WO2010106157A2 - Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales handstück - Google Patents

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WO2010106157A2
WO2010106157A2 PCT/EP2010/053595 EP2010053595W WO2010106157A2 WO 2010106157 A2 WO2010106157 A2 WO 2010106157A2 EP 2010053595 W EP2010053595 W EP 2010053595W WO 2010106157 A2 WO2010106157 A2 WO 2010106157A2
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electric motor
stator
motor assembly
rotor shaft
holding part
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Josef Düsing
Alfons Mader
Johann Stempfle
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Kaltenbach & Voigt Gmbh
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    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H02K7/145Hand-held machine tool

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor assembly for a medical, in particular a dental handpiece, in particular a dental small motor, so a compact electric motor, which is particularly intended for use in dental hand-held devices.
  • a medical in particular a dental handpiece, in particular a dental small motor
  • a compact electric motor which is particularly intended for use in dental hand-held devices.
  • Such an electric motor arrangement is also referred to below as “dental motor” or “dental small motor”.
  • the invention relates to an electric motor assembly, which is intended to be connected via a coupling with a medical, in particular with a dental hand and elbow, hereinafter also referred to as "handpiece", wherein the handpiece is designed to be rotatable
  • a torque generated by the electric motor arrangement can be transmitted to the tool A corresponding arrangement is known, for example, from DE 33 32 627 A1 in that, with respect to the electric motor assembly, a supply hose opposite the handpiece is connected by coupling which serves to supply the electric motor assembly or the handpiece and has, for example, media lines through which media such as air and / or water are transported to form a spray can be.
  • a power line and / or a light pipe can be arranged in the supply hose.
  • Dental mini-motors are to be sterilized more or less frequently depending on the application. This is done more and more with class B sterilizers.
  • the motor In the case of chamber ventilation by means of a pre-vacuum, the motor is repeatedly pressurized to a vacuum of up to approx. 50 mbar. and alternating hot steam at 134 ° C exposed.
  • This sterilization process attacks the insulating varnish of the copper wires, impregnating resins, adhesives and casting compounds (silicone), with which the stator winding is fixed and protected, Extremely strong, it creates cracks in these materials and degrades them, which ultimately leads to a lack of insulation and a short circuit.
  • stator be completely and tightly encased with a high temperature sterilization resistant polymer (e.g., PEEK, PPS, LCP, PAI, PPSU, PSU, PES).
  • a high temperature sterilization resistant polymer e.g., PEEK, PPS, LCP, PAI, PPSU, PSU, PES.
  • a stator is known from the so-called “surgical motor 550", in which a winding head is not encased in plastic The hot steam attacks the exposed copper enamel wires despite impregnation with impregnating resin.
  • stator in which the coil is completely encapsulated with copper-colored wires and the soft-magnetic yoke and the individual coil phases are contacted via contacts which are densely injected in the stator body outside the overmolded stator body in a segment-like recess of the stator, resulting in an asymmetrical stator body.
  • the invention has for its object to provide an electric motor assembly for a medical, in particular a dental handpiece, which is resistant to sterilization and thereby allows a particularly compact design of the handpiece.
  • an electric motor assembly for a medical, particularly a dental, handpiece having a rotor with a rotor shaft and a stator disposed about the rotor with respect to the rotor shaft;
  • the electric motor assembly has a media tube for the passage of a medium.
  • the electric motor assembly has a jacket element formed by molding, which, with respect to the rotor shaft, both the stator and the media tube from the outside annularly closed tightly surrounds.
  • the electric motor assembly can be designed sterilization resistant. Characterized in that the media tube is surrounded by the jacket element from the outside, while a particularly compact design of the electric motor assembly is possible, which further allows a particularly compact design of the corresponding handpiece.
  • the jacket member is made of a high temperature polymer. Such a material is particularly well suited to protect the stator in the event of sterilization.
  • the stator further comprises a stator winding, wherein a first part of the stator winding with respect to the rotor shaft is arranged radially outside of the media tube and a second part of the stator winding radially inside.
  • the Media tube can be integrated in this way, as it were in the stator, so that a particularly small-scale design of the stator, in particular with respect to its radial extent is possible.
  • the shell element extends along the rotor shaft viewed on both sides beyond the stator.
  • the seal and thus the protection of the stator, in particular in the case of sterilization, continue to improve.
  • the jacket element advantageously surrounds the media tube directly on both sides of the stator.
  • an insertion funnel for the media tube is formed by the jacket element.
  • the stator has a tubular bobbin, which forms, with respect to the rotor shaft, a radially inner boundary of the stator, wherein the jacket element is arranged directly adjacent to the bobbin. This allows a particularly good and secure seal.
  • the bobbin carrier preferably has a holding element, in particular a latching element for fixing the media tube.
  • a holding element in particular a latching element for fixing the media tube.
  • the coil carrier further advantageously has at least one radially outwardly pointing rib, wherein the holding element is formed on the rib.
  • the stator further comprises a tubular yoke element, wherein the coil support a contact element for positioning the return element along the rotor shaft and / or a centering element for
  • the contact element or the centering element may be formed on the rib.
  • the stator has a stator winding, which is formed in the form of a segment winding over 60 °. This makes it possible to make a winding head formed by the stator winding smaller, so that overall the stator can be made smaller, in particular in radial alignment.
  • a second aspect of the invention relates to an electric motor arrangement for a medical, in particular a dental handpiece, which has a light source.
  • the length of a dental motor or a dental motor together with a handpiece to be connected with it are decisive for the ergonomics of the instrument thus formed overall and for fatigue-free working.
  • the term "length” refers to the extent of the dental motor along the shaft of the dental motor, that is to say the rotor shaft, which is disadvantageous, above all, long instruments in which the center of gravity or the connection point for the supply hose protrude beyond the support surface on a working hand It is therefore the goal to develop a short dental motor.
  • a light source in a dental motor usually consists of a high pressure / halogen lamp. This extends on the outer circumference of the motor in the axial direction and determined by its length (about 11 mm plus the length of an associated
  • Plug socket not insignificant the length of the dental motor.
  • a light emitted by the light source is coupled into a glass fiber rod in the handpiece and used in the latter for illuminating a processing point.
  • Interchangeability requires a significant amount of space that adversely affects the length of the dental motor. Therefore, according to the prior art dispenses with a replaceability or replaced with a socket and contacting in the axial direction of the motor interchangeability, but then again the length is adversely affected.
  • the invention has the object, an electric motor assembly for a medical, in particular a dental handpiece, indicate that has a light source, wherein the electric motor assembly can be made very compact.
  • an electric motor assembly for a medical, in particular a dental handpiece which has a rotor with a rotor shaft which is rotatably mounted about a longitudinal axis, and a light source.
  • the light source in this case has an LED which is arranged on a carrier element for electronic components, for example a flat circuit board, wherein the carrier element is arranged such that its extent with respect to the longitudinal axis in the radial direction is greater than its extent in the axial direction ,
  • An LED can be designed much smaller than a high pressure / halogen lamp; The mentioned orientation of the carrier element thus makes the electric motor arrangement shorter.
  • the LED may be an SMD LED (SMD: surface mounted device).
  • a series resistor for limiting a current flowing through the LED is also arranged on the carrier element. This prevents overheating of the LED. In addition, this makes it possible to change an illuminance of the light emitted by the LED, for example, to adapt to different supply voltages in various drive units.
  • the carrier element or the circuit board has a printed circuit substrate, which consists of ceramic or filled plastic.
  • the carrier element or the board can be made good heat conducting, whereby an effective cooling of the LED favors or is supported.
  • the carrier element or the circuit board on through holes, which are designed to pass a cooling air. In this way, a particularly effective cooling of the LED can be achieved.
  • the electric motor assembly may be configured such that the through holes are suitable for passing a cooling air, which is provided for cooling the electric motor.
  • the electric motor assembly further comprises a holding part for holding the light source, and a bearing arrangement by which the holding part is slidably mounted, preferably with respect to the longitudinal axis is mounted radially displaceable.
  • the electric motor arrangement further advantageously has a securing element for securing the holding part against movement along the bearing arrangement.
  • the electric motor assembly may include a motor housing, wherein the bearing assembly is formed on the motor housing.
  • the holding part has an optical element for optically influencing a light emitted by the light source, for example in the form of a focusing lens.
  • the light emitted by the LED can be initiated effectively and in a space-saving manner in an optical waveguide of the handpiece.
  • the electric motor assembly has a spring-mounted contact pin for electrical contacting of the light source, wherein the holding part and / or the carrier element has an inclined surface and the
  • Electric motor assembly is configured such that upon movement of the holding member along the bearing assembly of the contact pin is pressed by the inclined surface against its resilient mounting.
  • the bearing assembly and the holding part are formed such that the holding part inserted in two different orientations from outside into the bearing assembly and then as provided along the Bearing arrangement can be moved.
  • the arrangement can be designed so that the LED can be brought in the case of a wrong polarity contact with particularly simple handling in the correct contact.
  • a third aspect of the invention relates to the design of a coupling between a corresponding electric motor assembly and a handpiece, in particular a coupling element of this coupling, which is part of the electric motor assembly.
  • Electric motor assembly has for coupling as a coupling element on a coupling pin which extends in the longitudinal direction of the rotor shaft. This coupling pin protrudes with coupled handpiece far into the handpiece and determines the total length of the instrument formed by the electric motor assembly and the handpiece substantially.
  • the invention has for its object to provide an electric motor assembly for a medical, in particular a dental handpiece, which allows a shorter design of an instrument, which is formed by the electric motor assembly and the handpiece coupled thereto.
  • an electric motor assembly for a medical, in particular a dental handpiece which has a rotor with a rotor shaft which is rotatably mounted about a longitudinal axis and a coupling pin for connection to the handpiece;
  • the coupling pin has in the direction of the longitudinal axis a length that is smaller than 35 mm, preferably less than 30 mm.
  • the coupling pin can be designed according to the INTRAmatic coupling or according to the standard ISO 3964.
  • the length of the instrument which is formed from the electric motor assembly and the handpiece coupled thereto, make shorter.
  • an electric motor assembly for a medical, in particular a dental handpiece which has a rotatably supported by two bearings about a longitudinal axis rotor shaft, and a one-piece motor housing which surrounds the two bearings with respect to the rotor shaft radially from the outside; Furthermore, the electric motor assembly has a coupling pin for connection to the handpiece.
  • the coupling pin and the housing are integrally formed.
  • the electric motor arrangement can be made shorter.
  • an electric motor arrangement is proposed that has those features that are illustrated in connection with the first aspect and / or those features that are illustrated in connection with the second aspect and / or those features that are associated with the third aspect shown.
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional diagram of a stator of an inventive
  • An electric motor assembly, 2 is a perspective view of the stator
  • FIG. 7 is a cross-sectional diagram through the stator with jacket element according to the mark A-A in Fig. 6,
  • FIG. 8 is a detail sketch of FIG. 7, showing a variant
  • FIG. 9 is a side view of a variant of the stator without a return element
  • FIGS. 10 and 11 show two views of the stator shown in FIG. 9 without a return element from different perspectives
  • FIG. 12 is a view of the stator shown in Fig. 9 (with return element),
  • FIG. 13 is a cross-sectional diagram of a stator in which a coil winding is designed according to H winding and thereby has a loop of 180 °,
  • Fig. 15 is a cross-sectional diagram with an arrangement without superposition of individual turns of adjacent coils, so that symmetrical Coil currents are possible,
  • FIG. 16 is a sketch of a development according to FIG. 15,
  • 17 is a sketch of a triangular winding
  • 18 is a longitudinal sectional diagram of an electric motor assembly with a light source
  • Fig. 25 is a longitudinal sectional diagram of an electric motor assembly with a
  • FIG. 26 is a perspective view of that shown in FIG.
  • FIG. 27 is a perspective view of individual parts of an electric motor assembly with a light source
  • FIG. 30 is a longitudinal sectional diagram of an electric motor assembly with a light source
  • 31 is a perspective view of an electric motor assembly with a light source with separated holding part and separated fuse element
  • FIG. 32 is a detail view of FIG. 31,
  • FIG. 33 is a further detail view of FIG. 31,
  • FIG. 35 shows an exploded view corresponding to FIG. 34, FIG.
  • FIGS. 36 to 38 show a variant of a holding part with light source
  • 39 shows a further variant of a holding part with a light source
  • FIGS. 41 to 44 show a further variant
  • 45 is a longitudinal sectional view of an electric motor assembly with a coupling pin according to the so-called INTRAmatic coupling or according to the standard ISO 3964,
  • Fig. 47 shows an embodiment in which the motor housing and the
  • Coupling pin are integrally formed or one piece and
  • Fig. 48 separates the motor housing with the coupling pin.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section sketch of a stator 2 of an inventive electric motor assembly
  • FIG. 2 shows a corresponding perspective view of the stator 2
  • FIG. 3 shows a sketch representation corresponding to FIG.
  • the electric motor assembly further comprises, as exemplified in Fig. 25, a rotor R with a rotor shaft, which is not shown in Figures 1 to 3 for reasons of clarity.
  • the rotor R may be formed according to the prior art.
  • the rotor shaft is rotatably mounted; in Fig. 1, a longitudinal axis L is sketched, which is identical to the axis of rotation of the rotor shaft.
  • the electric motor arrangement has a media tube 4.
  • the media tube 4 is designed to guide a medium, in particular - viewed in the longitudinal direction of the rotor shaft - from one side of the electric motor assembly to the opposite.
  • the medium may be, for example, air and / or water or light or electricity.
  • the media tube 4 may extend parallel to the longitudinal axis L of the stator 2.
  • the electric motor arrangement furthermore has a jacket element 6, which is formed by encapsulation of the stator 2.
  • the jacket member 6 surrounds both the stator 2 and the media tube 4 from the outside closed annularly sealed. This also goes from the
  • FIGS. 4 and 5 show two views of the stator 2 with the jacket element 6 from different perspectives.
  • the jacket element 6 may in particular consist of a high-temperature polymer, for example of PEEK, PPS, LCP, PAI, PPSU, PSU or PES.
  • the jacket element 6 serves to protect the stator 2, in particular in the case of sterilization.
  • the stator 2 may comprise a stator winding, for example in the form of a copper coil, through which an end winding 8 designated by way of example in FIG. 1 may be formed can, with preferably a first part 81 of the stator winding or the winding head 8, with respect to the rotor shaft or the longitudinal axis L, is arranged radially outside of the media pipe 4 and a second part 82 radially inside.
  • the media tube 4 can be integrated into the stator 2 so that overall a particularly compact configuration of the arrangement, in particular in the radial extent, is made possible.
  • the stator winding may have a portion 85 in which the wires of the stator winding are oriented parallel to the longitudinal axis L extending.
  • the jacket element 6, viewed along the rotor shaft, can extend beyond the stator 2 on both sides.
  • a particularly good sealing of the stator 2 is possible if the jacket element 6 on both sides of the stator 2 surrounds the media tube 4 in a sealing manner on all sides sealingly on all sides.
  • stator 2 may comprise a tubular coil carrier 10, which forms, with respect to the rotor shaft or on the longitudinal axis L, a radially inner boundary of the stator 2, wherein the jacket member 6 directly to the
  • Coil carrier 10 is disposed adjacent.
  • the jacket element 6 may be formed by encapsulation in such a way that it is applied to the coil carrier 10 during encapsulation.
  • the two lateral boundaries of the stator 2 are each formed by a winding head 8, 8 ', and outside these two limits or Winding heads 8, 8 ', the jacket member 6 is arranged directly sealingly on the bobbin 10.
  • the bobbin 10 preferably has a holding element 101, expediently in the form of a latching element, for fixing the media tube 4.
  • the media tube 4 can be held in the provided relative position with respect to the coil carrier 10.
  • the stator 2 advantageously has a tubular return element 12, which preferably surrounds the coil carrier 10 in an annular manner.
  • the return element 12 (hereinafter also referred to for short as the "return path" 12) may be formed in particular from a soft magnetic material or the longitudinal axis L.
  • the contact element 102 can be designed as a longitudinal stop.
  • the bobbin 10 may have a centering element 103 which serves to center the return element 12 with respect to the rotor shaft or with respect to the longitudinal axis L.
  • the bobbin 10 preferably a plurality, in particular six radially outwardly facing double webs 110, which are both designed to act as a holding element 101 for fixing the media tube 4, as well as a centering element 103 for Centering of the return element 12.
  • they may have a radially outwardly facing raised portion which forms the contact element 102.
  • the electric motor assembly may also comprise at least one further media tube 4 ', designated by way of example in FIG. 3, wherein the electric motor assembly is preferably analogous to the embodiment with respect to the first mentioned media tube 4 with respect to the further media tube 4'.
  • the electric motor assembly may also comprise electrical contact rods 5 (hereinafter also referred to as contacts 5 for short) for electrically contacting the stator 2 and / or further electrical contact rods 5 'for electrically contacting a light source, for example an LED (light-emitting diode).
  • the electric motor arrangement can be configured with the stator 2 according to the following diagram:
  • a small, hermetically sealed, compact, sterilizable stator 2 can be specified in which not only the copper coil and the soft magnetic yoke 12 but also the media tubes 4, 4 'and the electrical connections 5' for the light source are encapsulated the media tubes 4, 4 'and electrical connections 5' for the light source are guided through the stator winding, and emerge from the end faces of the stator 2, the outlet position of which with the positions of the existing
  • the media tubes 4, 4 'and electrical contacts 5 should be completely enveloped by the stator jacket material up to the connection openings.
  • stator 2 which is designed as follows.
  • the high temperature polymer (eg PEEK, PPS, LCP, PAI, PPSU, PSU, PES) molded stator 2 forms a compact, sealed, sterilization resistant body comprising the motor winding, soft magnetic yoke 12, media tubes 4, 4 'and electrical contact bars 5 , 5 ', whose inner diameter is formed by the coil carrier 10 and on whose end faces bushings are formed, which are connected to the media tubes 4, 4' and from the end faces of the electrical contact rods 5, 5 'and electrical contact sockets protrude.
  • the embodiment of the coil winding is preferably as follows.
  • the bobbin 10 consists of a sleeve with placed on the outer circumference double separating webs 101 (hereinafter also referred to as double-walled dividers 101) for the separation of the individual bevels in 60 ° (3-phase) arrangement.
  • the double separating webs 101 are provided with an elevation, which forms a contact element 102, which predetermines the axial position of the magnetic yoke 12.
  • the copper winding is arranged.
  • the soft magnetic yoke 12th At the outer periphery support and center the dividers 101 the soft magnetic yoke 12th In a particular, indicated in Fig. 8 embodiment, the dividers 101 dive into recesses of the soft magnetic yoke 12 carrying (plastic) sleeve 121 and center the return ring 12 directly to the inner diameter.
  • the media tubes 4, 4 'and electrical contact rods 5, 5' are arranged.
  • the supply of the attached instrument or handpiece with spray water and spray air but also the electrical supply of the light source from the supply hose connection takes place when the electric motor assembly is connected to the corresponding components.
  • the media tubes 4, 4 'or contact rods 5, 5' are clipped and aligned before the encapsulation of the complete stator 2 in the double dividers 101.
  • tubular extensions or cylindrical recesses on the stator 2 is introduced via which the fluidic and electrical contact with the media port in the supply hose on the one hand and the motor internal Forwarding takes place.
  • the media tubes 4, 4 'and contact rods 5, 5' are preferably executed straight without kink and crank.
  • the media tubes 4, 4 ' preferably have no separate insertion funnels or bushings at their ends or molded.
  • the insertion funnel 61 or sockets are formed directly on the stator body during encapsulation.
  • FIGS. 9 to 12 show a variant of the stator 2.
  • the reference numerals are used analogously. 9 shows a side view of the stator 2 with the return element 12 removed; Figures 10 and 11 show corresponding perspective views.
  • FIG. 12 shows a perspective view of the stator 2 with a return element 12.
  • the bobbin 10 has two radially outwardly facing ribs 20, 22, which constitute a lateral boundary for the stator winding.
  • the ribs 20, 22 have holding elements 24, preferably in the form of latching elements for fixing the media tubes 4, 4 'or contact bars 5, 5'.
  • the ribs 20, 22 may have a centering element or be formed as such, which serves for centering the return element 12.
  • the stator winding can be designed as a triangular winding;
  • six triangular coils 30 may be provided as a stator winding.
  • the following configuration can be provided:
  • a fixation of the triangular coils 30 takes place on a tubular bobbin or coil support 10, which has a circumferential rib 20, 22 near the two ends, which has recesses in a 60 ° division, into which the media tubes 4, 4 'and electrical contact rods 5, 5 'are clipped.
  • the triangular coils 30 are arranged between the two circumferential ribs 20, 22 and the connections are connected and provided with contacts.
  • the contacts 5 for electrical connection of the three motor phases can be clipped in at least one of the two circumferential ribs 20, 22, preferably in both ribs 20, 22.
  • the triangular coil 30 is located directly on the lateral surface of the bobbin 10 and is molded and baked in this position. In the edge at the transition from a triangular coil 30 to the adjacent media tubes 4, 4 'are positioned. These are thus above the triangular coils 30 and hold the latter on the bobbin 10th
  • the centering of the magnetic yoke 12 to the core or to the bobbin 10 can take place via the arranged on the circumference of the media tubes 4, 4 ', but is more advantageous, in particular more accurately executed on the two circumferential ribs 20, 22, soften the inference packet 12 rests and also axially via a stop 102, for example in the form of a collar or flange, is held. This also prevents a change in position of the clipped-in media tubes 4, 4 'in the subsequent extrusion process.
  • the completely pre-assembled stator 2 can thus be easily inserted into a hot injection mold: All connections are pre-fixed and must not be laboriously inserted into recordings in the hot tool.
  • a partial aspect of the electric motor assembly according to the invention or the small motor according to the invention relates to the stator. It is a stator with Segemstoryen known for three-phase motors having phase strands, which are wound as a coil on a bobbin or as a single coil z. B. separately wrapped and shaped in triangular shape and then fixed on a bobbin.
  • Wire loops formed into a winding head For three strands, therefore, a relatively large winding is formed.
  • the coil winding is designed as a segment winding over 60 ° (instead of 120 °). This is illustrated in Fig. 14 accordingly.
  • the enclosed surface penetrated by field lines is thus smaller, only two strands are superposed in the winding overhang, as a result of which the winding overhang can be formed more easily and is significantly smaller.
  • the two coil strands ///' and // are arranged radially one above the other, in this order from inside to outside. This is particularly advantageous if the winding head also still media tubes 4, 4 'and electrical contact rods 5, 5' are performed.
  • passages or media tubes 4, 4 'or contact rods 5, 5' can, as shown by way of example in FIG. 14, be arranged analogously to the above representation in double-walled separating webs 101, which extend radially from a coil carrier 10 to the outside.
  • FIG. 15 shows a sketch of a portion of a development of the arrangement according to FIG. 15.
  • a media tube 4 or contact rod 5 is marked with a small arrow.
  • the winding strand / directly adjoins the media tube 4 marked with the arrow or the contact rod 5 from the right, and the winding strand /// 'from the left.
  • the media tubes or contact rods When arranged between two winding strands, the media tubes or contact rods are held exactly in position, without overlap during subsequent encapsulation winding wires from adjacent strands and electrical losses.
  • the winding head When arranged between the winding strands, the winding head can be easier to shape.
  • the bobbin 10 may, as indicated in Fig. 15, six radially outwardly facing webs 120 which are arranged so that each two adjacent webs 120 form an angle of 60 °.
  • the webs 120 may in particular extend parallel to the longitudinal axis L and in each case in the middle between two double-walled dividers 101 may be arranged. In this way, the winding strands can be placed particularly well.
  • the media tubes 4, 4 'or contact rods 5, 5' can thus be arranged in each case centrally between two webs 120.
  • An electric motor arrangement with a light source can be made particularly short if the light source has an LED which is arranged on an electronic component carrier element, for example on a flat circuit board, wherein the carrier element is arranged such that its extension with respect to the
  • FIG. 18 shows a section of a longitudinal section sketch with the carrier element 210, here in the form of a flat circuit board.
  • a holding part 220 is provided which serves to hold the light source or the LED 200.
  • the carrier element 210 may be arranged on the holding part 220.
  • the holding part 220 and the support member 210 is shown in a separated state, wherein the orientation to the longitudinal axis L - as symbolically indicated by the double arrow - is maintained as shown in FIG.
  • the carrier element 210 is arranged such that its extent with respect to the longitudinal axis L in the radial direction r is greater than its extent in the axial direction a.
  • the holding part 220 is also such arranged that its extent in the radial direction is greater than its extent in the axial direction.
  • a bearing arrangement is expediently provided, by which the holding part 220 is displaceably mounted, preferably radially displaceably mounted with respect to the longitudinal axis L, ie in the direction of the double arrow sketched in FIG.
  • the bearing assembly is formed on a motor housing 300 of the electric motor assembly.
  • the bearing arrangement can be designed such that the holding part 220 can be detached from the remaining electric motor arrangement and can then be reintroduced into the bearing arrangement.
  • a securing element 230 is further provided, for example in the form of a ring member which extends annularly about the longitudinal axis L and which serves to secure the holding member 220 against movement along the bearing assembly.
  • the holding part 220 can be fixed in its intended relative position to the rest of the electric motor assembly.
  • a contact pin 230 is advantageously provided, which is mounted resiliently, for example on a contact rod 231.
  • the contact rod 231 can, according to the above description with reference to the first
  • the holding member 220 preferably has an inclined surface 240, wherein the electric motor assembly is configured such that upon movement of the holding member 220 along the bearing assembly of the contact pin 230 is pressed by the inclined surface 240 against its resilient mounting. In this way, a particularly good electrical contacting of the LED 200 can be made possible.
  • the holding part 220 may comprise an optical element 221, for example in the form of a focusing lens.
  • a light emitted by the LED 200 can be effectively coupled into a light guide 260, which is arranged in the handpiece and which is designed to direct the light to a processing point of the handpiece.
  • the optical element 221 may be configured as an integral part of the holding part 220 or may be held by the holding part 220.
  • One approach for shortening the length of the dental motor is thus the arrangement of the light source with its main extension transverse to the motor axis or longitudinal axis L. This is preferably realized via an SMD LED 200, which is arranged on a flat circuit board or board, the main extent across to the motor axis.
  • the printed circuit board with LED 200 and possibly required electrical circuitry is located in / on a holding part 220.
  • the holding part 220 has, in extension of the main emission direction of the LED 200, a molded-on optical element 221 which transmits the LED light into the elbow-side glass fiber rod or fiber optic element .
  • Optical fiber 260 couples.
  • the holding part 220 is inserted radially into a recess on the motor housing 300 and fixed by a securing element 230 in the form of a coupling ring.
  • the SMD LED 200 is mounted on a support member 210, z. B. placed in the form of a printed circuit board and electrically contacted (eg., By soldering, terminals, conductive bonding, wire bonding).
  • the diode current is limited by a series resistor 250, which is shown by way of example in FIG. 24. This also serves to adapt the illuminance to different LED grades, as well as to the different supply voltages in various control units (dental units / control units).
  • the resistor 250 is disposed on the same support member 210 and on the same circuit board as the LED 200.
  • the printed circuit substrate is ideally made of a good thermal conductivity material such as ceramic, filled plastic, FR4 with metal insert as a heat sink, etc.
  • In the circuit board preferably through holes are mounted through which a cooling air, In particular, the engine cooling air can be passed and thus also the SMD LED 200 cools.
  • the circuit board with the soldered components (LED, resistor) is captured by a preferably transparent holding part 220, which consists for example of plastic or glass (covered, held), which has a focusing lens in extension of the optical axis 270 of the SMD LED 200 , via which the LED light is coupled into the Glasf ⁇ berstab or light guide 260 in the hand elbow.
  • the holding part 220 has guide surfaces on the outer contour, via which the complete light source (SMD LED 200 plus printed circuit board plus holding part 220) in the motor housing 300 is aligned.
  • the light source is inserted radially into a recess attached to the motor housing 300 such as a drawer.
  • a coupling ring or securing element 230 fixes the light source in the predetermined position.
  • Ringing ring also prevents the lateral leakage of stray light from the transparent holding part 220.
  • the main dimension of the LED light source is transverse to the motor axis. This results in a significant reduction in the length of the dental motor.
  • Fig. 25 is a longitudinal sectional diagram of an electric motor assembly is shown, in which both the first aspect of the invention ("shell element”), and the second aspect of the invention ("LED on support member”) is realized.
  • the rotor R the electric motor assembly which is rotatably supported about a longitudinal axis L.
  • Fig. 26 shows a corresponding perspective view.
  • the reference numeral 260 denotes a recess which is formed in the motor housing 300 for receiving the holding part 220.
  • a coupling pin is referred to, which is designed as a coupling element for connection to the handpiece.
  • an LED must be operated with a certain polarity. If the polarity is incorrect, the chip LED does not light up or an optional parallel protective diode lights up red. Dental units and control units are installed in large numbers and variance in the field. The polarity for the instrument illumination is not defined.
  • the bearing assembly and the holding member 220 are preferably formed such that the holding member 220 inserted in two different orientations from outside into the bearing assembly and then as intended along the bearing assembly are moved can. In this way, the arrangement can be designed so that in the case of a wrong polarity contacting of the LED 200 by changing the orientation of the holding member 220, the correct polarity can be produced.
  • the arrangement may be designed so that the holding member 220 can be separated by moving along the bearing assembly of the remaining electric motor assembly, then rotate 180 ° and can be reinserted in the newly taken orientation in the bearing assembly until a contact in the is reached according to other polarity.
  • FIGS. 30 to 35 show a variant according to this embodiment. 31 shows a perspective view and in FIGS. 32 and 33 details from FIG. 31. In particular, one recognizes the securing element 230 in the form of a coupling ring and the holding part 220 'according to this variant. As can be seen, for example, from FIG.
  • the holding part 220 ' is designed symmetrically so that it can be inserted into the bearing arrangement in the motor housing 300 in two different orientations, the two alignments being parallel to the rotation by 180 °, in particular about an axis of rotation optical axis 270 of the LED 200, can be converted into each other.
  • Fig. 34 the holding part 220 'is shown in semi-transparent form
  • Fig. 35 shows a corresponding exploded view.
  • FIGS. 39 and 40 show further embodiments of a retaining element.
  • FIG. 41 to 44 show a further variant, with the holding part 220 "'and with a corresponding carrier element 210.
  • alternatively designed contact pins 230' are shown which are for contacting at correspondingly alternative contact surfaces 211 'of the holding part 220''and the corresponding support part 210' are formed.
  • the contact surfaces 211 ' are arranged laterally with respect to the longitudinal axis L.
  • the contacting takes place in this case on two opposite outer surfaces or outer edges of the carrier element 210 'or of the holding part 220 "', preferably by clamping between the two contact pins 230 '.”
  • These contact pins 230' can in turn be electrically conductively connected to corresponding contact bars 230 which in turn are preferably surrounded by the jacket element 6.
  • solid conductors embedded in plastic may be used in addition to spring-mounted contact pins
  • the holding part 220 "' may in turn be designed as a" slide "and via a securing element, be fixed for example in the form of a retaining ring or other locking element. This system allows for easy installation and removal by (i) loosening and removing the retaining ring, (ii) pulling the slider radially, (iii) inserting a new LED, and (iv) resetting the hasling.
  • the lighting element or the holding part 220 '"in the case of a wrong polarity contact easily separated from the motor housing 300, rotated accordingly and re-used to make the correct polarity.
  • the lighting element can therefore be formed a lighting element, which comprises the optical element 221, the LED 200 and the support member 210 or consists of these components.
  • the lighting element may form a slider which is fixed in the motor housing 300.
  • the slider and the motor housing 300 may be configured so that the slider 180 ° can be rotatably inserted about an axis in the motor housing 300.
  • the carrier element 210 may be a spatially injection-molded circuit carrier (3-D MID).
  • the contact surfaces may be formed as part of the conductor structure on side surfaces.
  • the contact surfaces and conductors may have the layer structure CuNiAu or WoNiAu.
  • the circuit carrier may be made of ceramic (alumina or aluminum nitride) or consist.
  • the circuit carrier may be made of LTCC (low temperature cof ⁇ red ceramic) as a multilayer.
  • the circuit carrier may include a metal core.
  • the circuit carrier may include means (shape, tongue and groove, nose recess) for alignment with the optics.
  • the connection between optics - housing and circuit carrier can be performed by snap connection or by adhesive bonding.
  • the housing may have grooves (capillaries) for Klebsstoffver notorious.
  • the housing may have recesses which can be used as an adhesive reservoir or refill tank.
  • a cavity between the LED circuit carrier and the optical housing can be filled with a transparent potting compound or with a transparent
  • Another aspect of the invention relates to a coupling element of the electric motor assembly provided for connection to the handpiece.
  • the guide length can be reduced at the coupling of hand / elbow with the engine without loss of function.
  • the coupling pin is shortened accordingly.
  • Coupling pin can be shortened accordingly, or the handpiece and contra-angle can be made correspondingly shorter.
  • a motor with shortened coupling pin can be used at any time with a hand elbow in the old version.
  • the ergonomic advantage of having a shorter instrument does not affect this case.
  • Coupled pin long can not be operated.
  • the coupling pin abuts the inside of the elbow and can not be locked.
  • the media cooling air, spray air, spray water are fed to the contra-angle handpiece.
  • the O-ring When conveying spray water, the O-ring lifts off and allows the spray water to flow to the processing point. If there is no delivery pressure, the O-ring closes the outlet opening and thus prevents a sucking back of water from the handpiece and contra-angle handpiece into the motor and the supply line.
  • Fig. 45 shows the coupling pin 310 according to the prior Technology, especially as part of the well-known INTRAmatic coupling.
  • Fig. 46 shows the design with a correspondingly shortened coupling pin 310 '.
  • the rotor shaft is rotatably supported by two bearings 330, 331 mounted about the longitudinal axis L.
  • the motor housing 300 surrounds the two bearings 330, 331 with respect to the rotor shaft and the longitudinal axis L radially from the outside.
  • a first balancing ring 320, a second balancing ring 321 and a permanent magnet 333 can be seen as part of the rotor.
  • a sudsaugstopp 334 and a bearing plate 335 are designated.
  • the rotor shaft engages with a claw 336 from the inside into the coupling pin 310.
  • Coupling pin 310 ' differs from the embodiment shown in Fig. 45 only in the length / of the coupling pin 310'.
  • the INTRAmatic coupling for handpieces and contra-angle according to ISO 3964 is screwed to an end face of a motor housing 300 of the electric motor assembly.
  • the two corresponding end faces of motor housing 300 on the one hand and coupling element on the other hand do not run exactly plan; This can cause the coupling pin 310 in the mounted state has a significant inclination, which can subsequently lead to a misalignment of the attached handpiece.
  • ergonomic aspects such as weight and compact size are essential factors in dental drives.
  • the motor housing 300 ' in particular as described, the two bearings 330 and 331 for supporting the rotor shaft, and arranged on the electric motor assembly coupling element in shape
  • the electric motor arrangement can also be made shorter and lighter, in particular, since the coupling element or the coupling pin 310 "and the motor housing 300 'can be manufactured in one clamping , Any existing misalignment due to the shortened coupling pin 310 "is thus reduced.
  • the sound coupling is reduced from the electric motor assembly to the handpiece, there is less radiation through the instrument.
  • the electric motor assembly with the shortened coupling pin 310 "and the one-piece design of motor housing 300 'and coupling element the noise that arises when operating in conjunction with the attached or coupled handpiece, make it quieter.
  • stator winding as a coil segment winding instead of H-winding or triangle

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, das aufgrund mehrerer vorteilhafter Ausgestaltungen äußerst kompakt und dabei sterilisationsbeständig ist. Die Elektromotoranordnung zeichnet sich durch folgende charakteristischen Eigenschaften aus: ° die Verwendung einer Lichtquelle basierend auf SMD-LED bzw. LED als Halbleiterchip; ° die Kürzung der INTRAmatic-Kupplung auf 20 bis 25mm; ° einen hermetisch dicht umspritzten Stator (2) mit integrierten Medienrohren (4) und angeformten Anschlussbuchsen (61); ° die Ausbildung der Statorwicklung als Spulen-Segmentwicklung anstatt H-Wicklung bzw. Dreieck; ° die Formung des Wickelkopfes mit Öffnung für Medienrohre (4).

Description

Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales
Handstück
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, insbesondere einen Dentalkleinmotor, also einen kompakt gestalteten Elektromotor, der insbesondere zur Verwendung in zahnmedizinischen Handgeräten vorgesehen ist. Eine solche Elektromotoranordnung wird im Folgenden auch kurz als „Dentalmotor" oder „Dentalkleinmotor" bezeichnet.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Elektromotoranordnung, die dafür vorgesehen ist, über eine Kupplung mit einem medizinischen, insbesondere mit einem dentalen Hand- und Winkelstück, im Folgenden auch kurz „Handstück" genannt, verbunden zu werden, wobei das Handstück dazu ausgebildet ist, ein drehbar gelagertes Werkzeug aufzunehmen, und wobei, wenn die Elektromotoranordnung mit dem Handstück wie vorgesehen gekoppelt ist, ein von der Elektromotoranordnung erzeugtes Drehmoment auf das Werkzeug übertragen werden kann. Eine entsprechende Anordnung ist beispielsweise aus der DE 33 32 627 Al bekannt. Weiterhin kann insbesondere vorgesehen sein, dass mit Bezug auf die Elektromotoranordnung dem Handstück gegenüberliegend ein Versorgungsschlauch durch Kupplung angeschlossen wird, der zur Versorgung der Elektromotoranordnung bzw. des Handstücks dient und der beispielsweise Medienleitungen aufweist, durch die Medien wie Luft und/oder Wasser zur Bildung eines Sprays transportiert werden können. Auch eine Stromleitung und/oder eine Lichtleitung können in dem Versorgungsschlauch angeordnet sein.
Dentalkleinmotore sind je nach Anwendung mehr oder weniger häufig zu sterilisieren. Dies erfolgt immer mehr mit Sterilisatoren der Class B. Bei der Kammerentlüftung mittels Vorvakuum wird der Motor mehrmals einem Unterdruck von bis zu ca. 50mbar abs. sowie im Wechsel Heißdampf mit 134°C ausgesetzt. Dieser Sterilisationsvorgang greift den Isolationslack der Kupferdrähte, Tränkharze, Klebstoffe und auch Vergußmassen (Silikon), mit welchen die Statorwicklung fixiert und geschützt wird, extrem an, erzeugt Risse in diesen Werkstoffen und baut diese ab, was letztlich zu einer fehlenden Isolation und einem Windungsschluss führt.
Zur Erzielung sterilisationsbeständiger Motoren ist es erforderlich, dass der Stator komplett und dicht mit einem sterilisationsbeständigen Hochtemperaturpolymer (z.B. PEEK, PPS, LCP, PAI, PPSU, PSU, PES) ummantelt ist.
Aus dem Stand der Technik (KL 70/1702) ist ein Stator bekannt, bei welchem die Wicklung mit PPS umspritzt ist. Am Umfang sind sechs Aussparungen für die Medienleitung (Rohre) von der Versorgungsschlauch- Anschlussseite zur
Instrumentenseite bzw. Handstückseite vorhanden. Der magnetische Rückschluss ist ein separates Bauteil und nicht vollständig umspritzt. Zur Erzielung der erforderlichen Motorleistung muss der Abstand zwischen Rückschluss und Dauermagnet klein ausgeführt sein. Für den umspritzten Stator bleibt nur begrenzt Platz, was zur Folge hat, dass die Kunststoffummantelung sehr dünn ausgeführt ist und speziell im Bereich der Medienleitung nicht vollständig geschlossen ist. Diese Fehlstellen in der Kunststoffhülle sowie der nicht umspritzte Rückschluss reduzieren die Lebensdauer bei Sterilisation mit gesättigtem Heißdampfund fraktioniertem Vorvakuum drastisch.
Aus dem so genannten „Chirurgiemotor 550" ist ferner ein Stator bekannt, bei welchem ein Wickelkopf nicht mit Kunststoff ummantelt ist. Der Heißdampf greift die freiliegenden Kupferlackdrähte trotz Versiegelung mit Tränkharz an.
Aus dem so genannten System „COMFORTdrive" der Anmelderin ist ein Stator bekannt, bei welchem die Spule mit Kupferlackdrähten sowie der weichmagnetische Rückschluss vollständig umspritzt sind und die Kontaktierung der einzelnen Spulenphasen über im Statorkörper dicht eingespritzte Kontakte erfolgt. Die Medienrohre sowie der Glasfϊberstab zur Lichtleitung befinden sich außerhalb des umspritzten Statorkörpers in einer segmentartigen Aussparung des Stators, was einen asymmetrischen Statorkörper zur Folge hat.
Weiterhin ist aus ergonomischen Gründen erwünscht, eine entsprechende Elektromotoranordnung möglichst kompakt bzw. mit besonders kleiner Baugröße gestalten zu können. Auch ein möglichst geringes Gewicht ist vor diesem Hintergrund erwünscht.
Gemäß einem ersten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, anzugeben, die sterilisationsbeständig ist und dabei eine besonders kompakte Bauweise des Handstücks ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Elektromotoranordnung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Besondere
Ausführungsformen sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück vorgesehen, das einen Rotor mit einer Rotorwelle aufweist sowie einen Stator, der mit Bezug auf die Rotorwelle um den Rotor herum angeordnet ist; außerdem weist die Elektromotoranordnung ein Medienrohr zur Durchleitung eines Mediums auf. Weiterhin weist die Elektromotoranordnung ein durch Umspritzen gebildetes Mantelelement auf, das, mit Bezug auf die Rotorwelle, sowohl der Stator als auch das Medienrohr von außen ringförmig geschlossen dicht umgibt.
Durch das Mantelelement lässt sich die Elektromotoranordnung sterilisationsbeständig ausgestalten. Dadurch, dass auch das Medienrohr von dem Mantelelement von außen umgeben ist, ist dabei eine besonders kompakte Bauform der Elektromotoranordnung ermöglicht, die im Weiteren eine besonders kompakte Gestaltung des entsprechenden Handstücks ermöglicht.
Vorzugsweise besteht das Mantelelement aus einem Hochtemperaturpolymer. Ein solches Material eignet sich besonders gut zum Schutz des Stators im Fall einer Sterilisation.
Vorzugsweise weist der Stator weiterhin eine Statorwicklung auf, wobei ein erster Teil der Statorwicklung mit Bezug auf die Rotorwelle radial außerhalb des Medienrohrs angeordnet ist und ein zweiter Teil der Statorwicklung radial innerhalb. Das Medienrohr lässt sich auf diese Weise gleichsam in den Stator integrieren, so dass eine besonders kleinräumige Gestaltung des Stators, insbesondere mit Bezug auf seine radiale Erstreckung ermöglicht ist.
Vorzugsweise erstreckt sich das Mantelelement längs der Rotorwelle betrachtet zu beiden Seiten über den Stator hinaus. Auf diese Weise lässt sich die Abdichtung und damit der Schutz des Stators, insbesondere im Fall einer Sterilisation, weiterhin verbessern. Weiterhin vorteilhaft umgibt dabei das Mantelelement zu beiden Seiten des Stators das Medienrohr jeweils unmittelbar ringförmig. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass durch das Mantelelement ein Einführtrichter für das Medienrohr gebildet ist.
Vorzugsweise weist der Stator einen rohrförmigen Spulenträger auf, der, mit Bezug auf die Rotorwelle, eine radial innere Begrenzung des Stators bildet, wobei das Mantelelement unmittelbar an den Spulenträger angrenzend angeordnet ist. Hierdurch ist eine besonders gute und sichere Abdichtung ermöglicht.
Der Spulenträger weist vorzugsweise ein Halteelement, insbesondere ein Rastelement zur Fixierung des Medienrohrs auf. Auf diese Weise ist für die Herstellung der Elektromotoranordnung ermöglicht, dass vor der Bildung des Mantelelements das Medienrohr einfach in die vorgesehene Relativposition zum Spulenträger gebracht wird, dort durch das Halteelement in Position gehalten wird und anschließend durch Umspritzen das Mantelelement gebildet wird. Dies erleichtert die Herstellung der Elektromotoranordnung. Der Spulenträger weist dabei weiterhin vorteilhaft wenigstens eine radial nach außen weisende Rippe auf, wobei das Halteelement an der Rippe ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist der Stator weiterhin ein rohrförmiges Rückschlusselement auf, wobei der Spulenträger ein Anlageelement zur Positionierung des Rückschlusselements längs der Rotorwelle und/oder ein Zentrierelement zur
Zentrierung des Rückschlusselements mit Bezug auf die Rotorwelle aufweist. Auch hierdurch ist die Herstellung erleichtert. Gegebenenfalls kann das Anlageelement bzw. das Zentrierelement an der Rippe ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Stator eine Statorwicklung auf, die in Form einer Segmentwicklung über 60° ausgebildet ist. Dies ermöglicht, einen durch die Statorwicklung gebildeten Wickelkopf kleiner zu gestalten, so dass insgesamt der Stator kleiner gestaltet werden kann, insbesondere in radialer Ausrichtung.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, die eine Lichtquelle aufweist.
Die Länge eines Dentalmotors bzw. eines Dentalmotors zusammen mit einem damit zu verbindenden Handstück sind entscheidend für die Ergonomie des so insgesamt gebildeten Instrumentes und für ermüdungsfreies Arbeiten. Mit „Länge" sei dabei die Erstreckung des Dentalmotors längs der Welle des Dentalmotors, also der Rotorwelle, bezeichnet. Vor allem lange Instrumente, bei welchen der Schwerpunkt bzw. der Anschlusspunkt für den Versorgungsschlauch über die Auflagefläche an einer bearbeitenden Hand hinausragen, sind von Nachteil. Es ist daher das Ziel, einen kurzen Dentalmotor zu entwickeln.
Eine Lichtquelle in einem Dentalmotor besteht üblicherweise aus einer Hochdruck/ Halogenlampe. Diese erstreckt sich am äußeren Umfang des Motors in Achsrichtung und bestimmt mit ihrer Länge (ca. 11 mm zuzüglich der Länge eines dazugehörigen
Stecksockels) nicht unwesentlich die Länge des Dentalmotors. Ein von der Lichtquelle abgestrahlte Licht wird in einen Glasfiberstab im Handstück eingekoppelt und in Letzterem zur Beleuchtung einer Bearbeitungsstelle genutzt.
Beim Einbau einer Halogenlampe wird bedingt durch die Bauform und
Auswechselbarkeit ein erheblicher Raumbedarf benötigt, der die Länge des Dentalmotors nachteilig beeinflusst. Daher wird gemäß dem Stand der Technik auf eine Auswechselbarkeit verzichtet oder mit einer Fassung und Kontaktierung in axialer Richtung des Motors eine Auswechselbarkeit erreicht, wobei dann aber wieder die Baulänge nachteilig beeinflusst wird.
Gemäß dem zweiten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, anzugeben, die eine Lichtquelle aufweist, wobei die Elektromotoranordnung besonders kompakt gestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung durch eine Elektromotoranordnung gemäß dem Anspruch 8 gelöst. Besondere
Ausführungsformen der Erfindung sind in den vom Anspruch 8 abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück vorgesehen, das einen Rotor mit einer Rotorwelle aufweist, die drehbar um eine Längsachse gelagert ist, sowie eine Lichtquelle. Die Lichtquelle weist dabei eine LED auf, die auf einem Trägerelement für elektronische Bauteile, beispielsweise einer flachen Platine, angeordnet ist, wobei das Trägerelement derart angeordnet ist, dass seine Erstreckung mit Bezug auf die Längsachse in radialer Richtung größer ist als seine Erstreckung in axialer Richtung.
Eine LED lässt sich deutlich kleiner gestalten als eine Hochdruck/Halogenlampe; durch die genannte Orientierung des Trägerelements lässt sich somit die Elektromotoranordnung kürzer gestalten. Bei der LED kann es sich insbesondere um eine SMD-LED handeln (SMD: surface mounted device).
Vorzugsweise ist auf dem Trägerelement außerdem ein Vorwiderstand zur Begrenzung eines durch die LED fließenden Stroms angeordnet. Hierdurch lässt sich eine Überhitzung der LED vermeiden. Außerdem lässt sich hierdurch eine Beleuchtungsstärke des von der LED abgegebenen Lichts verändern, beispielsweise zur Anpassung an unterschiedliche Versorgungsspannungen in diversen Ansteuereinheiten.
Vorzugsweise weist das Trägerelement bzw. die Platine ein Leiterplattensubstrat auf, das aus Keramik oder gefülltem Kunststoff besteht. Hierdurch kann das Trägerelement bzw. die Platine gut wärmeleitend gestaltet werden, wodurch eine effektive Kühlung der LED begünstigt bzw. unterstützt ist. Vorzugsweise weist das Trägerelement bzw. die Platine Durchgangslöcher auf, die zum Durchleiten einer Kühlluft ausgebildet sind. Auf diese Weise lässt sich eine besonders effektive Kühlung der LED erzielen. Beispielsweise kann die Elektromotoranordnung derart ausgebildet sein, dass sich die Durchgangslöcher zum Durchleiten einer Kühlluft eignen, die zur Kühlung des Elektromotors vorgesehen ist.
Weiterhin vorzugsweise weist die Elektromotoranordnung außerdem ein Halteteil zur Halterung der Lichtquelle auf, sowie eine Lageranordnung, durch die das Halteteil verschiebbar gelagert ist, vorzugsweise mit Bezug auf die Längsachse radial verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise lässt sich die Lichtquelle leicht austauschbar gestalten. Dabei weist die Elektromotoranordnung weiterhin vorteilhaft ein Sicherungselement zur Sicherung des Halteteils gegenüber einer Bewegung längs der Lageranordnung auf.
Insbesondere kann die Elektromotoranordnung ein Motorgehäuse aufweisen, wobei die Lageranordnung an dem Motorgehäuse ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist das Halteteil ein optisches Element zur optischen Beeinflussung eines von der Lichtquelle abgegebenen Lichts auf, beispielswiese in Form einer Fokussier-Linse. Hierdurch lässt sich das von der LED abgegebene Licht effektiv und raumsparend in einen Lichtleiter des Handstücks einleiten.
Weiterhin vorteilhaft weist die Elektromotoranordnung einen federnd gelagerten Kontaktstift zur elektrischen Kontaktierung der Lichtquelle auf, wobei das Halteteil und/oder das Trägerelement eine schräge Fläche aufweist und die
Elektromotoranordnung derart ausgestaltet ist, dass bei einer Bewegung des Halteteils längs der Lageranordnung der Kontaktstift durch die schräge Fläche entgegen seiner federnden Lagerung gedrückt wird. Hierdurch sind eine besonders gute elektrische Kontaktierung und eine besonders einfache Handhabung bei einem Wechsel der Lichtquelle ermöglicht.
Vorzugsweise sind die Lageranordnung und das Halteteil derart ausgebildet, dass das Halteteil in zwei unterschiedlichen Ausrichtungen von außerhalb in die Lageranordnung eingeführt und anschließend wie vorgesehen längs der Lageranordnung verschoben werden kann. Auf diese Weise lässt sich die Anordnung so gestalten, dass die LED im Fall einer falsch gepolten Kontaktierung unter besonders einfacher Handhabung in die richtige Kontaktierung gebracht werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft die Ausgestaltung einer Kupplung zwischen einer entsprechenden Elektromotoranordnung und einem Handstück, insbesondere ein Kupplungselement dieser Kupplung, das Teil der Elektromotoranordnung ist.
Die hierzu aus dem Stand der Technik bekannte, so genannte „INTRAmatic Kupplung" entspricht im Wesentlichen der Norm ISO 3964. Die
Elektromotoranordnung weist dabei zur Kupplung als Kupplungselement einen Kupplungszapfen auf, der sich in Längsrichtung der Rotorwelle erstreckt. Dieser Kupplungszapfen ragt bei angekuppeltem Handstück weit in das Handstück hinein und bestimmt die Gesamtlänge des durch die Elektromotoranordnung und das Handstück gebildeten Instruments wesentlich.
Um ein ergonomisch gut gestaltetes Instrument zu erhalten, ist es erforderlich, dass der Elektromotor möglichst auf der Handstützfläche aufliegt und mit seinem Versorgungsschlauch-Anschluss nur unwesentlich darüber hinausragt.
Gemäß dem dritten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, anzugeben, die eine kürzere Gestaltung eines Instruments ermöglicht, dass durch die Elektromotoranordnung und das daran gekuppelte Handstück gebildet ist.
Diese Aufgabe wird gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung durch eine Elektromotoranordnung gemäß dem Anspruch 14 oder gemäß dem Anspruch 15 gelöst.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück vorgesehen, das einen Rotor mit einer Rotorwelle aufweist, die um eine Längsachse drehbar gelagert angeordnet ist sowie einen Kupplungszapfen zur Verbindung mit dem Handstück; der Kupplungszapfen weist dabei in Richtung der Längsachse eine Länge auf, die kleiner als 35 mm ist, vorzugsweise kleiner als 30 mm. Im Übrigen kann der Kupplungszapfen entsprechend der INTRAmatic Kupplung ausgeführt sein bzw. gemäß der Norm ISO 3964.
Hierdurch lässt sich die Länge des Instruments, das aus der Elektromotoranordnung und dem daran gekoppelten Handstück gebildet ist, kürzer gestalten.
Außerdem kann eine Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück vorgesehen sein, das eine durch zwei Lager drehbar um eine Längsachse gelagerte Rotorwelle aufweist, sowie ein aus einem Stück bestehendes Motorgehäuse, das die zwei Lager mit Bezug auf die Rotorwelle radial von außen umgibt; weiterhin weist die Elektromotoranordnung einen Kupplungszapfen zur Verbindung mit dem Handstück auf. Dabei sind der Kupplungszapfen und das Gehäuse einstückig ausgebildet.
Hierdurch lässt sich die Elektromotoranordnung kürzer gestalten. Außerdem lässt sich auf diese Weise eine ungewollte Schrägstellung des Kupplungszapfens mit Bezug auf die Längsachse vermeiden oder zumindest reduzieren. Dies ist vorteilhaft für die Drehmomentübertragung von dem Elektromotor auf das im Handstück angeordnete Werkzeug.
Die drei Aspekte der Erfindung lassen sich vorteilhaft miteinander kombinieren. Daher wird insbesondere auch eine Elektromotoranordnung vorgeschlagen, die diejenigen Merkmale aufweist, die in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt dargestellt sind und/oder diejenigen Merkmale, die in Zusammenhang mit dem zweiten Aspekt dargestellt sind und/oder diejenigen Merkmale, die in Zusammenhang mit dem dritten Aspekt dargestellt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittskizze eines Stators einer erfindungsgemäßen
Elektromotoranordnung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Stators,
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Skizze,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Stators mit Mantelelement,
Fig. 5 eine entsprechende Ansicht aus einer anderen Perspektive,
Fig. 6 eine Längsschnittskizze durch den Stator mit Mantelelement,
Fig. 7 eine Querschnittskizze durch den Stator mit Mantelelement gemäß der Markierung A-A in Fig. 6,
Fig. 8 eine Detailskizze zu Fig. 7, die eine Variante zeigt,
Fig. 9 eine Seitenansicht einer Variante des Stators ohne Rückschlusselement,
Figuren 10 und 11 zwei Ansichten des in Fig. 9 gezeigten Stators ohne Rückschlusselement aus unterschiedlichen Perspektiven,
Fig. 12 eine Ansicht des in Fig. 9 gezeigten Stators (mit Rückschlusselement),
Fig. 13 eine Querschnittskizze eines Stators, bei der eine Spulenwicklung gemäß H- Wicklung ausgeführt ist und dabei eine Umschlingung von 180° aufweist,
Fig. 14 eine entsprechende Querschnittskizze, bei der die Spulenwicklung jedoch lediglich eine Umschlingung von 120° aufweist,
Fig. 15 eine Querschnittskizze mit einer Anordnung ohne Überlagerung von einzelnen Windungen benachbarter Spulen, so dass symmetrische Spulenströme ermöglicht sind,
Fig. 16 eine Skizze zu einer Abwicklung gemäß Fig. 15,
Fig. 17 eine Skizze zu einer Dreieckwicklung,
Fig. 18 eine Längsschnittskizze zu einer Elektromotoranordnung mit einer Lichtquelle,
Fig. 19 einen Kontaktstab zur elektrischen Kontaktierung der Lichtquelle,
Fig. 20 ein Halteteil zur Halterung der Lichtquelle,
Fig. 21 ein Sicherungselement zur Sicherung des Halteteils,
Fig. 22 eine perspektivische Ansicht des Halteteils,
Fig. 23 eine Ansicht von Halteteil und Leiterplatte im voneinander getrenntem Zustand,
Fig. 24 eine Längsschnittskizze zu einer Variante des Halteteils,
Fig. 25 eine Längsschnittskizze zu einer Elektromotoranordnung mit einer
Lichtquelle,
Fig. 26 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 25 dargestellten
Elektromotoranordnung,
Fig. 27 eine perspektivische Ansicht einzelner Teile einer Elektromotoranordnung mit einer Lichtquelle,
Fig. 28 eine entsprechende Skizze, Fig. 29 eine perspektivische Skizze einer Elektromotoranordnung mit einer Lichtquelle an einem Halteteil, das vom Motorgehäuse getrennt ist,
Fig. 30 eine Längsschnittskizze einer Elektromotoranordnung mit einer Lichtquelle,
Fig. 31 eine perspektivische Ansicht einer Elektromotoranordnung mit einer Lichtquelle bei separiertem Halteteil und separiertem Sicherungselement,
Fig. 32 eine Detailansicht aus der Fig. 31,
Fig. 33 eine weitere Detailansicht der Fig. 31 ,
Fig. 34 eine teiltransparente Skizze des Halteteils mit der Lichtquelle,
Fig. 35 eine der Fig. 34 entsprechende Explosionsdarstellung,
Figuren 36 bis 38 eine Variante eines Halteteils mit Lichtquelle,
Fig. 39 eine weitere Variante eines Halteteils mit einer Lichtquelle,
Fig. 40 eine entsprechende Explosionsdarstellung,
Figuren 41 bis 44 eine weitere Variante,
Fig. 45 eine Längsschnittskizze einer Elektromotoranordnung mit einem Kupplungszapfen gemäß der so genannten INTRAmatic Kupplung bzw. gemäß der Norm ISO 3964,
Fig. 46 eine Ausgestaltung mit einem demgegenüber verkürzten Kupplungszapfen, Fig. 47 eine Ausgestaltung, bei der das Motorgehäuse und der
Kupplungszapfen einteilig bzw. einstückig ausgebildet sind und
Fig. 48 das Motorgehäuse mit dem Kupplungszapfen separiert.
Fig. 1 zeigt eine Längsschnittskizze eines Stators 2 einer erfmdungsgemäßen Elektromotoranordnung, Fig. 2 eine entsprechende perspektivische Ansicht des Stators 2 und Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Skizzendarstellung. Die Elektromotoranordnung weist weiterhin, wie beispielhaft in Fig. 25 bezeichnet, einen Rotor R mit einer Rotorwelle auf, der jedoch in den Figuren 1 bis 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt ist. Der Rotor R kann gemäß dem Stand der Technik ausgebildet sein. Die Rotorwelle ist drehbar gelagert angeordnet; in Fig. 1 ist eine Längsachse L skizziert, die mit der Drehachse der Rotorwelle identisch ist.
Weiterhin weist die Elektromotoranordnung ein Medienrohr 4 auf. Das Medienrohr 4 ist dazu ausgebildet, ein Medium zu leiten, insbesondere - in Längsrichtung der Rotorwelle betrachtet - von einer Seite der Elektromotoranordnung zur gegenüberliegenden. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um Luft und/oder Wasser oder Licht oder Strom handeln. Das Medienrohr 4 kann sich parallel zur Längsachse L des Stators 2 erstrecken.
Wie der Längsschnittskizze der Fig. 6 beispielhaft zu entnehmen, weist die Elektromotoranordnung weiterhin ein Mantelelement 6 auf, das durch Umspritzen des Stators 2 gebildet ist. Das Mantelelement 6 umgibt sowohl den Stator 2 als auch das Medienrohr 4 von außen ringförmig geschlossen dicht. Dies geht auch aus der
Querschnittskizze der Fig. 7 hervor. In den Figuren 4 und 5 sind zwei Ansichten des Stators 2 mit dem Mantelelement 6 aus unterschiedlichen Perspektiven dargestellt.
Das Mantelelement 6 kann insbesondere aus einem Hochtemperaturpolymer bestehen, beispielsweise aus PEEK, PPS, LCP, PAI, PPSU, PSU oder PES. Das Mantelelement 6 dient zum Schutz des Stators 2, insbesondere im Fall einer Sterilisation.
Der Stator 2 kann eine Statorwicklung, beispielsweise in Form einer Kupferspule, aufweisen, durch die ein beispielhaft in Fig. 1 bezeichneter Wickelkopf 8 gebildet sein kann, wobei vorzugsweise ein erster Teil 81 der Statorwicklung bzw. des Wickelkopfes 8, mit Bezug auf die Rotorwelle bzw. die Längsachse L, radial außerhalb des Medienrohrs 4 angeordnet ist und ein zweiter Teil 82 radial innerhalb. Das Medienrohr 4 lässt sich hierdurch gleichsam in den Stator 2 integrieren, so dass insgesamt eine besonders kompakte Ausgestaltung der Anordnung, insbesondere in radialer Erstreckung, ermöglicht ist. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, kann die Statorwicklung einen Abschnitt 85 aufweisen, in dem die Drähte der Statorwicklung parallel zu der Längsachse L verlaufend orientiert sind.
Wie in Fig. 6 beispielhaft gezeigt, kann sich das Mantelelement 6 längs der Rotorwelle betrachtet zu beiden Seiten über den Stator 2 hinaus erstrecken. Dabei ist eine besonders gute Abdichtung des Stators 2 möglich, wenn das Mantelelement 6 zu beiden Seiten des Stators 2 das Medienrohr 4 unmittelbar ringförmig allseits abdichtend umgibt. Dabei kann vorteilhaft durch das Mantelelement 6 ein Einführtrichter 61 für das Medienrohr 4 gebildet sein. Dies erleichtert eine Einführung des Mediums in das Medienrohr 4.
Weiterhin vorteilhaft kann der Stator 2 einen rohrförmigen Spulenträger 10 aufweisen, der, mit Bezug auf die Rotorwelle bzw. auf die Längsachse L, eine radial innere Begrenzung des Stators 2 bildet, wobei das Mantelelement 6 unmittelbar an den
Spulenträger 10 angrenzend angeordnet ist. Insbesondere kann das Mantelelement 6 derart durch Umspritzen gebildet sein, dass es beim Umspritzen auf dem Spulenträger 10 aufgebracht wird.
Wie in den Figuren 1 und 6 gezeigt, kann vorgesehen sein, dass, längs der Rotorwelle bzw. der Längsachse L betrachtet, die beiden seitlichen Begrenzungen des Stators 2 jeweils durch einen Wickelkopf 8, 8 'gebildet sind, und außerhalb dieser beiden Begrenzungen bzw. Wickelköpfe 8, 8' das Mantelelement 6 unmittelbar abdichtend an dem Spulenträger 10 angeordnet ist.
Der Spulenträger 10 weist vorzugsweise ein Halteelement 101, zweckmäßig in Form eines Rastelements, zur Fixierung des Medienrohrs 4 auf. Hierdurch kann insbesondere beim Vorgang des Umspritzens das Medienrohr 4 in der vorgesehen Relativposition gegenüber dem Spulenträger 10 gehalten werden. Weiterhin weist der Stator 2 vorteilhaft ein rohrförmiges Rückschlusselement 12 auf, das vorzugsweise den Spulenträger 10 ringförmig umgibt. Das Rückschlusselement 12 (im Folgenden auch kurz als „Rückschluss" 12 bezeichnet) kann insbesondere aus einem weichmagnetischen Material gebildet sein. Der Spulenträger 10 kann in diesem Fall ein, beispielhaft in Fig. 6 bezeichnetes, Anlageelement 102 zur Positionierung des Rückschlusselements 12 längs der Rotorwelle bzw. der Längsachse L aufweisen. Beispielsweise kann das Anlageelement 102 als Längsanschlag ausgestaltet sein.
Außerdem kann der Spulenträger 10 ein Zentrierelement 103 aufweisen, das zur Zentrierung des Rückschlusselements 12 mit Bezug auf die Rotorwelle bzw. mit Bezug auf die Längsachse L dient.
Wie bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall, weist der Spulenträger 10 vorzugsweise mehrere, insbesondere sechs radial nach außen weisende Doppelstege 110 auf, die sowohl dazu ausgebildet sind, als Halteelement 101 zur Fixierung des Medienrohrs 4 wirken zu können, als auch als Zentrierelement 103 zur Zentrierung des Rückschlusselements 12. Außerdem können sie einen radial nach außen weisenden erhöhten Abschnitt aufweisen, der das Anlageelement 102 bildet.
Die Elektromotoranordnung kann außerdem wenigstens ein, beispielhaft in Fig. 3 bezeichnetes, weiteres Medienrohr 4' aufweisen, wobei die Elektromotoranordnung mit Bezug auf das weitere Medienrohr 4 ' vorzugsweise analog ausgebildet ist zu der Ausbildung mit Bezug auf das zuerst genannte Medienrohr 4.
Die Elektromotoranordnung kann außerdem elektrische Kontaktstäbe 5 (im Folgenden auch kurz als Kontakte 5 bezeichnet) zur elektrischen Kontaktierung des Stators 2 und/oder weitere elektrische Kontaktstäbe 5 ' zur elektrischen Kontaktierung einer Lichtquelle, beispielsweise einer LED (lichtemittierende Diode) aufweisen. Die Anordnung der Kontaktstäbe 5 und der weiteren Kontaktstäbe 5 ' kann analog zur Anordnung des Medienrohrs 4 gestaltet sein. Ein Kontaktstab 5, 5' kann also entsprechend durch den Wickelkopf 8 geführt sein usw. Insbesondere kann die Elektromotoranordnung mit dem Stator 2 gemäß der folgenden Darstellung ausgestaltet sein:
Gemäß dem ersten Aspekts der Erfindung lässt sich mithin ein kleiner, hermetisch dichter, kompakter, sterilisationsfähiger Stator 2 angeben, bei welchem neben Kupferspule und weichmagnetischem Rückschluss 12 auch die Medienrohre 4, 4' sowie die elektrischen Anschlüsse 5 ' für die Lichtquelle umspritzt sind, wobei die Medienrohre 4, 4' und elektrischen Anschlüsse 5 ' für die Lichtquelle durch die Statorwicklung geführt werden, und an den Stirnseiten des Stators 2 aus diesem austreten, wobei deren Austrittsposition mit den Positionen der bestehenden
Anschlussstecker im Versorgungsschlauch korreliert. Die Medienrohre 4, 4' und elektrischen Kontakte 5 sollten dabei vom Stator-Mantelmaterial bis auf die Anschlussöffnungen vollständig umhüllt sein.
Hierzu wird ein Stator 2 vorgeschlagen, der wie folgt gestaltet ist.
Der mit Hochtemperaturpolymer (z.B. PEEK, PPS, LCP, PAI, PPSU, PSU, PES) umspritzte Stator 2 bildet einen kompakten, dichten, sterilisationsbeständigen Körper, der die Motorwicklung, den weichmagnetischen Rückschluss 12, die Medienrohre 4, 4' und elektrischen Kontaktstäbe 5, 5' beinhaltet, dessen Innendurchmesser durch den Spulenträger 10 gebildet wird und an dessen Stirnflächen Buchsen ausgebildet sind, welche mit den Medienrohren 4, 4' verbunden sind und aus dessen Stirnflächen die elektrischen Kontaktstäbe 5, 5 ' bzw. elektrische Kontaktbuchsen ragen.
Die Ausführung der Spulenwicklung ist vorzugsweise wie folgt.
Der Spulenträger 10 besteht aus einer Hülse mit am äußeren Umfang aufgesetzten Doppel-Trennstegen 101 (im Folgenden auch als doppelwandige Trennstege 101 bezeichnet) zur Trennung der einzelnen Fasen in 60° (3-Phasen) Anordnung. Die Doppel-Trennstege 101 sind mit einer Erhöhung versehen, die ein Anlageelement 102 bildet, welches die axiale Position des magnetischen Rückschlusses 12 vorgibt. Zwischen den Doppel-Trennstegen 101 ist die Kupferwicklung angeordnet. Am äußeren Umfang stützen und Zentrieren die Trennstege 101 den weichmagnetischen Rückschluss 12. Bei einer besonderen, in Fig. 8 angedeuteten, Ausführungsform tauchen die Trennstege 101 in Ausnehmungen einer den weichmagnetischen Rückschluss 12 tragenden (Kunststoff-)Hülse 121 ein und zentrieren den Rückschlussring 12 direkt an dessen Innendurchmesser.
Innerhalb der Doppel-Trennstege 101 sind die Medienrohre 4, 4' und elektrischen Kontaktstäbe 5, 5 ' angeordnet. Hierüber erfolgt die Versorgung des aufgesetzten Instruments bzw. Handstücks mit Spray-Wasser und Sprayluft aber auch die elektrische Versorgung der Lichtquelle vom Versorgungsschlauch- Anschluss aus, wenn die Elektromotoranordnung mit den entsprechenden Komponenten verbunden ist.
Die Medienrohre 4, 4' bzw. Kontaktstäbe 5, 5' werden vor dem Umspritzen des kompletten Stators 2 in die Doppel-Trennstege 101 eingeklippst und ausgerichtet. In Verlängerung der Medienrohre / Kontaktstäbe 4, 4', 5, 5' sind an beiden Planseiten des Stators 2 rohrartige Verlängerungen bzw. zylindrische Ausnehmungen am Stator 2 eingebracht, über welche die fluidische und elektrische Kontaktierung mit dem Medienanschluss im Versorgungsschlauch einerseits als auch der motorinternen Weiterleitung erfolgt.
Die Medienrohre 4, 4' und Kontaktstäbe 5, 5 ' sind vorzugsweise gerade ohne Knick und Kröpfung ausgeführt. Die Medienrohre 4, 4' haben vorzugsweise keine separaten Einführtrichter bzw. Buchsen an ihren Enden bzw. angeformt. Die Einführtrichter 61 bzw. Buchsen sind direkt am Statorkörper beim Umspritzen mit angeformt.
Hierbei ist Variante denkbar. Die Wicklung wird mit einwandigen, massiveren Trennstegen aufgebracht. Die Medienrohre 4, 4' werden in die Zwischenräume zweier angrenzender Wickelstränge eingeschoben und so die Wickelstränge auch beim anschließenden Umspritzen exakt auf Position gehalten. Damit lassen sich auch die drei Phasenströme in engeren Grenzen realisieren, was eine geringere Motorerwärmung zur Folge hat. In den Figuren 9 bis 12 ist eine Variante des Stators 2 gezeigt. Die Bezugszeichen sind analog verwendet. Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht auf den Stator 2 bei entferntem Rückschlusselement 12; die Figuren 10 und 11 zeigen entsprechende perspektivische Ansichten. Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stators 2 mit Rückschlusselement 12.
Bei dieser Variante weist der Spulenträger 10 zwei radial nach außen weisende Rippen 20, 22 auf, die eine seitliche Begrenzung für die Statorwicklung darstellen. Die Rippen 20, 22 weisen Halteelemente 24, vorzugsweise in Form von Rastelementen zur Fixierung der Medienrohre 4, 4' bzw. Kontaktstäbe 5, 5 ' auf. An einer der beiden Rippen, im gezeigten Fall an der Rippe 22, kann eine Variante des Anlageelements 102' zur Längsausrichtung des Rückschlusselements 12 angeformt sein; diese kann wiederum insbesondere als Montagehilfe beim Umspritzen dienen. Weiterhin können die Rippen 20, 22 ein Zentrierelement aufweisen bzw. als ein solches ausgebildet sein, das zur Zentrierung des Rückschlusselements 12 dient.
Die Statorwicklung kann als Dreieckwicklung ausgeführt sein; insbesondere können sechs Dreieckspulen 30 als Statorwicklung vorgesehen sein. Insbesondere kann folgende Ausgestaltung vorgesehen sein:
Eine Fixierung der Dreieckspulen 30 erfolgt auf einem rohrförmigen Spulenkörper bzw. Spulenträger 10, welcher nahe den beiden Enden eine umlaufende Rippe 20, 22 aufweist, die in 60° Teilung Aussparungen aufweist, in welche die Medienrohre 4, 4' und elektrischen Kontaktstäbe 5, 5' eingeklipst sind. Die Dreieckspulen 30 werden zwischen den beiden umlaufenden Rippen 20, 22 angeordnet und die Anschlüsse verschaltet und mit Kontakten versehen. Auch die Kontakte 5 zum elektrischen Anschluss der drei Motorphasen können in wenigstens einer der beiden umlaufenden Rippen 20, 22, vorzugsweise in beiden Rippen 20, 22 eingeklipst sein.
Zur exakten Positionierung der Dreieckspulen 30 sind auf der Mantelfläche des
Spulenträgers 10 Poller 32 angeordnet, in welche die Dreieckspulen 30 eingehängt werden. Alternativ kann hierzu eine Anlagekante vorgesehen sein. Die Dreieckspule 30 befindet sich direkt auf der Mantelfläche des Spulenträgers 10 und wird in dieser Lage angeformt und verbacken. In der Kante am Übergang von einer Dreieckspule 30 zur benachbarten werden die Medienrohre 4, 4' positioniert. Diese liegen somit über den Dreieckspulen 30 und halten Letztere auf dem Spulenträger 10.
Die Zentrierung des magnetischen Rückschlusses 12 zum Kern bzw. zum Spulenträger 10 kann über die am Umfang angeordneten Medienrohre 4, 4' erfolgen, wird aber vorteilhafter, insbesondere genauer, über die beiden umlaufenden Rippen 20, 22 ausgeführt, aufweichen das Rückschlusspaket 12 aufliegt und auch axial über einen Anschlag 102, beispielsweise in Form eines Bunds oder Flansches, gehalten wird. Damit wird auch eine Positionsveränderung der eingeklipsten Medienrohre 4, 4' beim nachfolgenden Umspritzprozess verhindert.
Der komplett vormontierte Stator 2 kann somit einfach in ein heißes Spritzwerkzeug eingelegt werden: Alle Anschlüsse sind vorfixiert und müssen nicht umständlich im heißen Werkzeug in Aufnahmen eingefügt werden.
Ein Teilaspekt der erfindungsgemäßen Elektromotoranordnung bzw. des erfindungsgemäßen Kleinmotors betrifft den Stator. Es ist ein Stator mit Segementwicklungen für Dreiphasenmotoren bekannt, der Phasenstränge aufweist, die als Spule auf einen Spulenkörper gewickelt werden oder die als Einzelspule z. B. in Dreieck-Form separat gewickelt und geformt werden und anschließend auf einem Spulenträger fixiert werden.
Bei Spulenwicklungen werden die an den Spulenenden vorhandenen Drahtschlaufen zu einem Wickelkopf geformt. Bei der üblichen H-Wicklung, bei welcher der jeweilige Spulenstrang die größte Fläche umschließt, liegen an den Spulenenden dabei drei
Stränge übereinander. Dies ist in der Querschnittdarstellung der Fig. 13 illustriert; die Spulenstränge sind mit den römischen Ziffern /, /', //, //', ///, ///' bezeichnet. Man erkennt, dass beispiels wiese an der mit dem Pfeil P bezeichneten Stelle die drei Spulenstränge /, /// und // radial übereinander angeordnet sind, und zwar in dieser Reihenfolge von innen nach außen. Für kurze, kompakte Motoren werden diese
Drahtschlaufen zu einem Wickelkopf geformt. Bei drei Strängen entsteht deshalb ein relativ großer Wickelkopf. Vorzugsweise ist daher die Spulenwicklung als Segmentwicklung über 60° (anstatt 120°) ausgeführt. Dies ist in Fig. 14 entsprechend illustriert. Die umschlossene, von Feldlinien durchdrungene Fläche wird damit zwar kleiner, allerdings sind im Wickelkopf nur noch zwei Stränge überlagert, wodurch der Wickelkopf leichter umgeformt werden kann und deutlich kleiner ausfällt. Beispielsweise sind an der mit dem Pfeil P ' bezeichneten Stelle lediglich die beiden Spulenstränge ///' und // radial übereinander angeordnet, und zwar in dieser Reihenfolge von innen nach außen. Dies ist insbesondere von besonderem Vorteil, wenn durch den Wickelkopf auch noch Medienrohre 4, 4' und elektrische Kontaktstäbe 5, 5' geführt werden.
Diese Durchleitungen bzw. Medienrohre 4, 4' bzw. Kontaktstäbe 5, 5 ' können, wie beispielhaft in Fig. 14 gezeigt, analog zur obigen Darstellung in doppelwandigen Trennstegen 101 angeordnet sein, die sich radial von einem Spulenträger 10 nach außen erstrecken.
Die Medienrohre 4, 4' bzw. Kontaktstäbe 5, 5 ' können aber auch zwischen zwei angrenzenden Wickelsträngen platziert werden. Dies ist beispielhaft in Fig. 15 gezeigt; Fig. 16 zeigt skizzenartig einen Abschnitt einer Abwicklung der Anordnung gemäß Fig. 15. Dabei ist zur leichteren Orientierung jeweils in den Figuren 15 und 16 ein Medienrohr 4 bzw. Kontaktstab 5 mit einem kleinen Pfeil markiert. Beispielsweise ergibt sich mit Bezug auf Fig. 16, dass an das mit dem Pfeil markierte Medienrohr 4 bzw. an den Kontaktstab 5 von rechts der Wickelstrang / unmittelbar angrenzt und von links der Wickelstrang ///'.
Bei Anordnung zwischen zwei Wickelsträngen werden die Medienrohre bzw. Kontaktstäbe exakt auf Position gehalten, ohne dass sich beim nachfolgenden Umspritzen Wickeldrähte aus benachbarten Strängen überlappen können und elektrische Verluste entstehen. Bei Anordnung zwischen den Wickelsträngen lässt sich der Wickelkopf leichter formen.
Der Spulenträger 10 kann, wie in den Fig. 15 angedeutet, sechs radial nach außen weisende Stege 120 aufweisen, die so angeordnet sind, dass jeweils zwei benachbarte Stege 120 einen Winkel von 60° einschließen. Die Stege 120 können sich insbesondere parallel zur Längsachse L erstrecken und jeweils mittig zwischen zwei doppelwandigen Trennstegen 101 angeordnet sein. Auf diese Weise lassen sich die Wickelstränge besonders gut platzieren. Bei dieser Ausgestaltung können somit die Medienrohre 4, 4' bzw. Kontaktstäbe 5, 5' jeweils mittig zwischen zwei Stegen 120 angeordnet sein.
Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausgestaltung ergeben sich keine Überlagerungen von einzelnen Windungen benachbarter Spulen. Daher können sich symmetrische Spulenströme ausbilden. Die Spalte zwischen zwei benachbarten Spulen bzw. Wickelsträngen können durch Medienrohre 4, 4' bzw. Kontaktstäbe 5, 5 ' ausgefüllt werden; hierdurch lassen sich die Spulen bzw. Wickelstränge besonders gut in der gewünschten Form bzw. Position halten; sie liegen gleichsam am idealen geometrischen Ort.
Zum Vergleich ist in Fig. 17 die Anordnung von dreieckförmigen Strängen skizziert, entsprechend der Ausführung, die in den Figuren 9 bis 11 gezeigt ist.
Eine Elektromotoranordnung mit einer Lichtquelle lässt sich besonders kurz gestalten, wenn die Lichtquelle eine LED aufweist, die auf einem Trägerelement für elektronische Bauteile angeordnet ist, beispielswiese auf einer flachen Platine, wobei das Trägerelement derart angeordnet ist, dass seine Erstreckung mit Bezug auf die
Längsachse L in radialer Richtung größer ist als seine Erstreckung in axialer Richtung. Ein Ausführungsbeispiel hierzu ist in den Figuren 18 bis 20 skizziert. Fig. 18 zeigt dabei einen Ausschnitt einer Längsschnittskizze mit dem Trägerelement 210, hier in Form einer flachen Platine. Zweckmäßig ist ein Halteteil 220 vorgesehen, das zur Halterung der Lichtquelle bzw. der LED 200 dient. Insbesondere kann das Trägerelement 210 an dem Halteteil 220 angeordnet sein.
In Fig. 20 ist das Halteteil 220 und das Trägerelement 210 in separiertem Zustand gezeigt, wobei die Orientierung zur Längsachse L - wie durch den Doppelfeil symbolisch angedeutet - entsprechend der Fig. 18 beibehalten ist. Wie aus den Figuren 18 und 19 beispielhaft hervorgeht, ist das Trägerelement 210 derart angeordnet, dass seine Erstreckung mit Bezug auf die Längsachse L in radialer Richtung r größer ist als seine Erstreckung in axialer Richtung a. Vorzugsweise ist auch das Halteteil 220 derart angeordnet, dass seine Erstreckung in radialer Richtung größer ist als seine Erstreckung in axialer Richtung.
Weiterhin ist zweckmäßig eine Lageranordnung vorgesehen, durch die das Halteteil 220 verschiebbar gelagert ist, vorzugsweise mit Bezug auf die Längsachse L radial verschiebbar gelagert, also in Richtung des in Fig. 20 skizzierten Doppelpfeils. Vorzugsweise ist die Lageranordnung an einem Motorgehäuse 300 der Elektromotoranordnung ausgebildet. Insbesondere kann die Lageranordnung derart gestaltet sein, dass das Halteteil 220 von der restlichen Elektromotoranordnung gelöst werden kann und anschließend wieder in die Lageranordnung eingeführt werden kann.
Vorzugsweise ist weiterhin ein Sicherungselement 230 vorgesehen, beispielsweise in Form eines Ringelements, das sich ringförmig um die Längsachse L erstreckt und das zur Sicherung des Halteteils 220 gegenüber einer Bewegung längs der Lageranordnung dient. Hierdurch lässt sich das Halteteil 220 in seiner vorgesehenen Relativposition zur restlichen Elektromotoranordnung fixieren.
Zur elektrischen Kontaktierung der LED 200 ist vorteilhaft ein Kontaktstift 230 vorgesehen, der federnd gelagert ist, beispielsweise an einem Kontaktstab 231. Der Kontaktstab 231 kann gemäß der obigen Beschreibung mit Bezug auf den ersten
Aspekt der Erfindung, als Kontaktstab 5 ausgebildet sein, der durch das Mantelelement 6 umschlossen und so in den Stator 2 integriert ist.
Das Halteteil 220 weist vorzugsweise eine schräge Fläche 240 auf, wobei die Elektromotoranordnung derart ausgestaltet ist, dass bei einer Bewegung des Halteteils 220 längs der Lageranordnung der Kontaktstift 230 durch die schräge Fläche 240 entgegen seiner federnden Lagerung gedrückt wird. Hierdurch lässt sich eine besonders gute elektrische Kontaktierung der LED 200 ermöglichen.
In Fig. 24 ist eine Variante gezeigt; wie aus dieser Darstellung hervorgeht, kann das Halteteil 220 ein optisches Element 221 aufweisen, beispielsweise in Form einer Fokussier-Linse. Hierdurch lässt sich ein von der LED 200 abgegebenes Licht effektiv in einen Lichtleiter 260 einkoppeln, der in dem Handstück angeordnet ist und der dazu ausgebildet ist, das Licht zu einer Bearbeitungsstelle des Handstücks zu leiten. Das optische Element 221 kann als integraler Teil des Halteteils 220 ausgestaltet sein oder von dem Halteteil 220 gefasst sein.
Die Anordnung kann insbesondere wie im Folgenden näher dargestellt, ausgeführt sein:
Ein Ansatz zur Verkürzung der Länge des Dentalmotors ist somit die Anordnung der Lichtquelle mit ihrer Hauptausdehnung quer zur Motorachse bzw. Längsachse L. Dies wird vorzugsweise über eine SMD-LED 200 realisiert, welche auf einer flachen Leiterplatte bzw. Platine angeordnet ist, deren Hauptausdehnung quer zur Motorachse ist.
Die Leiterplatte mit LED 200 und eventuell erforderlicher elektrischer Beschaltung befindet sich in/an einem Halteteil 220. Das Halteteil 220 weist in Verlängerung der Hauptabstrahlrichtung der LED 200 ein angeformtes bzw. gefasstes optisches Element 221 auf, welches das LED-Licht in den winkelstückseitigen Glasfiberstab bzw. Lichtleiter 260 einkoppelt. Das Halteteil 220 wird radial in eine Ausnehmung am Motorgehäuse 300 eingeschoben und durch ein Sicherungselement 230 in Form eines Überwurfrings fixiert.
Die SMD-LED 200 wird auf einem Trägerelement 210, z. B. in Form einer Leiterplatte platziert und elektrisch kontaktiert (z. B. durch Löten, Klemmen, leitfähig Kleben, Wire-Bonden). Zur Vermeidung von Überhitzung wird der Diodenstrom durch einen, beispielhaft in Fig. 24 bezeichneten, Vorwiderstand 250 begrenzt. Dieser dient gleichzeitig zur Anpassung der Beleuchtungsstärke an unterschiedliche LED-Güten, sowie an die unterschiedlichen Versorgungsspannungen in diversen Ansteuereinheiten (Dental einheiten/Steuergeräten) .
Der Vorwiderstand 250 ist auf demselben Trägerelement 210 bzw. auf derselben Leiterplatte angeordnet wie die LED 200. Das Leiterplattensubstrat besteht idealerweise aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff wie Keramik, gefülltem Kunststoff, FR4 mit Metalleinlage als Wärmesenke usw. In der Leiterplatte sind vorzugsweise Durchgangsbohrungen angebracht, durch welche eine Kühlluft, insbesondere die Motor-Kühlluft geleitet werden kann und somit auch die SMD-LED 200 kühlt.
Die Leiterplatte mit den aufgelöteten Bauteilen (LED, Widerstand) wird durch ein vorzugsweise transparentes Halteteil 220 gefasst, das beispielsweise aus Kunststoff oder Glas besteht (überdeckt, gehalten), welches in Verlängerung der optischen Achse 270 der SMD-LED 200 eine Fokussier-Linse aufweist, über welche das LED-Licht in den Glasfϊberstab bzw. Lichtleiter 260 im Hand- Winkelstück einkoppelt wird. Das Halteteil 220 weist an der Außenkontur Führungsflächen auf, über welche die komplette Lichtquelle (SMD-LED 200 plus Leiterplatte plus Halteteil 220) im Motorgehäuse 300 ausgerichtet wird.
Die Lichtquelle wird radial in eine am Motorgehäuse 300 angebrachte Aussparung wie eine Schublade eingesetzt. Ein Überwurfring bzw. Sicherungselement 230 fixiert die Lichtquelle in der vorgegebenen Position. Durch den vorzugsweise metallischen
Überwurfring wird auch das seitliche Austreten von Streulicht aus dem transparenten Halteteil 220 verhindert.
Auf der Unterseite bzw. einer der LED 200 gegenüberliegenden Seite des Trägerelements 210 bzw. der Leiterplatte sind Kontaktflächen angebracht. Beim radialen Einschieben der Lichtquelle in das Motorgehäuse 300 werden über eine schräge Fläche 240 oder kurz Schräge 240 am Halteteil 220 oder an der Leiterplatte federnde Kontaktstifte 230 im Motor gespannt. Diese stellen mit den Kontaktflächen auf der Unterseite der Leiterplatte die elektrische Verbindung zum Versorgungsschi auch- Anschluss dar. Die Federkontakte 230 sind in elektrisch leitende Hülsen eingesetzt welche mit den schlauchseitigen Steckkontakten verbunden sind.
Im Gegensatz zu einer Halogenlampe, welche sich längs der Motorachse erstreckt, ist die Hauptausdehnung der LED -Lichtquelle quer zur Motorachse. Damit wird eine deutliche Längenreduktion des Dentalmotors erzielt.
In Fig. 25 ist eine Längsschnittskizze einer Elektromotoranordnung gezeigt, bei der sowohl der erste Aspekt der Erfindung („Mantelelement"), als auch der zweite Aspekt der Erfindung („LED auf Trägerelement") realisiert ist. Bezeichnet ist hier der Rotor R der Elektromotoranordnung, der drehbar um eine Längsachse L gelagert ist. Fig. 26 zeigt eine entsprechende perspektivische Ansicht.
In den Figuren 27 bis 29 ist in perspektivischer Form die Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel weitergehend illustriert. Dabei sind zwei Kontaktstäbe 231 zu erkennen und dementsprechend zwei federnd gelagerte Kontaktstifte 230 zur elektrischen Kontaktierung der LED 200. Mit dem Bezugszeichen 211 sind Kontaktflächen bezeichnet, die auf dem Trägerelement 210 zur Kontaktierung mit den Kontaktstiften 230 ausgebildet sind.
Mit dem Bezugszeichen 260 ist eine Ausnehmung bezeichnet, die im Motorgehäuse 300 zur Aufnahme des Halteteils 220 ausgebildet ist.
Mit dem Bezugszeichen 310 ist ein Kupplungszapfen bezeichnet, der als Kupplungselement zur Verbindung mit dem Handstück ausgebildet ist.
Eine LED muss mit einer bestimmten Polung betrieben werden. Bei falscher Polung leuchtet die Chip-LED nicht bzw. es leuchtet eine gegebenenfalls vorhandene parallel geschaltete Schutzdiode rot. Dentale Einheiten und Ansteuergeräte sind in großer Anzahl und Varianz im Feld installiert. Die Polung für die Instrumentenbeleuchtung ist dabei nicht definiert. Um bei einem Benutzer der Elektromotoranordnung eine leicht durchführbare Umpolung der LED 200 zu ermöglichen, sind die Lageranordnung und das Halteteil 220 vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Halteteil 220 in zwei unterschiedlichen Ausrichtungen von außerhalb in die Lageranordnung eingeführt und anschließend wie vorgesehen längs der Lageranordnung verschoben werden kann. Hierdurch lässt sich die Anordnung so gestalten, dass im Fall einer falsch gepolten Kontaktierung der LED 200 durch Wechseln der Ausrichtung des Halteteils 220 die richtige Polung hergestellt werden kann.
Beispielsweise kann die Anordnung so gestaltet sein, dass sich das Halteteil 220 durch Verschieben längs der Lageranordnung von der restlichen Elektromotoranordnung trennen lässt, dann um 180° drehen lässt und in der so neu eingenommen Orientierung wieder in die Lageranordnung einschieben lässt, bis eine Kontaktierung in der entsprechend anderen Polung erreicht ist. In den Figuren 30 bis 35 ist eine Variante gemäß dieser Ausgestaltung dargestellt. In Fig. 30 ist eine Längsschnittskizze gezeigt, in Fig. 31 eine perspektivische Ansicht und in den Figuren 32 und 33 Details aus der Fig. 31. Insbesondere erkennt man das Sicherungselement 230 in Form eines Überwurfrings und das Halteteil 220' gemäß dieser Variante. Wie beispielsweise aus Fig. 32 hervorgeht, ist das Halteteil 220' symmetrisch ausgebildet, so dass es sich in zwei unterschiedlichen Ausrichtungen in die Lageranordnung im Motorgehäuse 300 einschieben lässt, wobei die beiden Ausrichtung durch eine Drehung um 180°, insbesondere um eine Drehachse parallel zur optischen Achse 270 der LED 200, ineinander überführen lassen.
In Fig. 34 ist das Halteteil 220' in halbtransparenter Form dargestellt, Fig. 35 zeigt eine entsprechende Explosionsdarstellung.
In den Figuren 36 bis 38 ist eine Ausführung skizziert, bei der sich das Halteteil 220" in axialer Richtung in das Motorgehäuse 300 einsetzen lässt.
In den Figuren 39 und 40 sind weitere Ausgestaltungen eines Halteelements gezeigt.
In den Figuren 41 bis 44 ist eine weitere Variante dargestellt, mit dem Halteteil 220"' und mit einem entsprechenden Trägerelement 210'. Dabei sind in der Querschnittskizze der Fig. 42 alternativ gestaltete Kontaktstifte 230' gezeigt, die zur Kontaktierung an entsprechend alternativen Kontaktflächen 211 ' des Halteteils 220'" bzw. des entsprechenden Trägerteils 210' ausgebildet sind. Die Kontaktflächen 211 ' sind dabei mit Bezug auf die Längsachse L seitlich angeordnet. Die Kontaktierung erfolgt hierbei also an zwei gegenüberliegenden Außenflächen bzw. Außenkanten des Trägerelements 210' bzw. des Halteteils 220"', und zwar vorzugsweise durch Klemmung zwischen den beiden Kontaktstiften 230'. Diese Kontaktstifte 230' können wiederum mit entsprechenden Kontaktstäben 230 elektrisch leitend verbunden sein, die wiederum vorzugsweise von dem Mantelelement 6 umgeben sind. Im Fall einer derartigen seitlichen Kontaktierung können neben federnd gelagerten Kontaktstiften auch massive Leiter in Kunststoff eingebettet, verwendet werden. Das Halteteil 220"' kann wiederum als „Schieber" gestaltet sein und über ein Sicherungselement, beispielsweise in Form eines Halterings oder eines anderen Sperrelements fixiert sein. Dieses System ermöglicht einen einfachen Ein- und Ausbau durch (i) Lösen und Abnehmen des Halterings, (ii) radiales Ziehen des Schiebers, (iii) Einsetzen einer neuen LED und (iv) Wiederaufsetzen des Haslterings.
Bei dieser Ausgestaltung kann das Beleuchtungselement bzw. das Halteteil 220 '" im Fall einer falsch gepolten Kontaktierung sehr einfach von dem Motorgehäuse 300 getrennt, entsprechend gedreht und wieder eingesetzt werden, um die richtige Polung herzustellen.
Es kann also ein Beleuchtungselement gebildet sein, das das optische Element 221, die LED 200 und das Trägerelement 210 umfasst oder aus diesen Bauteilen besteht. Das Beleuchtungselement kann einen Schieber bilden, der im Motorgehäuse 300 fixiert ist. Der Schieber und das Motorgehäuse 300 können so gestaltet sein, dass der Schieber 180° um eine Achse drehbar in das Motorgehäuse 300 eingesetzt werden kann.
Bei dem Trägerelement 210 kann es sich um einen räumlich spritzgegossenen Schaltungsträger handeln (3-D MID). Die Kontaktflächen können dabei als Teil der Leiterstruktur an Seitenflächen ausgebildet sein. Die Kontaktflächen und Leiter können den Schichtaufbau CuNiAu bzw. WoNiAu aufweisen. Der Schaltungsträger kann aus Keramik (Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid) hergestellt sein bzw. bestehen. Der Schaltungsträger kann aus LTCC (low temperature cofϊred ceramic) als Multilayer ausgebildet sein. Der Schaltungsträger kann einen Metallkern enthalten. Der Schaltungsträger kann Mittel (Form, Nut-Feder, Nase- Ausnehmung) zur Ausrichtung zur Optik enthalten. Die Verbindung zwischen Optik - Gehäuse und Schaltungsträger kann mittels Schnapp Verbindung oder mittels Klebeverbindung ausgeführt sein. Das Gehäuse kann Nuten (Kapillaren) zur Klebsstoffverteilung aufweisen. Das Gehäuse kann Ausnehmungen aufweisen, welche als Klebstoffreservoir bzw. Nachfüllbecken genutzt werden können. Ein Hohlraum zwischen LED - Schaltungsträger und Optik-Gehäuse kann mit einer transparenten Vergussmasse oder mit einem trasnparenten Klebstoff verfüllt sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kupplungselement der Elektromotoranordnung, das zur Verbindung mit dem Handstück vorgesehen ist. Versuche haben gezeigt, dass die Führungslänge an der Kopplung von Hand/Winkelstück mit dem Motor ohne Einbuße an Funktion reduziert werden kann.
Am Motor wird der Kupplungszapfen entsprechend gekürzt. Beim Hand- und Winkelstück kann die Eintauchtiefe (Ausnehmung zur Aufnahme des
Kupplungszapfens) entsprechend verkürzt werden, bzw. kann das Hand- und Winkelstück entsprechend kürzer ausgeführt werden.
Ein Motor mit gekürztem Kupplungszapfen kann jederzeit auch mit einem Hand- Winkelstück in alter Ausführung verwendet werden. Der Ergonomievorteil durch ein kürzeres Instrument wirkt sich in diesem Fall jedoch nicht aus. Ein Hand- und
Winkelstück in neuer Ausführung kann in Kombination mit einem Motor in alter
Ausführung (Kupplungszapfen lang) nicht betrieben werden. Der Kupplungszapfen stößt Innen im Winkelstück an und kann nicht arretiert werden.
Die nachfolgenden Merkmale der bekannten INTRAmatic-Kupplung gemäß ISO 3964 bleiben erhalten:
• Über Nuten und Bohrungen in der Wandung des Kupplungszapfens werden die Medien Kühlluft, Sprayluft, Spraywasser dem Winkelstück zugeführt. Zur Medientrennung (Sprayluft/Spraywasser) und Dichtung sind zwischen den einzelnen Austrittsöffnungen am Umfang des Kupplungszapfens O-Ringe angeordnet. Bei Bedarf wird das Rücksaugen von Wasser aus dem Hand- Winkelstück in die Versorgungsleitung durch eine Abdeckung der Austrittsöffnung im Kupplungszapfen mittels O-Ring verhindert. Bei Förderung von Spray- Wasser hebt der O-Ring ab und lässt das Spraywasser zur Bearbeitungsstelle fließen. Liegt kein Förderdruck an, verschließt der O-Ring die Austrittsöffnung und verhindert so ein Rücksaugen von Wasser aus dem Hand- und Winkelstück in den Motor und die Versorgungsleitung.
• Arretierung / Haltering • Einkopplung Licht in Glasfiberstab
• Verdrehsicherung / Einrastung
Das Konzept der erfindungsgemäßen Kupplung ist anhand der Figuren 45 und 46 näher dargestellt. Fig. 45 zeigt den Kupplungszapfen 310 gemäß dem Stand der Technik, insbesondere als Teil der bekannten INTRAmatic Kupplung. Fig. 46 zeigt die Gestaltung mit entsprechend verkürztem Kupplungszapfen 310'. Die Rotorwelle ist durch zwei Lager 330, 331 drehbar um die Längsachse L gelagert angeordnet. Das Motorgehäuse 300 umgibt die zwei Lager 330, 331 mit Bezug auf die Rotorwelle bzw. die Längsachse L radial von außen. Weiterhin sind ein erster Wuchtring 320, ein zweiter Wuchtring 321 und ein Dauermagnet 333 als Teil des Rotors zu erkennen. Ferner sind ein Rücksaugstopp 334 und ein Lagerschild 335 bezeichnet. Die Rotorwelle greift mit einer Klaue 336 von innen in den Kupplungszapfen 310 ein.
Die Ausgestaltung gemäß Fig. 46 mit dem erfindungsgemäß gekürzten
Kupplungszapfen 310' unterscheidet sich von der in Fig. 45 gezeigten Ausgestaltung lediglich in der Länge / des Kupplungszapfens 310'.
Gemäß dem Stand der Technik wird die INTRAmatic-Kupplung für Hand- und Winkelstücke nach ISO 3964 an einer Stirnseite eines Motorgehäuses 300 der Elektromotoranordnung angeschraubt. Dabei besteht die Gefahr, dass die beiden entsprechenden Stirnflächen von Motorgehäuse 300 einerseits und Kupplungselement andererseits nicht exakt plan laufen; dies kann dazu führen, dass der Kupplungszapfen 310 im montierten Zustand eine deutliche Schrägstellung aufweist, was im Weiteren zu einer Missweisung des aufgesetzten Handstücks führen kann. Außerdem sind ergonomische Aspekte wie Gewicht und kompakte Baugröße wesentliche Faktoren bei dentalen Antrieben.
Das genannte Problem lässt sich dadurch lösen, dass - wie aus den Figuren 47 und 48 beispielhaft hervorgeht - das Motorgehäuse 300', das insbesondere wie beschrieben die beiden Lager 330 und 331 zur Lagerung der Rotorwelle aufweist, und das an der Elektromotoranordnung angeordnete Kupplungselement in Form des Kupplungszapfens 310" einteilig bzw. einstückig ausgebildet sind. Die Elektromotoranordnung kann auf diese Weise insbesondere auch kürzer und leichter gestaltet werden. Die Missweisung ist minimal, da das Kupplungselement bzw. der Kupplungszapfen 310" und das Motorgehäuse 300' in einer Aufspannung gefertigt werden können. Eine eventuell vorhandene Fehlstellung durch den verkürzten Kupplungszapfen 310" wird damit reduziert. Weiterhin ist die Schallkopplung von der Elektromotoranordnung zum Handstück reduziert, es kommt zu weniger Abstrahlung durch das Instrument. Somit lässt sich mit der Elektromotoranordnung mit dem verkürzten Kupplungszapfen 310" und der einteiligen Ausführung von Motorgehäuse 300' und Kupplungselement das Geräusch, das bei Betrieb in Verbindung mit dem aufgesetzten bzw. angekuppelten Handstück entsteht, leiser gestalten.
Letztendlich wird dementsprechend ein kurzer, sterilisationsbeständiger Dentalmotor geschaffen, der sich durch folgende charakteristischen Eigenschaften auszeichnet:
• die Verwendung einer Lichtquelle basierend auf SMD-LED bzw. LED als Halbleiterchip;
• die Kürzung der INTRAmatic-Kupplung auf 20 bis 25mm
• einen hermetisch dicht umspritzten Stator mit integrierten Medienrohren und angeformten Anschlussbuchsen
• die Ausbildung der Statorwicklung als Spulen-Segmentwicklung anstatt H- Wicklung bzw. Dreieck
• die Formung des Wickelkopfes mit Öffnung für Medienrohre.

Claims

Ansprüche
1. Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales
Handstück, aufweisend - einen Rotor (R) mit einer Rotorwelle,
- einen Stator (2), der mit Bezug auf die Rotorwelle um den Rotor herum angeordnet ist und
- ein Medienrohr (4) zur Durchleitung eines Mediums, gekennzeichnet durch - ein durch Umspritzen gebildetes, vorzugsweise aus einem
Hochtemperaturpolymer bestehendes, Mantelelement (6), das, mit Bezug auf die Rotorwelle, sowohl den Stator (2) als auch das Medienrohr (4) von außen ringförmig geschlossen dicht umgibt.
2. Elektromotoranordnung nach Anspruch 1 , bei der der Stator eine Statorwicklung (8) aufweist, wobei ein erster Teil (81) der Statorwicklung (8) mit Bezug auf die Rotorwelle radial außerhalb des Medienrohrs (4) angeordnet ist und ein zweiter Teil (82) der
Statorwicklung (8) radial innerhalb.
3. Elektromotoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich das Mantelelement (6) längs der Rotorwelle betrachtet zu beiden Seiten über den Stator (2) hinaus erstreckt und vorzugsweis zu beiden Seiten des Stators (2) das Medienrohr (4) jeweils unmittelbar ringförmig umgibt.
4. Elektromotoranordnung nach Anspruch 3, bei der durch das Mantelelement (6) ein Einführtrichter (61) für das Medienrohr (4) gebildet ist.
5. Elektromotoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Stator (2) einen rohrförmigen Spulenträger (10) aufweist, der, mit Bezug auf die Rotorwelle, eine radial innere Begrenzung des Stators (2) bildet, wobei das Mantelelement (6) unmittelbar an den Spulenträger (10) angrenzend angeordnet ist.
6. Elektromotoranordnung nach Anspruch 5, bei der der Spulenträger (10) ein Halteelement (101), vorzugsweise ein Rastelement, zur Fixierung des Medienrohrs (4) aufweist.
7. Elektromotoranordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Stator (2) ein rohrförmiges Rückschlusselement (12) aufweist und der Spulenträger (10) ein Anlageelement (102) zur Positionierung des Rückschlusselements (12) längs der Rotorwelle und/oder ein Zentrierelement (103) zur Zentrierung des Rückschlusselements (12) mit Bezug auf die
Rotorwelle aufweist.
8. Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, aufweisend - einen Rotor (R) mit einer Rotorwelle, die drehbar um eine Längsachse (L) gelagert ist, sowie
- eine Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine LED (200) aufweist, die auf einem Trägerelement (210) für elektronische Bauteile, beispielsweise auf einer flachen Platine, angeordnet ist, wobei das Trägerelement (210) derart angeordnet ist, dass seine Erstreckung mit
Bezug auf die Längsachse (L) in radialer Richtung (r) größer ist als seine
Erstreckung in axialer Richtung (a).
9. Elektromotoranordnung nach Anspruch 8, bei der das Trägerelement (210) Durchgangslöcher aufweist, die zum Durchleiten einer Kühlluft ausgebildet sind.
10. Elektromotoranordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, weiterhin aufweisend
- ein Halteteil (220) zur Halterung der Lichtquelle und
- eine Lageranordnung, durch die das Halteteil (220) verschiebbar gelagert ist, vorzugsweise mit Bezug auf die Längsachse (L) radial verschiebbar gelagert ist.
11. Elektromotoranordnung nach Anspruch 10, bei der das Halteteil (220) ein optisches Element (221), vorzugsweise in Form einer Fokussier-Linse, zur optischen Beeinflussung eines von der Lichtquelle abgegebenen Lichts aufweist.
12. Elektromotoranordnung nach Anspruch 10 oder 11, weiterhin aufweisend
- einen federnd gelagerten Kontaktstift (230) zur elektrischen Kontaktierung der Lichtquelle, wobei das Halteteil (220) und/oder das Trägerelement (210) eine schräge Fläche (240) aufweist und die Elektromotoranordnung derart ausgestaltet ist, dass bei einer Bewegung des Halteteils (220) längs der Lageranordnung der Kontaktstift (230) durch die schräge Fläche (240) entgegen seiner federnden Lagerung gedrückt wird.
13. Elektromotoranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Lageranordnung und das Halteteil (220) derart ausgebildet sind, dass das Halteteil (220) in zwei unterschiedlichen Ausrichtungen von außerhalb in die Lageranordnung eingeführt und anschließend wie vorgesehen längs der
Lageranordnung verschoben werden kann.
14. Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, aufweisend - einen Rotor (R) mit einer Rotorwelle, die um eine Längsachse (L) drehbar gelagert angeordnet ist und
- einen Kupplungszapfen (310') zur Verbindung mit dem Handstück, wobei der Kupplungszapfen (310') in Richtung der Längsachse (L) eine Länge (I) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (I) kleiner ist als 35 mm, vorzugsweise kleiner als 30 mm und insbesondere zwischen 20 mm und 28 mm beträgt.
15. Elektromotoranordnung für ein medizinisches, insbesondere ein dentales Handstück, aufweisend
- eine durch zwei Lager (330, 331) drehbar um eine Längsachse (L) gelagerte Rotorwelle,
- ein aus einem Stück bestehendes Motorgehäuse (300'), das die zwei Lager (330, 331) mit Bezug auf die Rotorwelle radial von außen umgibt und
- einen Kupplungszapfen (310") zur Verbindung mit dem Handstück, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungszapfen (310") und das Motorgehäuse (300') einstückig ausgebildet sind.
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