氣磁浮軸承式牙醫手機筒匣之設計開發與性能研究

Design, Development and Performance Investigation of a Magnetic-Aerostatic Bearing for Cartridge of Dental Handpiece

郭鈞瑋(Chun-Wei Kuo)

指導教授 ： 黃光裕

國立臺灣大學/工學院/機械工程學研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2009.02802

摘要

軸承為決定牙醫手機性能之關鍵元件，滾珠軸承所造成之摩擦力是轉速無法提升的重要原因。本論文針對氣靜壓軸承與磁浮軸承之特性做探討，並使用有限元素分析軟體對性能參數進行分析，最終設計出整合徑向氣靜壓軸承與軸向磁浮軸承之筒匣架構，且尺寸大小能夠相容於現有之牙醫手機。氣靜壓軸承部分採用分離式孔口節流之設計，藉由圓鋸片的使用即能夠以低成本方式加工高精度、大深寬比之節流溝槽，於轉軸周圍建構出徑向支撐氣膜。磁浮軸承則考量牙醫手機操作時之安全性以及不需外加動力源之方便性，選用釹鐵硼磁石環建構被動式軸向軸承，由兩組互斥之磁石環提供軸向承載力。經實驗證明氣磁浮筒匣確實能夠達成低摩擦旋轉、低噪音之需求，但由於加工精度之不足以及表面粗糙度未達鏡面等問題，導致晃轉不安定現象明顯、自旋轉現象發生而導致轉軸轉速不穩定。

關鍵字

牙醫手機筒匣 ； 氣渦輪 ； 氣靜壓軸承 ； 磁浮軸承 ； 分離式孔口節流 ； 永久磁石環 ； 承載力

並列摘要

Bearings are the key component that decide the performance of dental handpieces. The friction causing by ball bearings are the main reason that angular velocity can't go faster. This Thesis investigates the property of aero bearings and magnetic bearings. A cartridge that integrates radial aerostatic bearing and axial passive magnetic bearing has been designed. Separable orifice restrictor, which makes the manufacturing process more accurate, more effective and cheaper, is been developed. Gas film around the spindle and the exclusive permanent magnet rings supports the rotating. And the dimension of the cartridge can fit in with dental handpieces using nowadays. It is proved that friction and noise of Magnetic-Aerostatic bearing can be much lower than conventional bearings. But problems in accuracy of spindle manufacturing and surface roughness lead to unstable rotating and self rotating phenomenon, which severely limit the angular velocity.

並列關鍵字

Cartridge of Dental Handpiece ； Turbine ； Aerostatic Bearing ； Magnetic Bearing ； Permanent magnet

參考文獻

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