일회용 수술용 전동 공구에는 어떤 유형의 모터가 더 적합합니까?

2020년 9월 4일 낸시 크로티(Nancy Crotti)

모터 기술은 일회용 수술 도구, 특히 브러시 DC 또는 브러시리스 DC 모터를 선택하는 설계 엔지니어에게 중요한 선택인 경우가 많습니다.

클레망스 뮤론, Portescap

코어리스 브러시 DC 모터(이미지 제공: Portescap)

수술용 전동 공구 설계자는 일회용 또는 재사용 가능 설계 접근 방식을 선택해야 합니다. 브러시 DC 및 브러시리스 DC(BLDC) 모터 모두에 대한 설계 및 제조 개선으로 가격은 낮추면서 성능은 향상시켜 일회용 설계로 수술당 도구 비용을 충분히 낮추는 것이 가능해졌습니다.

재사용 및 일회용 수술 도구의 모터 성능 요구 사항은 유사하지만 수명 및 비용 요구 사항은 크게 다릅니다. 재사용 가능한 도구용으로 지정된 모터는 수명 기간 동안 수백 번 또는 심지어 수천 번의 수술을 수행해야 하므로 고급 부품과 재료를 사용해야 합니다. 일회용 도구용 모터는 유사한 성능을 제공해야 하며, 대량으로 경쟁력 있는 가격으로 제공되어야 하는 경우가 많습니다.

일회용 도구용 모터를 지정할 때 설계 엔지니어는 고급 BLDC 기술에 비해 기존 브러시 DC 모터의 가능한 장점을 고려해야 합니다. BLDC의 안정성 이점은 불행하게도 비용을 증가시켜 종종 일회용 도구로 지정하는 것이 불가능하게 만듭니다. 설계자는 두 기술 모두에 정통한 모터 공급업체와 협력하여 성능과 비용의 균형을 파악해야 합니다.

새로운 프로젝트의 목표가 성능과 신뢰성을 극대화하는 것이라면 설계 엔지니어는 BLDC 기술에 끌릴 가능성이 높습니다. 브러시리스 기술을 사용하면 긴 작동 수명 동안 고속(최대 100,000RPM)으로 작동할 수 있습니다. BLDC에서는 기계식 브러시를 사용하지 않고(즉, 자기 홀 센서 또는 브러시리스 모터 컨트롤러가 있는 센서리스 드라이브를 통해) 정류가 이루어지므로 모터의 회전 부품과 고정 부품 간의 접촉이 볼 베어링으로 ​​제한됩니다. 이는 모터의 수명이 주로 베어링의 수명과 관련이 있으며 모터는 장기간 고속으로 작동할 수 있음을 의미합니다.

브러시 DC 모터에서는 흑연이나 귀금속으로 만들어진 기계식 브러시를 통해 정류가 이루어지며, 회전자와 물리적으로 접촉하여 전기적 연결이 완료됩니다. 모터의 수명은 주로 브러시의 수명으로 제한되며 속도가 높을수록 조기 마모가 발생합니다. 일회용 도구의 경우 짧은 수명 요구 사항을 고려할 때 더 빠른 속도는 문제가 되지 않을 수 있습니다. 그러나 이는 애플리케이션의 듀티 사이클 및 속도 요구 사항에 따라 크게 달라집니다.

브러시 DC 모터에 사용되는 디자인과 재료도 성능에 영향을 미칩니다. 대부분의 저가형 브러시 모터에는 철심이 있는 반면, 코어리스 모터의 로터는 코일과 단일 샤프트로만 구성됩니다. 코어리스 설계로 관성이 낮아져 가속력과 효율성이 향상됩니다. 또한 느린 속도에서 회전의 부드러움을 감소시킬 수 있는 디텐트 토크(코깅 토크)를 제거합니다.

재사용 가능한 수술 도구의 경우 수명 및 속도 요구 사항으로 인해 BLDC가 이상적인 솔루션인 경우가 많습니다. 그러나 일회용 설계를 사용하는 일부 애플리케이션의 경우 브러시 DC 모터가 매력적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

Clémence Muron은 수술용 OEM에 모터 기술을 공급하는 Portescap의 애플리케이션 엔지니어입니다.

이 블로그 게시물에 표현된 의견은 작성자의 의견일 뿐이며 의료 디자인 및 아웃소싱이나 그 직원의 의견을 반드시 반영하는 것은 아닙니다.

사진 캡션: 코어리스 브러시 DC 모터(이미지 제공: Portescap)