CH650661A5 - Piece a main a moteur integre. - Google Patents

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CH650661A5
CH650661A5 CH5684/82A CH568482A CH650661A5 CH 650661 A5 CH650661 A5 CH 650661A5 CH 5684/82 A CH5684/82 A CH 5684/82A CH 568482 A CH568482 A CH 568482A CH 650661 A5 CH650661 A5 CH 650661A5
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Pierre Raymond Tardieu
Yves Henri-Marquis Mulet
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Kollmorgen Tech Corp
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Description

La présente invention a pour objet une pièce à main à moteur intégré pour l'entraînement en rotation d'outils, comprenant un carter extérieur présentant une partie arrière de plus grand diamètre qui incorpore un moteur électrique d'entraînement, une partie intermédiaire de diamètre réduit qui incorpore des moyens de transmission de mouvement, et une partie avant dans laquelle est montée une pièce porte-outil à entraîner.
Les pièces à main du type précité sont couramment utilisées notamment par ls chirurgiens-dentistes qui montent leur outil de coupe à l'extrémité de la pièce à main. Les pièces à main peuvent comprendre pour l'entraînement de l'outil des moyens de divers types, à savoir une turbine ou un petit moteur électrique.
Une turbine permet des vitesses de travail élevées, de l'ordre de 100000 tr/min au minimum. Par contre, elle ne peut fournir qu'un couple faible à cette vitesse. De plus, elle est extrêmement bruyante, ce qui est désagréable à la fois pour le patient et pour le praticien.
Un moteur électrique délivre un couple élevé, mais à des vitesses plus faibles, de l'ordre de 40000 tr/min. La pièce à main doit alors inclure des mécanismes multiplicateurs de vitesse. Ces mécanismes sont délicats et nécessitent une lubrification journalière. Dans les appareils classiques, le moteur est un moteur courant continu à balais. Il faut donc procéder régulièrement au changement de ces balais, ce qui est une opération délicate, du fait de la taille de ces moteurs. On est surtout amené à faire traverser le moteur par de l'eau pour la lubrification et le refroidissement de l'outil de coupe, ce qui pose des problèmes, car il y a toujours un risque en présence d'eau et d'électricité, en particulier au niveau des balais qui peuvent difficilement être complètement isolés.
La présente invention vise à supprimer les inconvénients précités et notamment à permettre d'obtenir, sans dispositif multiplicateur, des vitesses de rotation de l'ordre de celles qui sont possibles avec une turbine, tout en utilisant un moteur électrique et en bénéficiant ainsi d'un couple plus élevé que celui fourni par une turbine.
L'invention a encore pour objet de réaliser une pièce à main dans laquelle l'isolement électrique du moteur est renforcé et la sécurité d'utilisation est accrue de façon correspondante.
Un autre but de l'invention consiste à réaliser une pièce à main dans laquelle il n'existe pas d'usure des pièces de transmission du mouvement et qui assure une protection automatique contre les surcharges.
Selon l'invention, ces buts sont atteints grâce à une pièce à main du type défini en tête de la description, caractérisée en ce que la partie arrière du carter incorpore un moteur électrique sans balais dont le rotor est encapsulé dans une enveloppe étanche isolante et équipé d'aimants permanents recouverts d'une couche de métal conducteur, et dont le stator comprend des bobines d'enroulements polyphasés noyées dans une matière plastique moulée, et en ce que les moyens de transmission de mouvement sont constitués par des moyens d'accouplement magnétique sans contact.
La vitesse de rotation du moteur dépend de la vitesse de rotation du champ tournant de son stator, qui dépend elle-même de la fréquence des tensions d'alimentation des phases de ce stator. Cette fréquence peut facilement être changée par des dispositifs électroniques connus. La taille du rotor du moteur étant faible, il pourra atteindre des vitesses de rotation aussi élevées que celles d'une turbine. Par exemple, si on alimente les phases par une tension de fréquence 2000 Hz, le rotor tourne à 120000 tr/min (dans le cas d'un moteur bipolaire).
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Par ailleurs, le fait que la transmission du mouvement s'effectue par accouplement magnétique sans contact supprime les problèmes de lubrification et d'usure.
Les moyens d'accouplement magnétique peuvent comprendre au moins un arbre supporté par des roulements montés dans la partie intermédiaire du carter, ledit arbre étant muni à chacune de ses extrémités d'au moins une paire d'aimants permanents de petite taille.
Selon une forme particulière de l'invention, la pièce porte-outil est montée à l'aide de roulements dans la partie avant du carter et est rendue solidaire d'un premier disque en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants régulièrement répartis à la périphérie dudit disque.
Les moyens d'accouplement magnétique peuvent comprendre au moins un arbre supporté par des roulements montés dans la partie intermédiaire du carter et l'extrémité de l'arbre qui coopère avec la pièce porte-outil comprend un deuxième disque en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants régulièrement répartis à la périphérie dudit disque, ledit deuxième disque étant disposé en regard du premier disque monté sur la pièce porte-outil.
Ce type d'accouplement assure une protection automatique contre les surcharges car si, par suite du blocage de l'outil, le disque porté par la pièce porte-outil se bloque, le disque entraînant monté sur l'arbre de transmission de mouvement peut continuer à tourner sans aucune détérioration mécanique.
Les premier et deuxième disques montés respectivement sur l'arbre de transmission de mouvement et sur la pièce porte-outil présentent des axes qui peuvent être soit à 90° l'un de l'autre, soit parallèles, soit inclinés par rapport à l'autre d'un angle différent de 0 ou 90:.
Dans ce dernier cas, l'un des premier et deuxième disques portant des aimants possède avantageusement une partie tronconi-que située en regard de l'autre disque.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le carter est coudé, l'arbre de transmission de mouvement coopérant avec la pièce porte-outil coopère également avec un second arbre de transmission de mouvement et porte, à sa deuxième extrémité coopérant avec ledit second arbre, un troisième disque en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants de petite taille régulièrement répartis à la périphérie dudit disque, et le second arbre de transmission porte, à une de ses extrémités, de petits aimants pour recevoir le mouvement de rotation communiqué par le rotor du moteur et, à son autre extrémité, un quatrième disque en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants régulièrement répartis à la périphérie dudit disque et coopérant avec les aimants du troisième disque.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui fait suite de modes particuliers de réalisation, en référence au dessin annexé sur lequel:
— la fig. 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'une pièce à main selon l'invention,
— la fig. 2 est une vue agrandie de détail montrant des pièces d'accouplement magnétiques utilisées dans la pièce à main selon l'invention, et
— la fig. 3 est une vue partielle en coupe axiale d'un second mode de réalisation concernant une pièce à main coudée.
On voit sur la fig. 1 une pièce à main droite comprenant un corps ou carter constitué d'une partie arrière 16 de diamètre supérieur à celui d'une partie intermédiaire 19, et d'une partie avant 20 raccordée à la partie intermédiaire 19. La partie arrière 16 constituée par une carcasse métallique incorpore un petit moteur électrique sans balais.
Ce petit moteur électrique comprend un rotor qui est encapsulé dans une enveloppe isolante étanche 10 en matière plastique constituée par une capsule 11 et un flasque arrière 12, et un stator qui comprend des bobines 13 enrobées dans une résine moulée 9 placée dans le carter 16. Les bobines de stator 13 peuvent comprendre trois
2ît bobines décalées de — dans l'espace et alimentées par des tensions triphasées déphasées de —. Le rotor comprend un axe 4 monté sur des roulements 3, 3' à l'intérieur de l'enveloppe étanche 10, un circuit magnétique 5 porté par l'axe 4 et deux aimants permanents de pôles opposés 6, 6' montés sur le circuit magnétique 5 et recouverts d'une couche métallique conductrice 8.
L'enveloppe 10 comprend à son extrémité avant une partie rentrante 17 qui définit une cavité 18 ouverte vers l'avant. Les aimants permanents 6, 6' disposés à l'intérieur de l'enveloppe 10 se prolongent par une partie 7 le long de la partie rentrante 17 de l'enveloppe 10 et viennent en regard d'une pièce 21 portant deux aimants permanents diamétralement opposés 22. La pièce 21 engagée dans la cavité 18 est montée à l'extrémité arrière d'un arbre métallique 23 de transmission de mouvement supporté par deux roulements de façon classique à l'intérieur de la partie intermédiaire 19 du carter. Le moteur à rotor encapsulé permet l'entraînement des aimants 22 solidaires de l'arbre 23 grâce aux aimants 6, 6' solidaires du rotor qui présentent des prolongements 7.
L'extrémité avant de l'arbre 23 de transmission de mouvement est rendue solidaire, par exemple par sertissage, d'un disque en matière plastique moulée 25 dans lequel sont noyés des aimants de très petite taille 26. Ces aimants sont régulièrement répartis à la périphérie du disque 25, sur la face avant de celui-ci.
La partie avant 20 du corps de la pièce à main incorpore une pièce porte-outil 29 qui est montée dans le corps de façon classique à l'aide de roulements 30, 30' et porte un disque 27 qui est similaire au disque 25 et comprend une pluralité de petits aimants 28 répartis à la périphérie du disque. Le disque 27 est entraîné en rotation par le disque 25. Les aimants 26, 28 de chacun des disques créent les forces nécessaires pour assurer cette rotation.
La fig. 2 représente en perspective les disques 25 et 27 avec leurs aimants 26 et 28. Pour expliquer le fonctionnement, on considère sur chaque disque deux aimants adjacents 26a, 26b et 28a, 28b respectivement. Lorsque le disque 25 tourne dans le sens de fì, l'aimant 26a entraîne l'aimant 28a faisant se rapprocher les aimants 26b et 28b. Le disque entraînant 25 continuant à tourner, l'aimant 26b peut ensuite entraîner l'aimant 28b, et ainsi de suite. Si les deux disques 25 et 27 sont de même diamètre et comportent le même nombre d'aimants, les deux disques 25 et 27 tournent à la même vitesse. 11 est naturellement possible d'utiliser des nombres d'aimants différents pour les deux disques afin de créer un décalage de vitesse. Il est seulement nécessaire que les aimants restent régulièrement répartis à la périphérie de chaque disque.
Dans le cas des fig. 1 et 2, on a représenté deux disques 25 et 27 dont les axes sont à 90' l'un de l'autre, la partie des aimants 26 située sur la face frontale du disque 25 coopérant avec la partie des aimants 28 située sur la tranche du disque 27. Le même type d'accouplement magnétique pourrait cependant être utilisé avec des disques ayant leurs axes parallèles ou leurs axes faisant un angle quelconque l'un par rapport à l'autre, dans la mesure où les petits aimants noyés à la périphérie des deux disques présentent des faces en regard les unes des autres. Pour faciliter l'attraction magnétique, lorsque les deux disques 25, 27 sont inclinés l'un par rapport à l'autre, l'un des disques peut présenter une partie conique.
On notera que si, pour une raison quelconque, le disque entraîné 27 se bloque, par suite par exemple d'un blocage de l'outil, le disque entraînant 25 peut continuer à tourner sans aucune détérioration mécanique. Le type d'accouplement magnétique décrit permet ainsi de disposer de pièces à main autoprotêgêes mécaniquement.
On a représenté sur la fig. 3 une application de l'invention à une pièce à main coudée. Pour cette pièce à main, la partie avant 20 comprenant la pièce porte-outil 29 est identique à la partie avant 20 décrite en référence à la fig. 1. La pièce porte-outil 29 porte un disque 27 muni de petits aimants 28 qui coopère avec de petits aimants 26 noyés dans un disque 25 solidaire de l'extrémité avant d'un arbre 23 de transmission de mouvement. La partie arrière 16, non représentée sur la fig. 3, est également identique à celle de la fig. 1 avec un moteur à rotor encapsulé qui communique un mouve5
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ment de rotation à un arbre de transmission de mouvement équipé d'une pièce aimantée 21 qui pénètre dans une cavité 18 de la capsule 11 du rotor. Dans le cas de la fig. 3, la pièce à main est toutefois coudée et, par suite, comprend un arbre supplémentaire 32 de transmission de mouvement qui est situé dans l'axe du moteur d'entraîne- s ment de la partie arrière 16, mais fait un certain angle par rapport à l'arbre de transmission 23 qui coopère avec la pièce porte-outil 29. L'arbre supplémentaire 32, monté à l'aide de roulements 33 dans une partie intermédiaire supplémentaire 31 du carter de la pièce à main, porte à son extrémité arrière, non représentée sur la fig. 3, la io pièce 21 de la fig. 1.
L'arbre supplémentaire 32 porte à son extrémité avant un disque en matière plastique moulée 34 qui est analogue aux disques 25, 27 et porte à sa périphérie une pluralité d'aimants 35 de petite taille régulièrement répartis. Ce disque 34 coopère avec un autre disque 36 15 également similaire aux disques 25, 27 et 34 et monté sur l'extrémité
arrière de l'arbre 23. Du fait que les disques 34 et 36 sont inclinés l'un par rapport à l'autre, il est avantageux que l'un des disques, par exemple le disque 34, présente une partie tronconique 38, de telle sorte que le disque 34 puisse garder, au cours de sa rotation, des surfaces d'aimants 35 qui restent en regard des aimants 37 du disque 36.
Bien entendu, les pièces à main selon l'invention peuvent présenter, si nécessaire, plusieurs coudes et comprendre plus de deux arbres de transmission de mouvement 23, 32 inclinés l'un par rapport à l'autre. Dans la mesure où l'accouplement entre deux arbres successifs est réalisé de la manière décrite précédemment à l'aide de disques munis d'une pluralité de petits aimants, tous les avantages de la présente invention, tels que protection automatique contre les surcharges mécaniques, absence d'usure des pièces de transmission, possibilité de graisser à vie les roulements ou facilité d'interchangeabilité du rotor encapsulé du moteur d'entraînement, peuvent être conservés.
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1 feuille dessins

Claims (10)

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    REVENDICATIONS
    1. Pièce à main à moteur intégré pour l'entraînement en rotation d'outils, comprenant un carter extérieur présentant une partie arrière (16) de plus grand diamètre qui incorpore un moteur électrique d'entraînement, une partie intermédiaire ( 19) de diamètre réduit qui incorpore des moyens de transmission de mouvement, et une partie avant (20) dans laquelle est montée une pièce porte-outil à entraîner (29), caractérisée en ce que la partie arrière du carter (16) incorpore un moteur électrique sans balais dont le rotor est encapsulé dans une enveloppe étanche isolante (10) et équipé d'aimants permanents (6, 6') recouverts d'une couche de métal conducteur (8), et dont le stator comprend des bobines d'enroulements polyphasés (13) noyées dans une matière plastique moulée (9), et en ce que les moyens de transmission de mouvement sont constitués par des moyens d'accouplement magnétique sans contact.
  2. 2. Pièce à main selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'accouplement magnétique comprennent au moins un arbre (23) supporté par des roulements (24, 24') montés dans la partie intermédiaire du carter (19), ledit arbre (23) étant muni à chacune de ses extrémités d'au moins une paire d'aimants permanents (22, 26).
  3. 3. Pièce à main selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la pièce porte-outil (29) est montée à l'aide de roulements (30, 30') dans la partie avant du carter (20) et est rendue solidaire d'un premier disque (27) en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants (28) régulièrement répartis à la périphérie dudit disque (27).
  4. 4. Pièce à main selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyen d'accouplement magnétique comprennent au moins un arbre (23) supporté par des roulements (24, 24') montés dans la partie intermédiaire du carter (19), et en ce que l'extrémité de l'arbre qui coopère avec la pièce porte-outil (29) comprend un deuxième disque (25) en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants (26) régulièrement répartis à la périphérie dudit disque, ledit deuxième disque (25) étant disposé en regard du premier disque (27) monté sur la partie porte-outil (29).
  5. 5. Pièce à main selon la revendication 4, caractérisée en ce que les premier et deuxième disques (27, 25), montés respectivement sur l'arbre de transmission de mouvement (23) et sur la pièce porte-outil (29), présentent des axes à 90 l'un de l'autre.
  6. 6. Pièce à main selon la revendication 4, caractérisée en ce que les premier et deuxième disques (27, 25), montés respectivment sur l'arbre de transmission de mouvement (23) et sur la pièce porte-outil (29), présentent des axes parallèles.
  7. 7. Pièce à main selon la revendication 4, caractérisée en ce que les premier et deuxième disques (27, 25), montés respectivement sur l'arbre de transmission de mouvement (23) et sur la pièce porte-outil (29), sont inclinés l'un par rapport là l'autre.
  8. 8. Pièce à main selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'un des premier et deuxième disques (27, 25) portant des aimants (28, 26) possède une partie tronconique située en regard de l'autre disque.
  9. 9. Pièce à main selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que le carter est coudé, en ce que l'arbre de transmision de mouvement (23) coopérant avec la pièce porte-outil (29) coopère également avec un second arbre de transmission de mouvement (32) et porte à sa deuxième extrémité coopérant avec ledit second arbre (32) un troisième disque (36) en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants (37) régulièrement répartis à la périphérie dudit disque (36), et en ce que le second arbre de transmission porte, à une de ses extrémités, des aimants pour recevoir le mouvement de rotation communiqué par le rotor du moteur et, à son autre extrémité, un quatrième disque (34) en matière plastique moulée dans lequel sont noyés des aimants (35) régulièrement répartis à la périphérie dudit disque (34) et coopérant avec les aimants (37) du troisième disque (36).
  10. 10. Pièce à main selon la revendication 9, caractérisée en ce que les troisième et quatrième disques (36, 34), montés respectivement sur les premier et second arbres de transmission de mouvement (23, 32), sont inclinés l'un par rapport à l'autre.
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