DE19714466A1 - Elektromotor - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere auf einen
Elektromotor zum Antrieb eines Dentalbohrer.
Aus dem Stand der Technik gemäß der Europäischen
Patentanmeldung EP 0 185 290 ist eine zahnärztliche
Handstückanordnung mit einem Elektromotor dieser Gattung
bekannt. In der Fig. 7 ist diese Handstückanordnung in Form
einer Explosionsdarstellung gezeigt.
Wie aus dieser Fig. 7 zu entnehmen ist, besteht die bekannte
Handstückanordnung aus dem an ein Versorgungsschlauchpaket 111
angeschlossenen elektrischen Antriebsmotor 100, an dessen
freiem Wellenende 101 der Triebwellenabschnitt 102 eines eine
gekrümmte Griffhülse 103 aufweisenden Handstückteils 105
angekuppelt ist. Das Handstückteil 105 selbst hat das
Griffstück 103, an dessen äußerem Ende ein Bohrkopf 107
angeordnet ist und das an der gegenüberliegenden Stirnseite an
eine den Antriebsmotor übergreifende weitere Hülse 104
befestigt ist. An dem ein Werkzeug 106 drehbar aufnehmenden
Bohrkopf 107 ist ferner eine Beleuchtungseinrichtung 108
angebracht.
Der Antriebsmotor 100 bestehend aus einem Rotor (nicht gezeigt)
mit Abtriebswelle 101 und Stator (nicht gezeigt), umgeben von
einem Außenmantel 109 bildet eine nur die motorspezifischen
Teile aufnehmende Motorpatrone, die in ein hülsenförmiges
Adapterbauteil 110 eingesteckt ist, das wiederum in dem
Handstückteil d. h. der an der Griffhülse 103 stirnseitig
befestigten weiteren Hülse 104 axial eingeschoben und an der
Griffhülse 103 befestigt ist. Der Anschluß zwischen dem Motor
100 und dem Versorgungsschlauchpaket 111 erfolgt über ein
Kupplungsstück 112, das fest an dem Versorgungsschlauchpaket
111 befestigt und stirnseitig in die Motorpatrone 100 drehbar
eingerastet ist. Zur axialen Fixierung der Motorpatrone 100
innerhalb des Handstückteils 105 sowie zur Verhinderung eines
unbeabsichtigten Abziehens des Versorgungsschlauchpakets 111
von der Motorpatrone 100, ist eine drehbar an dem
Kupplungsstück 112 gehaltene Überwurfmutter 113 vorgesehen, die
auf ein Außengewinde am Adapter 110 aufgeschraubt ist.
Wie in der Fig. 7 andeutungsweise dargestellt ist, sind durch
die Griffhülse 103 eine Anzahl von Lichtleiterkabeln 114 in
Form von Glasfaserleitungen sowie ein Arbeitsfluidkanal 115 zum
Bohrkopf 107 geführt, um zum Einen die Beleuchtungseinrichtung
108 mit Lichtenergie zu versorgen und zum Anderen eine nur
schematisch dargestellte Düse mit unter Druck stehendem
Kühl- und Reinigungswasser und/oder Luft zu beaufschlagen, welches
über die Düse auf das Werkzeug 106 geleitet wird, um
Bohrrückstände aus dem zu behandelnden Zahn auszuspülen.
Wie aus der Fig. 8 ferner zu entnehmen ist, enden die
Lichtleiter 114 an der Verbindungsstelle zwischen der
Griffhülse 103 und der Hülse 104, in deren Bereich eine nicht
gezeigte Lichtkupplung in die Hülse 104 eingesetzt ist, die
Lichtenergie in die Glasfaserleitungen 114 weitersendet. Eine
in Fig. 8 dargestellte Leuchtlampe 116 befindet sich dabei
zusammen mit dem Brauchwasserkanal 115 und einem Kühlluftkanal
117 in einem axial sich erstreckenden Hohlraum 118 zwischen der
Adapterhülse 110 und dem Antriebsmotor 100 innerhalb der
Überwurfmutter 113 und sendet Lichtenergie auf dort endende
Lichtleiter, die sich ebenfalls in diesem Hohlraum 118 axial
bis zu Lichtkupplung erstrecken. Dieser Hohlraum 118 wird gemäß
der Fig. 8 dadurch erzeugt, daß der Antriebsmotor bzw. die
Motorpatrone 100 achsversetzt, d. h. dezentral in die
Adapterhülse 110 eingesetzt ist, so daß sich an einer Seite ein
größerer Spalt zwischen der Adapterhülse 110 und der
Motorpatrone 100 ausbildet.
Es ist offensichtlich, daß für eine derartige Leitungsverlegung
zwischen der Adapterhülse 110 und der Motorpatrone 100 die
radialen Abmessungen des Handstückteils 105 ebenfalls
aufgeweitet werden müssen, um einen ausreichenden Hohlraum für
die Leitungen und Kanäle zu schaffen. Darüberhinaus ist eine
ausreichende Kühlung des Motors 100 nicht unbedingt
gewährleistet, da die Adapterhülse 110 zwischen der Hülse 104
und dem Motor 100 sowie der Außenmantel 109 zwischen dem Stator
und der Kühlleitung 117 jeweils wie eine Wärmeisolationsschicht
wirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Elektromotor dieser Gattung vorzugsweise für den Einbau in
einen Dentalbohrer zu schaffen, der bei geringen äußeren
Abmessungen eine optimale Kühlung für eine hohe Leistung
gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Elektromotor mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung besteht demzufolge darin, bei einem
gattungsgemäßen Elektromotor mit einem eine Abtriebswelle
aufweisenden Rotor, der drehbar in einem von einem Außenmantel
im Radialabstand umgebenen Stator gelagert ist und über ein
Kühlkanalsystem gekühlt wird, Leitungsröhrchen beispielweise
zur Förderung eines Arbeitsfluids oder zur Führung von
Leitungskabeln (elektrische Kabel oder Lichtkabel) durch den
Motor bzw. die Motorpatrone zu verlegen. Hierdurch kann der
notwendige Bauraum um den Motor erheblich reduziert und
gleichzeitig die Kühlung des Motors durch entsprechendes
Fördern von Kühlmittel durch den Motor selbst verbessert
werden.
Nach Anspruch 2 ist es hierbei vorgesehen, daß zumindest zwei
Arbeitsfluidleitungen zwischen dem Stator und dem Außenmantel
in Axialrichtung durch den Elektromotor geführt werden. Diese
zwei im Abstand zueinander gehaltene Arbeitsfluidleitungen sind
dabei derart um den Stator gewunden, daß ein verbleibender
Freiraum zwischen den Arbeitsfluidleitungen das Kühlkanalsystem
ausbildet.
Der wesentliche Vorteil dieser Ausführung gegenüber dem Stand
der Technik besteht darin, daß der Freiraum zwischen dem Stator
und dem Außenmantel des Elektromotors zur Verlegung von
Arbeitsfluidkanälen, wie sie beispielsweise bei Dentalbohrern
erforderlich sind, ausgenutzt wird, wobei sich durch die Art
der Verlegung der Arbeitsfluidleitungen quasi von selbst die
Kühlkanäle ausbilden. Dabei müssen die durch die
Arbeitsfluidkanäle strömenden Arbeitsfluide nicht selbst die
Kühlung des Motors übernehmen, so daß sie mit nahezu
unveränderter Temperatur aus dem Motor wieder ausströmen. Dies
ist insbesondere bei Dentalbohrern von Vorteil, da sich die
Kühlflüssigkeiten während des Betriebs des Motors derart stark
aufheizen können, daß sie ein Verbrennen des Zahnfleisches
verursachen könnten.
Es liegt natürlich auf der Hand, daß das erfindungsgemäße
Motorprinzip der Führung der Leitungsröhrchen oder Kanäle durch
den Motor nicht nur bei Dentalmotoren anwendbar ist, sondern
auch bei jedem anderen Motor die gleichen Vorteile bietet, bei
dem irgendwelche Fluidleitungen möglichst platzsparend verlegt
werden müssen.
Gemäß der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist es
vorgesehen, daß das Kühlkanalsystem aus zwei durch die
Arbeitsfluidleitungen voneinander getrennten, im wesentlichen
geschlossenen Kühlkanälen besteht, deren Kanalwände von den
Arbeitsfluidleitungen, dem Stator sowie dem Außenmantel
gebildet werden. Hierbei ist es besonders günstig, wenn sich
die zwei Kühlkanäle parallel zueinander spiralförmig in
Axialrichtung des Elektromotors erstrecken und an sich
gegenüberliegenden axialen Endabschnitten des Motors durch
jeweils eine Dichtung oder einen Statorflansch begrenzt werden,
die zwischen dem Stator und dem Außenmantel angeordnet sind.
Auf diese Weise entsteht eine in sich geschlossene, kompakte
Motorkonstruktion in Patronenbauweise, die einfach in das
spätere Motorgehäuse, beispielsweise das Handstückteil eines
Dentalbohrers eingeschoben werden kann.
Nach Anspruch 5 ist es ferner vorgesehen, daß das
Kühlkanalsystem einen geschlossenen Kühlkreislauf bildet. Der
erste Kühlkanal ist hierbei an dem einen Endabschnitt des
Motors d. h. über einen am Flansch ausgebildeten Anschluß von
einer externen Zuführleitung mit Kühlmittel beaufschlagbar, das
am gegenüberliegenden Endabschnitt des Motors über eine
vorzugsweise in dem hier angeordneten Statorflansch oder
Dichtung ausgeformte Fluidverbindung in den zweiten Kühlkanal
leitbar und zu einer an den zweiten Kühlkanal im erstgenannten
Flansch angeschlossene Rückführleitung zurückführbar ist.
Hierdurch werden Verunreinigungen beispielsweise des
Arbeitsfluids und Kühlmittelverluste vermieden.
Eine weitere Variante des Erfindungsgegenstands nach Anspruch
13 sieht vor, daß die Leitungsröhrchen zwischen dem Rotor und
dem Stator in Pollücken verlegt sind, die sich zwischen einer
Erregerwicklung und Statorpolen sowie dem Rotor ausbilden.
Durch diese Verlegung der Röhrchen baut die Motorpatrone nicht
nur wesentlich kleiner, sondern kann auch die Kühlleistung
erheblich gesteigert werden, so daß insgesamt auch eine
Erhöhung der Motorleistung (bei entsprechender Erhöhung von
Wärme) realisierbar ist.
Die Weiterbildung des Elektromotors nach Anspruch 13,
beabsichtigt, daß die Leitungsröhrchen von der Erregerwicklung
des Stators und den Statorpolen beabstandet sind, wobei der
hierbei entstehende Spalt durch eine aushärtende Gußmasse,
vorzugsweise Kunstharz aufgefüllt ist. Die Leitungsröhrchen
können daher auch metallisch sein, ohne daß die Gefahr eines
Kurzschlusses besteht.
Gemäß Anspruch 15 münden die Leitungsröhrchen in Bohrungen, die
an vorderen und hinteren Statorflanschen zur Lagerung des
Rotors ausgebildet sind, wobei ein Teil der Leitungsröhrchen,
welche eine Kühlflüssigkeit zur Kühlung des Motors führen,
zumindest an einem der Flansche mittels Leitungsbrücken für
eine Kühlflüssigkeitsrückführung kurzgeschlossen sind. Auf
diese Weise wird eine Rückführung des Kühlwassers erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in aufgebrochener Perspektivenansicht einen
Mittenabschnitt eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit
Arbeitsfluidkanalführung um den Stator des Motors,
Fig. 2 zeigt in einer teilweise aufgebrochenen
Perspektivenansicht den einen Endabschnitt des Elektromotors
mit Versorgungsschlauchpaket gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 zeigt in einer teilweise aufgebrochenen
Perspektivenansicht den gegenüberliegenden Endabschnitt des
erfindungsgemäßen Elektromotors mit Abtriebswelle,
Arbeitsfluidkanälen und Lichtleiterenden,
Fig. 4 zeigt den Längsschnitt eines Elektromotors in Form einer
Motorpatrone gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Fig. 5a und 5b zeigen jeweils einen Querschnitt der
Motorpatrone entlang der Linien B-B und C-C in Fig. 4,
Fig. 6a und 6b zeigen jeweils einen Querschnitt der
Motorpatrone entlang der Linien A-A und D-D in Fig. 4,
Fig. 7 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Dentalbohrers mit
einem gattungsgemäßen Elektromotor nach dem Stand der Technik
und
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht des bekannten
Dentalbohrers im Verbindungsbereich zwischen einer Griffhülse
und einem gekrümmten Bohrkopfgehäuse entlang der Schnittlinie V
in Fig. 7.
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel anhand der Fig.
1 bis 3 näher beschrieben.
Gemäß der Fig. 1 und 3 hat der erfindungsgemäße Elektromotor
einen Rotor bzw. Läufer 1 mit einer Abtriebswelle 2, der über
nicht näher dargestellte Gleit- oder Wälzlager drehbar in einem
Stator 3 gelagert ist, der wiederum von einem Außenmantel 4 des
Motors umgeben wird. Innerhalb des Motors, gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zwischen dem Stator 3 und dem Außenmantel 4
sind vorliegend zwei Arbeitsfluidleitungen 5, 6 verlegt, die
sich spiralförmig in einem Parallelabstand zueinander um den
Stator 3 winden. Ein hierbei verbleibender Freiraum zwischen
den Arbeitsfluidleitungen 5, 6 bildet ein zusätzliches
Kühlkanalsystem des Motors.
Wie insbesondere in der Fig. 1 dargestellt ist, hat der
zylindrische Stator 3 an seinen sich gegenüberliegenden
stirnseitigen Endabschnitten jeweils einen Flansch 7, 8 oder
eine Dichtung, die dichtend an der Innenseite des Außenmantels
4 anliegen und dabei einen geschlossenen Ringspalt zwischen dem
Stator 3 und dem Außenmantel 4 ausbilden. In diesem Ringspalt
sind die Arbeitsfluidleitungen 5, 6 angeordnet, derart, daß sie
im wesentlichen fluiddicht an der Außenfläche des Stators 3 und
der Innenfläche des Außenmantels 4 anliegen und so zwei
fluidgetrennte Kühlkanäle 9, 10 definieren. Die
Arbeitsfluidleitungen 5, 6 erstrecken sich dabei über die
gesamte axiale Länge des Ringspalts und münden an beiden Enden
in Durchgangsbohrungen, die in den Flanschen 7, 8 ausgebildet
sind.
An dem einen Flansch 8 befinden sich in diesem
Ausführungsbeispiel ferner vier Anschlußstutzen 11, 12, 13, 14,
von denen zwei, nämlich die Anschlußstutzen 11, 12 mit den
beiden Arbeitsfluidleitungen 5, 6 und die beiden anderen
Anschlußstutzen 13, 14 mit den Kühlkanälen 9, 10 verbunden
sind. An dem gegenüberliegenden Flansch 7 sind lediglich zwei
Anschlußstutzen 15, 16 angeordnet, in die die zwei
Arbeitsfluidleitungen 5, 6 münden, so daß die Arbeitsfluide
durch den Motor hindurch geleitet werden können. Gemäß der Fig.
1 sind dabei die Anschlußstutzen schematisch als aus dem Motor
vorragende Rohre dargestellt. Es ist aber auch möglich
entsprechend geformte flanschartige Ausnehmungen oder Sockel an
den zwei Statorflanschen 7, 8 auszubilden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt
es sich um einen Dentalmotor für den Einbau in ein
Handstückteil eines Dentalbohrers (nicht gezeigt), wobei als
Arbeitsfluide Luft und Brauchwasser durch den Motor zu einem
Werkzeug (ebenfalls nicht gezeigt) gefördert werden. Insofern
können die Anschlußstutzen zusätzlich mit nicht gezeigten
Dichtungselementen zur Verhinderung einer Luft- und
Brauchwasserleckage versehen sein.
Wie ferner in der Fig. 1 gezeigt wird, hat der mit den zwei
Anschlußstutzen 15, 16 ausgestattete Flansch 7 einen
Verbindungs- oder Umlenkkanal 17, der die beiden Kühlkanäle 9,
10 endseitig miteinander fluidverbindet, wodurch ein
geschlossener Kühlkreislauf innerhalb des Motors geschaffen
wird. Als Kühlflüssigkeit ist in vorteilhafter Weise normales
Wasser vorgesehen, welches durch den Zufuhr-Anschlußstutzen 13
in den Kanal 9 eingeleitet wird, von dort über den Umlenkkanal
17 in den Kanal 10 weiterströmt und durch den
Rückführ-Anschlußstutzen 14 wieder ausströmt.
Die Fig. 2 zeigt einen axialen Endabschnitt des Elektromotors
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich der vier
vorstehend erwähnten Anschlußstutzen 11, 12, 13, 14 zur
Fluid- und Stromversorgung des Motors bzw. der Motorpatrone.
Gemäß der Fig. 2 ist der Motor an ein Versorgungsschlauchpaket
18 angeschlossen, wofür das Schlauchpaket 18 mit einem
Anschlußstück 19 ausgebildet ist. In dem Schlauchpaket 18
befinden sich eine Luft- und eine
Brauchwasserversorgungsleitung 11, 12, zwei Kühlwasserleitungen
13, 14, eine Desinfektionsmittelleitung 20 sowie elektrische
Stromkabel 21. Die Luft- und Brauchwasserversorgungsleitung
sowie die zwei Kühlwasserleitungen sind in diesem
Ausführungsbeispiel aus Vereinfachungsgründen einstückig mit
den jeweiligen Anschlußstutzen in dem einen Flansch 8
ausgebildet, weshalb sie mit identischen Bezugszeichen versehen
sind.
Das Anschlußstück 19 besteht vorliegend aus einer
zylindrischen, konisch sich verjüngenden Hülse 22, die fest an
der einen Stirnseite des Außenmantels 4 befestigt ist und den
Endabschnitt eines Isolationsmantels 23 des Schlauchpakets 18
dicht umschließt. Alternativ hierzu kann das Anschlußstück 19
natürlich auch einstückig mit dem Außenmantel 4 des Motors oder
mit dem Isolationsmantel 23 des Schlauchpakets 18 ausgebildet
sein, um als quasi einstückiges, untrennbares Bauteil
beispielsweise in die Hülse eines Dentalbohrer-Handstückteils
einfach eingeschoben zu werden.
Innerhalb des Anschlußstücks 19 befindet sich eine Kleinstlampe
24, die in einer exzentrisch angeordneten zylindrischen Fassung
25 steckt. Diese Fassung 25 ist über die Kleinstlampe 24 hinweg
axial zum Motor hin verlängert und bildet an ihrem axial
äußersten Ende ein Halterung 26 für ein Lichtleiterbündel 27
aus einer Vielzahl von Glasfasern. Die Enden der Glasfasern 27
sind dabei zentrisch zur Kleinstlampe 24 hin ausgerichtet, um
Licht von der Kleinstlampe 24 zu empfangen und weiterzuleiten,
wobei sich die Glasfasern 27 selbst aufteilen und durch mehrere
parallel liegende Hohlräume (nicht näher gezeigt) axial im
Motor verlaufen. Bei diesen Hohlräumen handelt es sich um
kleindurchmessrige Spalte, die sich zwischen den einzelnen
Wicklungen innerhalb des Stators 3 in Axialrichtung
zwangsläufig ausbilden, jedoch an dem Aufbau des Magnetfelds
für das Antreiben des Rotors 1 keinen Anteil haben.
Vorzugsweise sind dabei die Glasfasern 27 während der
Herstellung des Stators 3 fest in diese Spalte eingegossen oder
geklebt, um so die Gefahr einer Beschädigung der
bruchempfindlichen Glasfasern 27 zu verringern.
Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, enden die Glasfasern 27 wieder
zu einem Bündel zusammengefaßt in dem gegenüberliegenden
Flansch 7 (welcher nur die zwei Anschlußstutzen 15, 16 hat) an
einer zur Außenseite des Motors hin exponierten Flanschseite,
um so einen Lichtanschluß zur freien Übertragung von
Lichtenergie beispielsweise auf nachgeschaltete Glasfasern zu
bilden.
Gemäß der Fig. 2 öffnet sich die Desinfektionsleitung 20
innerhalb des Anschlußsteckers 19 mit Öffnungsrichtung auf den
Rotor 1, der von beiden axialen Stirnseiten des Stators 3 aus
frei zugänglich und nicht nach außen abgekapselt ist. Da bei
derartigen Elektromotoren zwischen dem Rotor 1 und der
innerhalb des Stators 3 befindlichen Wicklung ein Luftspalt
notwendig ist, um ein Magnetfeld auszubilden, kann zumindest im
Stillstand des Motors das Desinfektionsmittel durch den Stator
3 gepreßt werden. Bei diesem Vorgang werden sämtliche
Rückstände innerhalb des Motors gelöst und an der entsprechend
gegenüberliegenden Öffnung zwischen dem Stator 3 und dem Rotor
1, aus der auch die Abtriebswelle 2 vorragt, ausgeschwemmt.
Es sei darauf hingewiesen, daß natürlich zahlreiche
Modifikationen an dem erfindungsgemäßen Elektromotor des ersten
Ausführungsbeispiels durchgeführt werden können, ohne daß
hierdurch die Funktionsweise der Kühlkanäle sowie sämtlicher
durch den Motor geführter Leitungen beeinträchtigt wird. So
kann die Fluidverbindung 17 der Kühlkanäle 9, 10 entweder durch
eine Bohrung innerhalb des Flansches 7, eine zusätzliche
Leitung außerhalb des Außenmantels 4 oder durch einen Ringkanal
bereitgestellt werden, der durch einen weiteren, in geringem
Axialabstand zum Flansch 7 angeordneten Statorflansch (nicht
gezeigt) ausgebildet wird. Auch ist es möglich, die
Anschlußstutzen 11, 12, 13, 14, die vorstehend als einstückig
mit den Arbeitsfluid-Versorgungsleitungen beschrieben wurden,
mit geeigneten Steckverschlüssen zu versehen (wie sie
nachfolgend anhand des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben werden), so daß das Versorgungsschlauchpaket 18
bzw. das Anschlußstück 19 einfach in den Motor eingesteckt
werden kann, wobei sich die Versorgungsleitungen selbsttätig an
die Anschußstutzen anschließen. Gleiches gilt natürlich auch
für die Anschlußstutzen 15, 16 des gegenüberliegenden
Statorflansches 7.
Bei sämtlichen konstruktiven Veränderungen bleibt jedoch das
erfindungsgemäße Grundprinzip erhalten, wonach zumindest die
zwei Arbeitsfluidleitungen 5, 6 in Axialrichtung durch den
Elektromotor und zwar gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen
dem Stator 3 und dem in Radialabstand zum Stator 3 angeordneten
Außenmantel 4 geführt und derart um den Stator 3 gewunden sind,
daß der verbleibende Freiraum zwischen den
Arbeitsfluidleitungen 5, 6 das Kühlkanalsystem bestehend aus
den zumindest zwei Kühlkanälen 9, 10 ausbildet. Der Ringspalt
zwischen dem Stator 3 und dem Außenmantel 4 ist durch jeweils
einen Statorflansch 7, 8 an den Stirnseiten des Motors
verschlossen. Vorteilhaft, wenngleich nicht unbedingt notwendig
ist auch, daß an dem einen Flansch 7 eine Verbindung 17
zwischen den Kühlkanälen 9, 10 besteht, wodurch ein
geschlossener Kühlkreislauf gebildet wird. Am
gegenüberliegenden Flansch 8 sind die Kühlkanäle 9, 10 über im
Flansch ausgebildete Anschlüsse 13, 14 an jeweils eine
Kühlleitung für die Zu- und Abfuhr des Kühlmittels
angeschlossen. Da in diesem Ausführungsbeispiel auch die
Lichtleiter durch den Stator 3 geführt sind, befinden sich
sämtliche Leitungen und Kanäle innerhalb des Dentalmotors,
wodurch der notwendige Bauraum um den Motor äußerst gering
gehalten werden kann.
Der Einbau des erfindungsgemäßen Elektromotors gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel beispielsweise in das Griffstück eines
Dentalbohrers erfolgt im wesentlichen auf die gleiche Weise,
wie im eingangs genannten Stand der Technik mit dem
wesentlichen Unterschied jedoch, daß der Motor zentral in das
Griffstück eingesetzt werden kann, ohne die Notwendigkeit der
Schaffung zusätzlicher Hohlräume zwischen der Motorpatrone und
dem Griffstück.
In der Fig. 4 wird nunmehr ein zweites bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei für zum
ersten Ausführungsbeispiel gleiche Bauteile gleiche
Bezugszeichen verwendet werden.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine
weiterreichende Verringerung der Baugröße des Elektromotors
dadurch erreicht, daß die (sämtliche) Arbeitsfluid- und
Versorgungsleitungen 11, 12, 13, 14 sowie die Kühlleitungen 9,
10 zwischen dem Stator 3 und dem Rotor bzw. Läufer 1 unter
Ausnutzung von Pollücken zwischen dem Läufer 1, den einzelnen
Statorpolen 30 sowie der Statorwicklung 31 durch den
Elektromotor geführt sind.
Wie in der Fig. 4 im einzelnen gezeigt wird, ist der
erfindungsgemäße Elektromotor des zweiten Ausführungsbeispiels
zu einer Motorpatrone ausgebildet, die aus dem Rotor bzw.
Läufer 1, dem Stator oder Ständer 3 sowie dem hülsenförmigen
Motoraußenmantel 4 besteht, der um den Stator 3 mit einem in
diesem Beispiel nur geringen Radialspalt angeordnet ist. Der
Läufer 1 hat einen Innenzylinder oder Welle 32, der an einem
axialen vorderen Ende ein Kupplungsstück 33 für das Anschließen
einer nicht gezeigten Triebwelle beispielsweise eines
Dentalbohrers aufweist und einen den Innenzylinder 32
umfassenden Rohrkörper 34, der aus Läuferpolen, die aus axial
ausgerichteten ferromagnetischen Blechstreifenpaketen oder
Reinsteisenstreifen gebildet sind, mit dazwischen liegenden
tangential magnetisierten Permanentmagneten aufgebaut ist. Der
weitere Aufbau sowie die Funktionsweise des Stators 3 und des
Rotors 1 ist bereits Gegenstand des deutschen Gebrauchsmusters
G 295 01 741.4, so daß auf eine nähere Beschreibung
beispielsweise des Wicklungsaufbaus verzichtet werden kann.
Der Rotor 1 ist ferner an zwei axial beabstandeten
Endabschnitten an dem Stator 3 wälzgelagert, wofür der Stator 3
in diesen Abschnitten jeweils einen vorderen 7 und hinteren
Flansch 8 aufweist, an dem sich die Wälzlager abstützen. Der
vordere Flansch 7 hat einen zylindrischen Abschnitt 7a und
einen zum vorderen Ende des Rotors 1 sich verjüngenden
Kegelabschnitt 7b, ist mit einem inneren Radialabsatz 7c zur
axialen Fixierung des einen Wälzlagers ausgebildet und
erstreckt sich ferner in radialer Richtung soweit nach außen,
daß er sich über den gesamten zylindrischen Abschnitt 7a an dem
Motoraußenmantel 4 abstützt. Zusätzlich ist der vordere Flansch
7 mit dem Motoraußenmantel 4 im Bereich des zylindrischen
Abschnitts 7a fest verklebt. Der hintere Flansch 8 wird durch
eine Art Hülse 8a mit zwei stirnseitigen, radial über die Hülse
8a vorstehenden Hülsenabsätzen 8b, 8c gebildet, so daß der
hintere Flansch 8 im Längsschnitt gemäß der Fig. 4 im
wesentlichen ein U-Profil zeigt. Dabei ist ein die
Hülsenabsätze 8b, 8c radial außenseitig verbindender hohler
Abdeckzylinder 35 über den hinteren Statorflansch 8 gezogen, so
daß sich zwischen den Hülsenabsätzen 8b, 8c ein geschlossener
Hohl- oder Ringraum ausbildet. Der dem Läufer 1 zugewandte
innere Hülsenabsatz 8c, an dessen Innenumfang das hintere
Wälzlager plaziert ist, hat eine innere radiale Kante, an der
sich eine das hintere Wälzlager axial vorspannende Feder 36
abstützt und dabei über den inneren Zylinder 32 des Läufers 1
das vordere Wälzlager axial gegen den inneren Radialabsatz 7c
des vorderen Flansches 7 drückt. Dabei erstreckt sich der
innere Hülsenabsatz 8c radial bis zum Motoraußenmantel 4 und
stützt sich an diesem ab. Zusätzlich ist der innere
Hülsenabsatz 8c des hinteren Flansches 8 an dem
Motoraußenmantel 4 verklebt.
Der Motoraußenmantel 4, der in Fig. 1 als ein extrem
dünnwandiger Zylinder zwischen dem Stator 3 und einer nicht
weiter beschriebenen Distanz- oder Adapterhülse gezeigt wird,
ist dabei derart um den Stator 3 angeordnet, daß zum einen der
hintere Statorflansch 8 nahezu bis zum inneren Hülsenabsatz 8c
aus dem Motoraußenmantel 4 axial vorragt und zum anderen der
vordere Statorflansch 7 an einer vorderen End- oder Stirnwand
4a des Motoraußenmantels 4 anliegt, welche wiederum vom
Kupplungsstück 33 drehfähig durchdrungen wird. Hierfür hat die
vordere Stirnwand 4a des Motoraußenmantels 4 eine mittige
Bohrung, in die ein im wesentlichen rohrförmiger
Anschlußstutzen 36 für die Motorpatrone fest eingesteckt ist,
in den das Kupplungsstück 33 ragt. Der hintere Endabschnitt des
Motoraußenmantels 4 bildet vorliegend einen Teil einer nicht
weiter gezeigten Anschlußkupplung, der mit einem entsprechenden
Gegenstück eines Schlauchpakets 18 in Eingriff bringbar ist.
Wie bereits vorstehend kurz angedeutet wurde, sind gemäß der
Fig. 5a und 5b eine Anzahl von Röhrchen 11, 12, 13, 14, 9, 10
aus einem nichtrostenden Material durch die Pollücken verlegt,
welche sich zwischen den Permanentmagneten 34, den Statorpolen
30 oder Stegen und der Erregerwicklung 31 des Stators 3 zum
Aufbau magnetischer Felder zwangsläufig ergeben. Der
Durchmesser insbesondere der Außendurchmesser der Röhrchen 9
bis 14 ist dabei derart gewählt, daß ein schmaler Spalt zu den
Statorpolen 30, der Erregerwicklung 31 und dem Läufer 3
verbleibt, der mit einer Isolierfolie ausgelegt und/oder einer
geeigneten Gußmasse, z. B. Kunstharz aufgefüllt ist. Auf diese
Weise können auch elektrisch leitende Materialien für die
Röhrchen verwendet werden, ohne einen Kurzschluß zu
verursachen.
Die Röhrchen 9 bis 14 dienen vergleichbar zum ersten
Ausführungsbeispiel der Führung von Kühlwasser, Brauchwasser,
Luft, sowie von elektrischen Kabeln und Lichtleitern, die durch
die Röhrchen 9 bis 14 gezogen sind. Die Röhrchen 9 bis 14
münden dabei am hinteren Statorflansch 8 in axial verlaufenden,
in Umfangsrichtung beabstandeten Bohrungen 38, die in dem
inneren Hülsenabsatz 8c des hinteren Statorflansches 8
ausgebildet sind und enden dabei in etwa in der axialen Mitte
des inneren Hülsenabsatzes 8c. Die axial durchgehenden
Bohrungen 38 besitzen ferner zwei unterschiedliche Durchmesser,
wodurch jeweils eine innere Radialkante in den Bohrungen
ausgebildet wird. Der großdurchmessrige Bohrungsabschnitt
befindet dabei auf seiten des Stators 3 (linke Seite gemäß Fig.
1), während der kleindurchmessrige Bohrungsabschnitt jeder
Axialdurchgangsbohrung zum Schlauchpaket 18 hin (rechte Seite
in Fig. 1) ausgerichtet ist.
Wie insbesondere aus der Fig. 4 zu ersehen ist, verlaufen
Arbeitsfluidschläuche vorzugsweise aus Silikon (nur ein
Schlauch z. B. 11 ist in Fig. 4 gezeigt) aus dem Schlauchpaket
18 durch Bohrungen oder Öffnungen 39, die axial am äußeren
Hülsenabsatz 8b des hinteren Statorflanschs 8 ausgebildet sind,
in den Ringraum und sind auf die jeweiligen Enden der Röhrchen
9 bis 14 innerhalb der axialen Durchgangsbohrungen 38 des
inneren Hülsenabsatzes 8c gestöpselt. Hierbei legen sich die
Silikonschläuche durch ihre Eigenelastizität an die Innenkante
jeder Bohrung an und dichten dabei die Schlauchverbindung ab.
Auf diese Weise wird zum einen eine ausgezeichnete und
einfache Dichtung erzielt, während zum anderen ein ungewolltes
Abziehen des Schlauchs vom entsprechenden Röhrchen durch die
Kante verhindert wird.
Wie ferner aus der Fig. 6 zu entnehmen ist, sind einige
Röhrchen 9, 10 zur Führung von Kühlwasser vorgesehen. Diese
Röhrchen 9, 10 sind teilweise nicht direkt an Silikonschläuche
aus dem Schlauchpaket 18 angeschlossen, sondern mittels
Leitungsbrücken 17 (sind lediglich gestrichelt in der Fig. 6
dargestellt) miteinander kurzgeschlossen. Diese Leitungsbrücken
17 bestehen entweder ebenfalls aus Schläuchen oder aus massiven
Rohren, die im Ringraum des hin-deren Flansches 8 verlegt und
auf die Röhrchen aufgesteckt sind.
Des weiteren erstrecken sich die Röhrchen 9 bis 14 im
wesentlichen achsparallel zum Rotor 1 durch den Motor zum
vorderen Statorflansch 7 und münden jeweils in axialen
Sackbohrungen 40, die am vorderen Statorflansch 7 im
Umfangsabstand zueinander ausgebildet sind. In der Fig. 4 ist
lediglich eine dieser Sackbohrungen 40 gezeigt, wonach die
Mündungsstelle jedes Röhrchens 9 bis 14 mittels einer
Kunststoffhülse 41 gedichtet ist. Demgemäß ist ferner jeder
Sackbohrung 40 eine Radialbohrung im vorderen Flansch 7
zugeordnet, welche jeweils mittels eines Blindstopfens nach
außen verschlossen ist und eine Verbindung zwischen der
Sackbohrung 40 und einer radial weiter innen liegenden
Axialsackbohrung herstellt, welche sich an der nach vorn
ausgerichteten Außenseite des vorderen Statorflansches 7
öffnet. Dieser Öffnung jeder innen liegenden Axialsackbohrung
liegt eine Axialbohrung 42 in der Wandung des zylindrischen
Anschlußstutzens 36 gegenüber, wobei eine zwischen dem
Anschlußstutzen 36 und dem vorderen Statorflansch 7
zwischengefügte Dichtung für eine fluiddichte Verbindung beider
Axialbohrungen sorgt.
Des weiteren ist an dem vorderen Flansch 7 eine Lampe 24
eingesetzt, die über Leiterkabel (nicht gezeigt) durch eines
der Röhrchen mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird.
Die hintere Stirnwand 4a des Motoraußenmantels 4 hat dabei eine
Öffnung 43 im Bereich der Lampe 24, so daß Licht aus der
Motorpatrone ausgesandt und in einen nachfolgenden nicht weiter
gezeigten Lichtleiter eingespeist werden kann, der sich
standartgemäß beispielsweise in der gekrümmten Griffhülse eines
Dentalbohrer-Handstückteils befindet.
Auch in dem vorderen Statorflansch 7 sind die
Kühlwasserröhrchen 9, 10 teilweise durch entsprechende Bohrungen
innerhalb des Flansches 7 (gemäß Fig. 5b) oder mittels nicht
näher gezeigter Leitungsbrücken miteinander gekoppelt, so daß
insgesamt eine Kühlwasserrückführung durch das Schlauchpaket 18
wie im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt.
Aus der vorstehenden Beschreibung des zweiten
Ausführungsbeispiels läßt sich entnehmen, daß als Grundprinzip
der Erfindung die Arbeitsfluid- und Versorgungsleitungen wie
auch die Kühlkanäle durch die Motorpatrone hindurch und in
diesem Fall sogar zwischen dem Stator und dem Rotor verlegt
sind, so daß eine bisher für unmöglich gehaltene Kompaktheit
des Elektromotors bei extremer Leistungsfähigkeit erzielbar
ist. Beim zweiten Ausführungsbeispiel verlaufen sämtliche
Kanäle parallel zum Rotor in den Pollücken, wodurch erheblich
an Bauraum gegenüber der Wendelführung des ersten Beispiels
eingespart und trotzdem eine ausreichende Kühlung erreicht
werden kann.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß natürlich auch eine
Kombination der Kanalführung gemäß dem ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel möglich ist wobei insbesondere der aus dem
ersten Ausführungsbeispiel bekannte Reinigungs- und Spülkanal
zum Ausschwemmen von Schmutz aus dem Motor auch bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel in gleicher Weise angeordnet werden kann.
Die Erfindung betrifft zusammenfassend einen Elektromotor
vorzugsweise einen Dentalmotor mit einem Rotor, der drehbar in
einem von einem Außenmantel umgebenen Stator gelagert ist.
Zwischen dem Stator und dem Rotor sind Leitungsröhrchen zur
Führung von Arbeits- oder Kühlfluid sowie von Leiterkabels
durch den Motor hindurch verlegt. Alternativ oder zusätzlich
sind zwischen dem Stator und dem in Radialabstand zum Stator
angeordneten Außenmantel zumindest zwei Arbeitsfluidleitungen
in Axialrichtung durch den Elektromotor geführt und derart um
den Stator gewunden, daß ein verbleibender Freiraum zwischen
den Arbeitsfluidleitungen ein Kühlkanalsystem bestehen aus
zumindest zwei Kühlkanälen ausbildet. Der Ringspalt zwischen
dem Stator und dem Außenmantel ist durch jeweils einen
Statorflansch an den Stirnseiten des Motors verschlossen, wobei
an dem einen Flansch eine Verbindung zwischen den Kühlkanälen
besteht. Am gegenüberliegenden Flansch sind die Kühlkanäle an
jeweils eine Kühlleitung angeschlossen.
Claims (18)
1. Elektromotor vorzugsweise mit einem eine Abtriebswelle (2)
aufweisenden Rotor (1), der drehbar in einem von einem
Außenmantel (4) umgebenen Stator (3) gelagert ist, der über ein
Kühlkanalsystem gekühlt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
Leitungsröhrchen (9 bis 14) zur Führung von Arbeitsfluid,
Kühlmittel, und/oder Energie- und Lichtleiter durch den
Elektromotor verlegt sind.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest zwei Arbeitsfluidleitungen (5, 6) zwischen dem Stator
(3) und dem Außenmantel (4) in Axialrichtung durch den
Elektromotor geführt und derart um den Stator (3) spiralförmig
gewunden sind, daß ein verbleibender Freiraum zwischen den
Arbeitsfluidleitungen (5, 6) das Kühlkanalsystem ausbildet.
3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlkanalsystem aus zwei durch die Arbeitsfluidleitungen
(5, 6) voneinander getrennten im wesentlichen geschlossenen
Kühlkanälen (9, 10) besteht, deren Kanalwände von den
Arbeitsfluidleitungen (5, 6), dem Stator (3) sowie dem
Außenmantel (4) gebildet werden.
4. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die zwei Kühlkanäle (9, 10) parallel zueinander
spiralförmig in Axialrichtung des Elektromotors erstrecken und
an sich gegenüberliegenden axialen Endabschnitten des Motors
durch jeweils eine Dichtung oder einen Statorflansch (7, 8)
fluiddicht begrenzt werden, die zwischen dem Stator (3) und dem
Außenmantel (4) angeordnet sind.
5. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlkanalsystem einen geschlossenen Kühlkreislauf bildet,
wobei der erste Kühlkanal (9) an dem einen Statorflansch (8)
über eine externe Zuführleitung (13) mit Kühlmittel
beaufschlagbar ist, das am gegenüberliegenden Statorflansch (7)
über eine Fluidverbindung (17) in den zweiten Kühlkanal (10)
leitbar und zu einer an dem zweiten Kühlkanal (10) im Bereich
des Statorflansches (8) angeschlossenen Rückführleitung (14)
zurückführbar ist.
6. Elektromotor nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von Lichtleitern (27) vorzugsweise aus
Glasfasermaterial, die in Axialrichtung durch den Stator (3)
des Elektromotors in zwischen den Wicklungen des Stators (3)
sich ausbildenden Hohlräumen geführt sind und jeweils an den
sich axial gegenüberliegenden Endabschnitten des Motors enden.
7. Elektromotor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
ein Versorgungsschlauchpaket (18) mit einem hülsenförmigen
Anschlußstück (19), das fest, vorzugsweise einstückig mit dem
Außenmantel (4) des Motors verbunden ist, wobei das
Schlauchpaket (18) zwei Arbeitsfluid-Versorgungsleitungen (11,
12), Stromversorgungskabel (21) für den Motor, eine zusätzliche
Desinfektionsmittelleitung (20, sowie eine Kleinstlampe (24)
enthält, die im Bereich oder innerhalb des Anschlußstücks (19)
angeordnet ist und den einen Enden der Lichtleiter (27)
gegenüberliegt, um diese mit Lichtenergie zu beaufschlagen.
8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die einen Lichtleiterenden aus dem Stator (3) frei vorragen und
in einer Halterung (26) gebündelt sind, die innerhalb des
Versorgungsschlauchpakets (18) im Bereich des Anschlußstücks
(19) angeordnet ist.
9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halterung (26) in axialer Verlängerung zu einer Fassung
(25) einstückig mit dieser ausgebildet ist, in der die Lampe
(24) eingesetzt ist.
10. Elektromotor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Desinfektionsmittelleitung (20) am axialen Ende des Stators
(3) unmittelbar vor dem Rotor (1) endet, um den Innenraum des
Motors zwischen Abtriebswelle (1) und Stator (3) mit
Desinfektionsmittel wahlweise zu spülen, wobei der
Desinfektionsmittelaustritt aus dem Motor an dem
gegenüberliegenden Ende des Stators (3) vorgesehen ist, so daß
sich ein offener Desinfektionsmittelkreislauf ausbildet.
11. Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 10
dadurch gekennzeichnet, daß
die zwei Arbeitsfluidleitungen (5, 6) innerhalb des Motors Luft
und Brauchwasser führen und an den beiden sich
gegenüberliegenden Statorflanschen (7, 8) jeweils einen aus dem
Motor vorragenden Anschlußstutzen aufweisen.
12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß
die dem Versorgungsschlauchpaket (18) abgewandten Enden der
Lichtleiter (27) in dem anderen endseitigen Statorflansch (7)
des Motors als Bündel eingelagert sind und nach außen
freiliegen, um so eine Lichtanschlußstelle für nachfolgende
Lichtleiter zu bilden.
13. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitungsröhrchen (9 bis 14) zwischen dem Rotor (1) und dem
Stator (3) in Pollücken verlegt sind, die sich zwischen einer
Erregerwicklung (31) und Statorpolen (30) sowie dem Rotor (1)
ausbilden.
14. Elektromotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitungsröhrchen von der Erregerwicklung (31) und den
Statorpolen (30) beabstandet sind, wobei der hierbei
entstehende Spalt durch eine Folie ausgekleidet und/oder durch
eine aushärtende Gußmasse, vorzugsweise Kunstharz aufgefüllt
ist.
15. Elektromotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitungsröhrchen (9 bis 14) in
Bohrungen (38, 40) münden, die an vorderen und hinteren
Statorflanschen (7, 8) zur Lagerung des Rotors (1) ausgebildet
sind, wobei ein Teil der Leitungsröhrchen (9, 10), welche eine
Kühlflüssigkeit zur Kühlung des Motors führen, zumindest an
einem der Flansche (7, 8) mittels Leitungsbrücken (17) für eine
Kühlflüssigkeitsrückführung kurzgeschlossen sind.
16. Elektromotor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß jede der Bohrungen in dem hinteren
Statorflansch (8) zwei Bohrungsabschnitte unterschiedlichen
Durchmessers hat, wobei Leitungsschläuche aus einem
Schlauchpaket (18) jeweils in die kleindurchmessrigen
Bohrungsabschnitte geführt und auf die Enden der Röhrchen (9
bis 14) aufgestülpt sind.
17. Elektromotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Leitungsschläuche auf Grund ihrer Eigenelastizität
gegen eine Kante zwischen den Bohrungsabschnitten
unterschiedlicher Durchmesser dichtend anlegen und dadurch ein
Abziehen der Leitungsschläuche von den Leitungsröhrchen (9 bis
14) verhindern.
18. Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß
der Elektromotor als Dentalmotor für den Einbau in das
Handstückteil eines Dentalbohrers als Motorpatrone ausgebildet
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19714466A DE19714466A1 (de) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | Elektromotor |
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Country | Link |
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