JPS6211192Y2

JPS6211192Y2 -

Info

Publication number: JPS6211192Y2
Application number: JP1986001610U
Authority: JP
Priority date: 1978-08-03
Filing date: 1986-01-09
Publication date: 1987-03-16
Also published as: JPS6130456Y2; US4278907A; ATE1208T1; DD145592A5; DE2834099C2; EP0008049B1; EP0008049A1; DE2834099A1; JPS5526097A; JPS61180582U; JPS6018677U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、静止した磁気帰路を形成する軟磁性
材料から成る筒と、この筒の中に直径上に対向す
るように対をなして配置された電機子励磁用永久
磁石とを含むシリンダ状モータケーシングを備
え、歯科用ハンド機器中に回転可能に支承された
器具を駆動するための永久磁石励磁式直流小形モ
ータに関する。

〔従来の技術〕

このような小形モータにおいては、予め与えら
れた回転数範囲内で回転数を連続的に変えるのが
通常である。この回転数変化は、例えば、足踏ス
イツチとして構成されたポテンシヨメータを使用
し、電機子電圧を変えることによつて行われる。
ポテンシヨメータにより調整すべき回転数範囲は
約１：10の範囲にとられ、どのようなハンドピー
スが使用されるかによつて、例えば4000ないし
40000rpm、または12000ないし120000rpmの範囲
が用いられる。

歯科治療を目的としない、すなわち歯科器具を
駆動するためのものでない直流モータにおいて、
モータの動作点の最適調整ないし決定のために、
モータの磁束を変化させることは公知である。そ
のために、外側に磁気帰路として用いられる軟鉄
製のシリンダが設けられている両永久磁石の内面
上に、斜めに切つた軟鉄製シリンダを回転可能に
配置することが提案されている。

特にモータの始動電圧を変えることができるよ
うにするため、回転子と固定子の磁極との間の空
隙に軟磁性材料のセグメントを持つたリングを配
置し、このリングを回転可能に支承することも公
知である。リングを回転することによつて、モー
タの磁束および従つて始動電圧を変えることがで
きる。

さらに、同様に動作点の最適調整の範囲内でモ
ータ回転数を調整するために、固定した永久磁心
と磁気帰路リングとの間に回転電機子を設けた小
形モータも公知である。磁気帰路リングはモータ
ハウジング内にねじ込み得るように配置され、永
久磁心に対し軸方向にずらすことができる。

冒頭に述べたような直流小形モータを、穿孔、
研磨、あるいはフライス器具を駆動するために使
用する歯科治療分野においては、全く別の問題点
が存在する。

すなわち、歯科の実際治療においてハンドピー
スによつて行われる様々な作業（予防処理、穿
孔、研磨、研削、仕上げ）における種々の要求に
応ずるため、冒頭に述べたような予め与えられた
回転数範囲で回転数を変化することができるよう
にするとともに、その回転数範囲をさらに上方ま
たは下方に拡大できるようにする要求が存在す
る。この要求は従来は、機械的なギヤにより、す
なわち駆動モータに差し込み可能な、他の適当な
減速または増速ギヤを備えたハンドピースと交換
することによつてのみ可能であつた。

しかしながら、機械的なギヤは、もともと保守
を要する損耗部分であり、特に歯科用ハンドピー
ス駆動装置において必要な小さな寸法で高い回転
数のものでは、特別に保守を要する損耗部分であ
る。さらに、ギヤは製造費がかなり高くなる。こ
のような、歯科用器具を駆動するために用いられ
る小形モータにおいて、ギヤを収納するのに利用
できる空間が比較的僅かなため、ギヤ部分につい
てさらに、その材料やはめ合せに特に高い要求が
課される。また従来の歯科用ハンドピース系にお
ける他の欠点は、種々の回転数範囲で処理できる
ようにするため、医師が患者の治療中にしばしば
ハンドピースを交換しなければならない点であ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案が解決しようとする問題点は、ギヤを交
換したり、種々の機械的ギヤを備えたハンドピー
ス部分を必要とすることなく、出力を十分に維持
しかつ従来の電機子電圧による回転数調整の可能
性を維持しながら回転数範囲を変化できるよう
な、歯科用器具駆動用直流小形モータを得ること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

この問題点は本考案によれば、静止した磁気帰
路を形成する軟磁性材料から成るシリンダ状モー
タケーシングと、このモータケーシング内の直径
上に対向するように対をなして配置された電機子
励磁用永久磁石とを備え、駆動機構に軸方向に連
結可能な歯科用ハンド機器中に回転可能に支承さ
れた器具を駆動するための永久磁石励磁式直流小
形モータにおいて、回転数範囲を低い方から高い
方へ、またはその逆に切り換えるため、モータケ
ーシングに同心的にかつ電機子と永久磁石との間
の空隙中において、前記永久磁石の数に等しい数
の、かつモータの磁束を制御する軟磁性材料から
成る磁気帰路エレメントを結合体に固定し、磁気
帰路エレメントと結合体とをモータケーシング内
に回転可能に配置し、これらの磁気帰路エレメン
トと結合体はモータケーシングを通して外部へ突
出する操作片を備え、この操作片により、電機子
を貫通する磁束を強め低い回転数範囲を有する第
１の作動位置から、電機子を貫通する磁束を弱め
高い回転数範囲を有する第２の作動位置へ、また
はその逆に磁気帰路エレメントを切り換え得るよ
うになつており、永久磁石と磁気帰路エレメント
とは断面において円形リングのセグメントを形成
し、磁気帰路エレメントの周辺角は、磁気帰路エ
レメントの端部が第１、第２の両作動位置におい
て永久磁石で覆われるような大きさに選定されて
いることによつて解決される。

〔実施例〕

次に本考案の実施例を図面について説明する。

第１図は歯科用ハンド・アングルピースのため
の駆動モータ１を示す。永久磁石励磁式の直流モ
ータとして構成される駆動モータ１は、モータの
後端３に固定された図示されていない給電用ケー
ブルを介して電気エネルギーを供給され、前端に
は保護筒６で囲まれた駆動軸５が突出している。
１１はモータの回転子、１２，１２ａは直径方向
において互いに対向する２つの永久磁石、１３は
永久磁石を収容するモータケーシングで一部はモ
ータの固定子を形成する。ケーシング１３は軟磁
性材料から成り、かなり厚さが厚く、もともとす
でに比較的高い固定した磁気帰路が存在するが、
外部への漏洩磁束は存在しない。磁石の極端間の
磁気抵抗は同様に僅かである。永久磁石１２，１
２ａと回転子１１との間には軟磁性材料からなる
２つの磁気帰路エレメント２２，２２ａが配設さ
れており、これらは第２図および第３図から分か
るように、固定子（モータケーシング）１３と回
転子１１との間に挿入することができ、これによ
り永久磁石１２，１２ａと回転子１１との間の有
効磁気空隙が変えられる。磁気帰路エレメント２
２，２２ａはほぼ永久磁石１２，１２ａと同じ角
度範囲αにわたり広がつている。

始端位置すなわち第１の作動位置（第２図）で
は空隙は比較的小さく、回転子１１は全磁束φと
交わる。これに対し終端位置すなわち第２の作動
位置（第３図）では回転子１１と永久磁石１２，
１２ａとの間に比較的大きな空隙２３が生じ、し
たがつて大きな磁気抵抗が存在する。さらに全磁
束の一部は第２図の位置に対して90゜だけ回転し
た磁気帰路エレメント２２，２２ａを介して短絡
される。それによつて電機子内の磁束は第２図の
位置に比べて小さく、回転数は式ｎ〜１／φに従い高くなる。

第４図には、第１図ないし第３図に示す実施例
を、特に磁気帰路エレメント２２，２２ａが調整
可能であることを示すために斜視図で示してあ
る。両磁気帰路エレメントは、磁気短絡を防ぐた
めに非磁性材料からなるリング状の結合体２４に
よつて保持されている。結合体２４には操作片２
５が放射方向に突出しており、この操作片２５は
モータケーシング１３内に90゜の角度範囲にわた
つて配置された案内溝２６から放射方向に突出し
ている。これによつて第２図に示す位置から第３
図に示す位置への調整は必要に応じ手動で簡単に
行なうことができる。

上述の実施例から、磁束変化による回転数変化
の３つの基本原理が次のように導き出される。

１軟鉄製磁気帰路の断面積変化による磁束変化２空隙変化による磁束変化３磁気短絡による磁束変化実施例から明らかなように、上述の３つの原理
のいくつかを組み合せることも可能である。最後
の実施例における調整可能な磁気帰路エレメント
は、一方では第２図の位置（第１の作動位置）に
おいて空隙を橋絡するのに用いられ、他方では第
３図の位置（第２の作動位置）において磁石の一
部を短絡するのに用いられる。

第一の原理による場合には、電機子内の磁束密
度（Ｂ_A）と磁気帰路内の磁束密度（Ｂ_R）とが軟
磁性材料の飽和磁束密度以下にあり、鉄の透磁率
が空気の透磁率よりはるかに大きいように、電機
子および磁気帰路の断面積が決められることから
出発する。磁路が十分な寸法の場合には、全起磁
力は通常磁石と電機子との間の空隙で降下する。
鉄心の磁気帰路の断面積を、磁気帰路の材料の飽
和磁束密度が得られるように小さくすると、磁束
は主として鉄心の磁気帰路の断面積によつて制限
される。全磁束のうち漏洩磁束成分を無視した場
合、近似的に式φ〜ｑ_Rなる関係が得られる。た
だし、ｑ_Rは飽和する軟鉄性磁気帰路の断面積で
ある。

第二の原理による場合には、電機子および軟鉄
性磁気帰路の磁気抵抗が磁気回路内にある空隙の
磁気抵抗に比べて無視できる程度に小さいことか
ら出発する。

この場合磁気回路における磁束φについて φ＝Ｈ_ｎ・ｌ_ｎ／ΣＲ_Ｖなる式が得られ、したがつて φ〜１／Ｒ_Ｖなる式が得られる。ただしＨ_nは磁石における磁
界の強さ、ｌ_nは磁石における磁力線の長さ、Σ
Ｒ_Vは磁気回路内のすべての空隙の磁気抵抗の和
である。その場合Ｒ_V＝ｌ_Ｖ／μ_Ｏ・ｑ_Ｖである。ただし、ｌ_Vはそれぞれの空隙における
磁力線の長さであり、ｑ_Vは磁力線の通過する空
隙面積であり、μ_Oは空気の透磁率である。

上述の各式から、空隙長の変化に伴つて磁束
は、 φ〜１／ｌ_Ｖなる関係式にしたがつて変化する。

第三の原理による場合には、電機子における磁
束（φ_A）が短絡路における磁束成分（φ_K）を除
いた磁石磁束（φ_M）に依存し、しかも φ_A＝φ_M−φ_K なる関係があることから出発する。得られる弱め
界磁の程度は、可変空隙長および短絡される磁石
面積に関係する。

以上述べた手段により、回転数をより広い範囲
（約0.5ないし最大0.3だけ広い範囲）にわたつて
変化させることができる。この粗調整に加えて、
微調整については公知のようにして電機子電圧の
変化によつて回転数を変化させることができる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、種々のギヤ段階を有するハン
ドピースおよびアングルピースにおいて従来必要
であつた基台セツトを著しく減らすことができ、
それによつて機器の駆動部に対する着脱の回数を
減少させることができる。また、磁束を変化させ
る手段が駆動部と連結可能なハンドピースに付設
されているので、モータ側で関与させる必要がな
いという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の直流小形モータの原
理構成を示す縦断面図、第２図、第３図は第１図
に示す直流小形モータの異なる状態における横断
面図、第４図は第１図に示す直流小形モータの分
解斜視図である。１……駆動モータ、５……駆動軸、１１……回
転子、１２，１２ａ……永久磁石、１３……モー
タケーシング、２２，２２ａ……磁気帰路エレメ
ント、２４……結合体、２５……操作片。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１静止した磁気帰路を形成する軟磁性材料から
成る筒を有するシリンダ状モータケーシング
と、このモータケーシング内の直径上に対向す
るように対をなして配置された電機子励磁用永
久磁石とを備え、駆動機構に軸方向に連結可能
な歯科用ハンド機器中に回転可能に支承された
器具を駆動するための永久磁石励磁式直流小形
モータにおいて、回転数範囲を低い方から高い
方へ、またはその逆に切り換えるため、モータ
ケーシング１３に同心的にかつ電機子と永久磁
石１２，１２ａとの間の空隙中において、前記
永久磁石の数に等しい数の、かつモータの磁束
を制御する軟磁性材料から成る磁気帰路エレメ
ント２２，２２ａを結合体２４に固定し、磁気
帰路エレメント２２，２２ａと結合体２４とを
モータケーシング１３内に回転可能に配置し、
これらの磁気帰路エレメント２２，２２ａと結
合体２４はモータケーシング１３を通して外部
へ突出する操作片２５を備え、この操作片２５
により、電機子を貫通する磁束を強め低い回転
数範囲を有する第１の作動位置から、電機子を
貫通する磁束を弱め高い回転数範囲を有する第
２の作動位置へ、またはその逆に磁気帰路エレ
メント２２，２２ａを切り換え得るようになつ
ており、永久磁石１２，１２ａと磁気帰路エレ
メント２２，２２ａとは断面において円形リン
グのセグメントを形成し、磁気帰路エレメント
２２，２２ａの周辺角αは、磁気帰路エレメン
ト２２，２２ａの端部が前記第１、第２の両作
動位置において永久磁石１２，１２ａで覆われ
るような大きさに選定されていることを特徴と
する歯科用直流小形モータ。２磁気帰路エレメント２２，２２ａは非磁性材
料から成る端面側のリング２４に固定され、こ
のリング２４には操作片２５が固定され、この
操作片２５は固定子１２、モータケーシング１
３の貫通孔２６から突出し、第１、第２の両作
動位置を限定する回転角の範囲に動き得るよう
になつていることを特徴とする実用新案登録請
求の範囲第１項記載のモータ。