电动手机的结构与工作原理

气动涡轮手机具有高速、轻便、切割力强等优点，但存在着扭矩不足、速度和力量不能控制、噪声大、振动大以及回吸易造成医源性感染等问题。随着科学技术的发展，电动手机以扭矩大、速度和力量可有效控制、低噪声、低振动、低回吸、可变速、高性能、寿命长等优势，有可能取代一部分气动马达手机和气动涡轮手机。电动马达配上1∶5 增速弯手机，转速达200000 r/min，可进行牙体硬组织切割及钻磨；减速弯手机可在低转速下完成如根管治疗、种植手术等操作；无回吸可避免医源性感染；经久耐用便于维护。

（一）结构与工作原理

电动马达手机由电动马达、直手机或弯手机和控制电路组成（图2-9）。

图2-9　电动马达手机

1.电动马达　电动马达是电动手机的动力系统，按结构分为有碳刷电动马达和无碳刷电动马达两种。

1）有碳刷电动马达　又分为有铁芯马达和无铁芯马达。

（1）有铁芯马达：由定子（永磁铁）、转子（绕组和磁钢）、碳刷、控制电路板（内置或外置）和联机等组成。有铁芯马达的工作原理是通过电刷将电能输送到转子上，在转子绕组上产生电磁力，此电磁力与定子的水磁力总是保持一个相位差，依磁力的“异性相吸”原理，电磁力与水磁力即可推动转子旋转。此种类型马达容易发热，转子惯性大，不易制动，碳刷易磨损，需定期更换，但价格较低。

（2）无铁芯马达：无铁芯马达的工作原理与有铁芯马达相同，但两种马达的结构有较大的差别。无铁芯马达的转子绕组为直筒状的玻璃杯，在杯底的中间固定有马达主轴。定子磁钢呈圆柱状，中间有一通孔。磁钢的一端与马达的外壳固定，前端和另一端均装有轴承，与转子绕组中间的马达主轴配合，将杯形的转子绕组悬浮在定子磁钢的外面。当碳刷将直流电源传递给转子绕组后，即可产生电磁力，推动转子运转。无铁芯马达由于效率高、发热量低，因此不需要压缩空气冷却，仅靠马达自带的风扇即可完成长时间、大负荷的运转。它适用于临床和技工使用。

2）无碳刷电动马达　为避免有碳刷电动马达的碳刷磨损、碳粉污染、电火花干扰等缺点，其后又研制出无碳刷电动马达。无碳刷电动马达的结构和工作原理与有碳刷电动马达不同。

（1）结构：无碳刷电动马达由转子（永磁铁或磁钢）、定子（绕组）、控制电路板组成。

（2）工作原理：在马达的后端，固定有传感器，用来检测转子的相位，并将相位信号传送给控制主机。主机根据相位信号，决定某组线圈通电、某组线圈断电，从而产生不断变化的电磁力，推动转子磁钢运转。随着精密加工、微电子、微处理技术的发展，直流微型马达的转速也逐渐提高，从20000～30000 r/min 发展到40000～50000 r/min；马达的最低转速由1000 r/min降低为100 r/min～200 r/min，并且低速仍能输出足够的转矩。配合各种型号的减速或增速手机，马达的应用范围比以前有了较大的扩展。加上无碳刷电动马达具有磨损小、干扰小、无碳粉污染、能承受压力蒸汽灭菌等优点，近年来，口腔种植机、颌面外科微动力系统均采用了无碳刷电动马达。

2.直手机　直手机由主轴、卡簧、轴承及外壳等组成。变速直手机装有变速齿轮盘、齿轮杆。通过连接叉装置与马达连接，马达的动力传导到轴芯，带动卡簧上的钻头旋转。根据不同的使用需要，可以选择不同变速比的直手机。常见的有1∶1 常速直手机和1∶2 增速直手机。

（1）1∶1 常速直手机：用于椅边治疗和修复操作，一般额定转速为40000 r/min。内水道的直手机为双孔喷雾，水、气分开，更有利于水雾的形成。

（2）1∶2 增速直手机：为外喷水类型，转速为40000～80000 r/min，主要用于拔除第三磨牙、骨移植和根管治疗等。

3.弯手机　弯手机由带齿轮的夹轴、轴承、连接叉、头壳和外壳等组成，有的还配有光纤。动力由马达通过连接叉传导到轴芯，轴芯带动卡簧上的钻针旋转。变速弯手机加装有变速齿轮盘、齿轮杆。变速比按品牌和用途有所不同，其中常用的有以下几种。

（1）等速弯手机：等速1∶1 弯手机的转速与电动马达转速相同，为1000～40000 r/min，配合相应的电子控制系统，可以进行银汞抛光、大面积去除腐质、去除悬突、固位钉钻孔和合金修复体抛光等操作。

（2）增速弯手机：增速有1∶2 二倍、1∶3 三倍、1∶5 五倍等多种，转速从40000 r/min 增至200000 r/min，4～6 点喷雾。使用气动涡轮车针，可切割牙本质和釉质而代替气动涡轮手机，同时还可以应用于固位沟预备、烤瓷修复体打磨、冠桥成型和窝洞精磨，以及边缘成型等操作。有的品牌手机，机头内装有卫生机头系统，可防止回吸，减少交叉感染。

下面以Ti-Max Ti95L NSK 为例进行简要介绍。Ti-Max Ti95L NSK 是一款1∶5 加速手机，具有世界先进的第一代4 点喷雾系统。Ti-Max Ti95L NSK 同时还具有世界同类手机中的极小机头，在很多治疗中能显示出它的多功能性。Ti-Max Ti95L NSK 的前端设计线条纤细，可以提供更强大的直接可见度，Ti-Max Ti95L NSK 的纯钛金属机身依据人机工程学原理设计，卫生机头系统可防止回吸，光导泡沫玻璃能承受反复高温高压消毒并能提供比以前高20%的照明度，使用两种型号的标准陶瓷轴承。陶瓷轴承的强度比传统不锈钢轴承高25% ，但重量只是传统不锈钢轴承的一半。由于摩擦力降低，因此操作时噪声降低，热量减少，尤其是在高速运转的情况下，延长了涡轮手机的使用寿命。极低的热膨胀率也有助于延长手机的使用寿命。Ti-Max Ti95L NSK 的最大转速为200000 r/min，使用FG 型车针（ ∅1.6）。(www.xing528.com)

（3）减速弯手机：在进行低速操作（如根管扩大、牙种植等）时，需要用减速弯手机。常用的减速弯手机有4∶1、10∶1、16∶1、20∶1、32∶1、64∶1、128∶1、256∶1、1024∶1 等减速比。根管治疗可选择减速比为32∶1 的减速弯手机，转速为500～600 r/min；镍钛根管针用减速比为64∶1、128∶1 的减速弯手机；种植手术可选择减速比为16∶1、20∶1 的减速弯手机，这样既可以避免高转速对根管组织及种植创面造成烧伤，同时又有利于增加扭矩；抛光用减速比为4∶1 和16∶1 的减速弯手机。

（二）操作常规及注意事项

（1）将直手机或弯手机装上钻针后与电动马达连接。

（2）钻针的直径应符合ISO 标准。等速和减速弯手机及直手机选用CA 型低速车针（直径为2.35 mm），增速弯手机则选用FG 型高速车针（直径为1.6 mm）。

（3）手机未装钻针或未与马达可靠连接时，严禁启动马达。

（4）有碳刷电动马达应根据实际情况，定期更换碳刷和清除积碳。

（三）维护保养

1.电动马达

（1）避免摔伤：稀土永磁材料较脆，严重的摔伤可能导致磁钢破碎，无法修复。

（2）口腔科用的直流微型电动马达，不论是技工用还是临床用，有碳刷还是无碳刷，有铁芯还是无铁芯，其轴承均为免维护的含油轴承，不必为轴承加油。有碳刷电动马达应根据实际使用情况，定期更换碳刷和清除积碳。

（3）无碳刷电动马达可定期注入润滑油。方法是取下直手机或弯手机，使用喷嘴，从马达前端注入喷雾润滑油。手术用的无碳刷电动马达，可根据说明书进行压力蒸汽灭菌。

（4）不要将马达浸泡在各种清洗液、消毒液中。手术后，可以用潮湿、洁净的软布将马达表面擦净，再进行灭菌处理。

2.直手机和弯手机

（1）用清洗探针清洗喷水、喷气管路，防止堵塞。

（2）使用清洁剂对准手机尾部，轻压1～2 s，清洁手机内部。

（3）及时加注润滑油：配接专用喷嘴，从手机尾部注油。

（4）慢速旋转车针：加油完毕后，应将钻针装回，以低速旋转10 ～15 s，可使润滑油充分、均匀地扩散。

（5）压力蒸汽灭菌：将注完油后的直手机或弯手机打包，放入压力蒸汽灭菌器中进行灭菌。

（辽东学院　邢庆昱）