JP2002253576A - Dental handpiece - Google Patents

Dental handpiece

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JP2002253576A
JP2002253576A JP2001058945A JP2001058945A JP2002253576A JP 2002253576 A JP2002253576 A JP 2002253576A JP 2001058945 A JP2001058945 A JP 2001058945A JP 2001058945 A JP2001058945 A JP 2001058945A JP 2002253576 A JP2002253576 A JP 2002253576A
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明 千葉
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和伸 小川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in a conventional dental handpiece or the poor space efficiency within the handpiece because the rotator of the bearing-less motor of the conventional handpiece is rotated in contact with a stator when a pneumatic control circuit has a trouble at starting or the like, and has a plurality of rotating speed detection sensors and signal transmission lines. SOLUTION: This dental handpiece comprises a winding group 13 for generating a torque in a stator 27, a winding group for generating a radial force in the above winding group, and a radially moving rotator 12 having a magnetic pole permanent magnet arranged within the stator, and the rotator 12 is arranged on the main axis within a housing arranged on the circumference of the stator. The torque generating winding of the stator has the function of detecting the induced voltage of the winding to estimate the radial position, a circuit for detecting and integrating the generated voltage of the stator winding, the function of detecting this value, the function of detecting the rotating angle and position of the rotator by an electronic circuit, and the function of driving an inverter circuit by the rotating angle. The circuit has the function of supplying the voltage or current synchronized to the rotating angle position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、歯科治療用のイン
スツルーメントに係り、特にベアリングレスモーターを
用いた歯科用ハンドピースに関する。
The present invention relates to an instrument for dental treatment, and more particularly to a dental handpiece using a bearingless motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ベアリングレスモーターにおける
回転子の保持は、半径方向は、回転子スリーブと軸受け
スリーブの周囲の隙間に圧縮空気を送って浮上させ非接
触で保持しており、またスラスト方向は永久磁石によっ
て軸をセットしていた。また、モータの停止時には、圧
縮空気が送られないため、固定子と回転子は接触してい
た。さらに、軸の回転速度は、複数の検出センサーを配
設し計測していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a bearingless motor, a rotor is held in a non-contact manner in a radial direction by sending compressed air to a gap around a rotor sleeve and a bearing sleeve so that the rotor floats in a non-contact manner. Had set the shaft with permanent magnets. Further, when the motor is stopped, the stator and the rotor are in contact because the compressed air is not sent. Further, the rotational speed of the shaft is measured by arranging a plurality of detection sensors.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記回
転子を圧縮空気により非接触にて保持するための圧縮空
気の供給と、回転子スリーブ及び軸受けスリーブの構造
は複雑で、精密加工を要し、また、スラスト方向の永久
磁石による軸のセットも複雑で精密加工を要した。そし
て、モータの停止時には、圧縮空気がないため固定子と
回転子は接触しており、始動時空気制御回路に不具合あ
ると接触しながら回転するおそれがあった。また、複数
の回転速度の検出センサーとその信号の送出は、限られ
たハンドピース内のスペース効率を悪くしかつ面倒であ
った。本発明はこれらの課題を解決する歯科用ハンドピ
ースを提供する。
However, the supply of the compressed air for holding the rotor in a non-contact manner with the compressed air and the structure of the rotor sleeve and the bearing sleeve are complicated and require precision machining. In addition, the setting of the shaft by the permanent magnet in the thrust direction was complicated and required precision machining. When the motor is stopped, the stator and the rotor are in contact with each other since there is no compressed air. In addition, the detection sensors for detecting a plurality of rotation speeds and the transmission of the signals have reduced the space efficiency in a limited handpiece and have been troublesome. The present invention provides a dental handpiece that solves these problems.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記に鑑み本発明等は、
鋭意実験研究の結果下記の手段によりこの課題を解決し
た。歯科治療における歯牙切削用のインスツルメントで
あって、マイクロモータハンドピース(以下歯科用ハン
ドピースという)に使用されるモータが、インナーロー
タ型のモータと磁気軸受け機能をモータ本体に一体化し
て、独立した軸受け機構を持たないベアリングレスモー
タであって、該モータは、 (1)固定子にトルクを発生する巻線群を備え、また、
該固定子の巻線群に、半径方向力を発生する巻線群又
は、一つの巻線群を備え、前記固定子内部には、磁極を
構成する永久磁石が配置されたケイ素鋼あるいは無垢の
鉄心等で構成された回転運動を行いかつ半径方向に運動
する回転子、を備えてなり、さらに、前記固定子外周に
はハウジングが構成され、また、前記回転子は、前記ハ
ウジング内の主軸上に構成され、該主軸は歯科用ハンド
ピースに接続されてなる構造を備えてなり、前記固定子
巻線群に電流を供給することにより発生する起磁力との
相互作用により、前記巻線群の電流振幅、位相を調整す
ることにより、トルクと半径方向力を発生する機能と、
前記半径方向力は、半径方向の前記回転子位置を調整し
あるいは半径方向の振動を抑制する機能及び、前記トル
クは、前記回転子の回転速度を調整する機能を備えてな
ることを特徴とする歯科用ハンドピース。 (2)固定子のトルクを発生する巻線に、高周波の正弦
波電圧あるいは、PWMにより生じる高周波電圧を重畳
し、回転子の半径方向の位置に依存して自己インダクタ
ンスあるいは、相互インダクタンスが変化することによ
り、巻線端子に発生する誘起電圧を検出する機能及び、
検出した誘起電圧から半径方向の位置を推定する機能を
備え、半径方向位置センサを必要としないことを特徴と
する(1)項記載の歯科用ハンドピース。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In view of the above, the present invention, etc.
As a result of intensive experimental research, this problem was solved by the following means. An instrument for tooth cutting in dental treatment, a motor used for a micromotor handpiece (hereinafter referred to as a dental handpiece), which integrates an inner rotor type motor and a magnetic bearing function into a motor body, A bearingless motor having no independent bearing mechanism, comprising: (1) a group of windings for generating torque on a stator;
The winding group of the stator includes a winding group that generates a radial force or one winding group, and inside the stator, silicon steel or solid steel in which permanent magnets that constitute magnetic poles are disposed. A rotor configured to perform a rotary motion and move in a radial direction, such as an iron core, and further, a housing is configured on an outer periphery of the stator, and the rotor is mounted on a main shaft in the housing. The main shaft is provided with a structure connected to a dental handpiece, and the main shaft has an interaction with a magnetomotive force generated by supplying a current to the stator winding group. A function to generate torque and radial force by adjusting the current amplitude and phase;
The radial force has a function of adjusting the position of the rotor in the radial direction or suppressing vibration in the radial direction, and the torque has a function of adjusting the rotation speed of the rotor. Dental handpiece. (2) A high-frequency sine wave voltage or a high-frequency voltage generated by PWM is superimposed on the stator torque generating winding, and the self-inductance or the mutual inductance changes depending on the radial position of the rotor. By detecting the induced voltage generated at the winding terminal,
The dental handpiece according to (1), which has a function of estimating a radial position from the detected induced voltage and does not require a radial position sensor.

【0005】(3)固定子の巻線に発生する電圧を検出
する機能及び、前記電圧を積分する回路及び電圧の積分
値を検出する機能を備え、また、アナログあるいはデジ
タル電子回路により回転子の回転角度位置を検出する機
能及び、検出した回転角度に基づいてインバータ回路を
駆動する機能を備え、前記インバータ回路は、回転子の
回転角度位置に同期した電圧あるいは電流を供給する機
能を備えてなり、ホール素子などの回転子の回転角度位
置センサを必要としないことを特徴とする(1)又は
(2)項記載の歯科用ハンドピース。 (4)回転子に配設された永久磁石に、金属板又は網状
の良導体を配設し、主軸が変位すると渦電流によるダン
ピング力が発生することを特徴とする(1)〜(3)項
のいずれか1項記載の 歯科用ハンドピース。 (5)ベアリングレスモータが、半径方向位置制御磁気
軸受けに、トルクを発生する機能を追加した2軸制御で
あることを特徴とする請求項(1)〜(4)項のいずれ
か1項に記載の歯科用ハンドピース。 (6)ベアリングレスモータが2軸制御のモータを2個
直列に配設し、各を制御する4軸制御としたことを特徴
とする(1)〜(5)項のいずれか1項記載の歯科用ハ
ンドピース。
(3) It has a function of detecting a voltage generated in the winding of the stator, a circuit for integrating the voltage and a function of detecting an integrated value of the voltage, and an analog or digital electronic circuit for the rotor. It has a function of detecting a rotation angle position and a function of driving an inverter circuit based on the detected rotation angle, and the inverter circuit has a function of supplying a voltage or a current synchronized with the rotation angle position of the rotor. The dental handpiece according to (1) or (2), which does not require a rotation angle position sensor of the rotor such as a Hall element. (4) A metal plate or a net-like good conductor is disposed on the permanent magnet disposed on the rotor, and a damping force due to eddy current is generated when the main shaft is displaced (1) to (3). The dental handpiece according to any one of the preceding claims. (5) The bearingless motor according to any one of (1) to (4), wherein the bearingless motor is a two-axis control in which a function of generating torque is added to a radial position control magnetic bearing. The dental handpiece as described. (6) The bearingless motor according to any one of (1) to (5), wherein two two-axis control motors are arranged in series and four-axis control is performed to control each motor. Dental handpiece.

【0006】(7)モータシャフトの端部に軸方向の変
位並びに半径方向の変位を抑制する同極を向き合わせた
環状の永久磁石を配設し、マイクロモーターハンドピー
スの筐体内に収納して、モータの停止時及び回転時に、
固定子と回転子の接触を無くしたことを特徴とする
(1)〜(6)項のいずれか1項記載の歯科用ハンドピ
ース。 (8)モータシャフトの端部に軸方向の変位並びに半径
方向の変位を抑制する同極を向き合わせた直径が大とな
る方向に僅かに異なる環状の永久磁石を複数個階段状に
配設し、マイクロモーターハンドピースの筐体内に収納
して、モータの停止時及び回転時に、固定子と回転子の
接触を無くしたことを特徴とする(1)〜(7)項のい
ずれか1項記載の歯科用ハンドピース。 (9)モータシャフト端部に、軸方向の変位並びに半径
方向の変位を抑制する同極を斜めに向き合わせた、上下
面を中空にした円錐台状の永久磁石をマイクロモーター
ハンドピースの筐体内に収納し、モータの停止時及び回
転時に、固定子と回転子の接触を無くしたことを特徴と
する(1)〜(8)項のいずれか1項に記載の歯科用ハ
ンドピース。 (10)モータの両軸に、上下にモータの停止時に回転
子と固定子の接触を防止する超硬、耐摩耗性を有する環
状のタッチダウンベアリングを配設し、また、軸方向の
変位を抑制する同極を向き合わせた環状の永久磁石を配
設し、モーターハンドピースの筐体内に収納してなるこ
とを特徴とする(1)〜(6)項のいずれか1項記載の
歯科用ハンドピース。
(7) At the end of the motor shaft, there is disposed an annular permanent magnet having opposite poles for suppressing axial displacement and radial displacement, and is housed in the housing of the micromotor handpiece. When the motor stops and rotates,
The dental handpiece according to any one of (1) to (6), wherein contact between the stator and the rotor is eliminated. (8) At the end of the motor shaft, a plurality of ring-shaped permanent magnets slightly different in the direction in which the diameter increases with the same pole opposing the same pole that suppresses axial displacement and radial displacement are arranged stepwise. The method according to any one of (1) to (7), wherein the stator is accommodated in a housing of the micromotor handpiece so that the contact between the stator and the rotor is eliminated when the motor stops and rotates. Dental handpiece. (9) At the end of the motor shaft, a truncated conical permanent magnet whose upper and lower surfaces are hollow, with the same poles obliquely opposed to suppress axial displacement and radial displacement, is placed inside the housing of the micromotor handpiece. The dental handpiece according to any one of (1) to (8), wherein the stator and the rotor are not in contact with each other when the motor is stopped and rotated. (10) On both shafts of the motor, an annular touch-down bearing having abrasion resistance which prevents the rotor and the stator from coming into contact with each other when the motor is stopped is disposed vertically. A dental permanent magnet as set forth in any one of (1) to (6), wherein an annular permanent magnet having the same pole facing each other is disposed and housed in a housing of the motor handpiece. Handpiece.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。1つの電磁機械によりトルクと半径方向
に直交2軸の電磁力を発生する2軸制御ラジアル磁気軸
受けにトルクを発生する機能を追加したベアリングレス
モーターは、(電気学会誌117巻9号、1997年
「ベアリングレスモーター」深尾正、千葉明 著)及
び、ベアリングレスモータのセンサレス化制御(電気学
会誌1999年2月25日、リニアドライブ研究会資料
「ベアリングレスモータのセンサレス化制御」深尾正、
千葉明、室野井和文 著)等に公開されており、また、
軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する軸方向用
及び半径方向用とを斜めに向かい合わせて配設し一体化
した永久磁石に関しては(特開平10−306823
「永久磁石およびこの永久磁石を使用した磁気浮上支持
構造」)に開示されている。さらに、検出センサを用い
ない軸の回転数の計測は(トランジスタ技術2000年
2月号「センサレスDCモータの駆動法」日下智 著)
等に記載されている。しかし、上記は各独立した事項で
あった。本発明ではこれら各事項の特徴を利用し、特に
軽量小型でかつ高速回転が要求される歯科用マイクロモ
ータハンドピースの筐体内に、まとめて収納した新規で
かつ進歩性のある歯科用モータハンドピースを提供す
る。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A bearingless motor that adds a function of generating torque to a two-axis control radial magnetic bearing that generates torque and two-axis electromagnetic force in the radial direction by one electromagnetic machine is described in (IEEJ Vol. 117, No. 9, 1997). "Bearingless motors" by Tadashi Fukao and Akira Chiba) and sensorless control of bearingless motors (February 25, 1999, IEEJ, Linear Drive Workshop, "Sensorless control of bearingless motors" by Tadashi Fukao,
Akira Chiba, Kazufumi Muronoi) and others,
Regarding a permanent magnet which is disposed obliquely with respect to an axial direction and a radial direction which suppresses axial displacement and radial displacement, and which are integrally arranged (Japanese Patent Laid-Open No. 10-306823).
"A permanent magnet and a magnetic levitation support structure using the permanent magnet"). Furthermore, measurement of the number of rotations of a shaft without using a detection sensor is described in "Transistor Technology, February 2000," Method of Driving a Sensorless DC Motor "by Satoshi Kusaka.
And so on. However, the above was an independent matter. The present invention makes use of the features of each of these items, and in particular, a novel and inventive dental motor handpiece that is housed together in a housing of a dental micromotor handpiece that is required to be lightweight and small and that high speed rotation is required. I will provide a.

【0008】[0008]

【実施例】以下本発明の実施の事例を図に基づいて説明
する。図1は本発明の歯科用ハンドピース(2軸制御ベ
アリングレスモーター・永久磁石・ストレート型ハンド
ピース)の外観図及び着脱嵌合部とベアリングレスモー
タ収納部の縦断面図である。以下、上記事例の歯科用ハ
ンドピースを、マイクロモーターハンドピースという。
図において、1はマイクロモータハンドピース、2はハ
ンドピース前方部、3は着脱用アダプタ、4はOリン
グ、5はモータクラッチ、6は抜け止めリング、7は着
脱部、8aはシャフト側スラスト用永久磁石、8bはケ
ース側スラスト用永久磁石、9aはシャフト側ラジアル
用永久磁石、9bはケース側ラジアル用永久磁石、10
はスリーブ、11は導水パイプ、12は回転子、13は
固定子の電機子巻線、14はモータケース、15は水継
手、16はエア継手、17はエア通路、18は電気信号
ピン、19はランプ、20はシャフト、27は固定子、
28は空隙、29は接栓部、36はベアリングレスモー
タを示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view of a dental handpiece (two-axis control bearingless motor / permanent magnet / straight type handpiece) of the present invention, and a longitudinal sectional view of a detachable fitting portion and a bearingless motor storage portion. Hereinafter, the dental handpiece of the above case is referred to as a micromotor handpiece.
In the drawing, 1 is a micromotor handpiece, 2 is a front part of the handpiece, 3 is a detachable adapter, 4 is an O-ring, 5 is a motor clutch, 6 is a retaining ring, 7 is a detachable part, and 8a is a shaft-side thrust. A permanent magnet, 8b is a case-side thrust permanent magnet, 9a is a shaft-side radial permanent magnet, 9b is a case-side radial permanent magnet, 10b.
Is a sleeve, 11 is a water pipe, 12 is a rotor, 13 is an armature winding of a stator, 14 is a motor case, 15 is a water coupling, 16 is an air coupling, 17 is an air passage, 18 is an electric signal pin, 19 Is a ramp, 20 is a shaft, 27 is a stator,
28 is a gap, 29 is a plug portion, and 36 is a bearingless motor.

【0009】図1に示したように、マイクロモータハン
ドピース1は、ハンドピース前方部2と、ベアリングレ
スモータ36を収納したモータケース14とは、着脱部
7の箇所で着脱でき、また施術時の歯牙に対する注水、
エアの吹きつけ等は、従来と同様に行うことができる。
ベアリングレスモータ36は、前記モータケース14の
中央部に配設されており、シャフト20は前後からみて
中心に配置され、その両端部には環状のシャフト側ラジ
アル用永久磁石9aがシャフト20に直交して固着され
ている。この環状の永久磁石の外周には、狭い空隙を隔
てて環状のケース側ラジアル用永久磁石の9bの内径が
対峙している。上記の磁石は互いに同極で反発し、回転
時及び停止時もシャフト20の上下左右の全周を非接触
で保持する。
As shown in FIG. 1, in the micromotor handpiece 1, the handpiece front part 2 and the motor case 14 accommodating the bearingless motor 36 can be attached and detached at the attachment / detachment portion 7, and the micromotor handpiece 1 can be used for medical treatment. Water injection into the teeth,
Blowing of air or the like can be performed in the same manner as in the related art.
The bearingless motor 36 is disposed at the center of the motor case 14, and the shaft 20 is disposed at the center when viewed from the front and rear. At both ends, an annular shaft-side radial permanent magnet 9a is orthogonal to the shaft 20. It is fixed. The inner diameter of the annular case-side radial permanent magnet 9b faces the outer periphery of the annular permanent magnet with a small gap therebetween. The magnets repel each other with the same polarity, and hold the entire upper, lower, left, and right circumferences of the shaft 20 in a non-contact manner even during rotation and stop.

【0010】そして、前記シャフト20のラジアル永久
磁石9aの各外側には環状のシャフト側スラスト用永久
磁石8aが配設され,それに対向する位置に、着脱用ア
ダプタ3の末端に固定された環状のスラスト用永久磁石
8b及び接栓部29に配設された環状のスラスト用永久
磁石8bが空隙を隔てて対峙している。上記の磁石は互
いに同極で反発し、回転時及び停止時もシャフト20の
前後のスラスト方向を非接触で保持する。上記によっ
て、回転子12は常時非接触の状態で保持される。
An annular shaft-side thrust permanent magnet 8a is disposed outside each of the radial permanent magnets 9a of the shaft 20, and a ring-shaped permanent magnet 8a fixed to the end of the detachable adapter 3 is provided at a position facing the permanent magnet 8a. The thrust permanent magnet 8b and the annular thrust permanent magnet 8b disposed on the plug portion 29 face each other with a gap. The above magnets repel each other with the same polarity, and hold the thrust directions before and after the shaft 20 in a non-contact manner even during rotation and stop. As described above, the rotor 12 is always kept in a non-contact state.

【0011】図2は、図1A−A’の横断面図である。
図において、21aは回転子に埋設されたN極の永久磁
石、21bは回転子に埋設されたS極の永久磁石、22
は4極モータ巻線、23は2極位置制御巻線、24は固
定子の歯、25は向こう側から手前への通線方向、26
は手前側から向こう側への通線方向、NU・NV・NW
は3相4極の4分の1極、NUb・NVb・NWbは3
相2極の2分の1極、φsは回転方向、を示す。そし
て、固定子の電機子巻線13(図1):4極モータ巻線
22及び2極位置制御巻線23(図2)は、図に示した
ように配線されている。図1及び図2に示した歯科治療
における歯牙切削用のインスツルメント(マイクロモー
タハンドピース1)に使用されるモータは、インナーロ
ータ型のモータと磁気軸受け機能をモータ本体に一体化
して、独立した軸受け機構を持たないベアリングレスモ
ータであり、
FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1A-A '.
In the figure, 21a is an N-pole permanent magnet embedded in the rotor, 21b is an S-pole permanent magnet embedded in the rotor, 22
Is a four-pole motor winding, 23 is a two-pole position control winding, 24 is the stator tooth, 25 is the direction of the wire from the other side to the front, 26
Is the direction of traffic from the near side to the other side, NU / NV / NW
Is 1/4 of 3 phase 4 pole, NUb / NVb / NWb is 3
One-half of the phase 2 pole, φs indicates the direction of rotation. The armature winding 13 (FIG. 1) of the stator: the four-pole motor winding 22 and the two-pole position control winding 23 (FIG. 2) are wired as shown in the figure. The motor used for the instrument for cutting teeth (micromotor handpiece 1) in the dental treatment shown in FIGS. 1 and 2 integrates an inner rotor type motor and a magnetic bearing function into the motor main body, and becomes independent. Bearingless motor with no bearing mechanism

【0012】該モータは、回転子12を非接触で支持し
回転させるための固定子の電機子巻線13(図2)及
び、N極の永久磁石21a及びS極の永久磁石21bを
図2に示したように直角でかつ対称形に四方に埋没した
回転子12を有している、なお、上記図2に示したN・
Sの各永久磁石21a及び21bは幅の広い長い板状の
一体型であるが、代わりに幅の狭い板状の多数の永久磁
石を微少間隔をあけて並べ、円周に沿って浅く埋設し、
かつ各極の間の2カ所には永久磁石を入れない構造とし
てもよい(図示せず)。また、上記回転子12に対する
半径方向位置制御を、回転磁界を不平衡にし前記回転子
の中心より半径方向に作用する力を発生させることで行
う半径方向回転体位置制御巻線(2極位置制御巻線2
3)を備え、前記モーター固定子の電機子のモーター用
の巻線(4極モータ巻線22)に加えてそのモーターの
極数とは異なるもう一組の巻線(2極位置制御巻線2
3)を巻き、この巻線に流す電流で,固定子27と回転
子12の間の空隙28の磁束の分布を歪ませ、磁界分布
の歪みにより半径方向の力を回転子に発生させて、回転
子を磁気保持する機構と、
The motor includes a stator armature winding 13 (FIG. 2) for supporting and rotating the rotor 12 in a non-contact manner, and an N-pole permanent magnet 21a and an S-pole permanent magnet 21b. As shown in FIG. 2, the rotor 12 is buried at right angles and symmetrically in all directions.
Each of the permanent magnets 21a and 21b of S is a long and long plate-like integrated type. Instead, a large number of narrow plate-like permanent magnets are arranged at small intervals, and are embedded shallowly along the circumference. ,
Further, a structure in which a permanent magnet is not inserted in two places between the respective poles may be employed (not shown). Further, the radial position control of the rotor 12 is performed by generating a force acting in a radial direction from the center of the rotor by unbalancing the rotating magnetic field and performing a radial position control winding (bipolar position control). Winding 2
3), in addition to the motor windings (4-pole motor windings 22) of the armature of the motor stator, and another set of windings (2-pole position control windings) different from the number of poles of the motor. 2
3), the current flowing through the winding distorts the magnetic flux distribution in the air gap 28 between the stator 27 and the rotor 12, and generates a radial force on the rotor due to the distortion of the magnetic field distribution. A mechanism for magnetically holding the rotor,

【0013】また、前記4極モータ巻線22と、2極位
置制御巻線23が一つの固定子に施してあり、この2つ
の巻線間の相互インダクタンスが回転子12の変位に比
例するため、モータ巻線に高周波電流(例えば20kc
発振器による搬送波)を重畳して、2極位置制御巻線2
3から回転子変位に比例した誘起電圧を検出し、回転子
12の半径方向の変位の推定値をフィードバックに用い
て主軸の非接触支持を実現するモータの半径方向位置セ
ンサを必要としないセンサレス化と、
The four-pole motor winding 22 and the two-pole position control winding 23 are provided on one stator, and the mutual inductance between the two windings is proportional to the displacement of the rotor 12. High-frequency current (for example, 20 kc)
A carrier wave generated by an oscillator, and superimpose the two-pole position control winding 2
3 to detect the induced voltage proportional to the rotor displacement and to use the estimated value of the radial displacement of the rotor 12 for feedback to realize non-contact support of the main shaft. When,

【0014】さらに、固定子27の電機子巻線に発生す
る誘起電圧から回転子12の位置を検出するコンパレー
タ(発生電圧検出機能、電圧の積分回路と同積分値の検
出機能)と、回転子の位置検出信号を受けて駆動タイミ
ングを出力するセンサレス演算回路(アナログあるいは
デジタル電子回路の回転角度位置の検出機能と)、出力
トランジスタ制御回路(検出した回転角に基づいてイン
バータ回路を駆動する回路)と、モータに駆動電流を供
給する出力用トランジスタによるインバータ回路(回転
子の回転角度に同期した電圧あるいは電流を供給する機
能)により構成され、ホール素子等の回転角度位置セン
サを必要としない三相センサレスDCモータとしてい
る。以上は前述した諸文献に基づく、諸機能を複合した
ベアリングレスモータの概要である。
Further, a comparator for detecting the position of the rotor 12 from the induced voltage generated in the armature winding of the stator 27 (generated voltage detection function, voltage integration circuit and detection function of the same integral value), and a rotor Sensorless arithmetic circuit (with the function of detecting the rotation angle position of an analog or digital electronic circuit) which receives the position detection signal and outputs drive timing, output transistor control circuit (a circuit that drives an inverter circuit based on the detected rotation angle) And a three-phase inverter circuit (a function of supplying a voltage or current synchronized with the rotation angle of the rotor) by an output transistor that supplies a drive current to the motor, and does not require a rotation angle position sensor such as a Hall element. It is a sensorless DC motor. The above is an outline of a bearingless motor having various functions based on the above-mentioned documents.

【0015】図3は、ベアリングレスモータの回転子に
配設された永久磁石に金属板の良導体を配設した図1の
A−A’断面図断面図である。図において、25は金属
板を示す。図示したように、基本構成は前記図2と同様
であるが、追加して回転子12に埋設されたN極の永久
磁石21a及びS極の永久磁石21bの外周には、良導
体の金属板25が配設されている。また、上記の金属板
の代わりに網目状金属、あるいは平面的にコイルを多数
形成配列したフラットシート状のものを用いてもよい。
このように構成することによって、主軸が変位すると渦
電流により電流が流れ、ダンピング力が発生するため、
主軸の支持を容易にしている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. 1 in which a good conductor of a metal plate is disposed on a permanent magnet disposed on a rotor of a bearingless motor. In the figure, 25 indicates a metal plate. As shown in the figure, the basic configuration is the same as that of FIG. 2 described above, except that the N-pole permanent magnet 21a and the S-pole permanent magnet 21b embedded in the rotor 12 are additionally provided with a good conductor metal plate 25. Are arranged. In place of the above-mentioned metal plate, a mesh-like metal or a flat sheet-like one in which many coils are formed and arranged in a plane may be used.
With this configuration, when the main shaft is displaced, current flows due to eddy current, and a damping force is generated.
The support of the main shaft is easy.

【0016】ベアリングレスモータが、半径方向位置制
御磁気軸受けに、トルクを発生する機能を追加した2軸
制御であることを基本とするが、2軸制御のベアリング
レスモータでは、半径方向の変位を制御するのみで、軸
の傾きは制御はできないため、両端の半径方向の変位を
抑える永久磁石により、軸の傾きを抑制している(図
1)が、次に示す4軸制御のベアリングレスモータで
は、軸の傾きも制御することができる。図4は、4軸制
御のベアリングレスモータと、永久磁石とを組み合わせ
た縦断面図である。図示したように、ベアリングレスモ
ータ36は、図1に示した2軸制御のモータを2個直列
に配設し、各を制御する4軸制御としたもので、本構成
により半径方向の変位を制御するだけでなく、軸の傾き
を制御することができる。従って、回転中は両端の永久
磁石磁石8a、8bにより軸方向の変位のみを抑えれば
よい。そして停止時には回転子12と固定子13との接
触を避けるため、軸の両側に半径方向の変位を抑える永
久磁石9a、9bが設けられている。
A bearingless motor is basically a two-axis control in which a torque generating function is added to a radial position control magnetic bearing. In a two-axis control bearingless motor, displacement in the radial direction is reduced. Since the shaft tilt cannot be controlled only by controlling the shaft, the tilt of the shaft is suppressed by permanent magnets that suppress the radial displacement at both ends (Fig. 1). Then, the inclination of the axis can also be controlled. FIG. 4 is a longitudinal sectional view in which a four-axis control bearingless motor and a permanent magnet are combined. As shown in the figure, the bearingless motor 36 is configured by arranging two motors of the two-axis control shown in FIG. 1 in series and performing four-axis control for controlling each of the motors. In addition to controlling, the inclination of the axis can be controlled. Therefore, during rotation, only the axial displacement needs to be suppressed by the permanent magnets 8a and 8b at both ends. In order to avoid contact between the rotor 12 and the stator 13 when stopped, permanent magnets 9a and 9b are provided on both sides of the shaft to suppress displacement in the radial direction.

【0017】図5は、2軸制御のベアリングレスモータ
と、階段状に環状永久磁石を組み合わせた縦断面図であ
る。図において、30aはモータシャフト用小外径環状
永久磁石、31cは大外径環状永久磁石、30bは固定
子用小内径環状永久磁石、31dは固定子用大内径環状
磁石を示す。図示したように、モータシャフト20の端
部に軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する同極
を向き合わせた直径が大となる方向に僅かに異なる環状
の永久磁石(モータシャフト用小外径環状永久磁石30
a、大外径環状永久磁石31c、固定子用小内径環状永
久磁石30b、固定子用大内径環状磁石31d)をを複
数個階段状に配設して、マイクロモーターハンドピース
1の筐体内に収納して、モータの停止時及び回転時に、
固定子と回転子の接触を無くしている。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view in which a two-axis control bearingless motor and an annular permanent magnet are combined in a stepwise manner. In the figure, reference numeral 30a denotes a small outside diameter annular permanent magnet for a motor shaft, 31c denotes a large outside diameter annular permanent magnet, 30b denotes a small inside diameter annular permanent magnet for a stator, and 31d denotes a large inside diameter annular magnet for a stator. As shown in the figure, an annular permanent magnet (small outer shaft for the motor shaft 20) having a slightly different diameter in the direction in which the diameter of the motor shaft 20 faces the same pole that suppresses axial displacement and radial displacement is slightly increased. Annular permanent magnet 30
a, a plurality of large-diameter annular permanent magnets 31c, a small-diameter annular permanent magnet 30b for the stator, and a large-diameter annular magnet 31d for the stator are arranged in a plurality of steps, and are provided inside the housing of the micromotor handpiece 1. When the motor is stopped and rotating,
Eliminates contact between stator and rotor.

【0018】図6は、2軸制御のベアリングレスモータ
と、斜めに上下面を中空にした円錐台状永久磁石を組み
合わせた縦断面図である。図において、32はモータシ
ャフト用円錐台状永久磁石、33は固定子用円錐台状状
永久磁石を示す。図示したように、モータシャフト20
の端部に、軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制す
る同極を斜めに向き合わせた、上下面を中空にした円錐
台状の永久磁石(モータシャフト用円錐台状永久磁石3
2、固定子用円錐台状状永久磁石33)をマイクロモー
ターハンドピース1の筐体内に収納し、モータの停止時
及び回転時に、固定子と回転子の接触を無くしている。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a combination of a two-axis control bearingless motor and a truncated conical permanent magnet having a hollow upper and lower surface. In the drawing, reference numeral 32 denotes a frustum-shaped permanent magnet for a motor shaft, and 33 denotes a frustum-shaped permanent magnet for a stator. As shown, the motor shaft 20
A frusto-conical permanent magnet having a hollow upper and lower surface (oblique frustum-shaped permanent magnet 3 for a motor shaft) having diagonally opposite poles for suppressing axial displacement and radial displacement,
2. The frustoconical permanent magnet 33) for the stator is housed in the housing of the micromotor handpiece 1 to eliminate the contact between the stator and the rotor when the motor stops and rotates.

【0019】図7は、4軸制御のベアリングレスモータ
と、永久磁石並びにタッチダウンベアリングを組み合わ
せた縦断面図である。図において、34は固定子用環状
タッチダウンベアリング、35はモータシャフト用環状
タッチダウンベアリングを示す。図示したように、モー
タシャフト20及びケース14の端部に、軸方向の変位
抑制用の環状永久磁石として、シャフト側スラスト用永
久磁石8a及びケース側スラスト用永久磁石8bを同極
を向き合わせて配設している。また、固定子27及びモ
ータシャフト20の両端には、相対して、モータの停止
時に回転子12と固定子27の摩耗を防止する超硬、耐
摩耗性を有する環状のタッチダウンベアリング(固定子
用環状タッチダウンベアリング34、モータシャフト用
環状タッチダウンベアリング35)が配設してあり、モ
ーターハンドピース1の筐体内に収納されている。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view in which a four-axis control bearingless motor, a permanent magnet and a touchdown bearing are combined. In the figure, reference numeral 34 denotes an annular touchdown bearing for a stator, and reference numeral 35 denotes an annular touchdown bearing for a motor shaft. As shown in the drawing, the shaft-side thrust permanent magnet 8a and the case-side thrust permanent magnet 8b as the annular permanent magnets for axial displacement suppression are made to face the ends of the motor shaft 20 and the case 14 with the same poles. It is arranged. In addition, opposite ends of the stator 27 and the motor shaft 20 are opposed to each other to prevent wear of the rotor 12 and the stator 27 when the motor is stopped. An annular touchdown bearing 34 for the motor and an annular touchdown bearing 35) for the motor shaft are disposed and housed in the housing of the motor handpiece 1.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば次のような優れた効果が
発揮される。 1、本発明の請求項1の発明によれば、歯科治療におけ
る歯牙切削用のインスツルメントにおいて、マイクロモ
ータハンドピースに使用されるモータが、固定子にトル
クを発生する巻線群を備え、その巻線群に半径方向力を
発生する巻線群又は一つの巻線群を備え、固定子内部に
は磁極を構成する永久磁石が配置された回転運動を行い
かつ半径方向に運動する回転子を備え、さらに固定子外
周に構成されたハウジング内の主軸上には、前記回転子
が配設され、主軸は歯科用ハンドピースに接続された構
造とし、固定子巻線群に電流を供給することにより発生
する起磁力との相互作用により巻線群の電流振幅、位相
を調整することにより、トルクと半径方向力を発生する
機能と、半径方向力は、半径方向の回転子位置を調整し
あるいは半径方向の振動を抑制する機能及び、トルク
は、回転子の回転速度を調整する機能を備えてなるた
め、回転子が固定子の中心から偏心した場合、回転子を
中心に制御することができる。 2、請求項2の発明によれば、固定子のトルクを発生す
る巻線に、高周波の正弦波電圧あるいはPWMにより生
じる高周波電圧を重畳し、回転子の半径方向の位置に依
存して自己インダクタンスあるいは相互インダクタンス
が変化することにより、巻線端子に発生する誘起電圧を
検出する機能及び、検出した誘起電圧から半径方向の位
置を推定する機能を備えてなるため、半径方向位置セン
サを必要としない。
According to the present invention, the following excellent effects are exhibited. 1. According to the invention of claim 1 of the present invention, in an instrument for cutting teeth in dental treatment, a motor used for a micromotor handpiece includes a winding group that generates torque on a stator, A rotor that has a winding group or a single winding group that generates a radial force in the winding group, and performs a rotary motion in which a permanent magnet constituting a magnetic pole is disposed inside the stator and moves in a radial direction. The rotor is disposed on a main shaft in a housing formed on the outer periphery of the stator, and the main shaft has a structure connected to a dental handpiece, and supplies current to a stator winding group. By adjusting the current amplitude and phase of the winding group by the interaction with the magnetomotive force generated by the function, the function of generating the torque and the radial force, and the radial force adjusts the rotor position in the radial direction Or radial Function of suppressing vibration and torque, to become a function of adjusting the rotational speed of the rotor, when the rotor is eccentric from the center of the stator can be controlled around the rotor. According to the second aspect of the present invention, a high-frequency sine wave voltage or a high-frequency voltage generated by PWM is superimposed on a winding for generating torque of the stator, and the self-inductance depends on the radial position of the rotor. Alternatively, a function of detecting an induced voltage generated at the winding terminal due to a change in mutual inductance and a function of estimating a radial position from the detected induced voltage are provided, so that a radial position sensor is not required. .

【0021】3、請求項3の発明によれば、固定子の巻
線に発生する電圧を検出する機能及び、前記電圧を積分
する回路及び電圧の積分値を検出する機能を備え、アナ
ログあるいはデジタル電子回路により回転子の回転角度
位置を検出する機能及び、検出した回転角度に基づいて
インバータ回路を駆動する機能を備え、インバータ回路
は、回転子の回転角度位置に同期した電圧あるいは電流
を供給する機能を備えてなるため、ホール素子などの回
転子の回転角度位置センサを必要としない。 4、請求項4の発明によれば、回転子に配設された永久
磁石に、金属板又は網状の良導体を配設し、主軸が変位
すると渦電流によるダンピング力が発生するため、より
変位を抑制することができる。 5、請求項5の発明によれば、ベアリングレスモータ
が、半径方向位置制御磁気軸受けに、トルクを発生する
機能を追加した2軸制御であるため、簡単な構造で回転
子を磁気支持することができる。 6、請求項6の発明によれば、ベアリングレスモータが
2軸制御のモータを2個直列に配設し、各を制御する4
軸制御としたため、半径方向の変位に加えて軸の傾きを
制御することができる。
According to the third aspect of the present invention, a function for detecting a voltage generated in the winding of the stator, a circuit for integrating the voltage, and a function for detecting an integrated value of the voltage are provided. The electronic circuit has a function of detecting the rotation angle position of the rotor and a function of driving the inverter circuit based on the detected rotation angle, and the inverter circuit supplies a voltage or current synchronized with the rotation angle position of the rotor. Since the function is provided, a rotation angle position sensor for a rotor such as a Hall element is not required. According to the fourth aspect of the present invention, a metal plate or a net-like good conductor is disposed on the permanent magnet disposed on the rotor, and when the main shaft is displaced, a damping force due to eddy current is generated. Can be suppressed. According to the fifth aspect of the present invention, since the bearingless motor is a two-axis control in which a function of generating torque is added to the radial position control magnetic bearing, the rotor is magnetically supported with a simple structure. Can be. According to the sixth aspect of the present invention, the bearingless motor has two biaxially controlled motors arranged in series and controls each of them.
Since the axis control is performed, the tilt of the axis can be controlled in addition to the displacement in the radial direction.

【0022】7、請求項7の発明によれば、モータシャ
フトの端部に軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制
する同極を向き合わせた環状の永久磁石を配設し、マイ
クロモーターハンドピースの筐体内に収納したため、モ
ータの停止時及び回転時に、固定子と回転子の接触を無
くすことができる。 8、請求項8の発明によれば、モータシャフトの端部に
軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する同極を向
き合わせた直径が大となる方向に僅かに異なる環状の永
久磁石を複数個階段状に配設し、マイクロモーターハン
ドピースの筐体内に収納したため、簡単な構造で、モー
タの停止時及び回転時に、固定子と回転子の接触を無く
すことができる。 9、請求項9の発明によれば、モータシャフト端部に、
軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する同極を斜
めに向き合わせた、上下面を中空にした円錐台状の永久
磁石をマイクロモーターハンドピースの筐体内に収納し
たため、一つの面の向き合わせで、モータの停止時及び
回転時に、固定子と回転子の接触を無くすことができ
る。 10、請求項10の発明によれば、モータの両軸に、上
下にモータの停止時に回転子と固定子の接触を防止する
超硬、耐摩耗性を有する環状のタッチダウンベアリング
配設し、また、軸方向の変位を抑制する同極を向き合わ
せた環状の永久磁石を配設し、モーターハンドピースの
筐体内に収納したため、モータの停止時に固定子と回転
子の摩耗を無くすことができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the end of the motor shaft is provided with a ring-shaped permanent magnet facing the same pole for suppressing axial displacement and radial displacement, thereby providing a micro motor hand. Since the pieces are housed in the housing, the contact between the stator and the rotor can be eliminated when the motor stops and rotates. According to the eighth aspect of the present invention, the end of the motor shaft is provided with an annular permanent magnet that is slightly different in a direction in which the diameter is increased with the same pole facing the same pole for suppressing the axial displacement and the radial displacement. A plurality of stairs are arranged and housed in the housing of the micromotor handpiece. Therefore, with a simple structure, the contact between the stator and the rotor can be eliminated when the motor stops and rotates. According to the ninth and ninth aspects of the present invention, at the motor shaft end,
A frustoconical permanent magnet whose upper and lower surfaces are hollow and whose upper and lower surfaces are obliquely accommodated in the housing of the micromotor handpiece, which suppresses axial and radial displacements, is oriented in one direction. In addition, the contact between the stator and the rotor can be eliminated when the motor stops and rotates. According to the tenth aspect of the present invention, an annular touch-down bearing having abrasion resistance is provided on both shafts of the motor so as to prevent contact between the rotor and the stator when the motor is stopped. In addition, a ring-shaped permanent magnet facing the same pole that suppresses axial displacement is provided and housed in the housing of the motor handpiece, so that when the motor stops, wear of the stator and the rotor can be eliminated. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の歯科用ハンドピース(2軸制御ベアリ
ングレスモーター・永久磁石・ストレート型ハンドピー
ス)の外観図及び着脱嵌合部とベアリングレスモータ収
納部の縦断面図。
FIG. 1 is an external view of a dental handpiece (two-axis control bearingless motor / permanent magnet / straight handpiece) of the present invention, and a longitudinal sectional view of a detachable fitting portion and a bearingless motor storage portion.

【図2】図1A−A’の横断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1A-A ′.

【図3】ベアリングレスモータの回転子に配設された永
久磁石に金属板の良導体を配設した図1のA−A’断面
図断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1 in which a good conductor of a metal plate is disposed on a permanent magnet disposed on a rotor of the bearingless motor.

【図4】4軸制御のベアリングレスモータと永久磁石と
を組み合わせた縦断面図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view in which a four-axis control bearingless motor and a permanent magnet are combined.

【図5】2軸制御のベアリングレスモータと階段状に環
状永久磁石を組み合わせた縦断面図。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view in which a two-axis control bearingless motor and an annular permanent magnet are combined in a stepwise manner.

【図6】2軸制御のベアリングレスモータと斜めに上下
面を中空にした円錐台状永久磁石を組み合わせた縦断面
図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a combination of a two-axis control bearingless motor and a truncated conical permanent magnet having a hollow upper and lower surface.

【図7】4軸制御のベアリングレスモータと永久磁石並
びにタッチダウンベアリングを組み合わせた縦断面図。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view in which a four-axis control bearingless motor, a permanent magnet, and a touchdown bearing are combined.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:マイクロモータハンドピース 2:ハンドピ
ース前方部 3:着脱用アダプタ 4:Oリング 5:モータクラッチ 6:抜け止め
リング 7:着脱部 8a:シャフ
ト側スラスト用永久磁石 8b:ケース側スラスト用永久磁石 9a:シャフ
ト側ラジアル用永久磁石 9b:ケース側ラジアル用永久磁石 10:スリー
ブ 11:導水パイプ 12:回転子 13:固定子の電機子巻線 14:モータ
ケース 15:水継手 16:エア継
手 17:エア通路 18:電気信
号ピン 19:ランプ 20:シャフ
ト 21a:回転子に埋設されたN極の永久磁石 21b:回転子に埋設されたS極の永久磁石 22:4極モータ巻線 23:2極位
置制御巻線 24:固定子の歯 25:向こう側から手前への通線方向 26:手前側から向こう側への通線方向 27:固定子 28:空隙 29:接栓部 30a:モータシャフト用小外径環状永久磁石 30b:固定子用小内径環状永久磁石 31c:大外
径環状永久磁石 31d:固定子用大内径環状磁石 32:モータシャフト用円錐台状永久磁石 33:固定子用円錐台状状永久磁石 34:固定子用環状タッチダウンベアリング 35:モータシャフト用環状タッチダウンベアリング 36:ベアリングレスモータ NU・NV・NW:3相4極の4分の1極 NUb・NVb・NWb:3相2極の2分の1極 φs:回転方向
1: Micro motor handpiece 2: Handpiece front part 3: Adapter for attachment / detachment 4: O-ring 5: Motor clutch 6: Retaining ring 7: Attachment / removal part 8a: Permanent magnet for shaft-side thrust 8b: Permanent magnet for case-side thrust 9a: Permanent magnet for shaft side radial 9b: Permanent magnet for case side radial 10: Sleeve 11: Water guide pipe 12: Rotor 13: Armature winding of stator 14: Motor case 15: Water joint 16: Air joint 17: Air passage 18: Electric signal pin 19: Lamp 20: Shaft 21a: N-pole permanent magnet embedded in rotor 21b: S-pole permanent magnet embedded in rotor 22: 4-pole motor winding 23: 2-pole Position control winding 24: Stator teeth 25: Direction of wire from the back to the front 26: Direction of wire from the front to the back 27: Fixed 28: Void 29: Plug part 30a: Small outer diameter annular permanent magnet for motor shaft 30b: Small inner diameter annular permanent magnet for stator 31c: Large outer diameter annular permanent magnet 31d: Large inner diameter annular magnet for stator 32: Motor shaft Frustoconical permanent magnet for stator 33: frustoconical permanent magnet for stator 34: annular touchdown bearing for stator 35: annular touchdown bearing for motor shaft 36: bearingless motor NU / NV / NW: 3 phase 4 pole 1/4 pole NUb / NVb / NWb: 1/2 pole of 3 phase 2 poles φs: Rotation direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 和伸 埼玉県与野市上落合2丁目1番24号 株式 会社モリタ東京製作所内 (72)発明者 須藤 博 埼玉県与野市上落合2丁目1番24号 株式 会社モリタ東京製作所内 Fターム(参考) 4C052 AA11 AA13 AA20 BB02 CC12 GG02 GG17 GG21 5H019 AA05 BB01 CC03 DD01 DD04 DD07 DD10 FF03 5H607 AA12 BB01 BB09 BB14 BB26 CC01 CC03 DD03 FF01 FF12 GG01 GG02 GG17 GG19 GG21 5H621 BB07 GA01 GA11 JK05 JK13 JK19 PP05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Kazunobu Ogawa, 2-1-2-4 Kamiochiai, Yono-shi, Saitama Prefecture Inside the Morita Tokyo Works (72) Inventor Hiroshi Sudo 2-1-2-24 Kamiochiai, Yono-shi, Saitama Stock A term A4 A11 AA13 AA20 BB02 CC12 GG02 GG17 GG21 5H019 AA05 BB01 CC03 DD01 DD04 DD07 DD10 FF03 5H607 AA12 BB01 BB09 BB14 BB26 J01 GG11 GG01 JK19 PP05

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固定子にトルクを発生する巻線群を備え、
また、該固定子の巻線群に、半径方向力を発生する巻線
群又は、一つの巻線群を備え、前記固定子内部には、磁
極を構成する永久磁石が配置されたケイ素鋼あるいは無
垢の鉄心等で構成された回転運動を行いかつ半径方向に
運動する回転子、を備えてなり、さらに、前記固定子外
周にはハウジングが構成され、また、前記回転子は、前
記ハウジング内の主軸上に構成され、該主軸は歯科用ハ
ンドピースに接続されてなる構造を備えてなり、前記固
定子巻線群に電流を供給することにより発生する起磁力
との相互作用により、前記巻線群の電流振幅、位相を調
整することにより、トルクと半径方向力を発生する機能
と、前記半径方向力は、半径方向の前記回転子位置を調
整しあるいは半径方向の振動を抑制する機能及び、前記
トルクは、前記回転子の回転速度を調整する機能を備え
てなることを特徴とする歯科用ハンドピース。
A stator having a winding group for generating torque;
Further, the winding group of the stator, a winding group that generates a radial force or a single winding group, inside the stator, silicon steel or permanent magnets that constitute a magnetic pole is disposed A rotor that performs a rotary motion and moves in a radial direction, which is configured by a solid iron core or the like, and further, a housing is configured on the outer periphery of the stator, and the rotor is provided in the housing. The stator is configured on a main shaft, and the main shaft has a structure connected to a dental handpiece. The main shaft has an interaction with a magnetomotive force generated by supplying a current to the stator winding group. The function of generating torque and a radial force by adjusting the current amplitude and phase of the group, and the function of adjusting the rotor position in the radial direction or suppressing the vibration in the radial direction, and The torque is Dental handpiece, characterized by comprising a function for adjusting the rotational speed of the child.
【請求項2】固定子のトルクを発生する巻線に、高周波
の正弦波電圧あるいは、PWMにより生じる高周波電圧
を重畳し、回転子の半径方向の位置に依存して自己イン
ダクタンスあるいは、相互インダクタンスが変化するこ
とにより、巻線端子に発生する誘起電圧を検出する機能
及び、検出した誘起電圧から半径方向の位置を推定する
機能を備え、半径方向位置センサを必要としないことを
特徴とする請求項1記載の歯科用ハンドピース。
2. A high-frequency sine wave voltage or a high-frequency voltage generated by PWM is superimposed on a winding for generating torque of a stator, and a self-inductance or a mutual inductance depends on a radial position of the rotor. A function for detecting an induced voltage generated at the winding terminal by changing the position, and a function for estimating a radial position from the detected induced voltage, eliminating the need for a radial position sensor. 2. The dental handpiece according to 1.
【請求項3】固定子の巻線に発生する電圧を検出する機
能及び、前記電圧を積分する回路及び電圧の積分値を検
出する機能を備え、また、アナログあるいはデジタル電
子回路により回転子の回転角度位置を検出する機能及
び、検出した回転角度に基づいてインバータ回路を駆動
する機能を備え、前記インバータ回路は、回転子の回転
角度位置に同期した電圧あるいは電流を供給する機能を
備えてなり、ホール素子などの回転子の回転角度位置セ
ンサを必要としないことを特徴とする請求項1又は2記
載の歯科用ハンドピース。
3. A function for detecting a voltage generated in a winding of a stator, a circuit for integrating the voltage and a function for detecting an integrated value of the voltage, and the rotation of the rotor by an analog or digital electronic circuit. It has a function of detecting an angular position and a function of driving an inverter circuit based on the detected rotation angle, and the inverter circuit has a function of supplying a voltage or a current synchronized with the rotation angle position of the rotor, 3. The dental handpiece according to claim 1, wherein a rotation angle position sensor of a rotor such as a Hall element is not required.
【請求項4】回転子に配設された永久磁石に、金属板又
は網状の良導体を配設し、主軸が変位すると渦電流によ
るダンピング力が発生することを特徴とする請求項1〜
3のいずれか1項記載の 歯科用ハンドピース。
4. A metal plate or a net-like good conductor is disposed on a permanent magnet disposed on a rotor, and when a main shaft is displaced, a damping force due to eddy current is generated.
4. The dental handpiece according to any one of the above items 3.
【請求項5】ベアリングレスモータが、半径方向位置制
御磁気軸受けに、トルクを発生する機能を追加した2軸
制御であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項記載の歯科用ハンドピース。
5. The bearingless motor according to claim 1, wherein the bearingless motor is a two-axis control in which a function of generating torque is added to a radial position control magnetic bearing.
The dental handpiece according to the above item.
【請求項6】ベアリングレスモータが2軸制御のモータ
を2個直列に配設し、各を制御する4軸制御としたこと
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の歯科用
ハンドピース。
6. The dental dental instrument according to claim 1, wherein two bearing-less motors are arranged in series and two-axis control motors are arranged in series, and four-axis control is performed to control each motor. Handpiece.
【請求項7】モータシャフトの端部に軸方向の変位並び
に半径方向の変位を抑制する同極を向き合わせた環状の
永久磁石を配設し、マイクロモーターハンドピースの筐
体内に収納して、モータの停止時及び回転時に、固定子
と回転子の接触を無くしたことを特徴とする請求項1〜
6のいずれか1項記載の歯科用ハンドピース。
7. An endless end of the motor shaft is provided with an annular permanent magnet having opposite poles for suppressing axial displacement and radial displacement, and is housed in a housing of the micromotor handpiece. The motor according to claim 1, wherein when the motor stops and rotates, contact between the stator and the rotor is eliminated.
7. The dental handpiece according to any one of items 6 to 6.
【請求項8】モータシャフトの端部に軸方向の変位並び
に半径方向の変位を抑制する同極を向き合わせた直径が
大となる方向に僅かに異なる環状の永久磁石を複数個階
段状に配設し、マイクロモーターハンドピースの筐体内
に収納して、モータの停止時及び回転時に、固定子と回
転子の接触を無くしたことを特徴とする請求項1〜6の
いずれか1項記載の歯科用ハンドピース。
8. A plurality of ring-shaped permanent magnets slightly different from each other in the direction in which the diameter increases with the same pole facing the axial direction and radial direction at the end of the motor shaft. The motor according to any one of claims 1 to 6, wherein the housing is housed in a housing of the micromotor handpiece, and when the motor stops and rotates, contact between the stator and the rotor is eliminated. Dental handpiece.
【請求項9】モータシャフト端部に、軸方向の変位並び
に半径方向の変位を抑制する同極を斜めに向き合わせ
た、上下面を中空にした円錐台状の永久磁石をマイクロ
モーターハンドピースの筐体内に収納し、モータの停止
時及び回転時に、固定子と回転子の接触を無くしたこと
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の歯科用
ハンドピース。
9. A micro motor handpiece is provided at the end of the motor shaft with a truncated conical permanent magnet having hollow upper and lower surfaces with the same poles for suppressing axial displacement and radial displacement obliquely facing each other. The dental handpiece according to any one of claims 1 to 6, wherein the dental handpiece is housed in a housing so that the stator and the rotor do not come into contact with each other when the motor stops and rotates.
【請求項10】モータの両軸に、上下にモータの停止時
に回転子と固定子の接触を防止する超硬、耐摩耗性を有
する環状のタッチダウンベアリングを配設し、また、軸
方向の変位を抑制する同極を向き合わせた環状の永久磁
石を配設し、モーターハンドピースの筐体内に収納して
なることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載
の歯科用ハンドピース。
10. An annular touchdown bearing having abrasion and wear resistance is provided on both shafts of the motor so as to prevent contact between the rotor and the stator when the motor is stopped. The dental hand according to any one of claims 1 to 6, wherein an annular permanent magnet whose opposite poles are suppressed to suppress displacement is provided and housed in a housing of the motor handpiece. piece.
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