CN116983028B - 一种骨科动力手机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种骨科动力手机，属于医疗器械技术领域，包括手机外壳、驱动轴以及从动轴，手机外壳内设置有电源以及驱动电机。驱动轴包括断触轴、通电线圈组以及活动轴。从动轴包括第一传动轴、第二传动轴以及磁极组。当驱动电机发生过载情况时，断触轴会将活动轴收回，使活动轴从与第一传动轴相互连接的状态断开，此时驱动轴与从动轴之间不再进行刚性连接，起到保护驱动电机的效果。本发明与磁性联轴器原理相同，驱动轴旋转时的扭矩能通过磁场传递给从动轴，进而使得驱动轴能带动从动轴进行旋转。如此，当驱动电机发生过载时，动力手机仍能继续运行工作，保证手术顺利进行。

Description

一种骨科动力手机

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体是一种骨科动力手机。

背景技术

骨钻、摆锯等切削工具在骨科手术中扮演着重要的角色。它们用于在手术中切削、钻孔或修复骨骼。为了解决传统切削工具动力系统的限制，动力手机应运而生。它是一种枪状、手持式的装置，内部集成了动力源和控制系统。通过搭载医学切削工具，动力手机可以为医生提供更加便捷、灵活的手术体验，使手术操作更加精确和高效。

在骨科手术中，医学切削工具通常需要具备较高的驱动能力，以便切削硬骨组织，一些手术可能需要较大的切削力和转速。因此，为了满足手术需求，动力手机内部的驱动电机需要具备较高的输出能力。然而，当电机承受的负载或阻力超过其扭矩输出能力时，或当动力手机内的驱动电机面临超出其设计能力的工作负荷时，就会发生堵转或过载现象。在手术过程中，如果驱动电机频繁遭遇堵转过载，可能会导致电机寿命下降，甚至引起电机损坏，影响设备的可靠性和稳定性。

为了应对驱动电机堵转过载的问题，现代动力手机通常采取了多种保护措施。这些保护措施可能包括过流保护、过热保护、过载保护等，当电机工作状态异常时，会自动切断电源或降低输出功率，以保护电机和其他部件的安全性。但在手术过程中由于电机发生过载而突然切断驱动力会导致手术中断无法顺利进行，严重情形可能会由于突发状况而对病人造成损伤，影响手术的进程和效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种骨科动力手机，以解决上述背景技术中提出的问题。

提供一种骨科动力手机，包括：手机外壳，所述手机外壳内设置有电源、驱动电机以及过载感应器，所述电源与驱动电机电性连接，所述过载感应器与电源电性连接；驱动轴，其包括断触轴、通电线圈组以及活动轴，所述断触轴的一端与驱动电机的输出轴固定连接，所述活动轴活动连接于断触轴的另一端，所述通电线圈组布置于断触轴的外围，所述通电线圈组通电后能产生沿周向间隔排列布置的正极磁场和负极磁场；从动轴，其包括第一传动轴、第二传动轴以及磁极组，所述从动轴与手机外壳转动连接，所述第二传动轴固定连接于第一传动轴的外围，所述第一传动轴与活动轴之间可相互卡合，所述磁极组沿第二传动轴的内侧周向布置并与通电线圈组对应设置，所述磁极组能产生沿周向间隔排列布置的正极磁场和负极磁场；电力输出线圈以及电力接收线圈，所述电力输出线圈套设于断触轴的外围，所述电力输出线圈与电源电性连接，所述电力接收线圈设置于断触轴的内部并与电力输出线圈对应布置，所述电力接收线圈与通电线圈组电性连接；所述断触轴包括轴芯以及弹簧，所述通电线圈组布置于轴芯的外围，所述轴芯靠近活动轴一端的内部形成安装腔，所述活动轴与轴芯花键连接并滑动连接于安装腔的内部，所述弹簧设置于安装腔的内部并夹持于活动轴与轴芯之间。

作为本发明进一步的方案：所述轴芯包括屏蔽段以及连接段，所述屏蔽段位于轴芯靠近活动轴的一端，所述屏蔽段与连接段的连接部位位于通电线圈组的长度范围之内。

作为本发明进一步的方案：所述屏蔽段所用材料为软磁合金。

作为本发明进一步的方案：所述活动轴沿周向设置有若干与第一传动轴相互卡合的卡口件，所述第一传动轴沿周向设置有若干与活动轴相互卡合的接口件，所述卡口件与接口件的端部两侧均为圆弧形的过渡结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：当驱动电机运行过程中发生堵转或过载情况时，断触轴会将活动轴收回，使活动轴从与第一传动轴相互连接的状态断开，此时驱动轴与从动轴之间不再进行刚性连接，起到保护驱动电机的效果。活动轴与第一传动轴断开连接后，电源设备向通电线圈组通电并产生正负极间隔排列布置的磁场，与磁性联轴器原理相同，通电线圈组产生的磁场与磁极组产生的磁场相互作用，驱动轴旋转时的扭矩能通过磁场传递给从动轴，进而使得驱动轴能带动从动轴进行旋转。如此，当驱动电机发生堵转或过载时，动力手机仍能继续运行工作，保证手术顺利进行。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为一种骨科动力手机的截面示意图；图2为图1中A区域的放大图；图3为本发明提供的通电线圈组和磁极组的磁极分布图；图4为本发明提供的卡扣件与接口件的装配图。

图中：1、手机外壳；11、电源；12、驱动电机；2、驱动轴；21、断触轴；211、轴芯；2111、屏蔽段；2112、连接段；212、弹簧；213、安装腔；22、通电线圈组；23、活动轴；231、卡口件；3、从动轴；31、第一传动轴；32、第二传动轴；321、接口件；33、磁极组；4、电力输出线圈；5、电力接收线圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4所示，本发明实施例中，一种骨科动力手机，包括手机外壳1、驱动轴2以及从动轴3，手机外壳1内设置有电源11以及驱动电机12，电源11与驱动电机12电性连接。驱动轴2包括断触轴21、通电线圈组22以及活动轴23，断触轴21的一端与驱动电机12的输出轴固定连接，活动轴23活动连接于断触轴21的另一端，通电线圈组22布置于断触轴21的外围，通电线圈组22通电后能产生沿周向间隔排列布置的正极磁场和负极磁场。从动轴3包括第一传动轴31、第二传动轴32以及磁极组33，从动轴3与手机外壳1转动连接，第二传动轴32固定连接于第一传动轴31的外围，第一传动轴31与活动轴23之间可相互卡合，磁极组33沿第二传动轴32的内侧周向布置并与通电线圈组22对应设置，磁极组33能产生沿周向间隔排列布置的正极磁场和负极磁场。

请参阅图1和图2所示，驱动轴2以及从动轴3均设置于手机外壳1的内部，驱动轴2与驱动电机12的输出轴固定连接，驱动电机12通过驱动轴2带动从动轴3旋转，从动轴3与手机外壳1之间通过轴承转动连接，从动轴3外接各功能的刀具骨钻设备，驱动骨钻旋转、摆锯往复摆动切割等。断触轴21拥有条件触发下的断触功能，动力手机内设置有过载感应器，当过载感应器感应到驱动电机12发生堵转或过载时，断触轴21的断触功能被触发并将活动轴23收回，使活动轴23脱离第一传动轴31。过载感应器通过感应异常电流来检测电机是否过载，在电机过载前即切换至磁性联轴的模式。若不切换，通过过载感应器断开后重新启动手机，继续通过机械连接的模式进行手术，在没排除过载原因时很可能会导致电机继续过载。

与此同时，请参阅图3所示，电源设备对通电线圈组22进行通电，通过控制线圈的电流走向，使得通电线圈组22通电后沿周向产生间隔排列布置的正极磁场和负极磁场。磁极组33是由若干个钕铁硼磁铁沿周向布置，进而产生间隔排列布置的正极磁场和负极磁场。通电线圈组22旋转时，通过磁力向从动轴3传递驱动轴2的扭矩，此过程与磁性联轴器的运作原理相同，两个轴之间可以实现非接触式的扭矩传递。

磁性联轴器的工作原理是在两个轴之间建立一个磁性耦合。当扭矩达到一定值时，磁性联轴器的磁性耦合会受到磁场的阻力，导致主动轴和被动轴之间的磁性耦合减弱。这会导致扭矩无法继续传递，从而防止过载。

磁性联轴器为非接触式传递，与刚性连接传递扭矩相比，磁性联轴器在传递扭矩方面的承载能力较低，因此该传递方式为仅用于驱动电机12发生堵转或过载时的临时保护措施。在手术过程中驱动电机12若发生堵转或过载情况，通过将活动轴23与第一传动轴31断开实现对驱动电机12的保护，然后通过通电线圈组22和磁极组33的相互作用带动第二传动轴32旋转，使得设备能够继续运转，手术能够顺利进行。待手术完毕后断开通电线圈组22的电路，并重新恢复活动轴23与第一传动轴31的连接。

请参阅图2和图3所示，断触轴21包括轴芯211以及弹簧212，通电线圈组22布置于轴芯211的外围，轴芯211靠近活动轴23一端的内部形成安装腔213，活动轴23与轴芯211花键连接并滑动连接于安装腔213的内部，弹簧212设置于安装腔213的内部并夹持于活动轴23与轴芯211之间。

驱动电机12正常运转时，活动轴23在弹簧212的弹力作用下被抵止于第一传动轴31处并与第一传动轴31卡合。由于活动轴23与轴芯211之间为花键连接，花键连接能够限制活动轴23相对于轴芯211的旋转自由度，轴芯211能够向活动轴23传递扭矩，且花键连接能够使得活动轴23在安装腔213的轴向上滑动。当通电线圈组22通电后，通电线圈组22产生磁场，对活动轴23产生吸引力，将活动轴23向安装腔213的内部吸引，使得活动轴23突破弹簧212的弹力限制与第一传动轴31脱离，并限制与安装腔213的内部。

进一步地，请参阅图2所示，轴芯211包括屏蔽段2111以及连接段2112，屏蔽段2111位于轴芯211靠近活动轴23的一端，屏蔽段2111与连接段2112的连接部位位于通电线圈组22的长度范围之内。屏蔽段2111使用能够屏蔽磁场的材料，通电线圈组22产生磁场后，在屏蔽段2111的作用下，仅从连接段2112所在部位向安装腔213内释放磁场，从安装腔213的内部对活动轴23产生吸引力。若无屏蔽段2111，活动轴23全部位于通电线圈组22的磁场范围内。当通电线圈组22通电产生磁场后，活动轴23在磁场的作用下回退进入安装腔213，由于通电线圈组22的各线圈通电后产生的磁场不一，对活动轴23的作用力在各个角度也不相同，导致活动轴23在磁力作用下吸附于安装腔213的一侧侧壁，大大增加了活动轴23与轴芯211之间的摩擦力，会导致活动轴23的回退速度下降甚至无法回退。

此设置能够使得活动轴23仅有一端部分受通电线圈组22的磁场影响较大，在磁场作用下活动轴23靠近弹簧212的一端快速回退，活动轴23与安装腔213内壁之间的作用力小，保证活动轴23的顺利滑动。

屏蔽段2111所用材料为软磁合金，具体可为铁硅合金、钴铁合金或镍铁合金。软磁合金是一种具有良好磁导率和高导磁性能的合金材料，通常由铁、镍、钴、硅等元素组成，经过特殊处理制成。软磁合金具有高度导磁率，可以吸收和屏蔽外部的电磁场，从而减少电磁干扰。同时，软磁合金具备有足够的强度可以传递较大的扭矩而不产生变形。

请参阅图2所示，本发明还包括电力输出线圈4以及电力接收线圈5，电力输出线圈4套设于断触轴21的外围，电力输出线圈4与电源11电性连接，电力接收线圈5设置于断触轴21的内部并与电力输出线圈4对应布置，电力接收线圈5与通电线圈组22电性连接。电力输出线圈4内设置有发射电磁波的发射线圈，电力接收线圈5用于接收电磁波并通过电磁感应原理产生电流。由于通电线圈组22工作时会进行旋转，此设置能防止通过导线传输电流时导线与其他部件产生干涉，可以实现电流的隔空传递，将电源11的电流传输至通电线圈组22。

若不使用此设置，需要在电机上额外设置一个电源，并通过导线从驱动轴2的内部与通电线圈组22连接，不利于部件安装和扭矩传递。电力输出线圈4以及电力接收线圈5与磁极组33以及通电线圈组22之间可设置有屏蔽隔片，用于屏蔽磁场，防止两侧的磁场相互影响扰乱。屏蔽隔片沿周向固定在手机外壳1的内壁上，与轴芯211之间相隔一定距离，保证轴芯211的正常旋转。

请参阅图2和图4所示，活动轴23沿周向设置有若干与第一传动轴31相互卡合的卡口件231，第一传动轴31沿周向设置有若干与活动轴23相互卡合的接口件321，卡口件231与接口件321的端部两侧均为圆弧形的过渡结构。当需要恢复活动轴23与第一传动轴31的连接时，将通电线圈组22的电流断开即可，此时通电线圈组22的磁场消失，活动轴23与磁场之间的作用力消失，活动轴23在弹簧212的弹力作用下重新与第一传动轴31接触。常规的卡口件231与接口件321的端部为平面，活动轴23可能在卡口件231与接口件321的干涉下无法与第一传动轴31卡合。因此将卡口件231与接口件321的端部设置为圆弧状，卡口件231与接口件321接触后能通过圆弧面自行发生旋转，进而使两者顺利卡合，无需通过外力进行调整。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种骨科动力手机，其特征在于，包括：

手机外壳（1），所述手机外壳（1）内设置有电源（11）、驱动电机（12）以及过载感应器，所述电源（11）与驱动电机（12）电性连接，所述过载感应器与电源（11）电性连接；

驱动轴（2），其包括断触轴（21）、通电线圈组（22）以及活动轴（23），所述断触轴（21）的一端与驱动电机（12）的输出轴固定连接，所述活动轴（23）活动连接于断触轴（21）的另一端，所述通电线圈组（22）布置于断触轴（21）的外围，所述通电线圈组（22）通电后能产生沿周向间隔排列布置的正极磁场和负极磁场；

从动轴（3），其包括第一传动轴（31）、第二传动轴（32）以及磁极组（33），所述从动轴（3）与手机外壳（1）转动连接，所述第二传动轴（32）固定连接于第一传动轴（31）的外围，所述第一传动轴（31）与活动轴（23）之间可相互卡合，所述磁极组（33）沿第二传动轴（32）的内侧周向布置并与通电线圈组（22）对应设置，所述磁极组（33）能产生沿周向间隔排列布置的正极磁场和负极磁场；

电力输出线圈（4）以及电力接收线圈（5），所述电力输出线圈（4）套设于断触轴（21）的外围，所述电力输出线圈（4）与电源（11）电性连接，所述电力接收线圈（5）设置于断触轴（21）的内部并与电力输出线圈（4）对应布置，所述电力接收线圈（5）与通电线圈组（22）电性连接；

所述断触轴（21）包括轴芯（211）以及弹簧（212），所述通电线圈组（22）布置于轴芯（211）的外围，所述轴芯（211）靠近活动轴（23）一端的内部形成安装腔（213），所述活动轴（23）与轴芯（211）花键连接并滑动连接于安装腔（213）的内部，所述弹簧（212）设置于安装腔（213）的内部并夹持于活动轴（23）与轴芯（211）之间。

2.根据权利要求1所述的一种骨科动力手机，其特征在于，所述轴芯（211）包括屏蔽段（2111）以及连接段（2112），所述屏蔽段（2111）位于轴芯（211）靠近活动轴（23）的一端，所述屏蔽段（2111）与连接段（2112）的连接部位位于通电线圈组（22）的长度范围之内。

3.根据权利要求2所述的一种骨科动力手机，其特征在于，所述屏蔽段（2111）所用材料为软磁合金。

4.根据权利要求1所述的一种骨科动力手机，其特征在于，所述活动轴（23）沿周向设置有若干与第一传动轴（31）相互卡合的卡口件（231），所述第一传动轴（31）沿周向设置有若干与活动轴（23）相互卡合的接口件（321），所述卡口件（231）与接口件（321）的端部两侧均为圆弧形的过渡结构。