一种骨科手术用笔式手压细微骨钻.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109223093A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811192040.5(22)申请日2018.10.12(71)申请人黄鲁豫地址710032陕西省西安市长乐西路127号4栋11号(72)发明人黄鲁豫徐会法严亚波李超刘峙辰(74)专利代理机构重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)50230代理人包晓静(51)Int.Cl.A61B17/16(2006.01)H02P6/34(2016.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称一种骨科手术用笔式手压细微骨钻(57)摘要本发明属于骨科手术器材技术领域，公开了一种骨科手术用笔式手压细微骨钻，所述骨科手术用笔式手压细微骨钻设置有壳体；所述壳体内部从前端到后端依次设置有传动杆、微型变速箱、电动机和蓄电池；所述壳体前方设置有钻头；所述钻头后方设置有传动杆，所述传动杆的前端通过联轴器与钻头；所述传动杆通过联轴器与微型变速箱相连；所述微型变速箱通过联轴器与电动机相连；所述壳体外侧设置有电动机开关和调速按钮，前端螺钉固定有固定架。本发明实现了细微骨钻在使用时调速的功能；电动机开关设置在食指位置，方便操作，同时本发明结构简单，结构坚固，操作方便。CN109223093ACN109223093A权利要求书1/4页1.一种骨科手术用笔式手压细微骨钻，其特征在于，所述骨科手术用笔式手压细微骨钻设置有壳体；壳体内部从前端到后端依次设置有传动杆、微型变速箱、电动机和蓄电池；壳体前方设置有钻头；钻头后方通过联轴器与传动杆连接；传动杆通过联轴器与微型变速箱相连；微型变速箱通过联轴器与电动机相连；壳体外侧设置有电动机开关和调速按钮，壳体前端螺钉固定有固定架。2.如权利要求1所述的骨科手术用笔式手压细微骨钻，其特征在于，壳体侧面开设有散热孔。3.如权利要求1所述的骨科手术用笔式手压细微骨钻，其特征在于，电动机采用无刷直流电动机，无刷直流电动机采用最优状态反馈策略，应用于无刷直流电动机调速系统。4.如权利要求3所述的骨科手术用笔式手压细微骨钻，其特征在于，无刷直流电动机工作在两相导通星形三相6状态方式下，无中线引出，反电动势波形为平顶宽度为120°电角度的梯形波，电机在工作过程中磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗，三相绕组完全对称，则三相绕组的电压平衡方程为式中：ua、ub、uc是定子相绕组电压，V；ia、ib、ic是定子相绕组电流，A；ea、eb、ec是定子相绕组反电动势，V；r是定子相绕组的电阻，Ω；L是每相绕组的自感，H；M是每两相绕组间互感，H；D是微分算子(D＝d/dt)；由于三相绕组为星形连接且没有中线，则有：ia+ib+ic＝0(2)联立式(1)、(2)，可将式(1)化简为电磁转矩方程为式中：Te为电磁转矩，N·m；ω为电动机转子机械角速度，rad/s；机械运动方程为2CN109223093A权利要求书2/4页2式中：TL为负载转矩，N·m；J为电机转动惯量，kg·m；理想换相情况，每一时刻只有两相导通，电流从一相流入，从另一相流出，则由式(3)可得：u＝2ri+2(L-M)di/dt+2ep(6)式中：u为导通两相的支路电压，V；i为导通两相的支路电流，A；ep为导通相的相反电动势，V；由式(4)可得：Te＝2epi/ω(7)由于反电动势波形为平顶宽度为120°电角度的梯形波，每相导通时，其反电动势总处于平顶区域，则有：ep＝Keω(8)式中Ke为电动势系数，V/(rad/s)；将式(5)～(8)进行拉氏变换可得：负载转矩TL看成一种干扰，根据空载情况，由式(9)可得：由可得：式中n为电动机转速(r/min)；将式(11)代入式(10)并整理得：式中：2设d1、d2为s+bs+c＝0的2个不相等的根，根据零阶保持环节，对式(12)进行Z变换得：3CN109223093A权利要求书3/4页式中：T为采样周期，s；取状态x1(k)＝n(k)、x2(k)＝x1(k+1)-Au(k)，则式(13)可写为如下的状态空间方程式：对无刷直流电动机来讲，式(14)中G、H、C均为常数矩阵，C＝[10]。5.如权利要求3所述的骨科手术用笔式手压细微骨钻，其特征在于，利用卡尔曼滤波器对系统的状态估计值x^(k)进行状态估计，使其尽量接近其真值x(k)：根据式(14)，设有随机干扰及噪声的无刷直流电动机的状态空间方程为式中：ξ(k)为动态噪声向量；ε(k)为量测噪声，设其都是互不相关的均值为零的白噪声序列，则卡尔曼滤波器的状态估计方程为式中：x^(k)为状态估计值；x(k)为状态预报值；K(k)为校正矩阵；G、H、C为已知的状态、输入和输出定常矩阵；卡尔曼滤波器的校正矩阵K(k)可按式(17)计算：式中：P(