JP2001157493A - 多相パルスモータ及び該多相パルスモータを用いた歯科用ハンドピース - Google Patents

多相パルスモータ及び該多相パルスモータを用いた歯科用ハンドピース

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JP2001157493A
JP2001157493A JP32988799A JP32988799A JP2001157493A JP 2001157493 A JP2001157493 A JP 2001157493A JP 32988799 A JP32988799 A JP 32988799A JP 32988799 A JP32988799 A JP 32988799A JP 2001157493 A JP2001157493 A JP 2001157493A
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phase
pulse
winding
motor
voltage
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JP32988799A
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English (en)
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Hiroharu Okuda
啓晴 奥田
Minoru Yoshida
穰 吉田
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Osada Research Institute Ltd
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Osada Research Institute Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯科用マイクロエンジンハンドピース内に収
納可能な小型の多相パルスモータを提供する。 【解決手段】 モータMは、巻線を有するステータと、
該ステータ内に配設された永久磁石からなるロータとか
ら成り、前記多相の巻線に順次直流パルス電圧を印加し
て回転磁界を形成し、該回転磁界に追従して前記ロータ
を回転させる。多相の巻線に順次発生する逆起電圧のゼ
ロクロス点を計測部3で検出し、2つのゼロクロス点間
の時間を計測する。演算制御部4は該ゼロクロス点間の
時間に応じて、半導体スイッチ素子T1〜T8のオン・オ
フを制御して前記巻線に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多相パルスモータ
及び該多相パルスモータを用いた歯科用マイクロモータ
ハンドピースに関する。
【0002】
【従来の技術】歯科治療においては、歯牙の切削等に、
マイクロエンジンを用いるが、このマイクロエンジン
は、周知のように、動力部ケース内にマイクロモータを
有し、該モータの回転をスピンドル等を介してヘッドケ
ース内に配設されている回転軸に伝達し、該回転軸に着
脱自在に装着されている切削具により歯牙の切削を行う
ものである。
【0003】しかし、このマイクロエンジンは、握手ケ
ース内のモータの回転をヘッドケース内の回転軸に伝達
するために、スピンドル等の動力伝達機構を必要とし、
更には、回転軸の回転数を高めるために増速機構を必要
をする等、多くの部材を必要とし、構造が複雑となるば
かりでなく、コストの高いものになるという問題があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとき問題を解
決するために、本出願人は、先に、ハンドピースのヘッ
ドケース内にマイクロモータを収納し、該マイクロモー
タの回転軸に切削具を着脱自在に装着できるようにした
歯科用マイクロエンジンハンドピースを提案したが(特
開平7−163584号公報)、本発明は、これを更に
改良して、より実用可能にしたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、多相
の巻線を有するステータと、該ステータ内に配設された
永久磁石からなるロータとから成り、前記多相の巻線に
順次パルス電圧を印加して回転磁界を形成し、該回転磁
界に追従して前記ロータを回転させるようにした多相パ
ルスモータにおいて、前記多相の巻線に順次発生する逆
起電圧のゼロクロス点を検出し、前後する2つのゼロク
ロス点間の時間差を計測し、該ゼロクロス点間の時間に
応じて、前記巻線に印加するパルス電圧を印加するよう
にしたことを特徴としたものである。
【0006】請求項2の発明は、請求項1において、前
記巻線に印加するパルス電圧を前記計測時間差とゼロク
ロス点のタイミングを基に最適な位相とパルス幅とする
ことを特徴としたものである。
【0007】請求項3の発明は、請求項1又は2のいず
れかの発明において、前記各巻線は、前記パルス電圧が
印加される側の端子が順次に変化することを特徴とした
ものである。
【0008】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れかの発明において、前記パルス電圧を可変とし、該パ
ルス電圧の大きさに応じて、前記ロータの回転数を可変
としたことを特徴としたものである。
【0009】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいず
れかに記載の多相パルスモータを、前記歯科用マイクロ
モータハンドピースのヘッド部内に有することを特徴と
したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明が適用されるモー
タの一例としての2相パルスモータの要部概略構成図
で、図中、Mは2相パルスモータ、10は該モータMの
ステータ、20は該ステータM内において矢印方向に回
転可能に設けられたロータ(永久磁石)で、ステータ1
0は、周辺に巻線11(A相)、12(B相)を有す
る。図1において、今、ロータ20が矢印の方向へ回転
しているとすると、ある時間を基準として、図2の様な
逆起電圧が巻線11(A相)、12(B相)に発生す
る。
【0011】これに対して、図3に示すように、2つの
巻線11(相A),12(相B)にパルス電圧を印加し
て電流を流すことによって駆動力を得ることができる。
この印加電圧の波形を発生させるにあたり、その位相の
基準となる信号が必要になる。その信号をモータMの巻
線11,12の逆起電圧から得るときに、簡単な方法と
して、各巻線11,12の逆起電圧がゼロを境にプラス
かマイナスかの組み合わせによって得ようとすると、そ
の波形は、図3に示した波形に対して45度の位相がず
れているので、そのままでは使用できない。そこで、何
らかの方法で位相をずらさなければならない。そのた
め、本発明においては、巻線11,12に発生する逆起
電圧の周期を測定して45度の位相差に相当する時間差
をマイクロプロセッサにて計算し、その時間差をつけて
印加電圧を発生させることにより、解決したものであ
る。
【0012】図4は、前記の動作原理を説明するための
電気信号波形図で、図4(A)はA相及びB相の逆起電
圧、図4(B)はA相印加電圧、図4(C)はB相印加
電圧を示す。図4において、B相の逆起電圧がマイナス
からプラスに変化した時(t 1)から時間計測を開始
し、A相の逆起電圧がプラスからマイナスに変化した時
(t2)に終了する。このとき得られた時間差Δtの半
分が45度の位相差に相当する。従って、t2からΔt
/2だけ遅れた時刻t3にてA相に電圧を印加すればよ
い。また、t2の時点で新たな時間計測を開始してお
き、次に、B相がプラスからマイナスに変化した時刻t
4に終了し、その時間差の半分だけ遅れてB相に電圧を
印加する。順次このような動作を繰り返して行くことに
よって、図3の波形を発生させることができる。
【0013】図5は、上述のごとき動作原理に基づいて
構成した本発明によるモータ回路の一例を説明するため
の図で、図中、1は直流可変電源、2はゼロクロス点検
出器、3は制御部、4は直流可変電源1の電圧を調整し
てモータMの回転数を制御する操作パネルで、ゼロクロ
ス点検出器2は、図4において説明したようにして、モ
ータMのA相逆起電圧及びB相逆起電圧の正負とゼロク
ロス点を順次検出し、制御部3により連続する2つのゼ
ロクロス点間の時間差を計測し、その半分の時間を演算
し、直前のゼロクロス点よりこの半分の時間だけ遅れた
時点で、適切な相にパルス電圧を印加する。
【0014】図5において、例えば、巻線の逆起電圧が
B相が正から負、ついでA相が負から正へ変化した時、
そのゼロクロス点間の時間差及びその半分の時間Δt/
2を計算し、前記A相のゼロクロス点を検出した後、Δ
t/2経過後、半導体スイッチ素子T1,T4をオンし
て、モータMの巻線AにA+→A−方向に電流を流す。
同様にして、次の連続する2点(A相が負から正,B相
が負から正)間の時間及びその差を計測し、半分の時間
経過後、T1,T4をオフにするとともに、半導体スイッ
チ素子T6,T7をオンしてモータMの巻線BにB+→B
−方向に電流を流す。以下、同様にして、半導体スイッ
チ素子T3,T2をオンして、モータMの巻線AにA−→
A+方向に電流を流し、その後、半導体スイッチ素子T
5,T8をオンして巻線BにB−→B+方向に電流を流
し、以下、同様の動作を繰り返す。これにより、モータ
Mを回転させる。なお、モータMを起動するためには、
最初、マイクロプロセッサにて、ある一定の周期にて、
前述の順序で、モータMの巻線に電流を強制的に流し、
ロータ20を、それによって形成される回転磁界に強制
的に追従させて回転させる。
【0015】図6は、本発明が適用される例としての三
相パルスモータの結線例を示す図である。図7は、本発
明を三相パルスモータに適用した場合の動作原理を説明
するための電気信号波形で、図7(A)は各相の逆起電
圧波形、図7(B)は位相補正の無い場合のV相印加電
圧波形及び電流波形、図7(C)は位相補正を行った場
合のV相印加電圧波形及び電流波形を示す。図7(A)
においてゼロクロス点間時間差Δtのみを利用して印加
電圧を発生させると、巻線のインダクタンス成分の影響
により電圧に対し電流の位相が遅れ、図7(B)に示す
電流波形となる。このことは、特にモータを高速で回転
させる場合問題となる。そこで、図7(C)に示すとお
り、あらかじめ時間αだけ印加電圧の位相を進めておく
ことにより電流波形の位相遅れを減らすことが可能とな
る。これらの例で行う時間差計測、演算、位相補正に必
要な処理は、マイクロプロセッサ等を用いてデジタル的
に行うことにより容易かつ高精度に実現できる。
【0016】なお、以上には、本発明による多相パルス
モータ自体について説明したが、本発明による多相パル
スモータは、歯科用マイクロモータハンドピースにヘッ
ド内に挿入して使用して好適なものであり、その場合に
は、ロータ20の回転軸を中空(円筒)体とし、この円
筒体の中に、周知の構成にて、チャック機構を組み、該
チャック機構にて、切削バー等を回転自在に取り付ける
ようにするとよい。このようにすれば、歯科用マイクロ
モータハンドピースのヘッド部内に切削バーの駆動モー
タを有するので、握持部にモータを持つ従来技術に比
し、モータの回転を切削バーに伝達するための握持部か
らヘッド部まで延長する回転伝達軸等を必要とせず、歯
科用マイクロモータハンドピースを軽量化、小型化する
ことができ、非常に使い勝手のよい歯科用マイクロモー
タハンドピースを提供することができる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、簡単な回路構成によって、つまり、直流(正
又は負)パルス電圧によって、換言すれば、直流電圧を
単にオン・オフ制御するのみで、多相交流を作成するこ
とができ、しかも、そのパルス電圧の大きさを変えるの
みで、簡単にモータの回転数を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される多相パルスモータの一例
を示す要部構成図である。
【図2】 図1に示したモータのステータ巻線に誘起さ
れる逆起電圧の波形を示す図である。
【図3】 図1に示したモータの各相に印加する電圧の
波形を示す図である。
【図4】 本発明の動作原理を説明するための図であ
る。
【図5】 本発明によるモータ駆動回路の一例を説明す
るための図である。
【図6】 本発明が適用される例としての三相パルスモ
ータの結線例を示す図である。
【図7】 本発明を三相パルスモータに適用した場合の
動作原理を説明するための電気信号の波形を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…直流可変電源、2…ゼロクロス点検出器、3…演算
制御部、4…操作パネル、10…ステータ、20…ロー
タ、M…モータ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年6月9日(2000.6.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、多相
の巻線を有するステータと、該ステータ内に配設された
永久磁石からなるロータとから成り、前記多相の巻線に
順次パルス電圧を印加して回転磁界を形成し、該回転磁
界に追従して前記ロータを回転させるようにした多相パ
ルスモータにおいて、前記多相の巻線に順次発生する逆
起電圧のゼロクロス点を検出し、2つのゼロクロス点間
の時間差を順次計測し、該ゼロクロス点間の時間に対応
したタイミングで、後のゼロクロス点を生成した巻線に
パルス電圧を印加するようにしたことを特徴としたもの
である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】請求項3の発明は、請求項1又は2のいず
れかの発明において、前記巻線は、前記パルス電圧が印
加される側の端子が前回と今回とで変わることを特徴と
したものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れかの発明において、前記パルス電圧を可変とし、該パ
ルス電圧の大きさに応じて前記ロータの回転数を変える
ようにしたことを特徴としたものである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多相の巻線を有するステータと、該ステ
    ータ内に配設された永久磁石からなるロータとから成
    り、前記多相の巻線に順次パルス電圧を印加して回転磁
    界を形成し、該回転磁界に追従して前記ロータを回転さ
    せるようにした多相パルスモータにおいて、前記多相の
    巻線に順次発生する逆起電圧のゼロクロス点を検出し、
    2つのゼロクロス点間の時間差を計測し、該ゼロクロス
    点間の時間に対応したタイミングで、前記巻線にパルス
    電圧を印加するようにしたことを特徴とする多相パルス
    モータ。
  2. 【請求項2】 前記巻線に印加するパルス電圧を前記計
    測時間差とゼロクロス点のタイミングを基に最適な位相
    とパルス幅とすることを特徴とする請求項1又は2に記
    載の多相パルスモータ。
  3. 【請求項3】 前記各巻線は、前記パルス電圧が印加さ
    れる側の端子が順次に変わることを特徴とする請求項1
    又は2のいずれかに記載の多相パルスモータ。
  4. 【請求項4】 前記パルス電圧を可変とし、該パルス電
    圧の大きさに応じて、前記ロータの必要な回転数を得る
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の多
    相パルスモータ。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の多相
    パルスモータをヘッド部内に有することを特徴とする歯
    科用マイクロモータハンドピース。
JP32988799A 1999-11-19 1999-11-19 多相パルスモータ及び該多相パルスモータを用いた歯科用ハンドピース Pending JP2001157493A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011139582A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Sanyo Electric Co Ltd モータ駆動回路
JP2011139581A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Sanyo Electric Co Ltd モータ駆動回路
JP2011139578A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Sanyo Electric Co Ltd モータ駆動回路

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011139582A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Sanyo Electric Co Ltd モータ駆動回路
JP2011139581A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Sanyo Electric Co Ltd モータ駆動回路
JP2011139578A (ja) * 2009-12-28 2011-07-14 Sanyo Electric Co Ltd モータ駆動回路

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