JPS5875545A - 一体化モ−タを備えた操作具 - Google Patents

一体化モ−タを備えた操作具

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JPS5875545A
JPS5875545A JP57178255A JP17825582A JPS5875545A JP S5875545 A JPS5875545 A JP S5875545A JP 57178255 A JP57178255 A JP 57178255A JP 17825582 A JP17825582 A JP 17825582A JP S5875545 A JPS5875545 A JP S5875545A
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disk
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    • H02K7/11—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches
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    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型の工具を駆動するための集積モータを備え
た操作具に関するものである。この操作具は前記モータ
を収納するための十分な直径を有する後端部と円錐部分
を有する中継部及び前端部に収納した工具軸に回転を伝
達するための手段を支持した小直径部からなるハウジン
グに備えたものである。
上記の操作具は主として歯科手術に用 いられるものである。この種の回転工具の駆動手段とし
ては電気モータ及びエアーター ビンを用いることが知られている。エアータービンは１
０００００ｒｐｍ以上の高速回転を可能にするものであ
る。しかしながら、このような高速度におけるエアータ
ービンのトルクは比較的小さいものである。さらにこの
ようなエアータービンきわめて雑音が高く、したがって
患者にとっても施術者にとっても不快であり、わずらわ
しいものである。
一方、電気モータは４０、０００ｒｐｍ程度までの低速
においてはかなりのトルクを発生する。したがってこの
ような電気モータを用いる場合には回転速度を上げるた
めのギアトレインなどを装備しなければならない。しか
し、このようなギアトレインは過負荷によって簡単に損
傷を受け、しかもベアリングには毎日注油しなければな
らない。常套的に設計された操作具は ブラシ付の電気モータを装備しているが、これらのブラ
シは摩耗しやすく度々交換しなければならない。ブラシ
はモータの内部に配列されているため、それらの交換に
はある程度の熟練が要求される。
さらに、モータは水と電気とを用いる場合、常に問題と
なる２つの特性、すなわち潤滑系に対する耐水性及び工
具の効率のよい水冷を具現しなければならない。これら
の要求に対しては密閉シールが要求されるが、ブラシ型
モータの場合はこの密閉シールが特に困難である。
本発明の目的は上記の不利益を排除し エアタービンにおいて実現可能な程度の高速回転を十分
なトルクを有する電気モータにより達成することである
。
本発明の別の目的は信頼性のある電気絶縁を形成するこ
とにより、工具操作中の安全性を高めることである。
本発明のさらに別の目的は過負荷の発生を絶対的に排除
し、したがって過負荷条件を阻止した自動装置を提供す
ることである。
本発明によればこれらすべての利益は集積化■■■工具
ホルダ及び電気駆動モータを具備した操作具により達せ
られる。この操作具は前記電気駆動モータのアセンブリ
を収納するに十分な直径を有する後端部と、円錐部を有
する中継部及び縮小した直径を有するヘッド部を具備し
たハウジングを含むものである。ヘッド部はホルダシャ
ットを有する工具ホルダのためのハウジングを形成し、
電気駆動モータアセンブリはブラシレス電気モータから
なっている。このモータは導電性金属層を被覆した同軸
外表 面を有する永久磁石からなり、絶縁材料からなるロータ
ハウジング内に回転自在に取り付けられ、かつ密閉シー
ルされたロータアセンブリを具備している。前記モータ
アセンブリはさらに絶縁材料の層内に埋設された多相界
磁巻線のコイルを含むステータアセンブリを備えている
。前記ロータアセンブリ、並びに１又は２以上の伝道シ
ャット及び工具ホルダシャットは前記電気モータアセン
ブリによって発生したトルクを機械的連続手段によるこ
となく、前記工具ホルダに伝達するためにそれぞれ磁気
結合手段を具備している。ロータの速度は供給電流の周
波数に応じたステータ磁界の回転速度に左右される。供
給電流の周波数は通常の方法により調節される。
本発明に従った電気モータはきわめて小型であるが、エ
アータービンによって達せられた速度に比肩し得る高速
回転をするものである。たとえば２極モータに対する供
給電流の周波数が２、０００ＨＺである場合、回転速度
は１２０、０００ｒｐｍとなる。機械的接触によらない
磁気結合手段の使用は、機械的な摩耗及び劣化を避け、
潤滑油供給 問題をも解決するものである。
ロータシャットから工具ホルダシャットにトルクを伝達
するための磁気結合手段はハウジングの中央部における
ベアリングに回転自在に支持された少なくとも１つのシ
ャットを有し、その両端において少なくとも各一対の小
型の永久磁石を具備している。
本発明の一実施例において、工具ホルダはハウジングの
ヘッド部におけるベアリングにより回転自在に取り付け
られたものであり、その工具ホルダのシャットは電気モ
ータにより発生したトルクを伝達するためのプラスチッ
ク材料からなる第１のディスクを有し、この第１のディ
スクはその周辺において規則的に配列され、プラスチッ
ク材料中に埋設された小型永久磁石 を装備している。
磁気結合手段はハウジングの中央部に おけるベアリングに回転自在に取り付けられた少なくと
も１つのシャットを備え、前記シャットは工具ホルダを
指向する先端において、プラスチック材料からなる第２
のディスクを保持している。この第２のディスクはその
周縁において規則的に配列され、前記プラスチック材料
内に埋設された小型永久磁石を装備している。
この第２のディスクは工具シャットに取り付けられた前
記第１のディスクとの間で磁気結 合を形成するものである。
前記の磁気結合は工具ホルダのシャット■阻止されるよ
うな場合において、外側シャットが損傷を受けることな
くなお自由に回転することができるため、過負荷に対す
る確実な保護を提供するものである。回転運動を互いに
伝達するこの工具ホルダシャット及び中間部のシャット
は互いに９０°の角度で配置されるか、又は平行もしく
は０〜９０°の間のいずれかの角度関係において配置さ
れることができる。
後者の場合においては、前記第１及び 第２のディスクの一方における側面に他方のディスクと
対面する円錐部分を形成するのが望ましい。
本発明の特別の実施例においては、角 度付ハウジングを設け、操作具と協同する伝道シャット
がさらに第２の伝達シャットと協同するものであり、前
記第２の伝道シャットと協同するものであり、前記第２
の伝道シャットと協同するその他端においてプラスチッ
ク材料からなる第３のディスクを保持している。この第
３のディスクはやはりその周縁において規則的に配列さ
れ、かつ前記プラスチック材料内に埋設された小型の永
久磁 石を装備している。第２のシャットはその一端において
モータのロータから伝達された回転運動を受け取るため
に小型の磁石を装備している。この第２のシャットの他
端にはプラスチック材料からなる第４のディスクが保持
され、その周縁には規則的に埋設された 小型の永久磁石を装備している。この第４のディスクに
おける永久磁石は第３のディスクの磁石との間でさらに
別の磁気結合を 形成するものである。
本発明の他の特徴及び利益は、図面 を参照して行なう以下の詳細な説明により明らかになる
であろう。
第１図の操作具は電気モータ機構を 収納するに十分な直径を有する後端部（１６）と、円錐
部を有する中継部（１９）及び前記中継部（１９）に連
結された小さい直径のヘッド部（２０）からなるハウジ
ングを具備している。
後端部（１６）はこの出願と同日付でなされた出願にお
いて開示された小型ブラシレス電気モータに収納した金
属材料からなっている。
この小型モータはカプセル（１１）と後端部におけるフ
ラ■ジ（１２）とからなるプラスチックハウジング（１
０）内において密閉シールされたロータ機構及びハウジ
ング（１６）の内側における絶縁材料層（９）内に埋設
された多相 界磁巻線（１３）のコイル巻線を含むステータ機構を備
えたものである。ステータ（１３）の界磁巻線は３個の
巻線コイルからなっている。これら界磁巻線のコイル間
の角度は２π／３であり、それらは線間相差２π／３の
三相電源に接続される。
ロータはプラスチックハウジング（１０）の内側におけ
るベアリング（３）及び（３′）に回転自在に取り付け
られたシャット（４）と磁性材料からなる円筒状部分（
５）、及びこの部分に支持された一対の反対極性を有す
る永久磁石であって、同軸表面に導電性金属層（８）を
被覆した前記永久磁石（６）及び（６′）を具備してい
る。ロータハウジング（１０）はその正面部において凹
部（１７）を有し、この凹部は外側を向いた円筒状空間
（１８）を形成する。
永久磁石（６）及び（６′）の部分（７）は凹部（１７
）によって前記ハウジング（１０）の内側に形成された
スリーブ中に突入しており、したがってハウジング（１
０）の外側はロータトルクを外側シャット（２３）に伝
達するための磁気結合の一部を担うものである。この外
側シャット（２３）には前記突入部（７）に対応する磁
気結 合部（２１）を装備し、この結合部には２個の永久磁石
（２２）が互いに背反して取り付けられている。
シャット（２３）は中継部（１９）の内側に周知の方法
で配列された２個のベアリング（２４）及び（２４′）
に支持されている。
シャット（２３）の前端にはプラスチック材料からなる
ディスク（２５）が取り付けられ、その正面において円
周方向に規則的に配列されかつそのプラスチック材料内
に埋設された小型の永久磁石（２６）を装備している。
工具ホルダのヘッド部（２０）はベアリング（３０）及
び（３０′）に回転自在に取り付けられた工具ホルダシ
ャット（２９）を具備している。前記シャット（２９）
はプラスチック材料からなるディスク（２７）保持し、
このディスクは円周方向に規則的に配列され、かつその
プラスチック材料内に埋設された小型永久（２８）を装 備している。ディスク（２７）は永久磁石（２６）及び
（２８）を介してディスク（２５）と結合し、したがっ
てシャット（２３）からシャット（２９）にトルクが伝
達される。
第２図は磁石（２６）及び（２８）を有するディスク（
２５）及び（２７）の斜視図である。説明の便宜上、各
ディスクは各２個の隣接し た磁石（２６ａ）、（２６ｂ）及び（２８ａ）、（２８
ｂ）をそれぞれ有するものとする。ディスク（２５）が
反時計方向に回転すると、磁石（２６ａ）がディスク（
２７）の磁石（２８ａ）に作用し、したがってディスク
（２７）が時計方向に回転する。この回転は磁石（２６
ｂ）が磁石（２８ｂ）等々に近接するまで駆動される。
ディスク（２５）及び（２７）が同一直径と同一数の埋
設磁石を 要するならば、それらは同一の速度で回転する。
所望に応じてディスク相互間で異なった数の磁石を採用
するならば、それによって回転伝達比を変化させること
ができる。磁石配置については、ディスクの周縁におい
て順次均等間隔で配列されることのみが要求される。
第１図及び第２図において、ディスク（２５）及び（２
７）の各シャットは、互いに９０°の間隔で配置され、
磁石（２６）はディスク（２５）の正面において、ディ
スク（２７）の全集に配列された磁石（２８）と協同し
、したがって磁石面間に最小の距離を確立するようにし
てある。同一磁気結合概念はそれらのシャットを互いに
平行させるか、又は他の所望の角度において配置したデ
ィスク間にも成立させることができる。埋設磁石の配列
は両ディ スクの磁石面間の距離が最小となり、 したがって磁石が互いに相互作用を及ぼせるようなもの
にしなければならない。磁石面間の距離が最小になるた
めには、シャットを９０°以外の角度で配置する場合、
一方のディスクが磁石を埋設するための円錐部を有する
ようにすればよい。
本発明の磁気結合手段による特別の 利益はディスク（２７）が過負荷等により拘束された場
合、ディスク（２５）が何らかの損傷を受けることなく
自由に回転できることである。
このような磁気結合は機械的保護システムを不要にする
ものである。
第３図は角度付ハウジングを有する本 発明の別の実施例を示すものであり、工具ホルダ（２９
）を有するヘッド部（２０）については第１図に示した
実施例と同様である。工具ホルダシャット（２９）には
ディスク（２７）が取り付けられ、このディスクには小
型永久磁石（２８）が装備されてそれらが伝導シャット
（２３）の前端に取り付けられたディスク（２５）の小
型磁石（２６）と協同するようになっている。第３図に
は示されていないが、モータを収納したハウジングの後
端部（１６）は第１図に示された対応部分に等しいもの
である。
第３図に示した操作具は、一定の角度 で曲折され、電気モータのシャット（４）（第１図）か
ら工具ホルダシャット（２９）を駆動するためのシャッ
ト（２３）にトルクを伝達するための付加的なシャット
（３２）を有する。この付加シャット（３２）はハウジ
ングの中継部（３１）内に配列されたベアリング（３３
）及び（３３′）に取り付けられている。シャット（３
２）はその後端（第３図には図示せず）に第１図に示し
た磁石（２２）を有する部分（２１）を装備している。
付加シャット（３２）はその正面端にディスク（２５）
及び（２７）と同様なプラスチックディスク（３４）を
支持しており、このディスクにはその周縁において規則
的に配列され、かつ埋設された多数の小型磁石（３５）
装備している。ディスク（３４）はディスク（２５）、
（２７）及び（３４）と同様のシャット（２３）の後端
に取り付けられた別のディスク（３６）と協同するもの
である。ディスク（３４）及び（３６）は互いにある角
度をもって対向しており、したがって前記ディスク間の
最小距離の位置において両ディスクの平行した磁石面を
提供するものである。
本発明に従って構成された操作具は、いくつかの角度付
部分からなることができ、このような場合には互いに所
定の角度で突き合わされた磁気相互作用可能な２以上の
伝道シャット（２３）及び（３２）を具備している。２
個の直列的なシャット間の結合システムは上述したとこ
ろと同様であり、周縁において均等に配列され、かつそ
のプラスチック材料内に埋設された多数の永久磁石を有
するディスクを用いるものである。これにより本発明の
利益が達せられ、機械的過負荷からモータを自動的に保
護し伝道手段の摩耗をほぼ完全に回避し、ベアリングの
永久注油及びカプセル内包型ロータの簡単な交換を可能
とするものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従って構成された操作具の一実施例を
略示する縦断面図、第２図は本発明に従って構成された
操作具において用いられる磁気結合手段の拡大斜視図、
第３図は角度付ベアリングを有する本発明の別の実施例
を部分的に示す縦断面図である。 （６）（６′）…永久磁石 （７）…延長部 （８）…導電金属層 （９）…絶縁材料層 （１０）…ロータハウジング （１３）…多相界磁巻線 （１６）…ハウジング後端部 （１９）…ハウジング中継部 （２０）…ハウジングヘッド部 （２３）（３２）…シャット （２９）…工具ホルダシャット （２４）（２４′）（３０）（３０′）（３３）…ベア
リング（２５）（２７）（３４）（３６）…絶縁材料デ
ィスク特許出願人　コルモーゲン　テクノロジイズ　コ
ーポレイション代理人　新実健郎（外１名■

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）集積■■具ホルダ及び電気駆動モータ機構を有し
    、前記電気駆動モータを収納するに十分な直径を有する
    後端部（１６）と、円錐部分を有する中継部（１９）、
    及び縮小した直径を有し、工具ホルダシャット（２９）
    を有する工具ホルダのためのベアリングを形成するヘッ
    ド部（２０）からなるハウジングを備えた操作具であっ
    て、前記電気モータ駆動機構は同軸表面に導電金属層（
    ８）を被覆した永久磁石（６）、（６′）を保持したロ
    ータ機構を絶縁材料から成るロータハウジング（１０）
    内に回転自在に取り付けるとともに密閉したものであり
    、ステータ機構が別の絶縁材料層（９）に埋設された多
    相界磁巻線（１３）の巻線コイルを具備したブラシレス
    電気モータからなり、前記ロータ機構並びに１又は２以
    上の電動シャット及び工具ホルダシャットに前記電気モ
    ータ機構からのトルクを機械的接触を伴なう結合手段に
    よることなく前記工具ホルダに伝達するための磁気結合
    手段を装備したことを特徴とする前記操作具。
  2. （２）前記磁気結合手段がハウジング部（１９）内のベ
    アリング（２４）（２４′）に支持されたシャット（２
    ３）の両端において取り付けられた、少なくとも一対の
    小型永久磁石からなることを特徴とする特許請求の範囲
    第（１）項記載の操作具。
  3. （３）前記工具ホルダシャット（２９）がヘッド部（２
    ０）におけるベアリング（３０）（３０′）内に支持さ
    れており、このシャット（２９）にはプラスチック材料
    からなるディスク（２７）を保持させ、前記ディスクの
    周縁には規則的に配列させ、かつそのプラスチック材料
    内に埋設された小型永久磁石を装備 したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は（
    ２）項記載の操作具。
  4. （４）前記トルクを伝達するための磁気結合手段がベア
    リング（２４）（２４′）内に支持された少なくとも１
    本のシャット（２３）からなり、前記シャット（２３）
    が工具ホルダ（２■）を指向する先端においてプラスチ
    ック材料からなるディスク（２５）を保持し、このディ
    スクの周縁には規則的に配列され、かつそのプラスチッ
    ク材料内に埋設された小型永久磁石（２６）を装備した
    ものであり、さらに、前記第２のプラスチックディスク
    （２５）は工具ホルダシャット（２９）に支持された前
    記第１のディスク（２７）を磁気結合するものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の操作具
    。
  5. （５）前記ディスク（２５）及び（２７）が互いに９０
    °の角度で配置されているとともに、シャット（２３）
    から工具ホルダシャット（２９）へのトルク伝達を磁気
    結合により形成するように構成されたことを特徴とする
    特許請求の範囲第（４）項記載の操作具。
  6. （６）ディスク（２５）及び（２６）並びに対応するシ
    ャットが互いに平行して配列されたことを特徴とする特
    許請求の範囲第（４）項記載の操作具。
  7. （７）シャット（２３）及びシャット（２９）にそれぞ
    れ支持されたディスクが互いに９０°以外の角度で配置
    されたことを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載
    の操作具。
  8. （８）ディスク（２５）及び（２７）の一方又は他方が
    円錐部（３８）（第３図）を有することにより、前記２
    つのディスクにおける磁石面がそれらディスク間の距離
    が最小となる位置において実質上平行するようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載の操作具
    。
  9. （９）外部ハウジングの部分（１９）が所定の角度で曲
    折しており、シャット（２３）がその両端において周縁
    に小型永久磁石（２６）及び（３７）を配置し埋設した
    ディスク（２５）及び（３６）を保持し、前記ディスク
    （２５）における磁石（２６）はディスク（２７）にお
    ける磁石（２８）と協同し、ディスク（３６）における
    磁石（３７）は円錐部（３８）を有するディスク（３４
    ）における磁石（３５）と協同するようにし、前記ディ
    スク（３４）はシャット（３２）の一端に支持され、前
    記シャット（３２）はその他端において磁石（２２）を
    有するディスク（２１）を支持し、この磁石（２２）は
    ロータ磁石（６）（６′）の延長部と協同するようにし
    たことにより前記磁石（６）（６′）及びディスク（２
    １）（第１図）並びに前記ディスク（３４）及び（３６
    ）の間と前記ディスク（２５）及び（２７）の間の各磁
    気結合を形成して前記電気モータ駆動機構により発生し
    た回転トルクを後部ホルダシャット（２９）に伝達する
    ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（４）項
    ないし（８）項のいずれかに記載の操作具。
  10. （１０）前記シャット（２３）及び（３２）にそれぞれ
    支持されたディスク（３４）及び（３６）が互いに所定
    の角度となるように配置されたことを特徴とする特許請
    求の範囲第（９）項記載の操作具。
JP57178255A 1981-10-08 1982-10-08 一体化モ−タを備えた操作具 Expired JPS6058852B2 (ja)

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JPS5875545A true JPS5875545A (ja) 1983-05-07
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JP57178255A Expired JPS6058852B2 (ja) 1981-10-08 1982-10-08 一体化モ−タを備えた操作具

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