CH656264A5

CH656264A5 - Elektrischer glockenmotor.

Info

Publication number: CH656264A5
Application number: CH5088/81A
Authority: CH
Inventors: Richard E Arnegger
Original assignee: Richard E Arnegger
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1986-06-13
Also published as: DE3222338A1; US4564781A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Glockenmotor zum Antreiben eines chirurgischen Handwerkzeuges mit einem, einen kreiszylinderförmigen Magneten umfassenden Stator und einem Rotor, welcher eine, einen hohlen Kreiszylinder bildende, aus lackiertem Draht bestehende Drahtwicklung und eine auf einer Rotationswelle fest angebrachte, die Drahtwicklung tragende Rotorträgerplatte umfasst, wobei die Drahtwicklung an ihrem einen stirnseitigen Ende mit der Rotorträgerplatte fest zusammengefügt ist.

Auf dem chirurgischen Gebiet, insbesondere auf dem Gebiet der Knochenoperationen, sind heute eine grosse Zahl verschiedenartiger, vom Chirurgen von Hand bedienter Werkzeuge, welche von einem Elektromotor angetrieben sind, im Gebrauch. An diese Werkzeuge werden hohe Anforderungen gestellt, wie z.B. bequeme Handhabung, keine übermässige Erwärmung, Sterilisierbarkeit durch Autokla-vierung usw. Der erfmdungsgemässe Motor soll insbesondere bezüglich dieser Anforderung wesentliche Fortschritte ermöglichen. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorträgerplatte aus rostfreiem, antimagnetischem Stahl besteht.

Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf ein Verfahren zur Herstellung des Glockenmotors, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rotorträgerplatte zusammen mit der auf einen zylindrischen Formkörper aufgeschobenen Drahtwicklung vor dem Einbau in trockenem Zustand min-s destens zweimal einer zwischen 130 °C und 170 °C liegenden Temperatur und in nasser Umgebung, vorzugsweise in Wasserdampf, mindestens zweimal einer Erhitzung von 130 °C bis 160 °C ausgesetzt wird.

Die so beschaffene Rotorträgerplatte erlaubt eine Autokla-lo vierung des Glockenmotors bis zu Temperaturen von 140° Celsius (C) im Wasserdampf bei einem Druck von 3 bar. Dies ist deshalb der Fall, weil sich die Trägerplatte auch unter diesen schwierigen Bedingungen nicht verzieht. Sie dehnt sich nach allen Richtungen gleichmässig aus und nimmt nach ls dem Abkühlen beim sich Zusammenziehen ihre ursprüngliche Form wieder genau an. Die Rotorträgerplatte kann relativ dünn und insbesondere dünner gemacht werden, als wenn sie aus Kunststoff bestände, so dass ihr Gewicht dem einer Trägerplatte aus Kunststoff allgemein ungefähr gleich 20 ist. Damit bleiben das Gewicht des Motors sowie die durch das betrieblich bedingte Beschleunigen und Abbremsen des Werkzeugs bedingte Erwärmung klein. Andererseits resultiert jedoch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Motors, da der Luftspalt zwischen Stator und Rotor sehr klein 2s gehalten werden kann. Schliesslich werden ein ruhiger und vibrationsfreier Lauf und die Möglickeit des Desinfizierens mit den in den Spitälern gebräuchlichen Autoklaviermethoden erhalten.

Die Erfindung sei im folgenden an Hand eines Ausfüh-30 rungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Die letztere zeigt einen erfindungsgemässen Motor im Längsschnitt.

An einem zylindrischen Gehäuse 11 eines Glockenmotors ist eine Magnetträgerplatte 12 befestigt. Diese und ein Rohrstück 13 sind in diesem Beispiel aus einem einheitlichen 35 Materialstück angefertigt. Eine Welle 14 ist in den Rotationslagern 15 und 16 rotierbar gelagert. Das Lager 15 befindet sich im Gehäuse 11 des Motors. Mittels des Rohrstückes 13 und der Magnetträgerplatte 12 ist ein hohlzylinderförmiger Magnet 17 gehalten. Dieser ist zu diesem Zweck fest mit dem 40 ein zylinderförmiges Tragglied bildendes Rohrstück 13 zusammengefügt, z.B. verleimt.

Eine Rotorträgerplatte 21 ist auf die Welle 14 aufgesetzt und fest mit ihr verbunden, sie rotiert somit mit der Welle 14. Der Rotor des Motors umfasst neben der Rotorträgerplatte 45 21 eine aus lackierten Drahtwindungen gebildete Drahtwicklung 22. Die letztere bildet einen Hohlzylinder von kreisförmigem Querschnitt. Sie ist mit ihrem in der Zeichnung rechten stirnseitigen Ende auf die Rotorträgerplatte 21 aufgeschoben und mit dieser fest zusammengefügt, z.B. mit ihr verso klebt. Die Wicklung 22 ist von der Platte 21 getragen. Damit sind die Welle 14, die Platte 21 und die Wicklung 22 rota-tionsverbunden. Das Anbringen von Löchern 26 erlaubt, das Gewicht der Platte 21 zu verkleinern. Mittels Bürsten 27 wird einem Kollektor 23 der zum Antreiben des Motors dienende 55 Strom zugeführt.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, ergibt die Verwendung einer aus rostfreiem, antimagnetischem Stahl bestehenden Rotorträgerplatte 21 den Vorteil einer bei Erwärmung nach allen Richtungen gleichmässigen Ausdehnung 60 und eines sich beim Abkühlen wieder genau in die ursprüngliche Form erfolgenden Zusammenziehens. Es ist zudem möglich, eine solche Platte 21 ausserordentlich genau zu bemessen. Durch Schleifen kann man eine bis auf 1/1000 mm genaue Dimensionierung erreichen. Damit lässt sich jede 65 Unwucht vollständig eliminieren. Als Folge davon ergibt sich ein sehr ruhiger Verlauf des Motors. Auch kann der zwischen dem Magneten 17 und der Drahtwicklung 22 vorhandene Luftspalt 24 sehr genau bemessen werden. Falls dies

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erwünscht ist, kann eine zusätzliche Gewichtsreduktion . durch in der Rotorträgerplatte 21 angebrachte Löcher 26 erzielt werdén. Der Ausdehnungskoeffizient der Platte 21 ist ungefähr von gleicher Grösse wie derjenige des Magneten 17, so dass die Grösse des Luftspaltes 24 im Betrieb auch bei wechselnden Temperaturen relativ genau erhalten bleibt.

Eine auf einer gehärteten Stahlwelle 14 aufgesetzte Rotorträgerplatte 21 aus Stahl kann wesentlich genauer ausgewuchtet werden als eine Kunststoffplatte, so dass ein wesentlich vibrationsfreierer und geräuscharmerer Lauf des Motors resultiert, als dies bei einer aus Kunststoff hergestellten Platte der Fall wäre.

Der Luftspalt 24 muss mindestens so gross sein, dass eine Berührung der Wicklung 22 mit dem Magneten 17 unter allen Betriebsbedingungen vermieden ist. Je genauer die Dimensionen des Luftspaltes eingehalten werden können, um so dünner kann der Luftspalt 24 sein. Ein dünnerer Luftspalt bedeutet andererseits eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Motores und damit eine Verkleinerung desselben, so dass dadurch dessen Gewicht noch etwas reduziert wird und die Handlichkeit des mit dem Motor betriebenen Handwerkzeugs noch erhöht wird.

Die Genauigkeit der Dimensionierung des Luftspaltes 24 wird auch dadurch erhöht, dass eine Rotorträgerplatte 21 und eine Drahtwicklung 22 verwendet werden, welche vor dem Einbau einer mehrmaligen Erhitzung und Abkühlung unterworfen worden sind. Eine entsprechende Behandlung kann beispielsweise in der Weise durchgeführt werden, dass die mit der Trägerplatte 21 zusammengebaute Wicklung 22 auf einen zylinderförmigen Formkörper von vorgeschriebenen Abmessungen aufgebracht wird und die Teile 21,22 in diesem Zustand zuerst mindestens zweimal in nasser Umgebung, z.B. in Wasserdampf, auf eine zwischen 130 °C und 160 °C und anschliessend mindestens zweimal in trockener Umgebung auf eine zwischen 130 °C und 170 °C liegende Temperatur erhitzt werden. Dabei kann jedoch für das Erhitzen unter den verschiedenen Bedingungen je nach den Umständen aber auch eine andere Reihenfolge gewählt werden.

Insbesondere im Hinblick auf das Autoklavieren im Wasserdampf weist eine speziell vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung eine Drahtwicklung auf, welche mit einer Oberfläche aus wasserabstossendem Lack, z.B. einem Keramiklack, bedeckt ist. Es kann nämlich vorkommen, dass der Lack der Drähte der Drahtwicklung 22 etwas Feuchtigkeit aufnimmt. Die Möglichkeit einer dadurch entstehenden

Deformation der Drahtwicklung 22 ist durch eine Schutzschicht aus Keramiklack eliminiert. Die erwähnten Vorkehrungen reduzieren die Möglichkeit einer Veränderung des Spaltes 24 beim Autoklavieren noch zusätzlich.

5 Beim Arbeiten mit einem chirurgischen Werkzeug wird dessen Arbeitsgeschwindigkeit laufend verändert. Auch sind solche Werkzeuge oftmals mit einer Blitzstopp-Einrichtung versehen, bei welcher durch Umpolung des Antriebsstromes in Bruchteilen einer Sekunde ein Stillstand des Werkzeuges 10 bewerkstelligt wird. Bei allen diesen Vorgängen entsteht Wärme, welche von den zu beschleunigenden bzw. abzubremsenden Massen abhängig ist. Es ist ersichtlich, dass ein Glockenmotor mit von einer aus antimagnetischem Stahl bestehenden Rotorträgerplatte getragenen rotierenden 15 Drahtwicklungen 22 eine Kombination darstellt, deren Gewicht minimal ist und somit auch die erwähnten Erwärmungen minimal sind.

Um gegebenenfalls Verziehungen am in der Zeichnung 20 linken Ende der Drahtwicklungen 22 zu vermeiden, wird in einer speziellen Ausführungsform an diesem Ende eine ringförmige Manschette 25 über die Drahtwicklungen 22 geschoben. Diese besitzt einen U-förmigen Querschnitt und besteht, wie die Platte 21, ebenfalls aus antimagnetischem, 2S rostfreiem Stahl, der mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt sein kann. Dabei ist die Manschette 25 vorteilhafterweise durch einen Positionierungskörper 28 gehalten,

welcher an einem auf das Rohrstück 13 aufgesetzten und die Rotationswelle 14 umschliessenden Lager 29 rotierbar befe-30 stigt ist. Auf diese Weise ist die Manschette 25 und damit die Drahtwicklung 22 räumlich genau positioniert. Man erhält eine zusätzliche Möglichkeit der Fixierung der Position der Wicklung, was für das Autoklavieren nochmals eine zusätzliche Sicherheit bedeutet. Der Positionierungskörper 28 kann 35 beispielsweise als Speichenrad oder als dünne, gegebenenfalls mit der Gewichtsverminderung dienenden Ausnehmungen versehene Scheibe ausgebildet sein.

Das Vorsehen des Rohrstückes 13, welches mit der Magnetträgerplatte 12 zusammen ein einheitliches Stück 40 bilden kann, trägt ebenfalls zu einer grösseren Genauigkeit der Dimensionierung des Luftspaltes bei. Dies ist deshalb der Fall, weil die Platte 12 mit dem auf das Rohrstück 13 aufgeleimten Magneten 17 nochmals überschliffen und auf diese Weise mit ausserordentlich grosser Genauigkeit hergestellt 45 werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

656264 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrischer Glockenmotor zum Antreiben eines chirurgischen Handwerkzeuges mit einem, einen kreiszylinderför-migen Magneten umfassenden Stator und einem Rotor, welcher eine, einen hohlen Kreiszylinder bildende, aus lak-kiertem Draht bestehende Drahtwicklung und eine auf einer Rotationswelle fest angebrachte, die Drahtwicklung tragende Rotorträgerplatte umfasst, wobei die Drahtwicklung an ihrem einen stirnseitigen Ende mit der Rotorträgerplatte fest zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorträgerplatte (21) aus rostfreiem, antimagnetischem Stahl besteht.

2. Verfahren zum Herstellen des Glockenmotors nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorträgerplatte (21) zusammen mit der auf einen zylindrischen Formkörper aufgeschobenen Drahtwicklung (22) vor dem Einbau in trockenem Zustand mindestens zweimal einer zwischen 130 °C und 170 °C liegenden Temperatur und in nasser Umgebung mindestens zweimal einer Erhitzung von 130 °C bis 160 °C ausgesetzt wird.

3. Motor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorträgerplatte (21) mit regelmässig über dieser verteilten Löchern (26) versehen ist.

4. Motor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (17) die Form eines Hohlzylinders hat und mittels eines an seiner Innenfläche mit ihm fest verbundenen Rohrstückes (13) getragen ist, wobei das Rohrstück (13) und eine mit dem Gehäuse (11) des Motors feste Magnetträgerplatte (12) aus einem Stück gefertigt sind.

5. Motor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über das andere stirnseitige Ende der Drahtwicklung (22) eine ringförmige Manschette (25) von U-förmigem Querschnitt geschoben ist, welche aus rostfreiem, antimagnetischem Stahl besteht und welche durch einen Positionierungskörper (28) gehalten ist, welcher von einem die Rotationswelle (14) umschliessenden Lager (29) rotierbar gehalten ist.

6. Motor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Rotorträgerplatte (21) mit einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt ist.

7. Motor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Drahtwicklung (22) mit einem was-serabstossenden Lack, z.B. einem Keramiklack, bedeckt ist.