JPS6058852B2 - 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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JPS6058852B2
JPS6058852B2 JP57178255A JP17825582A JPS6058852B2 JP S6058852 B2 JPS6058852 B2 JP S6058852B2 JP 57178255 A JP57178255 A JP 57178255A JP 17825582 A JP17825582 A JP 17825582A JP S6058852 B2 JPS6058852 B2 JP S6058852B2
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shaft
disks
disk
magnet
tool holder
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JP57178255A
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ピエ−ル・レイモン・タルデユ−
イブ・アンリ・ミユレ−マルキ
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Kollmorgen Technologies Corp
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/11—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • 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
    • 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
    • A61C1/02—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools
    • A61C1/06—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design characterised by the drive of the dental tools with electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/005—Magnetic gearings with physical contact between gears
    • 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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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S74/00—Machine element or mechanism
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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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/1966—Intersecting axes

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化（一体化）
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を備えたものである。
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１０００００ｒｐｍ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はきわめて雑音が高く、
したがつて患者にとつても施術者にとつても不快であり
、わずられしいものである。一方、電気モータは４００
００ｒｐｍ程度までの低速においてはかなりのトルクを
発生する。したがつ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
は過負荷によつ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、エアータービ
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てある。
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、したがつ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。
本発明によればにれらのすべての利益は集積化（一体化
）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１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フト
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つ
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以上の伝動
シャフト及び工具ホルダシャフトは前記電気モータアセ
ンブリによつて発生したトルクを機械的連結手段による
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
明に従つた電気モータはきわめて小型であるが、エアー
タービンによつ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２００
０Ｈｚである場合、回転速度は１２００００ｒ′Ｐｍ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。ロータシャフトから工具ホルダシャフト
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つのシャフトを有し、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フトは電気モ
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つのシャフト
を備え、前記シャフ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
シャフ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
ホルダのシャフトが阻止されるような場合において、外
側シャフ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フト及び
中間部のシヤフｉは互いに９００の角度て配置されるか
、又は平行もしくは０〜９０角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及ぼ第２のデ・イ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動シャフトがさらに第２の伝
動シャフトと協同するものであ７り、前記第２の伝動シ
ャフ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
型の永久磁石をフ装備している。第２のシャフトはその
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
シャフ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。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発明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２
０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を収納した金属材
料からなつている。この小型モータはカプセル１１と後
端部におけるフランジ１２とからなるプラスチックハウ
ジング１０内において密閉シールされたロータ機−、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つている。これらの界磁巻線のコ
イル間の角度はＲであり、それらは線間相差？■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１
０の内側におけるベアリング３及び３″に回転自在に取
り付けられたシャフト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
する永久磁石であつて、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″の前方突出部７は凹部１７に
よつて前記ハウジング１０の内側に形成されたスリーブ
中に位置しており、したがつてハウジング１０の外側は
ロータトルクを外側シャフト２３に伝達するための・磁
気結合の一部を担うものである。この外側シャフト２３
には前記突出部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。シャフト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２Ｃ
に支持されている。シャフト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３『に
回転自在に取り付けられ）た工具ホルダシャフト２９を
具備している。前記シャフト２９はプラスチック材料か
らなるディスク２７を保持し、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
設された小型永久磁石２８を装備している。デイ・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、したがつてシャフト２３からシャフト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”イスクは各２個の隣接した磁石２
６ａ，２６ｂ及び２８ａ，２８ｂ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、したがつ
てディスク２７が時計方向に回転する。この回転は磁石
２６ｂか磁石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つた数の磁石を採用するなら
ば、それによつ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２７の各シャフトは
、互いに９０スの間隔て配置され、磁石２６はディスク
２５の正面においてディスク２７の全周に配列された磁
石２８と協同し、したがつて磁石面間に最小の距離を確
立するようにしてある。同一の磁気結合概念はそれらの
シャフ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、したがつ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、シヤフトを９０間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。
工具ホルダシャフト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、
それらが伝動シャフト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つている。
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、電気モータのシャフト４（第１図）から工具ホ
ルダシャフト２９を駆動するためのシャフト２３にトル
クを伝達するための付加的なシャフト３２を有する。
この付加シャフト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。シャフト３２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。付加シャフト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を装備している。
ディスク３４はディスク２５，２７及び３４と同様のシ
ャフト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
る角度をもつて対向しており、したがつて前記ディスク
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。本発明に従つて構成された操
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以上の伝動シャフト２３及び３２を
具備している。
２個の直列的なシャフ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、伝動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にするものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従つ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図は本発明に従つて構成された
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・・・・・・突出部、
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、２ノ０・・・・・・ハウ
ジングヘッド部、２３，３２・・・・・・シャフト、２
９・・・・・・工具ホルダシャフト、２４，２４″，３
０，３『，３３・・・・・・ベアリング、２５，２７，
３４，３６・・・・・・絶縁材料ディスク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一体化工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、工具ホルダシャフト２９を有する工具ホ
    ルダを収納するヘッド部２０からなるハウジングを備え
    た操作具であつて、前記電気モータ駆動機構は表面に導
    電金属層８を被覆した永久磁石６、６′を同軸的に支持
    した筒体５からなるロータ機構を、絶縁材料からなるロ
    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、前記中継部１９内には
    、前記工具ホルダシャフト２９に回転力を伝達するため
    の少くとも一つの伝動シャフト２３を、少くとも一対の
    ベアリング２４、２４′により支持するとともに、前記
    一つの伝動シャフトには前記ロータ機構における前記磁
    石６、６′の前方突出部７に対応してこれと磁気結合す
    るようにした永久磁石２２を固着したディスク端部２１
    を有することにより、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ようにしたことを特徴とする小型回
    転工具を高速回転させるための一体化モータを備えた操
    作具。 ２ 前記工具ホルダシャフト２９がヘッド部２０におけ
    るベアリング３０、３０′内に支持されており、このシ
    ャフト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
    石を装備した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 前記シャフト２３が工具ホルダ２０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は工具ホルダシャフト２９に支持された前記
    第１のディスク２７と磁気結合することによりトルク伝
    達するものであることを特徴とする特許請求の範囲第２
    項記載の操作具。 ４ 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 ディスク２５及び２７並びに対応するシャフトが互
    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３項記載の操作具。 ６ シャフト２３及びシャフト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３項記載の操作具。 ７ 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６項記載の操作具。 ８ 外部ハウジングの部分１９が所定の角度で曲折して
    おり、シャフト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３
    ６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
    ャフト３２の一端に支持され、前記シャフト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′の突出部と協同する
    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
    ホルダシャフト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３項ないし７項のいずれかに記載
    の操作具。 ９ 前記シャフト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８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)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8118981 1981-10-08
FR8118981A FR2514250A1 (fr) 1981-10-08 1981-10-08 Piece a main a moteur integre

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5875545A JPS5875545A (ja) 1983-05-07
JPS6058852B2 true JPS6058852B2 (ja) 1985-12-21

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ID=9262860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57178255A Expired JPS6058852B2 (ja) 1981-10-08 1982-10-08 一体化モ−タを備えた操作具

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4486176A (ja)
JP (1) JPS6058852B2 (ja)
CH (1) CH650661A5 (ja)
DE (1) DE3237197C2 (ja)
FR (1) FR2514250A1 (ja)
GB (1) GB2111320B (ja)
IT (1) IT1149382B (ja)

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