CN1081453C - 一种新型的电动手术机 - Google Patents
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Abstract
一种新型的电动手术机本发明涉及一种医用骨骼或硬组织电动手术机，它用逆变器异步电动机(6)代替串激电机，从而提高并稳定了转速。该机主要是采用逆变器异步电动机为动力源，利用逆变器(4)上的变频旋钮(3)调整逆变器异步电机(6)的转速；从而达到从0～35000转/分钟范围内任意调节手机工作转速的目的，这种电动机具有较串激电动机转速高、工作特性硬、噪音低、无火花干扰、易维护、寿命长等优点。
Description
本发明涉及一种电动手术机，特别是一种用于对骨骼或硬组织进行铣切或钻孔的电动手术器械，尤其适用于脑外科的开颅手术。
现有的电动开颅机均采用串激电动机作动力源，美国和西德的同类产品的电机最高标称转速为18000转/分钟或25,000转/分钟。由于串激电动机的特性很软，空转时虽然转速较高，但加上负载后，转速马上就降下来，负载越大，转速越低，因而，手术操作时，转速不稳定，而且负载稍大时，转速不够，容易造成铣刀折断，另外，串激电机还存在噪音大，有电火花干扰，寿命短，难维护的缺点。
本发明的目的是：克服上述串激电动机的缺点，提供一种转速稳定并且具有更高的有效转速、噪音小，无电火花干扰以及维护方便的新型电动手术机。
本发明可以通过以下结构和方法来实现；(见图1、2)，其结构包括：机架11，电器控制装置5、电源开关按钮1、软轴7、铣手机12、钻手机9、钻头10、铣刀13、脚开关8、转速显示器2、逆变器4、逆变器变频旋钮3、逆变器异步电动机6，逆变器异步电动机的转速为0～35,000转速/分钟。其中，软轴7通过其两端的快速接头将逆变器异步电动机6的输出端与钻手机9或铣手机12连接、铣刀13装在铣手机12上，钻头10装在钻手机9上；电器控制装置6经导线分别与电源开关按钮1、脚开关8、及逆变器4的输入端连接，逆变器变频旋钮3及转速显示器2与逆变器4连接、逆变器4的输出端经导线与逆变器异步电动机6的输入端连接。由于采有了逆变器异步电动机6，由逆变器4将输入的单相交流电转换成可调频率的三相交流电，根据公式
(rpm)，其中，f为电源电流频率，p为磁极对数，n为转速；转速随电源电流频率的变化而改变，因此，只要调整逆变器4的频率就可以达到从0～35,000转/分钟范围内转速的任意调整之目的。其工作原理如下：按下电源开关按钮1，接通电源，旋转逆变器变频旋钮3，将逆变器4的频率调至需要的频率f，踏下脚开关8，逆变器异步电机6就按照
(rpm)公式规定的速度旋转，转速从转速显示器(2中读出；逆变器异步电动机6的动力通过软轴7传到铣手机12或钻手机9上进行骨骼的铣削或钻孔。
为了增强手术机的功能，本发明的手术机还可以并列增设1-3台普通的异步电动机14作为逆变器异步电动机6功能的补充(图3)，这样既可以利用逆变器异步时机6作高速转动的动力源，在需要转速较慢而扭矩大的动力源时，又可以按动电器控制装置5上的按钮15通过电器控制装置5里增设的电机转换装置将电源转接至普通异步电动机14进行工作。这样，本发明的手术机既可以满足高转速的要求，又可满足大扭矩的要求，逆变器及其逆变器异步电动机的功率就可以降低，其制造成本明显降低。
传统的手术机由于采用串激电机作为动力源，其铣手机和钻手机设有专门的变速齿轮机构，本发明的手术机由于采用了逆变器异步电机6，其转速可由逆变器4作平滑调整，因此，可以省略手机内的变速齿轮机构，其结构改变如下(见图4、5)逆变器异步电动机6的输出端与软轴7的快速接头连接，软轴7的另一端的快速接头直接与铣手机12上的主轴17连接，主轴17与铣刀13连接。而在钻手机方面：逆变器异步电动机6或普通异步电动机14的输出端与软轴7的快速接头连接，软轴7另一端的快速接头与钻手机9的齿轮轴 18连接、齿轮轴18上的齿轮与装在主轴19上的齿轮20相啮合，主轴19上装有上牙嵌离合器21及带有下牙嵌离合器的钻头夹头22。
由于手术机工作具有高转速的特点，这就要求手术刀具有较高的硬度，耐磨性及足够的韧性，本发明把工业上近期广泛使用的气相沉积，在工件表面上涂镀超硬涂层的方法移植到医疗手术刀具的处理上，在铣刀13和钻头10上涂镀上一层超硬涂层，以延长刀具的使用寿命；所采用的涂镀材料可以是氮化钛、碳化钛、三氧化二铝；其中使用氮化钛材料作涂层可使刀具的寿命提高2-5倍。
图1是本发明的正面示意图。
图2是本发明的左侧示意图。
图3是本发明的增设普通异步电机的正面示意图。
图4是本发明的不带变速齿轮机构的铣手机剖视图。
图5是本发明的不带变速齿轮机构的钻手机剖视图。
本发明由于将工业领域近期已使用的逆变器异步电动机改造、移植于医疗手术机上，代替了传统的串激电机，从而可以根据
(rpm)的公式，通过调整逆变器的频率达到对电机转速从8～35000转/分钟的任意调节，由于逆变器异步电动机具有更高的有效转速，工作特性硬，改善了手术切削或钻孔的效果，而且噪音低，无电火花干扰，易维护，寿命长，从而提高了手术机的整体性能。
实施例1，
一种新型手术机，其包括：机架11，电源开关按钮1，电器控制装置5，软轴7，铣手机12、钻手机9，钻头10，铣刀13、脚开关8、转速显示器2，逆变器4，逆变器异步电动机6，逆变器变频旋钮3、逆变器异步电动机转速由0～35000转/分钟；在机架11上、软轴7通过其两端的快速接头将逆变器异步电动机6的输出端与钻手机9或铣手机12连接、铣刀13装在铣手机12上，钻头10装在钻手机9上，铣刀和钻头均采用气相沉积，在其表面镀上一层超硬涂层一氮化钛；电器控制装置5经导线分别与电源开关按钮1，脚开关8、逆变器4的输入端连接，逆变器变频旋钮3及转速显示器2与逆变器4连接，逆变器4的输出端经导线与逆变器异步电动机6的输入端连接。另外；在与铣手机12的连接方面，逆变器异步电动机6的输出端与软轴7的快速接头连接、软轴7的另一端快速接头直接与铣手机上的主轴17连接，主轴17与铣刀13连接。在与钻手机9的连接方面，逆变器异步电动机6的输出端与软轴7的快速接头连接、软轴7另一端的快速接头与钻手机9的齿轮轴18连接，齿轮轴18上的齿轮与装在主轴19上的齿轮20相啮合，主轴19上装有上牙嵌离合器21及带有下牙嵌离合器的钻头夹头22。
实施例2，
根据实施例1所述的新型手术机，在其机架11上的机箱内增设1部普通异步电动机14，在电器控制装置(5)内增设一个电机转换装置，该装置的一端分别与按钮16，按钮15连接，该装置的另一端分别连接相应的电动机6、14，逆变器异步电动机6经软轴7与铣手机12连接，普通异步电动机14经软轴7与钻手机9连接；其余部分与实施例1相同。
Claims (7)
1、一种新型的电动手术机，其包括：机架(11)、电器控制装置(5)、电源开关按钮(1)、软轴(7)、铣手机(12)、钻手机(9)、钻头(10)、铣刀(13)、脚开关(8)、转速显示器(2)、其特征在于：还包括，逆变器(4)、逆变器变频旋钮(3)、逆变器异步电动机(6)；逆变器(4)的输入端经导线与电器控制装置(5)连接，逆变器(4)的输出端经导线与逆变器异步电动机(6)的输入端连接。
2、根据权利要求1所述的新型电动手术机，其特征在于：在机架(11)上的机箱内增设1-3部与逆变器异步电动机(6)并列的普通异步电动机(14)，在电器控制装置(5)内增设一个电机转换装置，该装置的一端分别与按钮(15)和(16)连接；另一端分别连接逆变器异步电动机(6)、普通异步电动机(14)的输入端；逆变器异步电动机(6)经软轴(7)与铣手机(12)连接，普通异步电动机(14)经软轴(7)与钻手机(9)连接。
3、根据权利要求1或2所述的新型电动手术机，其特征于：逆变器异步电动机(6)的转速为0～35000转/分钟。
4、根据权利要求1或2所述的电动手术机，其特征在于：逆变器异步电动机(6)的输出端与软轴(7)的快速接头连接，软轴(7)的另一端快速接头直接与铣手机(12)上的主轴(17)连接。
5、根据权利要求1所述的电动手术机，其特征在于：逆变器异步电动机(6)的输出端与软轴(7)的快速接头连接，软轴(7)另一端的快速接头与钻手机(9)的齿轮轴(18)直接连接。
6、根据权利要求1或2所述的新型电动手术机，其特征在于：采用气相沉积，在铣刀(13)和钻头(10)上镀上一层超硬涂层。
7、根据权利要求6所述的新型电动手术机，其特征在于：在铣刀(13)和钻头(10)上所镀的超硬涂层是氮化钛、碳化钛、三氧化二铝中的一种。
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