JP2001086721A - ブラシレスモータ及びこれを使用した医療用ハンドピース - Google Patents

ブラシレスモータ及びこれを使用した医療用ハンドピース

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JP2001086721A JP2000206120A JP2000206120A JP2001086721A JP 2001086721 A JP2001086721 A JP 2001086721A JP 2000206120 A JP2000206120 A JP 2000206120A JP 2000206120 A JP2000206120 A JP 2000206120A JP 2001086721 A JP2001086721 A JP 2001086721A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】心出しが不要で、組み立て、修理が簡単、短時
間にでき、かつ、ロータユニットの回転検知が正確にで
き誤動作の少ないブラシレスモータを提供する。 【解決手段】突出させたロータ軸1bの両側に軸受体1
c、1fを備え永久磁石1aで構成されたロータユニッ
ト1と、磁性体材料で構成されたコアユニット3と、コ
イルを備え後方より導電端子2fを突出させ樹脂被覆し
たコイルユニット2と、ロータユニット1の前方の軸受
体1cを嵌着させる軸受孔4aを前方に有し後方を開口
させた外ケース4と、この外ケース4の開口を塞ぎ、ロ
ータユニット1の後方の軸受体1fを嵌着させる軸受孔
5aとコイルユニット2の後方より突出させた導電端子
2fとを突出させる孔部5bとを形成した後ブラケット
5とで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型のブラシレス
モータ、特に、医療用の切削あるいは研磨機器の回転駆
動手段として用いられるブラシレスモータ及びこれを使
用した医療用ハンドピースに関する。
【0002】
【従来の技術】医療において、特に、歯科治療において
は、歯牙の切削、研磨機器の回転駆動手段として、術者
が手に持って口腔内で操作しやすいように小型軽量のも
のが要求され、また、使用頻度も高いので、耐久性の良
い小型のブラシレスモータが近年多用されている。
【0003】図12は、そのようなブラシレスモータの
一例であって、実開平4−104812号、実開平4−
104813号、実開平4−104814号、特開平6
−351209号、特開平6−351210号、特開平
6−351213号でそれぞれ提案されているブラシレ
スモータに共通する構造を示しており、図12(a)
は、このブラシレスモータ110のロータユニット10
1とコイルユニット102の組み立て手順を示す外観斜
視図、図12(b)は、このブラシレスモータ110の
横断面図である。
【0004】ブラシレスモータ110は、上記のロータ
ユニット101、コイルユニット102に加え、コア1
03a、ケース104とで構成され、ロータユニット1
01は、断面扇形状の極性の異なる永久磁石101aを
交互に2個ずつロータ軸101cの回りに固設し、その
永久磁石101aの外周を筒状カバー101bで被って
構成されている。
【0005】コイルユニット102は、磁界を発生させ
るコイル102a、ロータユニット101の回転を検知
するホール素子102b、その他の関連部品(不図示)
を、コイルユニット筒102cにメタライズされた配線
102eの所定の位置に接続し、接着剤などで固着して
組み立てられている。
【0006】コア103aは、複数枚のリング形状の珪
素鋼板、または、パーマロイ等の磁性材料を積層して構
成され、その外周をケース104の内周が丁度規制する
ようになっている。
【0007】このブラシレスモータ110は、このよう
な基本構造とすることによって、小型化を実現し、また
上記それぞれの公報において種々の改良が提案されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブラシ
レスモータ110の組み立ては、必要な部品を組み立て
現場で組み立て調整し、組み付けていくもので、回転の
中心合わせや、軸方向の位置調整などを、組み立て時に
行っていたので、余分な時間を要していた。
【0009】特に、コイルユニット102の組み立て
は、ブラシレスモータ110全体の組み立ての一環とし
て、手作業でその都度行われ、コイルユニット102と
ロータユニット101の心出しも必要なために時間を要
しており、また、手作業によるので、固着したコイル1
02aの外径などに多少のばらつきを生じ、そのばらつ
きが、コイルユニット102をコア103a内に収容す
るときに、引っ掛かりの原因となりコイル102aを損
傷することもあり、コイル102aの絶縁性を低下さえ
ることもあった。
【0010】また、ロータユニット101の回転を検知
するホール素子102bは、巻線されたコイル102a
の巻線部分の内部に設置されているが、この位置では、
ロータユニット101の永久磁石101aの界磁だけで
なく、コイル102aの界磁も検知することとなり、ロ
ータユニット101の回転を正確に検知することへの支
障となり、ブラシレスモータ110の誤動作を引き起こ
していた。
【0011】さらに、このブラシレスモータ110で
は、修理時の分解、再組み立てのし易さなどは全く考慮
されていなかった。
【0012】本発明は、上記問題を解決しようとするも
ので、心出しが不要で、組み立てだけでなく修理も簡
単、短時間にでき、かつ、ロータユニットの回転検知が
正確にでき誤動作の少ないブラシレスモータを提供する
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1〜14でブラシ
レスモータを、請求項15では、このブラシレスモータ
を使用した医療用ハンドピースを提案している。また、
ブラシレスモータに関しては、請求項1〜7では、組み
立て容易を達成するための構造的な解決手段を、請求項
8〜12では、組み立て容易と回転検知の精度向上のた
めのコイルユニットの樹脂被覆に関する解決手段を、請
求項13、14では、修理交換の容易化を達成するため
の解決手段を提案している。
【0014】請求項1に記載のブラシレスモータは、突
出させたロータ軸の両側に軸受体を備え永久磁石で構成
されたロータユニットと、磁性体材料で構成されたコア
ユニットと、コイルを備え後方より導電端子を突出させ
樹脂被覆したコイルユニットと、上記ロータユニットの
前方の軸受体を嵌着させる軸受孔を前方に有し後方を開
口させた外ケースと、この外ケースの開口を塞ぎ、上記
ロータユニットの後方の軸受体を嵌着させる軸受孔とコ
イルユニットの後方より突出させた導電端子とを突出さ
せる孔部とを形成した後ブラケットとで構成され、上記
外ケース内には、上記ロータユニット、コイルユニッ
ト、コアユニットを内から外に同心状に収容し、上記外
ケースの開口に上記後ブラケットを装着したときには、
上記ロータユニットの前、後の軸受体のそれぞれが、上
記外ケースの軸受孔と、上記後ブラケットの軸受孔とに
嵌着され、かつ上記コイルユニットの後方より突出させ
た導電端子が、上記後ブラケットの孔部より突出する構
造にしている。
【0015】このブラシレスモータは、組み立て容易
と、関連部品を順に組み合わせるだけで回転の心出しが
できることを考慮して、現場で組み立てる部品を、ロー
タユニット、コアユニット、コイルユニット、外ケー
ス、後ブラケットなどにユニット化し、これらを所定の
順序で組み付けるだけで、組み立てが完了し、前方にロ
ータ軸端、後方に導電端子が突出するようにしたもので
ある。したがって、組み立てが容易で、そのまま医療用
などのブラシレスモータとして使用できる。
【0016】請求項2に記載のブラシレスモータは、請
求項1において、上記ロータユニットのロータ軸の両側
に備えられた軸受体を嵌着させる軸部には、嵌着された
軸受体を、このロータユニットを構成する永久磁石を挟
んで所定間隔と所定位置を維持するように段が設けら
れ、上記外ケース内に、上記ロータユニット、コイルユ
ニット、コアユニットを内から外に同心状に収容した際
には、これらの外ケース、ロータユニット、コイルユニ
ット、コアユニット間の相互の軸方向の関係が規定され
るようにしたことを特徴とする。
【0017】このブラシレスモータは、請求項1に加
え、さらに、関連するユニットを組み付けるだけで、軸
方向の位置決めもなされるようにしたので、組み立てが
容易である。
【0018】請求項3に記載のブラシレスモータは、請
求項1または2のいずれかにおいて、上記外ケースの前
方には、工具結合部が設置され、その工具結合部には、
ハンドピースなどの切削工具をワンタッチ脱着できるワ
ンタッチ係合手段が設けられていることを特徴とする。
【0019】このブラシレスモータは、外ケースに工具
結合部を設置し、この工具結合部には、切削刃を備えた
ハンドピースなどの切削工具をワンタッチ脱着できるワ
ンタッチ係合手段が設けられているので、ブラシレスモ
ータをハンドピースの一部として組み込んで、使用する
ことができる。
【0020】請求項4に記載のブラシレスモータは、請
求項1〜3のいずれかにおいて、上記コアユニットの外
周には、軸方向に走る切り込み溝を形成し、上記外ケー
スの前方には、それらの切り込み溝に対応した透孔部を
形成し、更に上記後ブラケットには、上記切り込み溝に
対応させた透孔部を形成していることを特徴とする。
【0021】このブラシレスモータは、モータ全体の外
径を構成する外ケースの内側にあるコアユニットの外周
に切り込み溝を形成し、対応して前後に透孔部を形成し
ているので、ここに空気導管、水導管、通電線などを貫
通させて組み込むことが出来るので、ブラシレスモータ
全体の外周を構成する外ケースの外径を大きくすること
なく、モータが小型化でき、特に、医療用ブラシレスモ
ータとして、付加価値が高い。また、切削工具などに不
可欠の水、空気の供給に支障がない。
【0022】請求項5に記載のブラシレスモータは、請
求項1〜4のいずれかにおいて、上記コアユニットの外
周と上記外ケースの内周との間に所定の隙間を形成し、
この隙間に、上記後ブラケット側から供給される空気を
通過させるようにしたことを特徴とする。
【0023】このブラシレスモータは、コアユニットと
外ケースの間に空気を通過させ、モータを冷却すること
ができる。
【0024】請求項6に記載のブラシレスモータは、請
求項1〜5のいずれかにおいて、上記コアユニットに、
上記コイルユニットが着脱可能に装着できるようにした
ことを特徴とする。
【0025】このブラシレスモータは、コアユニットと
コイルユニットが着脱可能となっているので、一体化さ
れているものに比べ、どちらか一方だけを取り替えるこ
とができ、修理が簡単になり、また、修理コストを低減
することができる。
【0026】請求項7に記載のブラシレスモータは、請
求項1〜6のいずれかにおいて、更に、上記外ケースの
後方にネジ嵌合され、上記後ブラケットを内部に嵌合支
持する中間ブラケットを備え、この後ブラケットの後側
には、この中間ブラケットより所定距離だけ引き込んだ
位置に達するような係合突起が設けられていることを特
徴とする。
【0027】このブラシレスモータは、このモータに電
気、水、空気などを供給するフレキシブルチューブとの
連結部との係合手段である中間ブラケットを備え、この
中間ブラケットより所定距離だけ引き込んだ係合突起を
後ブラケットに設けることで、上記連結部との連結を容
易、確実にしている。請求項8に記載のブラシレスモー
タは、請求項1〜7のいずれかにおいて、上記コイルユ
ニットは、更に、ロータユニットの回転を検知する磁電
変換素子を備え、その磁電変換素子をも予め樹脂被覆し
たことを特徴とする。
【0028】ブラシレスモータは、ロータの回転制御を
行うのに、そのロータの回転を検知するセンサである磁
電変換素子の必要なものと、そうでないものがあるが、
このブラシレスモータは、そのような磁電変換素子が必
要な場合には、その磁電変換素子もコイルユニットに一
体的に樹脂被覆するもので、上記請求項1の効果が、い
わゆるセンサー付きブラシレスモータの場合にも発揮さ
れる。請求項9に記載のブラシレスモータは、請求項8
において、上記磁電変換素子を上記コイルユニットのコ
イル巻線の電磁的影響を受けにくい位置に設けて樹脂被
覆したことを特徴とする。
【0029】このブラシレスモータは、一体成形すると
きに、磁電変換素子、つまり、ロータの回転を検知する
センサをコイルによって生じる磁界を避ける位置に設け
たので、センサの誤動作を避けることができる。
【0030】請求項10に記載のブラシレスモータは、
請求項8又は9のいずれかにおいて、上記コイルユニッ
トは、上記コイルと、このコイルを上記ロータユニット
の永久磁石を取り囲むように設けるためのボビンと、こ
のコイルや上記磁電変換素子のための関連部品を装着
し、その反対側に上記導電端子を設けた基板とから構成
され、上記磁電変換素子を、上記ボビン上であって、上
記コイルの巻線部位の外側で上記コイルの長手軸方向の
一方側に隣接して設け、更に、上記基板を、この磁電変
換素子の上記コイルの反対側で、上記コイルの長手軸に
対して直交する方向になるように上記ボビンに挿嵌させ
て、上記ボビン、コイル、磁電変換素子、基板を樹脂被
覆したものであることを特徴とする。
【0031】このブラシレスモータは、コイルユニット
のボビン、コイル、磁電変換素子、これらや他の関連部
品を取り付ける基板などを具体的に規定したもので、請
求項9の効果を発揮するブラシレスモータを容易に構成
することができる。
【0032】請求項11に記載のブラシレスモータは、
請求項10において、上記コイルユニットを樹脂被覆す
る際には、上記基板の上記導電端子を設けた側の外周縁
端を樹脂被覆型で支えて、樹脂被覆するようにしたこと
を特徴とする。
【0033】このブラシレスモータは、コイルユニット
の樹脂被覆において、従来、基板の変形などが生じ、そ
の影響で回転検知の精度が低下していた問題を解決すべ
く、提案されるもので、基板を樹脂被覆型でしっかり支
えて、樹脂被覆を行うので、基板が変形することがな
く、回転検知の精度が向上する。
【0034】請求項12に記載のブラシレスモータは、
請求項8〜11のいずれかにおいて、上記磁電変換素子
としてホール素子又はホールICを用いたことを特徴と
する。
【0035】ホール素子、ホールICは、それ自身耐熱
性があるが、一体樹脂被覆と相まって、耐熱特性が更に
向上し、ブラシレスモータ全体のオートクレーブ滅菌に
対する耐久性を更に向上させる。また、ホール素子は、
磁束が正負逆転する点でロータの回転を検知するものな
ので、磁束の変化の影響を受けやすいが、請求項9、1
0と組み合わせることで、コイルの磁界の影響が避けら
れ、ホール素子の機能が十分に発揮される。
【0036】請求項13に記載のブラシレスモータは、
請求項8〜12のいずれかにおいて、上記コイルユニッ
トの外周には、上記コイルの長手軸方向に伸長する冷却
凹部を形成したことを特徴とする。
【0037】このブラシレスモータは、コイルユニット
の外周に、このコイルユニットが挿嵌されるコアユニッ
トの内周との間に、空気を流通させてブラシレスモータ
を冷却させるための冷却凹部を設けている。したがっ
て、通常のコアユニットと外ケース間の空気流通などに
よる冷却に加え、ブラシレスモータの冷却を更に効果的
に行うことができる。
【0038】請求項14に記載のブラシレスモータは、
請求項8〜13のいずれかにおいて、上記コイルユニッ
トには、その内周から外周に貫通する冷却孔を形成した
ことを特徴とする。
【0039】このブラシレスモータは、コイルユニット
の内周から外周に貫通する冷却孔を形成している。した
がって、ロータユニットから、コアユニットへ軸直角方
向への空気流通の流れが生じ、請求項13と同様に、通
常の冷却に加え、ブラシレスモータの冷却を更に効果的
に行うことができる。特に、請求項13と組み合わせれ
ば、冷却効果は相乗的に発揮される。請求項15に記載
のブラシレスモータは、ロータ軸に固定された永久磁石
を挟むように軸受体を備えたロータユニットと、磁性体
材料で構成されたコアユニットと、コイルを備えたコイ
ルユニットと、上記ロータユニットの双方の軸受体を嵌
着させる軸受孔を備えた外ケースとで構成されたブラシ
レスモータであって、上記ロータユニットの前方の軸受
体の外径が、上記ロータユニットの永久磁石の部分の外
径、及び、後方の軸受体の外径より大きくなっており、
上記外ケースの双方の軸受孔が、上記ロータユニットの
前方及び後方の軸受体の外径に対応させたものになって
いることを特徴とする。
【0040】このブラシレスモータは、ロータユニット
の前の軸受体の外径を、永久磁石の部分の外径、後の軸
受体の外径より、大きくしたので、ロータユニットを、
前から外ケースに脱着することができ、組み立てだけで
なく、修理が容易になる。
【0041】請求項16に記載のブラシレスモータは、
ロータ軸に固定された永久磁石を挟むように軸受体を備
えたロータユニットと、磁性体材料で構成されたコアユ
ニットと、コイルを備えたコイルユニットと、上記ロー
タユニットの双方の軸受体を嵌着させる軸受孔を備えた
外ケースとで構成されたブラシレスモータであって、上
記ロータユニットのロータ軸の先端には、ハンドピース
のシャンク部に回転力を伝達するための継手が設けら
れ、上記ロータユニットのこの継手側の軸受体の内径
が、この継手の外径より大きくなるようにしたことを特
徴とする。
【0042】このブラシレスモータは、ロータ軸の先端
に設けた継手の外径より、ロータユニットのこの継手側
の軸受体の内径が大きくなるようにしたので、継手を外
すことなく、ロータユニットの前方の軸受体の交換をす
ることができ、修理交換がし易い。請求項17に記載の
医療用ハンドピースは、請求項1〜16のいずれかに記
載のブラシレスモータを、医療用ハンドピースのシャン
ク部と、フレキシブルチューブを連結する連結部との間
に組み込んだことを特徴とする。
【0043】このハンドピースは、上記の特徴を有する
ブラシレスモータを組み込んだもので、これらのブラシ
レスモータの効果と組み合わせることで、小型、軽量
で、水、空気の供給も可能でかつ冷却効率のよい、付加
価値の高い医療用、特に、歯科治療用に適したハンドピ
ースとして使用することができる。
【0044】
【発明の実施の形態】以下、添付図を参照しつつ、本発
明の実施の形態について説明する。
【0045】図1は、本発明のブラシレスモータの一例
の組み立て手順を概念的に説明する外観斜視図である。
【0046】このブラシレスモータ10は、ロータ軸1
bに永久磁石1aとその両側に軸受体1c、1fを備え
たロータユニット1と、このロータユニット1を回転可
能に支承すると共に、ブラシレスモータ10全体を収容
する外ケース4と、この外ケース4内に収容され、磁性
体材料からなるコア(不図示。後述する。)を内蔵した
コアユニット3と、このコアユニット3内に収容され、
コイル(不図示。後述する。)を備えたコイルユニット
2と、このコイルユニット2と外ケース4の後方(図の
右方)に嵌め込まれる後ブラケット5と、この後ブラケ
ット5と後述する本体側との連結部とを連結するための
中間ブラケット6から構成されている。
【0047】ロータユニット1の永久磁石1aは、従来
例と同様に、ロータ軸1bに設けられ、また、外周はカ
バーされている。この永久磁石1aの両側に設けられた
軸受体1c、1fの内、図の左側、つまり前方側の軸受
体1cの外径は、後方側の軸受体1fの外径より大きく
なっている。また、軸受体1cの外径は、永久磁石1a
の部分の外径より大きくなっている。
【0048】この軸受体1cは、外ケース4の前方の軸
受孔4aに嵌着され、永久磁石1aは、コイルユニット
2の内部に収容され、軸受体1fは、後ブラケット5の
軸受孔5aに嵌着されるので、これらの外ケース4の軸
受孔4a、コイルユニット2、後ブラケット5の軸受孔
5aの内径は、それぞれの相手に対応したものとなって
いる。
【0049】したがって、外ケース4にコアユニット
3、コイルユニット2、後ブラケット5などを組み付け
た状態で、軸受体1c、1fを付けたままでロータユニ
ット1を前方から組み入れ、また、抜き出すことができ
るので、組み立て容易であり、分解も容易である。特
に、使用により摩耗して交換の必要度が大きいのは、ロ
ータユニット1の軸受体1c、1fであり、これを組み
付けたままで、他の部分を分解せずに、ロータユニット
1をブラシレスモータ10から抜き出すことができる
と、修理交換に非常に便利である。
【0050】ロータユニット1のロータ軸1bには、先
端に、治療器具、例えば、ハンドピースのシャンク部に
回転力を伝達するための継手1iが設けられ、この継手
1i側の軸受体1cの内径が、この継手1iの外径より
大きくなるようにしてある。したがって、上述したよう
に、軸受体1c、1fを組み付けたままでロータ軸1b
を抜き出した後、継手1i側の軸受体1cを交換する際
に、継手1iを取り外さなくも、古い軸受体1cを取り
外すことができ、また、新しい軸受体1cを取り付ける
ことができ、軸受体の修理交換がし易い。
【0051】つまり、継手1iの形状は、ハンドピース
との連結の都合上、所定の規格寸法に制限されてお
り、、従来、ブラシレスモータの設計上この継手1iの
ことは全く考慮されておらず、本体の修理交換の際に
は、この継手を外して行うことが当然のこととされてい
た。しかしながら、本発明においては、組み立て修理の
簡易化の観点から関連する部品なども全体的に見直し
し、かかる改良をするに至ったものである。
【0052】ロータ軸1bの永久磁石1aと、それを挟
むように設けられた軸受体1c、1fの間には、バラン
サ1j、1kが設けられている。このバランサ1j、1
kは容易に切削可能な金属、例えば、黄銅などで構成さ
れ、ロータ軸1bに固着され、その一部を適宜切削除去
することにより、ロータユニット1全体の動的バランス
を保つことができるようになっている。こうして、動的
バランスを適正にしておくと、ロータユニット1が高速
で回転してもバランス不良によるブレを生じることがな
く、治療器具の回転駆動手段として適している。
【0053】コイルユニット2は、後に図5、6、7で
説明するように、コイルなどを含めて一体樹脂被覆され
ていることを特徴とし、この図1では、一体成形した樹
脂2eの部分だけが外観上見えている。この一体樹脂被
覆は、ブラシレスモータ10の全体の組み立てとは別
に、所定の治具などを用いて、内外径の軸芯が一致する
ように行われている。コイルユニット2の後方には、4
本の導電端子2fが突出し、このコイルユニット2に後
ブラケット5を組み込んだ際には、これらの導電端子2
fは、後ブラケット5から更に後方に突出して電気的な
接続ができるようになっている。
【0054】コアユニット3は、コイルユニット2のコ
イルの磁界を強化するための鉄心の役割を果たすもの
で、複数枚のリング形状の珪素鋼板、または、パーマロ
イ等の磁性材料を積層したコア(不図示)の外周と両側
面をコアケース3hで拘束したものである。コアユニッ
ト3の外周に見えている二本の導管3cは、歯科治療に
必要な水、空気を本体側(図の右側)から先端側(図の
左側。つまり、回転工具側)へ供給するためのもので、
コアケース3hの外周を軸方向に貫通して設けられた設
けられた切り込み溝3bに嵌め込まれ、外側を外ケース
4の内周に拘束されて固定される。
【0055】また、この例では、切り込み溝3bは、コ
アケース3hの外周に4箇所設けられており、残り2本
の溝3bには、後述するように、電気導管(不図示)が
同様にして、嵌め込まれるようになっている。こうし
て、コアユニット3と外ケース4の間に、余分な空間を
設けることなく、必要な流体などの供給を可能にしてお
り、小型化を要求される、術者が手に持って治療を行う
治療器具の回転駆動手段として、このブラシレスモータ
10は適している。
【0056】なお、これらの切り込み溝3b、導管3c
などは、このブラシレスモータ10の本体側から、先端
側に、モータ10の駆動に直接関連しない流体や、電気
などを供給するために設けられるもので、流体や電気の
供給の必要のない場合には、不要のものである。コアユ
ニット3とコイルユニット2は、図に示すように、別体
で着脱可能となっているので、一体化されているものに
比べ、どちらか一方だけを取り替えることができ、修理
が簡単になり、また、修理コストを低減することができ
る。
【0057】外ケース4には、上述したように、前方
に、ロータユニット1の前の軸受体1cを受ける軸受孔
4aを備え、図では見えていないが、後方は開口してい
る。また、前方の軸受孔4aの周縁には、透孔部4bが
設けられ、コアユニット3を外ケース4に収容した際に
は、この透孔部4bから導管3cなどが覗き出るように
なっている。
【0058】後ブラケット5には、上述したように、ロ
ータユニット1の後の軸受体1fを受ける軸受孔5a
と、外ケース4にコアユニット3、コイルユニット2を
組み付けた後に後ブラケット5を被せた際に、コイルユ
ニット2の導電端子2fを後部に突出させる孔部5b
と、外ケース4の透孔部4bと同様に、コアユニット3
の切り込み溝3bに嵌め込まれた導管3cなどを突出さ
せる透孔部5cとが設けられている。
【0059】中間ブラケット6の外径にはピッチの異な
る2種類の雄ネジが形成されている。そのうち、図の左
側、つまりブラシレスモータ10の前方側の雄ネジ6a
は外ケース4に係合され、コアユニット3、コイルユニ
ット2、後ブラケット5などを外ケース4内に固定する
役目を果たす。ブラシレスモータ10の後方側の雄ネジ
6bは、このモータ10に電気、水、空気などを供給す
るフレキシブルチューブ(不図示。後述する。)との連
結に使用する。
【0060】なお、ここでは、ブラシレスモータ10と
フレキシブルチューブとの連結方法として、ネジによる
係合の例を示しているが、カチット栓などに用いられる
ワンタッチコネクタによる連結など、様々な連結方法が
可能である。
【0061】このブラシレスモータ10は、図に示すよ
うにロータユニット1を外ケース4の前方(図の左方)
から挿入し、一方、外ケース4の後方からは、導管3c
などを嵌め込ませたコアユニット3、一体樹脂被覆した
コイルユニット2、後ブラケット5を順に挿入するだけ
で組み立てが完了し、ロータユニット1とコイルユニッ
ト2の心出しも不要となり、ブラシレスモータ全体の組
み立てが簡易化される。
【0062】また、コイルユニット2全体が樹脂によっ
て一体的に被われ、コイルユニット2の外周にはコイル
などが露出しないので、コアユニット3の内部にコイル
ユニット2を嵌めるときにコイルを破損しない。さら
に、副次的効果として、この被覆樹脂の断熱特性によっ
て、耐熱性での弱点となっていたコイルユニットの耐熱
特性が向上し、ブラシレスモータ全体の耐熱特性も向上
する。
【0063】図2(a)は、図1に示したブラシレスモ
ータを組み込んだハンドピース本体部の導管の部分の縦
断面図、(b)は、電気導管の部分の縦断面図である。
これより、すでに説明した部分については、同じ符号を
付して、重複説明を省略する。また、説明に必要な場合
には、詳しい符号を付し、必要のない場合には、図面の
見やすさを考慮して、主要な符号だけを付すようにす
る。
【0064】この図2(a)、(b)は本発明のブラシ
レスモータを歯科用のハンドピース本体部に組み込んだ
例を示している。
【0065】この図で、7はハンドピースなどの治療器
具とブラシレスモータ10とを連結するために外ケース
4に嵌め込まれた工具結合部、7aは外ケース4の前端
部に連結され、ハンドピースのシャンク部(不図示)を
周知の方法でワンタッチ脱着させるワンタッチ係合手段
で、ブラシレスモータ10を通過して供給された水、空
気なども同時にハンドピース側へワンタッチ断接させる
手段も備えている。
【0066】また、Baは、このモータ10に電気、
水、空気などを供給するフレキシブルチューブCとの連
結部、Bはハンドピース本体部であり、組み込まれたブ
ラシレスモータ10、工具結合部7、ワンタッチ係合手
段7a、連結部Baから構成されている。
【0067】まず、図2(a)を用いて、このブラシレ
スモータ10の特徴である軸方向の位置決めについて説
明する。
【0068】ロータ軸1bの前方の軸受体1cが外嵌さ
れている軸部1dの後方側には、段1eが設けられ、こ
の段1eに密接するようにバランサ1jが固着されてい
る。軸受体1cは、軸部1dに外嵌され、かつ、このバ
ランサ1jに当接するようになっており、間接的に段1
eによって、ロータ軸1b上の軸方向の位置が決められ
ている。
【0069】一方、ロータ軸1bの後方の軸受体1fが
外嵌されている軸部1gの前方側には、段1hが設けら
れ、この段1hに当接させることで、軸受体1cはロー
タ軸1b上の軸方向の位置が決められている。
【0070】また、このロータ軸1bに軸方向の位置決
めされて外嵌された軸受体1c、1fに合わせて、外ケ
ース4の軸受孔4a、後ブラケット5の軸受孔5aが形
成されているので、図1で説明したように、ロータユニ
ット1、コイルユニット2、コアユニット3、外ケース
4、後ブラケット5などを組み付けるだけで、この図2
(a)に示すように、ブラシレスモータ10の部品相互
の軸方向の位置決めが自然となされるようになってお
り、組み立てが簡易化される。
【0071】ロータ軸1bの前方の軸受体1cに嵌合し
ている外ケース4の軸受孔4aには軸受体1cに当接す
るようにOリング4abが嵌め込まれ、また、同様に、
ロータ軸1bの後方の軸受体1fが嵌合している後ブラ
ケット5の軸受孔5aにもOリング5abが嵌め込まれ
ており、ロータ軸1bの回転振動がコアユニット3や外
ケース4、つまり外部へ伝わりにくい構造となってい
る。
【0072】図2(a)から解るように、導管3cが、
後ブラケット5の透孔部5cを通り、外ケース4とコア
ユニット3の間を貫通し、外ケース4の透孔部4bを通
って、ワンタッチ係合手段7aにまで達しており、フレ
キシブルチューブCから、ハンドピース側へ、水や空気
を供給するようになっている。
【0073】一方、図2(b)から解るように、導管3
cと同様の経路で電気導管3dが組み込まれており、こ
の電気導管3dによって、フレキシブルチューブCから
スリップリング(不図示)を設けた回動ランプ受け体7
bを介して、ランプ7cに電源が供給されている。
【0074】この電気導管3dは、一定の剛性を持つ電
気良導体で構成され、コアケース3hの外周に設けられ
た切り込み溝3bの形状に沿うような形になっており、
後ブラケット5の透孔部5cを通して導電端子5eに簡
単に接続することができる。したがって、従来、柔軟な
銅線を余裕を持たせていちいち半田付けし、コアユニッ
ト3と外ケース4の間に挟み込んでいたのに比べて、ワ
ンタッチで組み込むだけで電気的接続も間違いなく達成
され、組み立ての確実化と時間短縮を図っている。
【0075】図3(c)は、図1に示したブラシレスモ
ータを組み込んだハンドピース本体部の冷却経路を示す
縦断面図、(d)は(c)のBB横断面図、(e)は
(d)のCC断面図である。
【0076】図3(c)では、概念的に空気の流れを黒
矢印で示している。これで解るように、フレキシブルチ
ューブCから、後ブラケット5の空気口5eを介して供
給された空気は、後ブラケット5とコイルユニット2の
軸方向の隙間を通り、コイルユニット2の外周切り欠き
(不図示)を通過してコアユニット3の外周と外ケース
の間の隙間3eを通って前方に向かい、一部はロータ軸
1bの軸受体1cを通過して、ハンドピース側へ抜け
る。他の一部は、ロータユニット1とコイルユニット2
の間の隙間を後方へ戻り、軸受体1fを通過してフレキ
シブルチューブC側へ戻るようになっている。
【0077】こうして、空気がブラシレスモータ10の
内部や外周付近を通過することによって、モータ10を
冷却している。
【0078】図3(d)、(e)は、後ブラケット5の
係合突起5dについて説明するためのものである。
【0079】係合突起5dは、後ブラケット5の後部か
ら後方に延出されているが、中間ブラケット6よりは、
所定距離だけ引き込んだ位置に達する程度となってお
り、後ブラケット5から突出しているコイルユニット2
の導電端子2fよりもさらに突出している。
【0080】中間ブラケット6の先端部分は円筒状にな
っており、この円筒状部分をフレキシブルジョイントC
との連結部Baに入れ、この連結部Baの内部の受部B
bの外側にはまり込ませると、後ブラケット5の係合突
起5dの前面が連結部Baの内部の受部Bbに当接し、
ここで、中間ブラケット6と後ブラケット5を回動させ
て、受部Bbに設けられた係合凹部bcに、後ブラケッ
ト5の係合突起5dを係合させると、導電端子2fなど
が丁度相手孔に嵌入するような状態で、中間ブラケット
6と後ブラケット5を、図3(e)の状態まで入り込ま
せることができる。ついで、連結部Baだけを回動させ
ることによって、連結部Baのネジ部と中間ブラケット
6の雄ネジ6bがネジ係合し、連結が完了する。
【0081】この際、先に後ブラケット5の係合突起5
dが連結部Baの受部Bbに当接し、導電端子2fなど
は当接しないので、導電端子2fなどの損傷を防ぐこと
ができる。また、係合の見当が付けやすい形状となって
いる係合突起5dと係合凹部Bcで相対的な回動位置を
決めることができるので、位置合わせがしやすく、ま
た、この係合突起5dと係合凹部Bcの形状を図示した
ように回転非対称の形状にしておくことで、間違った連
結をすることを防ぐことができる。
【0082】図4(a)は、図2(a)のAA横断面図
である。
【0083】この図で解るように、コアユニット3のコ
アケース3hの外周には、上述した切り込み溝3bに加
えて、外ケース4の内周との間に全周にわたって同じ隙
間3eを形成するように外周を4等分する位置に支え突
起3eaが設けられている。この隙間3eに、図3
(c)で説明したように空気が流通して、モータ10を
冷却するようになっている。
【0084】ロータユニット1のロータ軸1bに固着さ
れた永久磁石1aは、N極1aa、S極1aaを対向す
るように着磁した4極タイプとなっており、その回りを
カバー1abで覆って構成されている。このように4極
タイプとすると、2極タイプに比べてより高い磁束密度
をコンパクトに実現することができ、ロータユニット1
を小さくすることができ、ブラシレスモータ10全体も
小型化できる。
【0085】永久磁石は、上記図4(a)構造のものだ
けでなく、図4(b)のように、外周側と内周側でS極
とN極を異にするように着磁して円筒状にしてもよい
し、図4(c)のように、S極とN極を交互に4部分着
磁した円筒状のものにしてもよい。
【0086】また、導管3c、電気導管3dが、切り込
み溝3bに嵌め込まれ、外ケース4とコアユニット3の
間にコンパクトに収容固定されているのが解る。さら
に、ロータユニット1、コイルユニット2、コアユニッ
ト3、外ケース4が、同心に組み付けされているのが解
る。
【0087】図5は、図1に示したブラシレスモータの
コイルユニットを示す要部破断の外観斜視図である。こ
の図5は、コイルユニット2の外観斜視図において、特
に、一体樹脂被覆されたコイルユニット2の内部部品を
示すために、その要部を破断したものである。この図を
用いて、コイルユニット2の一体樹脂被覆について説明
する。
【0088】このコイルユニット2は、ブラシレスモー
タ10の回転力、つまり回転磁界を発生させるためのコ
イル2a、このコイル2aの回転磁界によるロータユニ
ット1の回転を検知する磁電変換素子2b、このコイル
ユニット2の内周部を構成するボビン2c、このボビン
2cの後端(図の右側)に、このコイルユニット2の長
手軸方向に直角方向、つまり外周方向に円板状に設けら
れ、導電端子2fを延出させた基板2d、これらのコイ
ル2a、磁電変換素子2b、ボビン2c、基板2dなど
を一体樹脂被覆する樹脂2eから構成されている。
【0089】ボビン2cは直円筒であって、その内径
は、ロータユニット1の外径に対して、ロータユニット
1の回転に支障のない程度の隙間があるように設定さ
れ、その外周には、ロータユニット1の永久磁石1aに
対する回転磁界を発生されるためのコイル2aが設置さ
れ、その後端には、基板2dが設けられている。
【0090】コイル2aは、プレスコイル作成方法によ
って、ボビン2cの外周に沿うように形成されたもの
で、この例では、このように形成されたコイル2aを、
ボビン2cの外周を3分割するように隣接させて3個設
置しているが、これは三相ブラシレスモータの場合であ
って、3個に限るものではない。
【0091】このプレスコイル作成方法とは、銅などの
電気良導体で構成された自己融着電線をボビンレス巻線
器にて巻線し、同時に熱風を当てて電線同志を融着さ
せ、ついでプレス金型に巻線され融着されたコイルをセ
ットして、コイルに電線を流して発熱させ軟化させてか
ら、プレスを行い、所定の形状のコイルを形成する方法
で、このプレス金型の上下にバネが仕込んであって、プ
レス時に一気にプレス圧をかけないように、このバネの
圧力を調整する点を特徴としている。
【0092】このようにすることによって、成形された
コイルの電線に残留応力を残すことなく、所望の形状の
コイル、特に、半径方向に厚みが薄く、また、均一にロ
ータユニットを取り囲むコイルを形成することができ、
外径を小さくしたいブラシレスモータのコイルとして相
応しいコイルを得ることができる。
【0093】基板2dには、コイル1a、磁電変換素子
2bと導電端子2fなどを接続する配線、制御電子部品
などの関連部品が設けられている。
【0094】磁電変換素子2bは、ボビン2cの外周で
あって、コイル2aの巻線部位の外側でコイル2aの長
手軸方向に隣接して、かつ、基板2dとの間に設けられ
ている。このように、コイル2aの外側、つまり、コイ
ル2aによって生じる磁界の影響を受けにくい位置に磁
電変換素子2bを設け、一体成形したので、磁電変換素
子2bの誤動作を避けることができる。
【0095】更に、この磁電変換素子2bは、望ましく
は、図示するように、隣接するコイル2a間の外径円周
部間に生じる隙間に設けるのが良い。こうすれば、基板
2dとコイル2a間に、磁電変換素子2bを設けるため
のスペースがより小さくて済み、コイルユニット2全体
を小型化できるからである。
【0096】また、磁電変換素子2bとしてホール素子
を用いると、ホール素子は、それ自身耐熱性があるが、
一体樹脂被覆と相まって、耐熱特性が更に向上し、ブラ
シレスモータ全体のオートクレーブ滅菌に対する耐久性
が更に向上する。また、ホール素子は、磁束が正負逆転
する点でロータユニットの回転を検知するものなので、
磁束の変化の影響を受けやすいが、その位置も十分考慮
され、コイルの磁界の影響が及びにくいようにしている
ので、ホール素子の機能が十分に発揮される。
【0097】また、ブラシレスモータは、ロータユニッ
トの回転制御を行うのに、そのロータユニットの回転を
検知するセンサである磁電変換素子の必要なものと、そ
うでないものがあるが、このブラシレスモータは、その
ような磁電変換素子が必要ない場合でも、一体樹脂被覆
によって、同様の効果を発揮するものである。
【0098】図6は、図5のコイルユニットの構成部品
を示すもので、(a)はボビンの縦断面図、(b)は
(a)のボビンの右側面図、(c)は基板の正面図であ
る。
【0099】ボビン2cは、図6(a)、(b)に示す
ように円筒状で、その一端外周には、3箇所の突起2c
aがあり、その突起2caの首下には、テーパー部2a
bが設けられている。
【0100】基板2dは、図6(c)に示すような形状
の板状体で、その外縁には複数箇所の切り欠きがある
が、その内、大きい2つの切り欠き2daと、これにほ
ぼ対称に設けられた2つの切り欠き2dbは、コアユニ
ット3の切り込み溝3bに対応するもので、この切り込
み溝3bに嵌め込まれる導管3c、電気導管3dの逃が
しとなるものである。
【0101】4か所の孔2dcは、導電端子2fとなる
ピンを立設させるためのものである。内径側の3箇所の
切り欠き2ddは、この基板2dに垂直、つまりボビン
2cの外周に沿うように設ける磁電変換素子2bを平設
した小基板(不図示)を立設させるための逃がしであ
る。
【0102】内周2deは、ボビン2cの外周がはまり
込む部分であり、その外周よりわずかに大きくなってお
り、ほぼ、図6(b)、(c)の相対的回動位置関係
で、基板2dをボビン2cの突起2caの無い側から嵌
め込むと、基板2dが突起2caに当接する位置で位置
決めされる。このとき、テーパ部2abの作用により、
基板2dが突起2caに当接した状態で容易に抜け落ち
ないように固定される。
【0103】図7は、図5のコイルユニットの樹脂被覆
の詳細を示すもので、(a)は樹脂被覆したコイルユニ
ットの縦断面図、(b)は(a)の右側面図、(c)は
(a)のDD横断面図、(d)は、(b)のEE断面図
である。
【0104】この図に示すように、ボビン2cに基板2
dを嵌め、基板2dの切り欠き2ddに、磁電変換素子
2bを平設した小基板2baを立設し、ボビン2cの外
周にコイル2aを3個設置し、また、基板2dの孔2d
cに導電端子2fとなるピンを半田付けや圧入によって
立設させ、必要な結線をし、全体を所定の樹脂被覆型
(不図示)にセットして、樹脂一体被覆して、コイルユ
ニット2を作ることができる。
【0105】このとき、図7(b)、(d)で解るよう
に、基板2dの外周縁端2gが樹脂被覆されないで、そ
のまま露出している部分がある。これは、この部分を樹
脂被覆型で支えて、樹脂被覆したためである。このよう
に、基板2dを樹脂被覆型でしっかり支えて、樹脂被覆
を行うと、基板2dが変形することがなく、回転検知の
精度が向上する。
【0106】なお、図7(c)の断面図では、コイル2
aの断面が6つに分かれて見えているが、一つのコイル
2aは、樹脂2eをはさんで隣合っており、隣接してい
るコイル2aは、それぞれ別体のコイル2aである。
【0107】図8は、本発明のブラシレスモータに用い
るコイルユニットの他例を示すもので、(a)はその外
観斜視図、(b)は(a)のFF断面図である。
【0108】図8(a)は、コイルユニット2Aを、図
5と同様の位置から、外観斜視したもので、この場合
は、コイルユニット2Aの全体が樹脂被覆された状態で
示され、樹脂内部のコイル2aなどは見えていないが、
それらは同じ位置に設けられているものである。
【0109】このコイルユニット2Aは、その樹脂被覆
の外周2eaに、冷却用の空気を流通させるための冷却
凹部2hを設けている。
【0110】この冷却凹部2hは、外周2eaの一部
が、このコイルユニット2Aを挿嵌させるコアユニット
3の内径に対して同心状態を維持できる程度に外周2e
aを残してできるだけ凹部面積が広くなるように設け、
その凹部底の外径は、被覆しているコイル2aが見えな
い程度にできるだけ、小さくするようにして、凹部断面
積が大きくなるようにすると、この冷却凹部2hの空気
流通容積が大きくなり、冷却効果が増すと共に、コイル
ユニット2Aの重量を小さくすることにもなり、ブラシ
レスモータ全体の軽量化にも貢献する。
【0111】このように冷却凹部2hを設けると、後述
する冷却孔2iや、コイルユニット2Aの樹脂被覆端面
2ebに生じる他のブラシレスモータの構成部品との隙
間から、空気流通が行われ、、通常のコアユニット3と
外ケース4間の空気流通などによる冷却に加え、コアユ
ニット3とコイルユニット2Aの間でも空気流通させる
ことができ、ブラシレスモータの冷却を更に効果的に行
うことができる。
【0112】コイルユニット2Aには、更に、その内周
から外周に貫通する冷却孔2iを形成している。
【0113】この例では、この冷却孔2iを、この樹脂
2e内部のコイル2aの巻線の中央部分の巻線のない部
分(図5参照)に形成しているが、これに限らず、コイ
ル2a間のコイル2aがない部分がある場合には、そこ
に設けてもよく、できるだけ、冷却孔2iの孔面積が大
きくなるようにすると、上記冷却凹所2hと同様に、空
気流通効果と重量軽減効果を大きくすることができる。
【0114】このようにすると、このコイルユニット2
Aに内蔵されるロータユニット1から、コイルユニット
2Aの外側となるコアユニット3へ軸直角方向の空気流
通の流れが生じ、通常の冷却に加え、ブラシレスモータ
の冷却を更に効果的に行うことができる。特に、冷却凹
所2hと組み合わせれば、冷却効果は相乗的に発揮され
る。
【0115】なお、上記の冷却凹所2hと冷却孔2i
は、それぞれ単独に設置しても、組み合わせて設置して
も、それぞれに効果を発揮する。
【0116】図9は、図8のコイルユニットを用いたブ
ラシレスモータを組み込んだハンドピース本体部の冷却
経路を示す縦断面図である。
【0117】この図9は、図3(c)のコイルユニット
2を、図8のコイルユニット2Aとに変えて、より拡大
して表示したものである。
【0118】この図9が示すように、コイルユニット2
Aを用いると、冷却凹所2h、冷却孔2iの作用により
ブラシレスモータ10の内部に、より多くの空気の冷却
経路が生成され、モータの冷却効率が向上する。
【0119】図10は、図1に示したコアユニットを示
すもので、(a)はその縦断面図、(b)は(a)の左
側面図、(c)は(a)の右側面図である。
【0120】この図10は、コアユニット3の構造を示
すもので、既に説明したコア3a、支え突起3ea、切
り込み溝3b、コアケース3hなどの関係がよく解る。
【0121】図11(a)は、図2のハンドピース本体
部にハンドピースを装着した状態を示す要部破断の正面
図、(b)は(a)のロータ軸の先端に設けられた継手
を説明する要部縦断面図である。
【0122】図11(a)から解るように、ハンドピー
ス本体部Bのワンタッチ係合手段7aに、ハンドピース
Aのシャンク部Aaをワンタッチで装着するだけで、本
発明のブレシレスモータ10で回転駆動される歯科用の
ハンドピースを構成することができ、上述のブラシレス
モータの効果と組み合わせることで、小型、軽量で、
水、空気、及び、後述する図11(b)の照明ランプL
への電力の供給も可能な付加価値の高い医療用、特に、
歯科治療用に適したハンドピースとして使用することが
できる。
【0123】図11(b)によって、このワンタッチ装
着の詳細について説明する。
【0124】ハンドピースAのシャンク部Aaには、駆
動軸Abが内蔵され、この駆動軸Abには、バネAb1
と、このバネAb1によって付勢されて進退可能となっ
ている継手Acが外挿され、継手Acは駆動軸Abと共
回転するようになっている。また、このシャンク部Aa
には、ワンタッチ係合手段7aとの機械的なワンタッチ
係合を実現するための係合受け部Adが取り替え可能に
設けられている。この係合受け部Adに対応して、ワン
タッチ係合手段7aにはCリング7aaが取り替え可能
に外嵌されている。
【0125】こうして、ハンドピースAのシャンク部A
aをハンドピース本体部Bのワンタッチ係合手段7aに
嵌め込むだけで、機械的なワンタッチ係合は、係合受け
部AdとCリング7aaの間で達成され、また、駆動力
の伝達は、駆動軸Abに外挿された継手Acとロータ軸
1bの先端の継手1iの間で同時に達成される。
【0126】また、上記の係合受け部AdとCリング7
aaとは、係合部には焼き入れ処理されているので長期
間の使用に耐え、また、取り替え可能でもあるので、そ
れぞれハンドピースAや、ハンドピース本体部Bのワン
タッチ係合手段7aの全体を取り替えることなく、必要
最小限の部分だけを取り替えることができるので、結果
的にコストダウンを図ることができる。
【0127】なお、ここでは、本発明のブレシレスモー
タの使用例として医療用、特に歯科用のハンドピースに
用いたものを示したが、これに限らず、このブラシレス
モータは、小型で耐久性の必要な回転駆動手段として、
あらゆる分野において使用できるものである。
【0128】
【発明の効果】請求項1に記載のブラシレスモータによ
れば、組み立て容易と、関連部品を順に組み合わせるだ
けで回転の心出しができることを考慮して、現場で組み
立てる部品を、ロータユニット、コアユニット、コイル
ユニット、外ケース、後ブラケットなどにユニット化
し、これらを所定の順序で組み付けるだけで、組み立て
が完了し、前方にロータ軸端、後方に導電端子が突出す
るようにしたので、組み立てが容易で、そのまま医療用
などのブラシレスモータとして使用できる。
【0129】請求項2に記載のブラシレスモータによれ
ば、請求項1に記載のブラシレスモータの効果に加え、
さらに、関連するユニットを組み付けるだけで、軸方向
の位置決めもなされるようにしたので、組み立てが容易
である。
【0130】請求項3に記載のブラシレスモータによれ
ば、請求項1または2のいずれかに記載のブラシレスモ
ータの効果に加え、外ケースに工具結合部を設置し、こ
の工具結合部には、切削刃を備えたハンドピースなどの
切削工具をワンタッチ脱着できるワンタッチ係合手段が
設けられているので、ブラシレスモータをハンドピース
の一部として組み込んで、使用することができる。
【0131】請求項4に記載のブラシレスモータによれ
ば、請求項1〜3のいずれかに記載のブラシレスモータ
の効果に加え、モータ全体の外径を構成する外ケースの
内側にあるコアユニットの外周に切り込み溝を形成し、
対応して前後に透孔部を形成しているので、ここに空気
導管、水導管、通電線などを貫通させて組み込むことが
出来るので、ブラシレスモータ全体の外周を構成する外
ケースの外径を大きくすることなく、モータが小型化で
き、特に、医療用ブラシレスモータとして、付加価値が
高い。また、切削工具などに不可欠の水、空気の供給に
支障がない。
【0132】また、切削作業を行いやすくするために作
業領域を照明するためのランプへの電力の供給も可能で
ある。
【0133】請求項5に記載のブラシレスモータによれ
ば、請求項1〜4のいずれかに記載のブラシレスモータ
の効果に加え、コアユニットと外ケースの間に空気を通
過させ、モータを冷却することができる。
【0134】請求項6に記載のブラシレスモータによれ
ば、請求項1〜5のいずれかに記載のブラシレスモータ
の効果に加え、コアユニットとコイルユニットが着脱可
能となっているので、一体化されているものに比べ、ど
ちらか一方だけを取り替えることができ、修理が簡単に
なり、また、修理コストを低減することができる。
【0135】請求項7に記載のブラシレスモータによれ
ば、請求項1〜6のいずれかに記載のブラシレスモータ
の効果に加え、更に、このモータに電気、水、空気など
を供給するフレキシブルチューブとの連結部との係合手
段である中間ブラケットを備え、この中間ブラケットよ
り所定距離だけ引き込んだ係合突起を後ブラケットに設
けることで、上記連結部との連結を容易、確実にしてい
る。請求項8に記載のブラシレスモータによれば、請求
項1〜7のいずれかに記載のブラシレスモータの効果に
加え、磁電変換素子もコイルユニットに一体的に樹脂被
覆するもので、上記請求項1の効果が、いわゆるセンサ
ー付きブラシレスモータの場合にも発揮される。請求項
9に記載のブラシレスモータによれば、請求項8に記載
のブラシレスモータの効果に加え、樹脂被覆するとき
に、磁電変換素子、つまり、ロータの回転を検知するセ
ンサをコイルによって生じる磁界を避ける位置に設けた
ので、センサの誤動作を避けることができる。
【0136】請求項10に記載のブラシレスモータによ
れば、請求項8又は9のいずれかに記載のブラシレスモ
ータの効果に加え、コイルユニットのボビン、コイル、
磁電変換素子、これらや他の関連部品を取り付ける基板
などを具体的に規定したもので、請求項9の効果を発揮
するブラシレスモータを容易に構成することができる。
【0137】請求項11に記載のブラシレスモータによ
れば、請求項10に記載のブラシレスモータの効果に加
え、基板を樹脂被覆型でしっかり支えて、樹脂被覆を行
うので、基板が変形することがなく、回転検知の精度が
向上する。
【0138】請求項12に記載のブラシレスモータによ
れば、請求項8〜11のいずれかに記載のブラシレスモ
ータの効果に加え、磁電変換素子としてホール素子又は
ホールICを用いたので、一体樹脂被覆と相まって、耐
熱特性が更に向上し、ブラシレスモータ全体のオートク
レーブ滅菌に対する耐久性を更に向上させる。また、ホ
ール素子は、磁束が正負逆転する点でロータの回転を検
知するものなので、磁束の変化の影響を受けやすいが、
請求項9、10と組み合わせることで、コイルの磁界の
影響が避けられ、ホール素子の機能が十分に発揮され
る。
【0139】請求項13に記載のブラシレスモータによ
れば、請求項8〜12のいずれかに記載のブラシレスモ
ータの効果に加え、コイルユニットの外周に、このコイ
ルユニットが挿嵌されるコアユニットの内周との間に、
空気を流通させてブラシレスモータを冷却させるための
冷却凹部を設けたので、通常のコアユニットと外ケース
間の空気流通などによる冷却に加え、ブラシレスモータ
の冷却を更に効果的に行うことができる。
【0140】請求項14に記載のブラシレスモータは、
請求項8〜13のいずれかに記載のブラシレスモータの
効果に加え、コイルユニットの内周から外周に貫通する
冷却孔を形成しているので、ロータユニットから、コア
ユニットへ軸直角方向への空気流通の流れが生じ、請求
項13と同様に、通常の冷却に加え、ブラシレスモータ
の冷却を更に効果的に行うことができる。特に、請求項
13と組み合わせれば、冷却効果は相乗的に発揮され
る。請求項15に記載のブラシレスモータによれば、ロ
ータユニットの前の軸受体の外径を、永久磁石の部分の
外径、後の軸受体の外径より、大きくしたので、ロータ
ユニットを、前から外ケースに脱着することができ、組
み立てだけでなく、修理が容易になる。
【0141】請求項16に記載のブラシレスモータによ
れば、ロータ軸の先端に設けた継手の外径より、ロータ
ユニットのこの継手側の軸受体の内径が大きくなるよう
にしたので、継手を外すことなく、ロータユニットの前
方の軸受体の交換をすることができ、修理交換がし易
い。請求項17に記載の医療用ハンドピースによれば、
上記の特徴を有するブラシレスモータを組み込んだの
で、これらのブラシレスモータの効果と組み合わせるこ
とで、小型、軽量で、水、空気の供給も可能でかつ冷却
効率のよい、付加価値の高い医療用、特に、歯科治療用
に適したハンドピースとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブラシレスモータの一例の組み立て手
順を概念的に説明する外観斜視図
【図2】(a)は、図1に示したブラシレスモータを組
み込んだハンドピース本体部の導管の部分の縦断面図、
(b)は、電気導管の部分の縦断面図
【図3】(c)は、図1に示したブラシレスモータを組
み込んだハンドピース本体部の冷却経路を示す縦断面
図、(d)は(c)のBB横断面図、(e)は(d)の
CC断面図
【図4】図2(a)のAA横断面図
【図5】図1に示したブラシレスモータのコイルユニッ
トを示す要部破断の外観斜視図
【図6】図5のコイルユニットの構成部品を示すもの
で、(a)はボビンの縦断面図、(b)は(a)のボビ
ンの右側面図、(c)は基板の正面図
【図7】図5のコイルユニットの樹脂被覆の詳細を示す
もので、(a)は樹脂被覆したコイルユニットの縦断面
図、(b)は(a)の右側面図、(c)は(a)のDD
横断面図、(d)は、(b)のEE断面図
【図8】本発明のブラシレスモータに用いるコイルユニ
ットの他例を示すもので、(a)はその外観斜視図、
(b)は(a)のFF断面図
【図9】図8のコイルユニットを用いたブラシレスモー
タを組み込んだハンドピース本体部の冷却経路をを示す
縦断面図
【図10】図1に示したコアユニットを示すもので、
(a)はその縦断面図、(b)は(a)の左側面図、
(c)は(a)の右側面図
【図11】(a)は図1、2のハンドピース本体部にハ
ンドピースを装着した状態を示す要部破断の正面図、
(b)は(a)のロータ軸の先端に設けられた継手を説
明する要部縦断面図
【図12】従来のブラシレスモータを示すもので、
(a)はその組み立て手順を概念的に示す外観斜視図、
(b)はそのブラシレスモータの横断面図
【符号の説明】
1 ロータユニット 1a 永久磁石 1b ロータ軸 1c、1f 軸受体 1d、1g 軸部 1e、1h 段 1i 継手 2、2A コイルユニット 2a コイル 2b 磁電変換素子(ホール素子) 2c ボビン 2d 基板 2e 樹脂 2f 導電端子 2g 外周縁端 2h 冷却凹部 2i 冷却孔 3 コアユニット 3a コア 3b 切り込み溝 3c 導管 3d 電気導管 3h コアケース 4 外ケース 4a 軸受孔 4b 透孔部 4c 隙間 5 後ブラケット 5a 軸受孔 5b 孔部 5c 透孔部 5d 係合突起 6 中間ブラケット 7 工具結合部 7a ワンタッチ係合手段 10 ブラシレスモータ A ハンドピース Aa シャンク部 B ハンドピース本体部 Ba 連結部 C フレキシブルチューブ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 3/46 H02K 3/46 B 5/16 5/16 Z 5/22 5/22 7/10 7/10 Z 7/14 7/14 Z 9/02 9/02 Z 21/14 21/14 M 29/08 29/08

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】突出させたロータ軸の両側に軸受体を備え
    永久磁石で構成されたロータユニットと、磁性体材料で
    構成されたコアユニットと、コイルを備え後方より導電
    端子を突出させ樹脂被覆したコイルユニットと、上記ロ
    ータユニットの前方の軸受体を嵌着させる軸受孔を前方
    に有し後方を開口させた外ケースと、この外ケースの開
    口を塞ぎ、上記ロータユニットの後方の軸受体を嵌着さ
    せる軸受孔とコイルユニットの後方より突出させた導電
    端子とを突出させる孔部とを形成した後ブラケットとで
    構成され、 上記外ケース内には、上記ロータユニット、コイルユニ
    ット、コアユニットを内から外に同心状に収容し、上記
    外ケースの開口に上記後ブラケットを装着したときに
    は、上記ロータユニットの前、後の軸受体のそれぞれ
    が、上記外ケースの軸受孔と、上記後ブラケットの軸受
    孔とに嵌着され、かつ上記コイルユニットの後方より突
    出させた導電端子が、上記後ブラケットの孔部より突出
    する構造にしているブラシレスモータ。
  2. 【請求項2】請求項1において、 上記ロータユニットのロータ軸の両側に備えられた軸受
    体を嵌着させる軸部には、嵌着された軸受体を、このロ
    ータユニットを構成する永久磁石を挟んで所定間隔と所
    定位置を維持するように段が設けられ、 上記外ケース内に、上記ロータユニット、コイルユニッ
    ト、コアユニットを内から外に同心状に収容した際に
    は、これらの外ケース、ロータユニット、コイルユニッ
    ト、コアユニット間の相互の軸方向の関係が規定される
    ようにしたことを特徴とするブラシレスモータ。
  3. 【請求項3】請求項1または2のいずれかにおいて、 上記外ケースの前方には、工具結合部が設置され、その
    工具結合部には、ハンドピースなどの切削工具をワンタ
    ッチ脱着できるワンタッチ係合手段が設けられているこ
    とを特徴とするブラシレスモータ。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかにおいて、 上記コアユニットの外周には、軸方向に走る切り込み溝
    を形成し、上記外ケースの前方には、それらの切り込み
    溝に対応した透孔部を形成し、更に上記後ブラケットに
    は、上記切り込み溝に対応させた透孔部を形成している
    ことを特徴とするブラシレスモータ。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれかにおいて、 上記コアユニットの外周と上記外ケースの内周との間に
    所定の隙間を形成し、この隙間に、上記後ブラケット側
    から供給される空気を通過させるようにしたことを特徴
    とするブラシレスモータ。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれかにおいて 上記コアユニットに、上記コイルユニットが着脱可能に
    装着できるようにしたことを特徴とするブラシレスモー
    タ。
  7. 【請求項7】請求項1〜6のいずれかにおいて、 更に、上記外ケースの後方にネジ嵌合され、上記後ブラ
    ケットを内部に嵌合支持する中間ブラケットを備え、こ
    の後ブラケットの後側には、この中間ブラケットより所
    定距離だけ引き込んだ位置に達するような係合突起が設
    けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
  8. 【請求項8】請求項1〜7のいずれかにおいて、 上記コイルユニットは、更に、ロータユニットの回転を
    検知する磁電変換素子を備え、その磁電変換素子をも予
    め樹脂被覆したことを特徴とするブラシレスモータ。
  9. 【請求項9】請求項8において、 上記磁電変換素子を上記コイルユニットのコイルの電磁
    的影響を受けにくい位置に設けて樹脂被覆したことを特
    徴とするブラシレスモータ。
  10. 【請求項10】請求項8または9のいずれかにおいて、 上記コイルユニットは、上記コイルと、このコイルを上
    記ロータユニットの永久磁石を取り囲むように設けるた
    めのボビンと、このコイルや上記磁電変換素子のための
    関連部品を装着し、その反対側に上記導電端子を設けた
    基板とから構成され、 上記磁電変換素子を、上記ボビン上であって、上記コイ
    ルの巻線部位の外側で上記コイルの長手軸方向の一方側
    に隣接して設け、更に、上記基板を、この磁電変換素子
    の上記コイルの反対側で、上記コイルの長手軸に対して
    直交する方向になるように上記ボビンに挿嵌させて、上
    記ボビン、コイル、磁電変換素子、基板を樹脂被覆した
    ものであることを特徴とするブラシレスモータ。
  11. 【請求項11】請求項10において、 上記コイルユニットを樹脂被覆する際には、上記基板の
    上記導電端子を設けた側の外周縁端を樹脂被覆型で支え
    て、樹脂被覆するようにしたことを特徴とするブラシレ
    スモータ。
  12. 【請求項12】請求項8〜11のいずれかにおいて、 上記磁電変換素子としてホール素子又はホールICを用
    いたことを特徴とするブラシレスモータ。
  13. 【請求項13】請求項8〜12のいずれかにおいて、 上記コイルユニットの外周には、上記コイルの長手軸方
    向に伸長する冷却凹部を形成したことを特徴とするブラ
    シレスモータ。
  14. 【請求項14】請求項8〜13のいずれかにおいて、 上記コイルユニットには、その内周から外周に貫通する
    冷却孔を形成したことを特徴とするブラシレスモータ。
  15. 【請求項15】ロータ軸に固定された永久磁石を挟むよ
    うに軸受体を備えたロータユニットと、磁性体材料で構
    成されたコアユニットと、コイルを備えたコイルユニッ
    トと、上記ロータユニットの双方の軸受体を嵌着させる
    軸受孔を備えた外ケースとで構成されたブラシレスモー
    タであって、 上記ロータユニットの前方の軸受体の外径が、上記ロー
    タユニットの永久磁石の部分の外径、及び、後方の軸受
    体の外径より大きくなっており、上記外ケースの双方の
    軸受孔が、上記ロータユニットの前方及び後方の軸受体
    の外径に対応させたものになっていることを特徴とする
    ブラシレスモータ。
  16. 【請求項16】ロータ軸に固定された永久磁石を挟むよ
    うに軸受体を備えたロータユニットと、磁性体材料で構
    成されたコアユニットと、コイルを備えたコイルユニッ
    トと、上記ロータユニットの双方の軸受体を嵌着させる
    軸受孔を備えた外ケースとで構成されたブラシレスモー
    タであって、 上記ロータユニットのロータ軸の先端には、ハンドピー
    スのシャンク部に回転力を伝達するための継手が設けら
    れ、上記ロータユニットのこの継手側の軸受体の内径
    を、この継手の外径より大きくなるようにしたことを特
    徴とするブラシレスモータ。
  17. 【請求項17】請求項1〜16のいずれかに記載のブラ
    シレスモータを、医療用ハンドピースのシャンク部と、
    フレキシブルチューブを連結する連結部との間に組み込
    んだことを特徴とする医療用ハンドピース。
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