JP2002253576A - 歯科用ハンドピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】従来歯科用ハンドピースのベアリングレスモー
タの回転子は、始動時他空気制御回路に不具合があると
固定子と回転子は接触したまま回転し、また複数の回転
速度検出センサーと信号送出線を有するため、ハンドピ
ース内のスペース効率が悪かった。 【解決手段】固定子２７にトルク発生用巻線群１３と、
該巻線群に半径方向力発生用巻線群と、固定子内部に磁
極用永久磁石が配置された半径方向に運動する回転子１
２とを備え、固定子外周に配設されたハウジング内の主
軸上には上記回転子１２が配置される。固定子のトルク
発生用巻線に巻線の誘起電圧を検出し半径方向の位置推
定機能と、固定子巻線の発生電圧を検出積分する回路と
その値の検出機能と、電子回路による回転子の回転角度
位置検出機能と、その回転角度によりインバータ回路を
駆動し、該回路は回転角度位置に同期した電圧又は電流
を供給する機能を備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯科治療用のイン
スツルーメントに係り、特にベアリングレスモーターを
用いた歯科用ハンドピースに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ベアリングレスモーターにおける
回転子の保持は、半径方向は、回転子スリーブと軸受け
スリーブの周囲の隙間に圧縮空気を送って浮上させ非接
触で保持しており、またスラスト方向は永久磁石によっ
て軸をセットしていた。また、モータの停止時には、圧
縮空気が送られないため、固定子と回転子は接触してい
た。さらに、軸の回転速度は、複数の検出センサーを配
設し計測していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記回
転子を圧縮空気により非接触にて保持するための圧縮空
気の供給と、回転子スリーブ及び軸受けスリーブの構造
は複雑で、精密加工を要し、また、スラスト方向の永久
磁石による軸のセットも複雑で精密加工を要した。そし
て、モータの停止時には、圧縮空気がないため固定子と
回転子は接触しており、始動時空気制御回路に不具合あ
ると接触しながら回転するおそれがあった。また、複数
の回転速度の検出センサーとその信号の送出は、限られ
たハンドピース内のスペース効率を悪くしかつ面倒であ
った。本発明はこれらの課題を解決する歯科用ハンドピ
ースを提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記に鑑み本発明等は、
鋭意実験研究の結果下記の手段によりこの課題を解決し
た。歯科治療における歯牙切削用のインスツルメントで
あって、マイクロモータハンドピース（以下歯科用ハン
ドピースという）に使用されるモータが、インナーロー
タ型のモータと磁気軸受け機能をモータ本体に一体化し
て、独立した軸受け機構を持たないベアリングレスモー
タであって、該モータは、 （１）固定子にトルクを発生する巻線群を備え、また、
該固定子の巻線群に、半径方向力を発生する巻線群又
は、一つの巻線群を備え、前記固定子内部には、磁極を
構成する永久磁石が配置されたケイ素鋼あるいは無垢の
鉄心等で構成された回転運動を行いかつ半径方向に運動
する回転子、を備えてなり、さらに、前記固定子外周に
はハウジングが構成され、また、前記回転子は、前記ハ
ウジング内の主軸上に構成され、該主軸は歯科用ハンド
ピースに接続されてなる構造を備えてなり、前記固定子
巻線群に電流を供給することにより発生する起磁力との
相互作用により、前記巻線群の電流振幅、位相を調整す
ることにより、トルクと半径方向力を発生する機能と、
前記半径方向力は、半径方向の前記回転子位置を調整し
あるいは半径方向の振動を抑制する機能及び、前記トル
クは、前記回転子の回転速度を調整する機能を備えてな
ることを特徴とする歯科用ハンドピース。 （２）固定子のトルクを発生する巻線に、高周波の正弦
波電圧あるいは、ＰＷＭにより生じる高周波電圧を重畳
し、回転子の半径方向の位置に依存して自己インダクタ
ンスあるいは、相互インダクタンスが変化することによ
り、巻線端子に発生する誘起電圧を検出する機能及び、
検出した誘起電圧から半径方向の位置を推定する機能を
備え、半径方向位置センサを必要としないことを特徴と
する（１）項記載の歯科用ハンドピース。

【０００５】（３）固定子の巻線に発生する電圧を検出
する機能及び、前記電圧を積分する回路及び電圧の積分
値を検出する機能を備え、また、アナログあるいはデジ
タル電子回路により回転子の回転角度位置を検出する機
能及び、検出した回転角度に基づいてインバータ回路を
駆動する機能を備え、前記インバータ回路は、回転子の
回転角度位置に同期した電圧あるいは電流を供給する機
能を備えてなり、ホール素子などの回転子の回転角度位
置センサを必要としないことを特徴とする（１）又は
（２）項記載の歯科用ハンドピース。 （４）回転子に配設された永久磁石に、金属板又は網状
の良導体を配設し、主軸が変位すると渦電流によるダン
ピング力が発生することを特徴とする（１）〜（３）項
のいずれか１項記載の 歯科用ハンドピース。 （５）ベアリングレスモータが、半径方向位置制御磁気
軸受けに、トルクを発生する機能を追加した２軸制御で
あることを特徴とする請求項（１）〜（４）項のいずれ
か１項に記載の歯科用ハンドピース。 （６）ベアリングレスモータが２軸制御のモータを２個
直列に配設し、各を制御する４軸制御としたことを特徴
とする（１）〜（５）項のいずれか１項記載の歯科用ハ
ンドピース。

【０００６】（７）モータシャフトの端部に軸方向の変
位並びに半径方向の変位を抑制する同極を向き合わせた
環状の永久磁石を配設し、マイクロモーターハンドピー
スの筐体内に収納して、モータの停止時及び回転時に、
固定子と回転子の接触を無くしたことを特徴とする
（１）〜（６）項のいずれか１項記載の歯科用ハンドピ
ース。 （８）モータシャフトの端部に軸方向の変位並びに半径
方向の変位を抑制する同極を向き合わせた直径が大とな
る方向に僅かに異なる環状の永久磁石を複数個階段状に
配設し、マイクロモーターハンドピースの筐体内に収納
して、モータの停止時及び回転時に、固定子と回転子の
接触を無くしたことを特徴とする（１）〜（７）項のい
ずれか１項記載の歯科用ハンドピース。 （９）モータシャフト端部に、軸方向の変位並びに半径
方向の変位を抑制する同極を斜めに向き合わせた、上下
面を中空にした円錐台状の永久磁石をマイクロモーター
ハンドピースの筐体内に収納し、モータの停止時及び回
転時に、固定子と回転子の接触を無くしたことを特徴と
する（１）〜（８）項のいずれか１項に記載の歯科用ハ
ンドピース。 （１０）モータの両軸に、上下にモータの停止時に回転
子と固定子の接触を防止する超硬、耐摩耗性を有する環
状のタッチダウンベアリングを配設し、また、軸方向の
変位を抑制する同極を向き合わせた環状の永久磁石を配
設し、モーターハンドピースの筐体内に収納してなるこ
とを特徴とする（１）〜（６）項のいずれか１項記載の
歯科用ハンドピース。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。１つの電磁機械によりトルクと半径方向
に直交２軸の電磁力を発生する２軸制御ラジアル磁気軸
受けにトルクを発生する機能を追加したベアリングレス
モーターは、（電気学会誌１１７巻９号、１９９７年
「ベアリングレスモーター」深尾正、千葉明 著）及
び、ベアリングレスモータのセンサレス化制御（電気学
会誌１９９９年２月２５日、リニアドライブ研究会資料
「ベアリングレスモータのセンサレス化制御」深尾正、
千葉明、室野井和文 著）等に公開されており、また、
軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する軸方向用
及び半径方向用とを斜めに向かい合わせて配設し一体化
した永久磁石に関しては（特開平１０−３０６８２３
「永久磁石およびこの永久磁石を使用した磁気浮上支持
構造」）に開示されている。さらに、検出センサを用い
ない軸の回転数の計測は（トランジスタ技術２０００年
２月号「センサレスＤＣモータの駆動法」日下智 著）
等に記載されている。しかし、上記は各独立した事項で
あった。本発明ではこれら各事項の特徴を利用し、特に
軽量小型でかつ高速回転が要求される歯科用マイクロモ
ータハンドピースの筐体内に、まとめて収納した新規で
かつ進歩性のある歯科用モータハンドピースを提供す
る。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施の事例を図に基づいて説明
する。図１は本発明の歯科用ハンドピース（２軸制御ベ
アリングレスモーター・永久磁石・ストレート型ハンド
ピース）の外観図及び着脱嵌合部とベアリングレスモー
タ収納部の縦断面図である。以下、上記事例の歯科用ハ
ンドピースを、マイクロモーターハンドピースという。
図において、１はマイクロモータハンドピース、２はハ
ンドピース前方部、３は着脱用アダプタ、４はＯリン
グ、５はモータクラッチ、６は抜け止めリング、７は着
脱部、８ａはシャフト側スラスト用永久磁石、８ｂはケ
ース側スラスト用永久磁石、９ａはシャフト側ラジアル
用永久磁石、９ｂはケース側ラジアル用永久磁石、１０
はスリーブ、１１は導水パイプ、１２は回転子、１３は
固定子の電機子巻線、１４はモータケース、１５は水継
手、１６はエア継手、１７はエア通路、１８は電気信号
ピン、１９はランプ、２０はシャフト、２７は固定子、
２８は空隙、２９は接栓部、３６はベアリングレスモー
タを示す。

【０００９】図１に示したように、マイクロモータハン
ドピース１は、ハンドピース前方部２と、ベアリングレ
スモータ３６を収納したモータケース１４とは、着脱部
７の箇所で着脱でき、また施術時の歯牙に対する注水、
エアの吹きつけ等は、従来と同様に行うことができる。
ベアリングレスモータ３６は、前記モータケース１４の
中央部に配設されており、シャフト２０は前後からみて
中心に配置され、その両端部には環状のシャフト側ラジ
アル用永久磁石９ａがシャフト２０に直交して固着され
ている。この環状の永久磁石の外周には、狭い空隙を隔
てて環状のケース側ラジアル用永久磁石の９ｂの内径が
対峙している。上記の磁石は互いに同極で反発し、回転
時及び停止時もシャフト２０の上下左右の全周を非接触
で保持する。

【００１０】そして、前記シャフト２０のラジアル永久
磁石９ａの各外側には環状のシャフト側スラスト用永久
磁石８ａが配設され，それに対向する位置に、着脱用ア
ダプタ３の末端に固定された環状のスラスト用永久磁石
８ｂ及び接栓部２９に配設された環状のスラスト用永久
磁石８ｂが空隙を隔てて対峙している。上記の磁石は互
いに同極で反発し、回転時及び停止時もシャフト２０の
前後のスラスト方向を非接触で保持する。上記によっ
て、回転子１２は常時非接触の状態で保持される。

【００１１】図２は、図１Ａ−Ａ’の横断面図である。
図において、２１ａは回転子に埋設されたＮ極の永久磁
石、２１ｂは回転子に埋設されたＳ極の永久磁石、２２
は４極モータ巻線、２３は２極位置制御巻線、２４は固
定子の歯、２５は向こう側から手前への通線方向、２６
は手前側から向こう側への通線方向、ＮＵ・ＮＶ・ＮＷ
は３相４極の４分の１極、ＮＵｂ・ＮＶｂ・ＮＷｂは３
相２極の２分の１極、φｓは回転方向、を示す。そし
て、固定子の電機子巻線１３（図１）：４極モータ巻線
２２及び２極位置制御巻線２３（図２）は、図に示した
ように配線されている。図１及び図２に示した歯科治療
における歯牙切削用のインスツルメント（マイクロモー
タハンドピース１）に使用されるモータは、インナーロ
ータ型のモータと磁気軸受け機能をモータ本体に一体化
して、独立した軸受け機構を持たないベアリングレスモ
ータであり、

【００１２】該モータは、回転子１２を非接触で支持し
回転させるための固定子の電機子巻線１３（図２）及
び、Ｎ極の永久磁石２１ａ及びＳ極の永久磁石２１ｂを
図２に示したように直角でかつ対称形に四方に埋没した
回転子１２を有している、なお、上記図２に示したＮ・
Ｓの各永久磁石２１ａ及び２１ｂは幅の広い長い板状の
一体型であるが、代わりに幅の狭い板状の多数の永久磁
石を微少間隔をあけて並べ、円周に沿って浅く埋設し、
かつ各極の間の２カ所には永久磁石を入れない構造とし
てもよい（図示せず）。また、上記回転子１２に対する
半径方向位置制御を、回転磁界を不平衡にし前記回転子
の中心より半径方向に作用する力を発生させることで行
う半径方向回転体位置制御巻線（２極位置制御巻線２
３）を備え、前記モーター固定子の電機子のモーター用
の巻線（４極モータ巻線２２）に加えてそのモーターの
極数とは異なるもう一組の巻線（２極位置制御巻線２
３）を巻き、この巻線に流す電流で，固定子２７と回転
子１２の間の空隙２８の磁束の分布を歪ませ、磁界分布
の歪みにより半径方向の力を回転子に発生させて、回転
子を磁気保持する機構と、

【００１３】また、前記４極モータ巻線２２と、２極位
置制御巻線２３が一つの固定子に施してあり、この２つ
の巻線間の相互インダクタンスが回転子１２の変位に比
例するため、モータ巻線に高周波電流（例えば２０ｋｃ
発振器による搬送波）を重畳して、２極位置制御巻線２
３から回転子変位に比例した誘起電圧を検出し、回転子
１２の半径方向の変位の推定値をフィードバックに用い
て主軸の非接触支持を実現するモータの半径方向位置セ
ンサを必要としないセンサレス化と、

【００１４】さらに、固定子２７の電機子巻線に発生す
る誘起電圧から回転子１２の位置を検出するコンパレー
タ（発生電圧検出機能、電圧の積分回路と同積分値の検
出機能）と、回転子の位置検出信号を受けて駆動タイミ
ングを出力するセンサレス演算回路（アナログあるいは
デジタル電子回路の回転角度位置の検出機能と）、出力
トランジスタ制御回路（検出した回転角に基づいてイン
バータ回路を駆動する回路）と、モータに駆動電流を供
給する出力用トランジスタによるインバータ回路（回転
子の回転角度に同期した電圧あるいは電流を供給する機
能）により構成され、ホール素子等の回転角度位置セン
サを必要としない三相センサレスＤＣモータとしてい
る。以上は前述した諸文献に基づく、諸機能を複合した
ベアリングレスモータの概要である。

【００１５】図３は、ベアリングレスモータの回転子に
配設された永久磁石に金属板の良導体を配設した図１の
Ａ−Ａ’断面図断面図である。図において、２５は金属
板を示す。図示したように、基本構成は前記図２と同様
であるが、追加して回転子１２に埋設されたＮ極の永久
磁石２１ａ及びＳ極の永久磁石２１ｂの外周には、良導
体の金属板２５が配設されている。また、上記の金属板
の代わりに網目状金属、あるいは平面的にコイルを多数
形成配列したフラットシート状のものを用いてもよい。
このように構成することによって、主軸が変位すると渦
電流により電流が流れ、ダンピング力が発生するため、
主軸の支持を容易にしている。

【００１６】ベアリングレスモータが、半径方向位置制
御磁気軸受けに、トルクを発生する機能を追加した２軸
制御であることを基本とするが、２軸制御のベアリング
レスモータでは、半径方向の変位を制御するのみで、軸
の傾きは制御はできないため、両端の半径方向の変位を
抑える永久磁石により、軸の傾きを抑制している（図
１）が、次に示す４軸制御のベアリングレスモータで
は、軸の傾きも制御することができる。図４は、４軸制
御のベアリングレスモータと、永久磁石とを組み合わせ
た縦断面図である。図示したように、ベアリングレスモ
ータ３６は、図１に示した２軸制御のモータを２個直列
に配設し、各を制御する４軸制御としたもので、本構成
により半径方向の変位を制御するだけでなく、軸の傾き
を制御することができる。従って、回転中は両端の永久
磁石磁石８ａ、８ｂにより軸方向の変位のみを抑えれば
よい。そして停止時には回転子１２と固定子１３との接
触を避けるため、軸の両側に半径方向の変位を抑える永
久磁石９ａ、９ｂが設けられている。

【００１７】図５は、２軸制御のベアリングレスモータ
と、階段状に環状永久磁石を組み合わせた縦断面図であ
る。図において、３０ａはモータシャフト用小外径環状
永久磁石、３１ｃは大外径環状永久磁石、３０ｂは固定
子用小内径環状永久磁石、３１ｄは固定子用大内径環状
磁石を示す。図示したように、モータシャフト２０の端
部に軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する同極
を向き合わせた直径が大となる方向に僅かに異なる環状
の永久磁石（モータシャフト用小外径環状永久磁石３０
ａ、大外径環状永久磁石３１ｃ、固定子用小内径環状永
久磁石３０ｂ、固定子用大内径環状磁石３１ｄ）をを複
数個階段状に配設して、マイクロモーターハンドピース
１の筐体内に収納して、モータの停止時及び回転時に、
固定子と回転子の接触を無くしている。

【００１８】図６は、２軸制御のベアリングレスモータ
と、斜めに上下面を中空にした円錐台状永久磁石を組み
合わせた縦断面図である。図において、３２はモータシ
ャフト用円錐台状永久磁石、３３は固定子用円錐台状状
永久磁石を示す。図示したように、モータシャフト２０
の端部に、軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制す
る同極を斜めに向き合わせた、上下面を中空にした円錐
台状の永久磁石（モータシャフト用円錐台状永久磁石３
２、固定子用円錐台状状永久磁石３３）をマイクロモー
ターハンドピース１の筐体内に収納し、モータの停止時
及び回転時に、固定子と回転子の接触を無くしている。

【００１９】図７は、４軸制御のベアリングレスモータ
と、永久磁石並びにタッチダウンベアリングを組み合わ
せた縦断面図である。図において、３４は固定子用環状
タッチダウンベアリング、３５はモータシャフト用環状
タッチダウンベアリングを示す。図示したように、モー
タシャフト２０及びケース１４の端部に、軸方向の変位
抑制用の環状永久磁石として、シャフト側スラスト用永
久磁石８ａ及びケース側スラスト用永久磁石８ｂを同極
を向き合わせて配設している。また、固定子２７及びモ
ータシャフト２０の両端には、相対して、モータの停止
時に回転子１２と固定子２７の摩耗を防止する超硬、耐
摩耗性を有する環状のタッチダウンベアリング（固定子
用環状タッチダウンベアリング３４、モータシャフト用
環状タッチダウンベアリング３５）が配設してあり、モ
ーターハンドピース１の筐体内に収納されている。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば次のような優れた効果が
発揮される。 １、本発明の請求項１の発明によれば、歯科治療におけ
る歯牙切削用のインスツルメントにおいて、マイクロモ
ータハンドピースに使用されるモータが、固定子にトル
クを発生する巻線群を備え、その巻線群に半径方向力を
発生する巻線群又は一つの巻線群を備え、固定子内部に
は磁極を構成する永久磁石が配置された回転運動を行い
かつ半径方向に運動する回転子を備え、さらに固定子外
周に構成されたハウジング内の主軸上には、前記回転子
が配設され、主軸は歯科用ハンドピースに接続された構
造とし、固定子巻線群に電流を供給することにより発生
する起磁力との相互作用により巻線群の電流振幅、位相
を調整することにより、トルクと半径方向力を発生する
機能と、半径方向力は、半径方向の回転子位置を調整し
あるいは半径方向の振動を抑制する機能及び、トルク
は、回転子の回転速度を調整する機能を備えてなるた
め、回転子が固定子の中心から偏心した場合、回転子を
中心に制御することができる。 ２、請求項２の発明によれば、固定子のトルクを発生す
る巻線に、高周波の正弦波電圧あるいはＰＷＭにより生
じる高周波電圧を重畳し、回転子の半径方向の位置に依
存して自己インダクタンスあるいは相互インダクタンス
が変化することにより、巻線端子に発生する誘起電圧を
検出する機能及び、検出した誘起電圧から半径方向の位
置を推定する機能を備えてなるため、半径方向位置セン
サを必要としない。

【００２１】３、請求項３の発明によれば、固定子の巻
線に発生する電圧を検出する機能及び、前記電圧を積分
する回路及び電圧の積分値を検出する機能を備え、アナ
ログあるいはデジタル電子回路により回転子の回転角度
位置を検出する機能及び、検出した回転角度に基づいて
インバータ回路を駆動する機能を備え、インバータ回路
は、回転子の回転角度位置に同期した電圧あるいは電流
を供給する機能を備えてなるため、ホール素子などの回
転子の回転角度位置センサを必要としない。 ４、請求項４の発明によれば、回転子に配設された永久
磁石に、金属板又は網状の良導体を配設し、主軸が変位
すると渦電流によるダンピング力が発生するため、より
変位を抑制することができる。 ５、請求項５の発明によれば、ベアリングレスモータ
が、半径方向位置制御磁気軸受けに、トルクを発生する
機能を追加した２軸制御であるため、簡単な構造で回転
子を磁気支持することができる。 ６、請求項６の発明によれば、ベアリングレスモータが
２軸制御のモータを２個直列に配設し、各を制御する４
軸制御としたため、半径方向の変位に加えて軸の傾きを
制御することができる。

【００２２】７、請求項７の発明によれば、モータシャ
フトの端部に軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制
する同極を向き合わせた環状の永久磁石を配設し、マイ
クロモーターハンドピースの筐体内に収納したため、モ
ータの停止時及び回転時に、固定子と回転子の接触を無
くすことができる。 ８、請求項８の発明によれば、モータシャフトの端部に
軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する同極を向
き合わせた直径が大となる方向に僅かに異なる環状の永
久磁石を複数個階段状に配設し、マイクロモーターハン
ドピースの筐体内に収納したため、簡単な構造で、モー
タの停止時及び回転時に、固定子と回転子の接触を無く
すことができる。 ９、請求項９の発明によれば、モータシャフト端部に、
軸方向の変位並びに半径方向の変位を抑制する同極を斜
めに向き合わせた、上下面を中空にした円錐台状の永久
磁石をマイクロモーターハンドピースの筐体内に収納し
たため、一つの面の向き合わせで、モータの停止時及び
回転時に、固定子と回転子の接触を無くすことができ
る。 １０、請求項１０の発明によれば、モータの両軸に、上
下にモータの停止時に回転子と固定子の接触を防止する
超硬、耐摩耗性を有する環状のタッチダウンベアリング
配設し、また、軸方向の変位を抑制する同極を向き合わ
せた環状の永久磁石を配設し、モーターハンドピースの
筐体内に収納したため、モータの停止時に固定子と回転
子の摩耗を無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歯科用ハンドピース（２軸制御ベアリ
ングレスモーター・永久磁石・ストレート型ハンドピー
ス）の外観図及び着脱嵌合部とベアリングレスモータ収
納部の縦断面図。

【図２】図１Ａ−Ａ’の横断面図。

【図３】ベアリングレスモータの回転子に配設された永
久磁石に金属板の良導体を配設した図１のＡ−Ａ’断面
図断面図。

【図４】４軸制御のベアリングレスモータと永久磁石と
を組み合わせた縦断面図。

【図５】２軸制御のベアリングレスモータと階段状に環
状永久磁石を組み合わせた縦断面図。

【図６】２軸制御のベアリングレスモータと斜めに上下
面を中空にした円錐台状永久磁石を組み合わせた縦断面
図。

【図７】４軸制御のベアリングレスモータと永久磁石並
びにタッチダウンベアリングを組み合わせた縦断面図。

【符号の説明】

１：マイクロモータハンドピース ２：ハンドピ
ース前方部 ３：着脱用アダプタ ４：Ｏリング ５：モータクラッチ ６：抜け止め
リング ７：着脱部 ８ａ：シャフ
ト側スラスト用永久磁石 ８ｂ：ケース側スラスト用永久磁石 ９ａ：シャフ
ト側ラジアル用永久磁石 ９ｂ：ケース側ラジアル用永久磁石 １０：スリー
ブ １１：導水パイプ １２：回転子 １３：固定子の電機子巻線 １４：モータ
ケース １５：水継手 １６：エア継
手 １７：エア通路 １８：電気信
号ピン １９：ランプ ２０：シャフ
ト ２１ａ：回転子に埋設されたＮ極の永久磁石 ２１ｂ：回転子に埋設されたＳ極の永久磁石 ２２：４極モータ巻線 ２３：２極位
置制御巻線 ２４：固定子の歯 ２５：向こう側から手前への通線方向 ２６：手前側から向こう側への通線方向 ２７：固定子 ２８：空隙 ２９：接栓部 ３０ａ：モータシャフト用小外径環状永久磁石 ３０ｂ：固定子用小内径環状永久磁石 ３１ｃ：大外
径環状永久磁石 ３１ｄ：固定子用大内径環状磁石 ３２：モータシャフト用円錐台状永久磁石 ３３：固定子用円錐台状状永久磁石 ３４：固定子用環状タッチダウンベアリング ３５：モータシャフト用環状タッチダウンベアリング ３６：ベアリングレスモータ ＮＵ・ＮＶ・ＮＷ：３相４極の４分の１極 ＮＵｂ・ＮＶｂ・ＮＷｂ：３相２極の２分の１極 φｓ：回転方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 和伸 埼玉県与野市上落合２丁目１番24号 株式 会社モリタ東京製作所内 (72)発明者 須藤 博 埼玉県与野市上落合２丁目１番24号 株式 会社モリタ東京製作所内 Ｆターム(参考） 4C052 AA11 AA13 AA20 BB02 CC12 GG02 GG17 GG21 5H019 AA05 BB01 CC03 DD01 DD04 DD07 DD10 FF03 5H607 AA12 BB01 BB09 BB14 BB26 CC01 CC03 DD03 FF01 FF12 GG01 GG02 GG17 GG19 GG21 5H621 BB07 GA01 GA11 JK05 JK13 JK19 PP05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子にトルクを発生する巻線群を備え、
   また、該固定子の巻線群に、半径方向力を発生する巻線
   群又は、一つの巻線群を備え、前記固定子内部には、磁
   極を構成する永久磁石が配置されたケイ素鋼あるいは無
   垢の鉄心等で構成された回転運動を行いかつ半径方向に
   運動する回転子、を備えてなり、さらに、前記固定子外
   周にはハウジングが構成され、また、前記回転子は、前
   記ハウジング内の主軸上に構成され、該主軸は歯科用ハ
   ンドピースに接続されてなる構造を備えてなり、前記固
   定子巻線群に電流を供給することにより発生する起磁力
   との相互作用により、前記巻線群の電流振幅、位相を調
   整することにより、トルクと半径方向力を発生する機能
   と、前記半径方向力は、半径方向の前記回転子位置を調
   整しあるいは半径方向の振動を抑制する機能及び、前記
   トルクは、前記回転子の回転速度を調整する機能を備え
   てなることを特徴とする歯科用ハンドピース。
2. 【請求項２】固定子のトルクを発生する巻線に、高周波
   の正弦波電圧あるいは、ＰＷＭにより生じる高周波電圧
   を重畳し、回転子の半径方向の位置に依存して自己イン
   ダクタンスあるいは、相互インダクタンスが変化するこ
   とにより、巻線端子に発生する誘起電圧を検出する機能
   及び、検出した誘起電圧から半径方向の位置を推定する
   機能を備え、半径方向位置センサを必要としないことを
   特徴とする請求項１記載の歯科用ハンドピース。
3. 【請求項３】固定子の巻線に発生する電圧を検出する機
   能及び、前記電圧を積分する回路及び電圧の積分値を検
   出する機能を備え、また、アナログあるいはデジタル電
   子回路により回転子の回転角度位置を検出する機能及
   び、検出した回転角度に基づいてインバータ回路を駆動
   する機能を備え、前記インバータ回路は、回転子の回転
   角度位置に同期した電圧あるいは電流を供給する機能を
   備えてなり、ホール素子などの回転子の回転角度位置セ
   ンサを必要としないことを特徴とする請求項１又は２記
   載の歯科用ハンドピース。
4. 【請求項４】回転子に配設された永久磁石に、金属板又
   は網状の良導体を配設し、主軸が変位すると渦電流によ
   るダンピング力が発生することを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項記載の 歯科用ハンドピース。
5. 【請求項５】ベアリングレスモータが、半径方向位置制
   御磁気軸受けに、トルクを発生する機能を追加した２軸
   制御であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
   項記載の歯科用ハンドピース。
6. 【請求項６】ベアリングレスモータが２軸制御のモータ
   を２個直列に配設し、各を制御する４軸制御としたこと
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の歯科用
   ハンドピース。
7. 【請求項７】モータシャフトの端部に軸方向の変位並び
   に半径方向の変位を抑制する同極を向き合わせた環状の
   永久磁石を配設し、マイクロモーターハンドピースの筐
   体内に収納して、モータの停止時及び回転時に、固定子
   と回転子の接触を無くしたことを特徴とする請求項１〜
   ６のいずれか１項記載の歯科用ハンドピース。
8. 【請求項８】モータシャフトの端部に軸方向の変位並び
   に半径方向の変位を抑制する同極を向き合わせた直径が
   大となる方向に僅かに異なる環状の永久磁石を複数個階
   段状に配設し、マイクロモーターハンドピースの筐体内
   に収納して、モータの停止時及び回転時に、固定子と回
   転子の接触を無くしたことを特徴とする請求項１〜６の
   いずれか１項記載の歯科用ハンドピース。
9. 【請求項９】モータシャフト端部に、軸方向の変位並び
   に半径方向の変位を抑制する同極を斜めに向き合わせ
   た、上下面を中空にした円錐台状の永久磁石をマイクロ
   モーターハンドピースの筐体内に収納し、モータの停止
   時及び回転時に、固定子と回転子の接触を無くしたこと
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の歯科用
   ハンドピース。
10. 【請求項１０】モータの両軸に、上下にモータの停止時
    に回転子と固定子の接触を防止する超硬、耐摩耗性を有
    する環状のタッチダウンベアリングを配設し、また、軸
    方向の変位を抑制する同極を向き合わせた環状の永久磁
    石を配設し、モーターハンドピースの筐体内に収納して
    なることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載
    の歯科用ハンドピース。