DD231490A1 - ELECTRICAL DRIVE SYSTEM FOR A TOOTH HANDPIECE - Google Patents
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Abstract
Das Antriebssystem ist vorzugsweise als zweipoliger buerstenloser Gleichstrommotor ausgefuehrt und besteht insbesondere aus einem Stator, einem permanentmagnetischen Rotor und einem kontaktlos arbeitenden Rotorstellungs-Lagemelder. Die Aufgabe bestand darin, den Drehzahlbereich eines getriebelosen Direktantriebes wesentlich zu vergroessern und das Griffteil heissluftsterilisierfaehig zu gestalten. Erfindungsgemaess ist ein mindestens zweipoliger Rotor (4) proximal in einem Griffteil (1) angeordnet, waehrend der mit dem Rotor (4) korrespondierende Stator (7) und der Lagemelder (11) sich in einem externen Kupplungsgehaeuse (6) befinden, welches loesbar mit dem Griffteil (1) und einer Versorgungsleitung (15) verbunden ist. Zu einem Kupplungsgehaeuse (6) gehoeren mehrere Griffteile (1) mit Rotoren (4) unterschiedlicher Polpaarzahl und/oder Dimension. FigurThe drive system is preferably designed as a two-pole brushless DC motor and consists in particular of a stator, a permanent magnet rotor and a non-contact rotor position position indicator. The task was to significantly increase the speed range of a gearless direct drive and to make the handle hot-air sterilization ready. According to the invention, an at least two-pole rotor (4) is arranged proximally in a gripping part (1), while the stator (7) corresponding to the rotor (4) and the position detector (11) are located in an external coupling housing (6) which can be loosened with the handle part (1) and a supply line (15) is connected. To a Kupplungsgehaeuse (6) gehöeren several handle parts (1) with rotors (4) of different pole pairs and / or dimension. figure
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein zahnärztliches Handstück, welches vorzugsweise als , zweipoliger bürstenloser Gleichstrommotor ausgeführt ist und insbesondere aus einem Stator, einem permanentmagnetischen Rotor und einem kontaktlos arbeitenden Eotorstellungs-Lagemelder besteht.The invention relates to an electric drive system for a dental handpiece which is preferably designed as two-pole brushless DC motor running and in particular of a stator, a permanent-magnet rotor and a contactless operating Eotorstellungs-position indicator is.
Das Anwendungsgebiet erstreckt sich auf zahnärztliche Handstücke· -The field of application extends to dental handpieces · -
Es ist für ein Winkelhandstück bekannt, ohne Verwendung von Getriebeteilen einen Direktantrieb dadurch zu realisieren, daß der Rotor das Werkzeug aufnimmt (DD - PS 99 727 und 135 444).It is known for an angle handpiece to realize a direct drive without the use of gear parts in that the rotor receives the tool (DD - PS 99 727 and 135 444).
Das Antriebssystem besteht dabei insbesondere aus einem zweiteiligen Stator mit bewickelten Spulenbereichen und wicklungsfreien Polschuhbereichen, einem ρermanentmagnetischen Rotor und einem als Steuerspule ausgebildeten Lagemelder, welcher in einem Raum zwischen den Erregerwicklungen angeordnet ist·The drive system consists in particular of a two-part stator with wound coil regions and winding-free pole piece regions, a permanent magnet rotor and a position indicator designed as a control coil, which is arranged in a space between the exciter windings.
Diese Lösung läßt sich konstruktiv auch auf gerade Handstücke übertragen.This solution can be structurally transferred to straight handpieces.
Der genannte Stand der Technik erlaubt es, mit einem Handstück einen insbesondere durch Stator- und Rotordimensionierung definierten Drehzahlbereich, beispielsweise 60 000 bis 16O 000 /min, zu nutzen.Said prior art makes it possible to use with a handpiece a particular defined by stator and rotor sizing speed range, for example, 60 000 to 16 000 / min to use.
9Π ΠΓ79Π ΠΓ7
Moderne Drehzahlbereiche zwischen 300 und 160 000 /min, wie sie mit aufsteckbaren mechanischen Über- und Unterset zungsköp fen durch ein einziges Antriebssystem realisierbar sind, können mit dem integrierten, getriebelosen Direktantrieb nicht verwirklicht werden·Modern speed ranges between 300 and 160,000 / min, as they can be realized with attachable mechanical over- and Unterset zungsköp fen by a single drive system can not be realized with the integrated, gearless direct drive ·
Eine 'Erweiterung des Drehzahlbereiches beim getriebelosen Direktantrieb mit den Mitteln des Standes der Technik würde einen Verzicht auf die wesentlichen Vorteile des elektrischen Direktantriebes ohne drehmomentübertragende Bauteile bedeuten·An 'extension of the speed range in the gearless direct drive with the means of the prior art would mean a waiver of the significant advantages of the electric direct drive without torque-transmitting components ·
Ein anderer Nachteil des getriebelosen Direktantriebes ist darin zu sehen, daß aufgrund der verwendeten wärmeempfendlichen Bauteile eine Heißluftsterilisation - wie sie bei Handstücken mit aufgekuppeitern Miniaturmotor üblich ist - nicht möglich ist.Another disadvantage of the gearless direct drive is the fact that due to the heat-sensitive components used a hot air sterilization - as is common in handpieces with coupled miniature motor - is not possible.
Pas Ziel der Erfindunjg besteht darin, das Antriebssystem einfacher zu gestalten, den Herstellungs- und Serviceaufwand zu verringern und die Einsatzmöglichkeiten des direktangetriebenen, getriebelosen Handstückes zu erweitern, insbesondere bezüglich des Drehzahlbereiches und der Sterilisierbarkeit.The object of the invention is to make the drive system simpler, to reduce manufacturing and service costs, and to expand the capabilities of the direct-drive, gearless handpiece, particularly with respect to speed range and sterilisability.
Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein zahnärzliches Handstück so variabel zu gestalten, daß ein durch Motordimensionierung und Betriebsweise definitiv vorhandener Drehzahlbereich unter Vermeidung mechanischer Übertragungsmittel (Getriebe, Kupplung) verlassen werden kann und innerhalb dieses neuen Drehzahlbereiches die gewünschte Drehzahl mittels bekannter Spannungsverstellung einstellbar ist.With the invention, the problem to be solved is to make a Zahnärzliches handpiece so variable that a motor dimensioning and operation definitely existing speed range while avoiding mechanical transmission means (transmission, clutch) can be left and within this new speed range, the desired speed adjustable by means of known voltage adjustment is.
Dabei ist zu sichern, daß mindestens das Bohr- und !Fräswerkzeug aufnehmende Bauteile des Antriebssystems mit Heißluft sterilisierbar sind.It should be ensured that at least the drilling and milling tool receiving components of the drive system can be sterilized with hot air.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mindestens zweipoliger, permanentmagnetischer Rotor in einem Griffteil proximal angeordnet ist, während der mit dem Rotor korrespondierende Stator und der Lagemelder sich in einem externen Kupplungsgehäuse befinden, welches mit bekannten Mitteln lösbar mit dem Griffteil und einer Versorgungsleitung verbunden ist.According to the invention, the object is achieved in that an at least two-pole, permanent magnetic rotor is arranged proximally in a handle portion, while the rotor corresponding to the stator and the position sensors are in an external clutch housing, which is connected by known means releasably connected to the handle part and a supply line is.
Zwischen Rotorumfang und Innenwand des Griffteiles ist Raum für mindestens zwei wicklungsfreie Polschuhe vorhanden.There is space for at least two winding-free pole shoes between the rotor circumference and the inner wall of the grip part.
Zum Zwecke der Erweiterung des Drehzahlbereiches am Werkzeug enthalten die auf das Kupplungsgehäuse aufsteckbaren Griffteile jeweils einen Rotor unterschiedlicher Polpaarzahl und/ oder Dimension!erung.For the purpose of expanding the speed range on the tool, the gripping parts which can be plugged onto the coupling housing each contain a rotor of different pole pair number and / or dimensioning.
Die erfindungsgemäßen Vorteile werden nachfolgend genannt. Zunächst sei hervorgehoben,, daß die technischen Mittel zur Erzielung der sehr unterschiedlichen Drehzahlbereiche äußerst einfach in Aufbau und Anwendung und damit billig, langlebig und zuverlässig sind.The advantages of the invention are mentioned below. First, it should be emphasized, that the technical means to achieve the very different speed ranges are extremely simple in construction and application and thus cheap, durable and reliable.
Die Möglichkeit des Aufsetzens von Griffteilen unterschiedlicher Rotorgestaltung (Werkstoff; Dimensionen; Polpaarzahl) erspart die Anschaffung mehrerer Instrumente mit komplettem integrierten Antriebssystemen und die wechselbaren Griffteile ohne wärmeempfindliche Bauelemente können ebenso wie Handstücke mit angekuppelten Miniaturmotor mittels Heißluft sterilisiert werden.The possibility of mounting handle parts of different rotor design (material, dimensions, pole pair number) saves the purchase of several instruments with complete integrated drive systems and the removable handle parts without heat-sensitive components can be sterilized as handpieces with coupled miniature motor by means of hot air.
Die verschleißenden Bauteile Werkzeugspann einrichtung und Rotor- bzw. Spannwellenlagerung befinden sich ausschließlich im abnehmbaren Griffteil.The abrasive components tool clamping device and rotor or Spannwellenlagerung are located exclusively in the removable handle.
Das erleichtert den Service und verbilligt Reparatürkosten, da nur noch einzelne Bauelemente anstelle kompletter Antriebe auszuwechseln sind·This simplifies service and reduces repair costs, as only individual components need to be replaced instead of complete drives ·
Das ruhende Statorsystem und der Lagemelder sind mit der Versorgungsleitung fest verbunden und bilden die Anschlußkupplung der Versorgungsleitung, so daß die sonst üblichen Mehrfachsteckverbindungen für 5 elektrische Anschlußkontakte, Luft- und Wasserzufuhr entfallen· ...The stationary stator system and the position indicator are firmly connected to the supply line and form the connection coupling of the supply line, so that the usual multiple plug-in connections for 5 electrical connection contacts, air and water supply accounts ·
Schließlich sei bemerkt, daß die Vorteile des getriebelosen, geräuscharmen Direktantriebes voll erhalten bleiben durch die Kombination eines elektrischen Statorsystems mit Griffteilen unterschiedlicher Rotorbestückung zur Erfassung unterschiedlicher Abschnitte aus dem für die zahnärztliche Präparation erförderlichen Drehzahlbereich von 300 bis 16O 000 / min.Finally, it should be noted that the advantages of the gearless, low-noise direct drive fully maintained by the combination of an electric stator with handle parts different rotor assembly for detecting different sections from the erförlichen for the dental preparation speed range of 300 to 16O 000 / min.
Das ist von besonderer Bedeutung für den Antrieb von Werkzeugen in geraden Handstücken, mit denen bisher aufgrund technischer Schwierigkeiten der räumlichen Anordnung von Übersetzungs- oder Untersetzungsgetrieben nur Drehzahl en zwischen etwa 4000 und 40 000 /min realisierbar waren·This is of particular importance for the drive of tools in straight handpieces, with which only speed en between 4000 and 40 000 / min have been realized so far due to technical difficulties of the spatial arrangement of gear or reduction gears ·
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· .The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment.
Die dazugehörige Zeichnung' zeigt einen Längsschnitt durch das elektrische Antriebssystem mit dem wechselbaren Griffstück, wobei auch eine gegenteilige Variante der Gestaltung eines wechselbaren Kupplungsgehäuses möglich wäre.The accompanying drawing 'shows a longitudinal section through the electric drive system with the removable handle, which would also be an opposite variant of the design of a removable coupling housing possible.
In der Zeichnung enthält das auswechselbare Griffteil -1-eine Antriebswelle -2- für eine nicht dargestellte Spanneinrichtung eines Bohr- oder Präswerkzeuges. Die von einem hinteren Kugellager -3- aufgenommene Antriebswelle -2- ist mit dem Rotor -4- verbunden.In the drawing, the replaceable handle part -1 contains a drive shaft -2- for a clamping device, not shown, a drilling or preswerkzeug. The drive shaft -2- received by a rear ball bearing -3- is connected to the rotor -4-.
Das Griffteil -1- weist an seinem hinteren Ende eine innere Ringnut -5- auf, welche mit bekannten Mitteln zur Ankupplung des Griffteiles -1- an das Kupplungsgehäuse -6-dient.The handle part -1- has at its rear end an inner annular groove -5-, which serves with known means for coupling the handle part -1- to the coupling housing -6.
Das Kupplungsgehäuse -6- enthält in seinem Inneren den zweipoligen Stator -7-, welcher teilweise Erregerwicklungen _8- enthält und teilweise als wicklungsfreie Polschuhe -9-ausgebildet ist.The clutch housing -6- contains in its interior the two-pole stator -7-, which partially contains excitation windings _8- and is partially formed as winding-free pole pieces -9.
Den hinteren Bereich des Stators -7- bildet ein Rückschlußteil -10-.The rear portion of the stator -7- forms a yoke -10-.
Im Bereich zwischen den Polschuhen -9- befindet sich der Lagemelder -11-.In the area between the pole shoes -9- is the position indicator -11-.
Die Baugruppe Stator -7- und Lagemelder -11- ist mit einer isolierenden Vergußmasse versehen, welche so gestaltet ist, daß ein azialer, röhrenförmiger Luftkanal -12- entsteht, welcher in einem stirnseitigen Querkanal -13- mündet, welcher seinerseits zu einem Längskanal -14- führt, der in Flußrichtung gesehen hinter den Erregerwicklungen -8- ins Freie führt.The assembly Stator -7- and position indicator -11- is provided with an insulating potting compound, which is designed so that a azialer, tubular air duct -12- arises, which opens in a front-side transverse channel -13-, which in turn to a longitudinal channel - 14- leads, seen in the direction of flow behind the excitation windings -8- leads to the outside.
Die genannt en Luft führungskanal e dienen zum Kühl,, en des Bereiches der Erregerwicklungen -8-.The called air guide channel e serve to Kühl, en the area of the excitation windings -8-.
Die in Richtung der Versorgungsleitung -15- befindliche Stirnseite der Isoliermasse -16- enthält drei Anschlußstifte -17- für die Erregerwicklungen -8- und zwei Anschlußkontakte -18- für den als Steuerspule ausgebildeten Lagemelder -11-.The located in the direction of the supply line -15- end face of the insulating compound -16- contains three pins -17- for the excitation windings -8- and two terminal contacts -18- for the control coil designed as a position indicator -11-.
Zentrisch enthält die hintere Stirnseite der Isoliermasse -16-noch eine Anschlußstelle zum Ankuppeln einer Luftleitung -19-der Versorgungsleitung -15-·Centrally contains the rear end of the insulating mass -16-nor a connection point for coupling an air line -19-the supply line -15- ·
Aus der Versorgungsleitung -15- treten weiterhin eine oder zwei Medienleitungen -20- aus, welche in nicht dargestellter Weise innerhalb oder außerhalb des Handstückes weiterführen und das Werkzeug mit Spray versorgen.From the supply line -15- still leave one or two media lines -20-, which continue in a manner not shown inside or outside of the handpiece and supply the tool with spray.
Das Kupplungsgehäuse -6- ist hinten mit einer Verschraubung -21- verschlossen. ' Die Verschraubung -21- wird mittels einer Überwurfmutter -22-mit der Versorgungsleitung -15- verbunden*The clutch housing -6- is closed at the rear with a screw connection -21-. The screw connection -21- is connected by means of a union nut -22 -with the supply line -15- *
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