圆环片5之间沿电流方向串联，图中为三层，由上至下依次为第一层导电圆环片51、第一层绝缘材料511，第二层导电圆环片52、第二层绝缘材料521，第三层导电圆环片53、第三层绝缘材料531。由于转速高，导电圆环片5直径小，单片产生的电压小，只能层叠之后串联，以便增大电压。
所述导电圆环片之间沿电流方向串联，指沿径向第一层导电圆环片51内侧面电连接相邻第二层导电圆环片52外侧面，第二层导电圆环片52内侧面电连接相邻第三层导电圆环片53外侧面，第一层导电圆环片51外侧面与第三层导电圆环片53内侧面电连接LED灯对应的正负极。
所述第一层导电圆环片51内侧面电连接相邻第二层导电圆环片52外侧面，第二层导电圆环片52内侧面电连接相邻第三层导电圆环片53外侧面，指连接线位于该相邻两层之间。图中没有示出，就是用导线通过第一层与第二层之间以及第二层与第三层之间连接即可。
如图19右侧所述第一层导电圆环片51内侧面由导线55向下绕过第三层导电圆环片53，然后连接在电连接相邻第二层导电圆环片52外侧面；如图19左侧第二层导电圆环片52内侧面由导线56向下绕过第三层导电圆环片53，然后连接在电连接相邻第三层导电圆环片53外侧面。这样，两层导电圆环片之间没有连接导线，导电圆环片就紧密绝缘叠加，防止了因两层之间夹杂连接线引起导电圆环片变形。
如图18所述绕过最下层导电圆环片的连接线沿圆环等间距设置。这样为了使连接导线56、56的感应力均匀。
所述导电圆环片，为附着在绝缘材料膜片上的导电材料膜。例如薄膜开关材料等。
上述实施例导电圆环片及软磁材料环设置在下侧，二者单独或者共同可以设置在上侧，也可以设置在上下两侧。
如图1-15，一种齿科涡轮手持钻，包括机头壳1和机芯，机头壳1设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴3，钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置LED灯4，LED灯4连接机头壳内设置的电源；所述电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳中的涡轮是导磁材料，导磁材料涡轮2的一端或者两端外侧为导电圆环片5，导电圆环片5外周边固定在机头壳1内，或者导电圆环片与机头壳为一体结构，并且涡轮轴3穿过导电圆环片5的中心孔，机头壳内设置磁力线穿过导电圆环片5和导磁材料涡轮2的磁场；沿导电圆环片5径向方向的内外侧对应电连接LED灯的正负极。
以上为导电圆环片5设置在一侧，导电圆环片5设置在两侧也是实施例。
如图2所述机头壳1内设置磁力线穿过导电圆环片5和导磁材料涡轮2的磁场是指：导磁材料涡轮是磁方向平行于涡轮轴3的磁体涡轮21，磁体涡轮21端部的磁力线穿过导电圆环片5。
如图3所述磁体涡轮的叶片沿径向三层磁体叠加，三层磁体构成海尔贝克Halbach阵列，海尔贝克Halbach阵列涡轮中间层231磁方向与涡轮轴3平行，由此构成海尔贝克Halbach阵列磁体涡轮23。这样，磁体涡轮端部的磁力线更强也更集中。
如图4所述机头壳1内设置磁力线穿过导电圆环片5和导磁材料涡轮2的磁场是指：导磁材料涡轮下设置一个导电圆环片5，导电圆环片5下侧设置海尔贝克Halbach阵列磁力环61，导电圆环片5置于导磁材料涡轮2与海尔贝克Halbach阵列磁力环61之间，海尔贝克Halbach阵列磁力环61为沿径向由三层圆环磁体叠加构成海尔贝克Halbach阵列，该海尔贝克Halbach阵列磁力环中间层611磁方向与涡轮轴3平行。如图5为导磁材料涡轮上下各设置一个导电圆环片5，导电圆环片5上下侧各设置海尔贝克Halbach阵列磁力环61，导电圆环片5置于导磁材料涡轮2与海尔贝克Halbach阵列磁力环61之间，其它同图4，海尔贝克Halbach阵列不仅使磁力线集中，还使磁场沿轴向加强。
如图6-15及所述涡轮轴3两端设置海尔贝克Halbach阵列轴承7，所述海尔贝克Halbach阵列轴承7一端为阳面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环，对应一端为阴面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环，阴面与阳面为相互排斥的磁力；导电圆环片5置于导磁材料涡轮2与海尔贝克Halbach阵列轴承7之间，海尔贝克Halbach阵列轴承7的磁力线穿过导电圆环片5。
如图6所述海尔贝克Halbach阵列轴承7的阳面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环71和阴面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环72的中间层73的磁方向与涡轮轴3的轴向在同一平面构成夹角，阴面与阳面间气隙的致密磁力线被导磁材料涡轮2吸引穿过导电圆环片5。
如图7所述海尔贝克Halbach阵列轴承7的阳面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环71和阴面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环72的中间层73的磁方向与涡轮轴3的轴向在同一平面构成直角，阴面与阳面间气隙的致密磁力线被导磁材料涡轮2吸引穿过导电圆环片5。
如图8所述涡轮轴3与机头壳1的材料为轭铁，涡轮轴3与机头壳1的箭头表示涡轮轴3与机头壳1内的磁方向。
如图9所述海尔贝克Halbach阵列轴承7的阳面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环71和阴面三层海尔贝克Halbach阵列磁力环72的中间层73的磁方向与涡轮轴3的轴向在同一平面平行，海尔贝克Halbach阵列轴承7与导磁材料涡轮2相邻一侧的端面发出的磁力线被导磁材料涡轮2吸引穿过导电圆环片5。
如图4-9所述导磁材料涡轮2的材料为轭铁或者磁铁，如图10-15所述导磁材料涡轮2的材料为海尔贝克Halbach阵列磁体涡轮之一。轭铁、磁铁或者Halbach阵列磁体涡轮引导磁力线穿过导电圆环片5，结合涡轮轴3与机头壳1的材料为轭铁，有利于穿过导电圆环片5的磁力线形成回路。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种齿科涡轮手持钻，包括机头壳和机芯，机头壳设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴，钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置 LED 灯，LED灯连接机头壳内设置的电源；其特征在于：所述电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳中的涡轮是磁方向平行于涡轮轴的磁体涡轮，磁体涡轮的一端或者两端外侧为导电圆环片，导电圆环片为印制盘式绕组，印制盘式绕组中薄铜片形成的导体沿径向辐射状排列，每一片导体切割磁力线相当于一个超微发电机，超微发电机之间串联连接，导电圆环片固定在机头壳内，磁体涡轮端部的磁力线穿过导电圆环片；沿导电圆环片径向方向的内外侧对应电连接 LED 灯的正负极。
2.如权利要求1所述的齿科涡轮手持钻，其特征在于：所述机头壳及涡轮轴为软磁材料。
3.如权利要求 1 所述的齿科涡轮手持钻，其特征在于：所述机头壳及涡轮轴为非软磁材料；所述导电圆环片外设软磁材料环，导电圆环片置于磁体涡轮和软磁材料环之间。
4.如权利要求 3 所述的齿科涡轮手持钻，其特征在于：所述软磁材料环为套设在涡轮轴上的轴承。
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