(57)【要約】  性能を確保しながら小型化を図ることができる電気モータ、および電気モータを備えた歯科装置を提供する。ブラシレス・スロットレスの電気モータ１０は、ステータコア３０１およびステータコア３０１よりも内側に配置された複数のコイル３１〜３３を有するステータ３と、シャフト２１およびマグネット２２を有し、ステータ３に対してシャフト２１を中心に回転されるロータ２と、を備える。複数のコイル３１〜３３は、相互に重ならないでロータ２の回転方向に隣り合っている。ステータコア３０１の軸方向の長さをＬｆとし、コイルの軸方向の長さをＬｃとすると、Ｌｆ＜Ｌｃが成り立つ。
2016017180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレス・スロットレスの電気モータであって、
ステータコアおよび前記ステータコアよりも内側に配置された複数のコイルを有するステータと、
シャフトを有し、前記ステータに対して前記シャフトを中心に回転されるロータと、を備え、
前記複数のコイルは、相互に重ならないで前記ロータの回転方向に隣り合い、
前記ステータコアの軸方向の長さをＬｆとし、
前記コイルの前記軸方向の長さをＬｃとすると、
Ｌｆ＜Ｌｃ  である第１要件が成り立つ、
ことを特徴とする電気モータ。
【請求項２】
前記コイルは、
前記軸方向に沿って延びるコイルサイドと、前記軸方向の端部に位置するコイルエンドと、を有し、
前記コイルサイドの前記軸方向の長さをＬｃｓとすると、
Ｌｆ≧Ｌｃｓ  である、
請求項１に記載の電気モータ。
【請求項３】
前記ロータおよび前記ステータを収容するケースを備え、
前記ケースは、
前記ロータおよび前記ステータを収容する収容空間を有し、前記収容空間に通じる開口が前記軸方向の少なくとも一方端側に形成されたケース本体と、
前記ケース本体に前記開口を介して嵌合される嵌合部を有する端部ケースと、を備え、
前記第１要件により前記ステータコアの端部が前記コイルのコイルエンドの端部に対して退いていることで形成された第１スペースに、前記端部ケースの前記嵌合部が配置される、
請求項１に記載の電気モータ。
【請求項４】
前記ロータおよび前記ステータを収容するケースを備え、
前記ケースは、
前記ロータおよび前記ステータを収容する収容空間を有し、前記収容空間に通じる開口が前記軸方向の少なくとも一方端側に形成されたケース本体と、
前記ケース本体に前記開口を介して嵌合される嵌合部を有する端部ケースと、を備え、
前記第１要件により前記ステータコアの端部が前記コイルのコイルエンドの端部に対して退いていることで形成された第１スペースに、前記端部ケースの前記嵌合部が配置される、
請求項２に記載の電気モータ。
【請求項５】
前記ロータが有する永久磁石の前記軸方向の長さをＬｍとすると、
Ｌｍ＜Ｌｆ  である第２要件が成り立つ、
請求項１に記載の電気モータ。
【請求項６】
前記ロータが有する永久磁石の前記軸方向の長さをＬｍとすると、
Ｌｍ＜Ｌｆ  である第２要件が成り立つ、
請求項２に記載の電気モータ。
【請求項７】
前記電気モータの適用先の機能を実現するために用いられる媒体を通す媒体経路を備え、
前記媒体経路は、隣り合う前記コイルの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気モータ。
【請求項８】
前記電気モータの適用先の機能を実現するために用いられる媒体を通す媒体経路を備え、
前記媒体経路は、隣り合う前記コイルの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気モータ。
【請求項９】
ブラシレス・スロットレスの電気モータであって、
ステータコアおよび前記ステータコアよりも内側に配置された複数のコイルを有するステータと、
シャフトおよび永久磁石を有し、前記ステータに対して前記シャフトを中心に回転されるロータと、を備え、
前記複数のコイルは、相互に重ならないで前記ロータの回転方向に隣り合い、
前記ステータコアの軸方向の長さをＬｆとし、
前記永久磁石の前記軸方向の長さをＬｍとすると、
Ｌｍ＜Ｌｆ  である第２要件が成り立つ、
ことを特徴とする電気モータ。
【請求項１０】
請求項１に記載の電気モータと、
前記電気モータにより駆動される歯科用ハンドピースと、
前記電気モータを駆動制御するコントローラと、を備える、
ことを特徴とする歯科装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電気モータと、
前記電気モータにより駆動される歯科用ハンドピースと、
前記電気モータを駆動制御するコントローラと、を備える、
ことを特徴とする歯科装置。
【請求項１２】
前記電気モータは、歯科用ハンドピース用である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気モータ。
【請求項１３】
前記電気モータは、歯科用ハンドピース用である、
ことを特徴とする請求項９に記載の電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型のブラシレス・スロットレスモータ、例えば、歯科用ハンドピースに適用されるモータ、および歯科装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータとして、回転ムラや振動を抑制する目的でブラシレス・スロットレスモータが用いられる（例えば、特許文献１）。
このモータの円筒形のステータコアの内周には、複数のコイルが配置され、それらのコイルの内周には、コイルの数に応じた極数の永久磁石がシャフトの周囲に設けられたロータが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２４８７５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記モータの駆動に寄与する主要要素であるステータコイル、ステータコア、およびロータの永久磁石は、軸方向の寸法である長さ（以下、単に長さということがある）がいずれも等しく設定される。仮にそれらの長さが相違したとしても、相違は公差の範囲に留まる（特許文献１）。
ここで、特に、歯科用ハンドピースを駆動するモータには、工具による切削・研磨を安定して行うための十分なトルク出力（性能）に加えて、術者が手に持って操作し易いように小型化が要求される。【０００５】
本発明は、性能を確保しながら小型化を図ることができる電気モータ、およびその電気モータを備えた歯科装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るブラシレス・スロットレスの電気モータは、ステータコアおよびステータコアよりも内側に配置された複数のコイルを有するステータと、シャフトを有し、ステータに対してシャフトを中心に回転されるロータと、を備え、複数のコイルは、相互に重ならないでロータの回転方向に隣り合っている。
そして、本発明の電気モータは、ステータコアの軸方向の長さをＬｆとし、コイルの軸方向の長さをＬｃとすると、Ｌｆ＜Ｌｃである第１要件が成り立つことを特徴とする。【０００７】
本明細書においては、ロータの回転方向のことを「周方向」というものとする。
本明細書において或る物の「軸方向」は、特に断らない限り、ロータが有するシャフトの軸方向に一致するか、あるいはシャフトの軸方向に平行な方向である。
また、本明細書において或る物の「径方向」は、「軸方向」に対して直交する任意の方向をいうものとする。【０００８】
本発明によれば、Ｌｆ＜Ｌｃとすることにより、ステータコアの軸方向の端部が、コイルエンドの端部に対して軸方向の中心に向けて退くようにオフセットされるので、オフセットされた分だけ、コイルよりも外側にスペースが作り出される。本発明によれば、このスペースに、電気モータを構成する部材や部材の一部を配置することができるので、その分だけ電気モータを小型化できる。
ここで、本発明の電気モータのコイルにおいて、トルクの発生に寄与するのは、主として、軸方向に沿って延びるコイルサイドであり、コイルエンドはトルク発生に対する寄与度が低い。したがって、Ｌｆ＜Ｌｃ、つまりコイルエンドに対向するステータコアの端部をオフセットしても、モータの性能はさほど低下しない。
したがって、本発明の電気モータによれば、性能を確保しながら小型化を図ることができる。【０００９】
本発明におけるコイルは、軸方向に沿って延びるコイルサイドと、軸方向の端部に位置するコイルエンドと、を有する。
本発明においては、コイルサイドの軸方向の長さをＬｃｓとすると、Ｌｆ≧Ｌｃｓとなるように、ステータコアの長さＬｆを定めることができる。
そうすると、トルク発生への寄与度が高いコイルサイドの全体に亘りステータコアが存在し、コイルサイドが生成する磁束を十分にステータコアに鎖交させることができるので、出力トルクをより十分に確保することができる。【００１０】
本発明において作り出されるスペースには、ステータコアの付近に配置される種々の構成部材またはその部材の一部を配置することができるが、その一つとして、ケースの嵌合部が挙げられる。
すなわち、本発明の電気モータが、ロータおよびステータを収容する収容空間を有し、収容空間に通じる開口が軸方向の少なくとも一方端側に形成されたケース本体と、ケース本体に開口を介して嵌合される嵌合部を有する端部ケースと、を備える場合、第１要件によりステータコアの端部がコイルエンドの端部に対して退いていることで形成された第１スペースに、嵌合部を配置することができる。【００１１】
本発明の電気モータは、電気モータの適用先の機能を実現するために用いられる媒体を通す媒体経路を備え、媒体経路は、隣り合うコイルの間に配置されていることが好ましい。
ここで、本発明における「媒体」としては、例えば、適用先の洗浄、冷却等の機能を実現するために用いられる水、エア等の流体、あるいは、照明やセンシング等の機能を実現するために用いられる電線や光が挙げられる。「媒体経路」は、そういった媒体を通すために必要となる経路（空間）である。例えば、「媒体経路」は、媒体が流体であれば、流体を流す配管（パイプ等）が占有する空間に該当し、媒体が電線や光であれば、電線や光伝送部材が占有する空間に該当する。【００１２】
上記構成の本発明によれば、隣り合うコイルの間の隙間に、コイルにストレスを加えることなく媒体経路を収めることができる。そうすると、モータの駆動を担う主要要素（ロータおよびステータ）の内部に媒体経路が組み込まれるので、主要要素よりも外側に媒体経路を配置するためのスペースを必要としない。
そのため、モータの主要要素よりも外側において媒体経路のために使われていた磁気的に無効な領域を、モータ出力を引き出すために使うことができる。
そうすると、要求される出力に見合うモータの主要要素の外径を確保しながら、モータケースの径を小さくして小型化を図ることができるし、モータケースの径を小径に維持しながら、主要要素の外径をより大きく確保して性能向上を図ることもできる。
換言すると、モータケースのサイズ当たりの性能を向上させることができる。【００１３】
なお、複数のコイルのうちの隣り合うコイルの間にそれぞれ存在する隙間のすべてに媒体経路が配置されている必要はなく、少なくとも１つの隙間にのみ媒体経路が配置されていれば足りる。【００１４】
また、本発明に係るブラシレス・スロットレスの電気モータは、ステータコアおよびステータコアよりも内側に配置された複数のコイルを有するステータと、シャフトおよび永久磁石を有し、ステータに対してシャフトを中心に回転されるロータと、を備え、複数のコイルは、相互に重ならないでロータの回転方向に隣り合っている。
そして、本発明の電気モータは、ステータコアの軸方向の長さをＬｆとし、永久磁石の軸方向の長さをＬｍとすると、Ｌｍ＜Ｌｆ  である第２要件が成り立つことを特徴とする。
本発明における第２要件は、モータの性能をさほど低下させることなく、モータの主要要素を構成する部材の長さを短くすることによってスペースを生み出すことが、第１要件と共通する。【００１５】
永久磁石を支持するシャフトの周囲には、シャフトを回転可能に支持するベアリングや、ベアリングに予圧を生じさせる部材等が配置されるので、それに見合うスペースが必要である。当該スペースを含めたロータに必要とされる長さ（以下、必要長）は、ステータよりも長いので、モータの全長に影響する。
そこで、本発明の第２要件として、永久磁石の長さＬｍをステータコアの長さＬｆよりも短く設定すると（Ｌｍ＜Ｌｆ）、永久磁石の端部がステータコアの端部に対して退いてオフセットされるので、オフセットされた分だけシャフトの周囲のスペースが軸方向に広がる。この軸方向に広がったスペースの分だけ、ロータの必要長を短く抑えることができるので、電気モータを軸方向に小型化することができる。【００１６】
ここで、Ｌｍ＜Ｌｆとしても、Ｌｍ≧Ｌｆの場合と比べてモータの性能はさほど低下しない。Ｌｍ≧Ｌｆとした場合は、強い磁束が発せられる永久磁石の端部に対向するステータコアの端部において磁束が飽和し易い。そもそも、Ｌｍ≧Ｌｆの場合には、永久磁石の長さ全体に亘り均一な磁束が発せられたとしても、ステータコアの端部に磁束が集中して飽和し易くなる。磁束の飽和により漏れた磁束がモータケースに流れると渦電流を生じて発熱するので、モータの効率、性能を下げてしまう。
一方、本発明の第２要件、つまりＬｍ＜Ｌｆを満足すれば、永久磁石の端部にもステータコアを対向させて配置し、永久磁石の端部から発せられた強い磁束を、永久磁石の端面に対して軸方向に突出したステータコアの範囲に分散させることができる。それによってステータコアの端部において磁束が飽和しづらくなり、外部への磁束の漏れが抑制されるので、モータケースの発熱による効率、性能の低下を抑えることができる。
以上より、永久磁石の端部の位置をオフセットし、Ｌｍ＜Ｌｆとすることにより、要求される性能を確保しながら、作り出されたスペースを利用することでロータの必要長さを抑え、電気モータの小型化を図ることができる。【００１７】
本発明の電気モータは、第１要件と、第２要件との双方を備えることが好ましい。それにより、モータケース内のスペースを無駄なく使用し、モータの最適なパッケージングを提供することができる。【００１８】
本発明の歯科装置は、上述したいずれかの電気モータと、電気モータにより駆動される歯科用ハンドピースと、電気モータを駆動制御するコントローラと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、性能を確保しながら小型化を図ることができる電気モータ、および電気モータを備えた歯科装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る歯科用装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る歯科用モータを示し、（ａ）は前方から見た図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は後方から見た図である。
【図３】図２に示すモータの分解斜視図である。
【図４】図２に示すモータが備えるコイルユニットの分解斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、コイルを示す平面図である。
【図６】図２（ｂ）のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】図２（ｂ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】図２（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。
【図９】コイル、ステータコア、およびマグネットの軸方向の相対的な長さを示す模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔歯科用装置の概略構成〕
本実施形態に係る歯科用装置（歯科装置）は、図１に示すように、歯科用ハンドピース９Ａと、ハンドピース９Ａを駆動するモータ１０と、モータ１０の駆動制御などを行うコントローラ９Ｂとを備える。この歯科用装置は、モータ１０により得られるトルクをハンドピース９Ａの前端に位置する工具９１に伝達し、回転駆動される工具９１により歯牙を切削する。
【００２２】
〔歯科用モータの概略構成〕
本実施形態のモータ１０の外観が、図１および図２（ａ）〜（ｃ）に示されている。
モータ１０の一端側には、ハンドピース９Ａが装着される。モータ１０の他端側には、コネクタ９２によりホース９Ｃが設けられる。モータ１０およびハンドピース９Ａは、ホース９Ｃを介してコントローラ９Ｂに接続される。
本明細書では、モータ１０において、ハンドピース９Ａが装着される側を「前（フロント）」、その反対側（コネクタ９２側）を「後（リア）」と定義する。
本明細書において或る物の「外周」は、特に断らない限り、その物においてロータ２の回転方向に沿った外側の部位、およびその部位の周囲をいうものとする。ここでいう外側の部位のことを「外周部」という。「外周部」よりも径方向外側のことを、「その物よりも外側」という。
そして、本明細書において或る物の「内周」は、特に断らない限り、その物においてロータ２の回転方向に沿った内側の部位、およびその部位よりも内側をいうものとする。ここでいう内側の部位のことを「内周部」という。「内周部」よりも径方向内側のことを、「その物よりも内側」という。
【００２３】
〔モータの構成要素〕
ブラシレス・スロットレスモータであるモータ１０は、図３に示すように、駆動を担う主要要素１Ａであるロータ２およびステータ３と、それらを収容、保持するためのインナーケース４０（ホルダケース４およびリアホルダ５）、モータケース６、およびリングねじ７と、ハンドピース９Ａが着脱可能に装着されるインサート筒８とを備える。
以下、これらの構成を順に説明する。
【００２４】
〔ロータ〕
ロータ２は、図３、図６、および図７に示すように、シャフト２１と、シャフト２１に固定される永久磁石であるマグネット２２と、マグネット２２の外周部を覆うカバーホルダ２３とを備える。
【００２５】
マグネット２２は、４つの極を有しており、図６に示すように、分割された４つのセグメント２２Ａからなる。各セグメント２２Ａは、パラレル異方性に配向されている。ただし、各セグメント２２Ａは、ラジアル異方性に配向することもできる。
これらのセグメント・マグネットに代えて、４極に着磁された一体のリング状のマグネットを用いることもでき、この場合の配向は、ラジアル異方性、極異方性のいずれをも採用することができる。
【００２６】
シャフト２１は、図７に示すように、マグネット２２が設けられる中央部２７と、中央部２７よりも前方に位置する前端部２８と、中央部２７よりも後方に位置する後端部２９とを有する。
図３、７に示すように、シャフト２１の前端部２８側にはフロントベアリング２５が設けられ、シャフト２１の後端部２９側にはリアベアリング２６が設けられる。これらのベアリング２５，２６は、各々、内輪と外輪との間に球状の転動体（ボール）を備えるボールベアリングである。シャフト２１の外周部には、これらのベアリング２５，２６の各々の内輪が固定される。
前端部２８は、シャフト２１の回転を工具９１に伝達するためにハンドピース９Ａの内部に設けられた回転伝達機構９３に接続される。
後端部２９は、カバーホルダ２３の後端に嵌合される嵌合部２９１と、シャフト２１の芯出し時に削り取ることが可能なバランス修正部２９２と、リアベアリング２６が配置されるベアリング配置部２９３とを有する。
バランス修正部２９２は、マグネット２２の後端とリアベアリング２６との間に位置している。
【００２７】
図７に示すように、カバーホルダ２３は、マグネット２２の外周部を覆うカバー部２３１と、マグネット２２の前端に突き当てられ、バランス修正用に用いられるバランス修正部２３２とを有する。
バランス修正部２３２は、マグネット２２の前端とフロントベアリング２５との間に位置している。バランス修正部２３２および上述のバランス修正部２９２は、いずれもシャフト２１の中央部２７の径よりも大径に形成されている。バランス修正部２３２およびバランス修正部２９２は同じ径に設定されることが好ましい。
【００２８】
〔ステータ〕
次に、ステータ３は、図３に示すように、コイルユニット３０と、コイルユニット３０の外周に配置される円筒形のステータコア３０１とを備える。
ステータコア３０１は、磁性体金属から形成され、表面に絶縁膜が形成された円環状の板を積層して形成されている。
【００２９】
（コイルユニット）
コイルユニット３０は、図４に示すように、３つのコイル（巻き線）３１，３２，３３と、コイル３１〜３３を保持するボビン３４と、注水パイプ４１、チップエアパイプ４２、および照明電線４３とを備える。
コイルユニット３０には、照明電線４３を通じて電力が供給される光源Ｌ（図３）が組み付けられる（図３および図８）。
光源Ｌは、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光デバイスＬｄと、発光デバイスＬｄを保持するハウジングＬｈとを有する。発光デバイスＬｄは、単一または複数のＬＥＤにより構成することができる。
【００３０】
（コイル）
図４に示すように、コイル３１は、銅などの良導体を樹脂で覆った被覆導線を用いて平面視矩形状に巻かれており、ボビン３４の外周部に沿って湾曲した形状に成形される。
コイル３１は、図５（ａ）に示すように、コイルサイドＣｓおよびコイルエンドＣｅを有する。コイルサイドＣｓは、ステータコア３０１の軸方向に沿って配置される直線状の区間である。コイルエンドＣｅは、コイルサイドＣｓの両端に位置する区間である。
他のコイル３２，３３も、コイル３１と同様に形成されている。これらのコイル３１〜３３を結線することで電機子コイルが形成される。
コイル３１〜３３には、断面円形状である丸線、断面矩形状である平角線などを用いることができる。
コイル３１〜３３は、平面視矩形状に限らず、トラック形状（図５（ｂ））、長円、楕円等、任意の形状であってよい。
【００３１】
本実施形態では、コイル３１〜３３の配置に非重ね巻を採用している。コイル３１〜３３は、各々、シャフト２１の軸心に対して１２０°未満の独立した領域に亘り延在しており、互いに重なることなくロータ２の回転方向に隣り合って配置される。非重ね巻は、１８０°の領域に亘り延在する重ね巻きと比べてコイルの１巻分の長さを短くすることができるので、同じ巻き数においてコイル抵抗を小さくすることができる。抵抗が小さいことにより、モータの出力の向上に寄与できる。
非重ね巻においてモータを効率良く動作させるために、本実施形態のように３つのコイル３１〜３３に対して４極のロータ２を好適に採用することができる。同様の理由から３ｎ個のコイルおよび４ｎ極のロータを好適に採用することができる（ｎは自然数）。
その他、３ｎｍ個のコイルおよび２ｎ極のロータの組み合わせをも採用することができる（ｎ，ｍは自然数）。例えば、３個のコイルおよび２極のロータの組み合わせ、６個のコイルおよび２極のロータの組み合わせなどが該当する。
なお、コイルが延在する領域の中心角は、上記角度に限らず、コイルの数に応じて適宜な角度に定めることができる。
【００３２】
コイル３１〜３３の隣り合うもの同士の間には、所定の寸法の隙間Ｓｐ（図６）を設けている。本実施形態では３箇所の隙間Ｓｐが存在しており、これらの隙間Ｓｐには、各々、注水パイプ４１、チップエアパイプ４２、および照明電線４３が配置される。
本実施形態においては、ステータコア３０１よりも内側で、注水パイプ４１、チップエアパイプ４２および照明電線４３の各々が占有する空間である３つの媒体経路５０が、隣り合うコイル３１〜３３の間に配置されている。
ここで、媒体経路５０は、注水パイプ４１、チップエアパイプ４２、および照明電線４３の各々が占有する空間を総称したものである。
パイプ４１，４２や電線４３が「占有する空間」とは、パイプ４１，４２や電線４３を配置するため、コイル３１〜３３の隣り合うもの同士の間においてパイプ４１，４２や電線４３の周囲に必要なクリアランスが含まれるものとする。
【００３３】
本実施形態では、隣り合うコイル３１〜３３の間に各媒体経路５０が配置されているため、ステータコア３０１よりも外側に媒体経路５０を配置するためのスペースを必要としない。
ここで、媒体経路５０をモータ１０に内蔵するにあたり、媒体経路５０の領域以外に出現する無効領域について考える。
仮に、ステータコア３０１よりも外側に媒体経路５０が配置されているとすると、ステータコア３０１とモータケース６との間で、媒体経路５０に周方向において隣接する磁気的に無効な領域が生じてしまう。
一方、本実施形態においては、隣り合うコイル３１〜３３の間に各媒体経路５０が配置されているために、モータケース６の内周面に対してごく近接するようにステータコア３０１を配置することができるので、磁気的な無効領域が実質的に生じない。
本実施形態によれば、かかる無効領域が生じない分、主要要素１Ａの外径を増やす上で有利である。主要要素１Ａの外径増、つまり、コイル３１〜３３の巻き数を増やしたり、ロータ２やステータコア３０１の断面積を増やすことで、モータ１０の性能を向上させることができる。
【００３４】
（ボビン）
絶縁性樹脂から形成されるボビン３４は、図４に示すように、シャフト２１と同軸に配置される円筒状の筒部３６と、筒部３６の外周部に突設された３つの凸部３７と、筒部３６の後端に位置するリアフランジ３８と、筒部３６の前端に位置するフロントフランジ３９とを一体に備える。
凸部３７は、コイル３１〜３３の厚みとほぼ同じ高さに形成されるとともに、コイル３１〜３３の内側の開口３５に対応する形状、ここではシャフト２１の軸方向に長い平面視長円状に形成されている。各凸部３７は、ボビン３４の周方向において等間隔に配置されており（図６）、各凸部３７の周りにコイル３１〜３３が嵌め込まれる。
コイル３１〜３３の各々の開口３５内に位置する凸部３７は、コイル３１〜３３の周方向および軸方向における位置決め、保持の機能を有する。その機能を果たすことができる限りにおいて凸部３７の形状は任意である。
【００３５】
リアフランジ３８およびフロントフランジ３９は、筒部３６から径方向外側に突出している。これらのフランジ３８，３９には、厚み方向に貫通する複数の孔が形成されている。リアフランジ３８は、凸部３７の高さと同等の寸法だけ筒部３６から立ち上がるとともに、後述するリアホルダ５の嵌合部５２の内側に収められる。フロントフランジ３９は、リアフランジ３８よりも筒部３６からの突出寸法が大きく、ホルダケース４の内側に収められる。
フロントフランジ３９には、前方に突出する突起３９１（図８）が形成されている。その突起３９１が光源ＬのハウジングＬｈに係合されることにより、光源Ｌがボビン３４に設けられている。
【００３６】
（水、エア用パイプ・照明電線）
本実施形態の歯科用装置は、ハンドピース９Ａの前端から照射される光により口腔内の切削部位を照明し、同じく前端から吐出される水、エアにより切削部位を洗浄する。これらの機能を実現するために、注水パイプ４１、チップエアパイプ４２、および照明電線４３がモータ１０に設けられている。
図４に示すように、注水パイプ４１、チップエアパイプ４２、および照明電線４３は、リアフランジ３８からフロントフランジ３９にかけて、ボビン３４の軸方向に沿って配置されている。
注水パイプ４１は、リアフランジ３８およびフロントフランジ３９にそれぞれ形成された孔を貫通し、その孔の周縁部に組み付けられる。チップエアパイプ４２も同様である。照明電線４３の両端の端子も、リアフランジ３８およびフロントフランジ３９にそれぞれ形成された孔を貫通し、その孔の周縁部に組み付けられる。照明電線４３は、光源Ｌ（図８）に接続される。光源Ｌにより照射される光は、光の伝送経路としての光ファイバ（図示しない）を通じてハンドピース９Ａの前端まで導かれる。
【００３７】
リアフランジ３８には、注水パイプ４１、チップエアパイプ４２、および照明電線４３を組み付けるための孔の他にも、複数の孔が形成されており、それぞれの孔には、図３に示すように、モータ端子４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗと、冷却用エアパイプ４５が係合している。
モータ端子４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗは、それぞれ、コイル３１〜３３に接続されるとともに、モータ１０内の電線、コネクタ９２およびホース９Ｃを介してコントローラ９Ｂに接続される。コントローラ９Ｂにより生成される三相交流電流がモータ端子４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗを介してコイル３１〜３３に印加されると、ステータ３に回転磁界が発生する。この回転磁界とマグネット２２の作る磁界の相互作用により、ロータ２がシャフト２１を中心に回転される。
冷却用エアパイプ４５は、リアフランジ３８の孔を介してコイル３１〜３３にエアを供給することで、コイル３１〜３３およびその周囲の部材を冷却する。
【００３８】
〔モータの保持要素〕
次に、ロータ２およびステータ３を収容、保持するための要素として、インナーケース４０、モータケース６、およびリングねじ７のそれぞれについて順に述べる。
【００３９】
（インナーケース）
インナーケース４０は、図３および図７に示すように、ロータ２およびステータ３を収容する収容空間４Ａおよび収容空間４Ａに通じる開口４８を有するホルダケース４（ケース本体）と、ホルダケース４に開口４８より嵌合されるリアホルダ５（端部ケース）とを備える。
【００４０】
ホルダケース４は、ステータコア３０１の外周部を包囲するカバー部４６と、フロントベアリング２５を保持する保持部４７と、カバー部４６の後端側に軸方向に形成された開口４８とを有する略円筒状の部材である。
ホルダケース４の前端周縁部には、光源ＬのハウジングＬｈの一部が挿入される切欠４９（図３）が形成されている。
【００４１】
保持部４７には、フロントベアリング２５およびリアベアリング２６を効率よく摺動させる目的で、ベアリング２５，２６の双方に予圧を加えるウェーブワッシャ２５６（バネ部材）が配置されている。ウェーブワッシャ２５６は、軸方向に圧縮可能な波形状が付与された円環状の座金であり、フロントベアリング２５の外輪２５Ａに対向して配置される。
【００４２】
ホルダケース４の内周部の前端には、ステータコア３０１の前端面が突き当てられる突き当て部４０１（図７）が形成される。突き当て部４０１は、ステータコア３０１の外周部に対向するカバー部４６の内周面から径方向内側に突出し、ホルダケース４の周方向に連続している。
【００４３】
ホルダケース４の外周部の前端には、モータケース６の内周部と係合する係合部４０２が形成されている。ホルダケース４の前端は、カバー部４６の外径に対して縮径されており、係合部４０２は、ホルダケース４の前端の外周面から径方向外側に立ち上がる部分である。係合部４０２は、周方向に連続して形成されている。
係合部４０２と、突き当て部４０１との間には、カバー部４６のステータコア３０１の外周部に対向する部分の肉厚よりも厚い区間４０３が設定されている。
【００４４】
リアホルダ５は、リアベアリング２６を保持する保持部５１と、ホルダケース４の内側に嵌合する嵌合部５２と、保持部５１から後方に突出する筒部５３とを備える。筒部５３の内側に位置するシャフト２１の後端部にコネクタ９２が係合する。
保持部５１には、ボビン３４のリアフランジ３８の各孔に対応する複数の孔が、軸方向に貫通して形成されている（図２（ｃ）および図３）。
【００４５】
嵌合部５２は、リアホルダ５をホルダケース４内に確実に嵌合させ、構成部品の相互の同軸度を確保するのに必要な軸方向の寸法だけ（嵌合長）、保持部５１から筒状に立ち上がっている。
【００４６】
（モータケース〕
モータケース６は、ホルダケース４の外周部を包囲する円筒状の部材である。モータケース６は、前端から後方に向けて僅かに拡径されている。
【００４７】
（リングねじ）
リングねじ７（図３および図７）は、ホルダケース４、リアホルダ５、およびモータケース６の各々を所定の位置に固定する。リングねじ７の内周部には、リアホルダ５の外周部とホルダケース４の外周部に形成されたねじに係合する雌ねじが形成されている。リングねじ７の外周部には、モータケース６の内周部に形成されたねじに係合する雄ねじが形成されている。ホルダケース４およびリアホルダ５とモータケース６との間にリングねじ７をねじ込むと、モータ１０の構成部品の相対位置が定まる。
【００４８】
〔インサート筒〕
インサート筒８は、図３および図７に示すように、モータケース６の前端の内側に保持される基部８１と、基部８１から前方へと突出する接続部８２とを備える。インサート筒８の内側には、シャフト２１の前端側が挿通される挿通孔８３が形成されている。
【００４９】
接続部８２は、ハンドピース９Ａ（図１）の接続部９４の内側に挿入され、シャフト２１と、ハンドピース９Ａの回転伝達機構９３の軸９３Ａとの軸心を合わせる。シャフト２１は接続部８２の軸方向長さの半分程度にまで延びている。
接続部８２の内側には、回転伝達機構９３の軸９３Ａとシャフト２１とを接続するための爪クラッチ８６が配置されている。爪クラッチ８６はホルダケース４の前端部に設けられている。
【００５０】
基部８１は、接続部８２をシャフト２１と同軸に支持するために、モータケース６の内側に確実に保持されるのに足りる厚みに形成されている。
基部８１には、光源Ｌが収容される光源収容孔８４（図３）が厚み方向に貫通して形成されている。
【００５１】
光源収容孔８４は、軸方向に沿ってほぼ円形の開口を呈しており、基部８１の外側面にはスリットとして表れる。光源収容孔８４の内側に光源ＬのハウジングＬｈを嵌合することにより、光源Ｌの位置が規定される。光源ＬのハウジングＬｈの外側面の一部は、光源収容孔８４と、ホルダケース４の切欠４９（図３）とを介してモータケース６の内周部に対向する（図６）。
【００５２】
基部８１の挿通孔８３の周りには、注水パイプ４１の前端に接続される経路４１Ｚの入口と、チップエアパイプ４２の前端に接続される経路４２Ｚの入口と、光源Ｌに接続される光ファイバが貫通する孔４３Ｈと、３つの係合孔８７（図２（ａ））とが形成されている。
経路４１Ｚは、接続部８２の外側面に位置する図示しない出口へと通じている。経路４２Ｚも、接続部８２の外側面に位置する図示しない出口へと通じている。
【００５３】
接続部８２にハンドピース９Ａが装着されると、各係合孔８７（図２（ａ））にハンドピース９Ａ側の突起が係合されることで、ハンドピース９Ａとモータ１０とが周方向において位置決めされる。それにより、パイプ４１，４２および光源Ｌと、ハンドピース９Ａが内蔵する経路および光ファイバとを確実に接続することができる。
【００５４】
〔モータの組み立て〕
本実施形態のモータ１０を組み立てる手順の一例を説明する。
まず、ロータ２は、次のようにして組み立てることができる。
マグネット２２の各セグメント２２Ａを外周部に接着したシャフト２１を、後方よりカバーホルダ２３の内側に挿入し、シャフト２１の中央部２７の前端面をカバーホルダ２３の前端内側に突き当てる。そして、シャフト２１の嵌合部２９１をカバー部２３１の後端に嵌合する。これによってシャフト２１およびマグネット２２が相対的に位置決めされる。
さらに、シャフト２１の前端側にフロントベアリング２５の内輪２５Ｂを固定し、シャフト２１の後端側にリアベアリング２６の内輪２６Ｂを固定する。
【００５５】
コイルユニット３０は、次のようにして組み立てることができる。
ボビン３４の凸部３７にそれぞれ、コイル３１〜３３を嵌合する。次に、パイプ４１，４２および照明電線４３をボビン３４のフランジ３８，３９に組み付けてコイル３１〜３３の相互の間に配置する。なお、パイプ４１，４２および照明電線４３をボビン３４に組み付けた後に、コイル３１〜３３をボビン３４に組み付けることもできる。
【００５６】
次に、ボビン３４の内側にロータ２を挿入し、さらに、ステータコア３０１の内側に、リアフランジ３８の側からコイルユニット３０を挿入する。これにより、モータ１０の主要要素１Ａが組み立てられる。
【００５７】
そして、主要要素１Ａに保持要素、およびインサート筒８を組み付けていく。
ホルダケース４の内側に、開口４８より、主要要素１Ａを収容する。フロントベアリング２５はホルダケース４の保持部４７の内側に収容され、シャフト２１がホルダケース４の保持部４７を貫通して前方へと突出する。
そして、リアホルダ５をホルダケース４に開口４８より嵌合する。リアベアリング２６はリアホルダ５の保持部５１の内側に収容され、シャフト２１がリアホルダ５を貫通して後方に突出する。
【００５８】
次いで、モータケース６の内側に、インサート筒８の後端を挿入し、基部８１をモータケース６内に収容する。基部８１はモータケース６の前端に位置決めされて保持される。それから、主要要素１Ａおよびホルダケース４の組付体をもモータケース６内に収容する。モータケース６の内周部の前端にホルダケース４の係合部４０２が係合されることにより、ホルダケース４がモータケース６に対して位置決めされる。ホルダケース４の前端部はインサート筒８の基部８１に突き当てられる。
最後に、モータケース６とホルダケース４およびリアホルダ５との間にリングねじ７を挿入して締め付ける。
以上により、モータ１０の組み立てを終了する。
【００５９】
組み立てられたモータ１０において、ステータコア３０１、コイルユニット３０、およびロータ２の各々の相対的な位置ずれが規制されている。以下、図７を参照して説明する。
ステータコア３０１の前端面にはホルダケース４の突き当て部４０１が対向する。ステータコア３０１の後端面にはリアホルダ５の嵌合部５２が対向する。ステータコア３０１は、これら突き当て部４０１と嵌合部５２との間に位置決めされる。
また、コイルユニット３０のボビン３４のフロントフランジ３９にはホルダケース４の前端部が対向する。ボビン３４のリアフランジ３８にはリアホルダ５が対向する。コイルユニット３０は、ホルダケース４の前端部とリアホルダ５との間に位置決めされる。
【００６０】
そして、ロータ２は、フロントベアリング２５およびリアベアリング２６の予圧と共に位置決めされる。
ホルダケース４の後端面にリアホルダ５の末端５４（図７）が突き当てられるまで、ホルダケース４にリアホルダ５を嵌合すると、リアホルダ５の保持部５１がリアベアリング２６の外輪２６Ａを前方に向けて押す。この押す力は、リアベアリング２６のボールおよび内輪２６Ｂを介してシャフト２１に伝わり、シャフト２１の前端側に固定されたフロントベアリング２５の内輪２５Ｂを前方へと変位させる。フロントベアリング２５の内輪２５Ｂが変位すると、ボールを介してフロントベアリング２５の外輪２５Ａも前方へと変位する。その外輪２５Ａによってウェーブワッシャ２５６が圧縮されると、ウェーブワッシャ２５６がフロントベアリング２５の外輪２５Ａを後方に向けて押す弾性力を生じさせる。
上記のように、リアベアリング２６の外輪２６Ａを前方に向けて押す力と、フロントベアリング２５の外輪２５Ａを後方に向けて押す弾性力とにより、フロントベアリング２５の外輪２５Ａと内輪２５Ｂとの位置、およびリアベアリング２６の外輪２６Ａと内輪２６Ｂとの位置が相対的にずれるので、ボールの周囲の隙間（ガタ）がなくなり、フロントベアリング２５およびリアベアリング２６の双方が予圧される。
【００６１】
ベアリング２５，２６が予圧された状態で、シャフト２１は所定位置に配置される。そのシャフト２１の後端部２９と、シャフト２１に嵌合されたカバーホルダ２３の前端部との間にマグネット２２が位置決めされる。
【００６２】
〔本実施形態の主要な特徴〕
モータ１０の性能を維持しながら小型化を図るため、モータ１０の主要要素１Ａおよび付随する部材や部位をモータケース６の内側のスペースに無駄なく配置する必要がある。そのために本実施形態が備える下記の構成要件について、図９、および図７を参照して説明する。
第１要件：ステータコア３０１の軸方向における長さＬｆが、軸方向におけるコイル３１〜３３の長さＬｃよりも短い（Ｌｆ＜Ｌｃ）。
第２要件：マグネット２２の軸方向の長さＬｍが、ステータコア３０１の軸方向の長さＬｆよりも短い（Ｌｍ＜Ｌｆ）。
【００６３】
〔本実施形態による作用効果〕
以下、第１要件、第２要件の各々による作用効果について順に説明する。
（１）第１要件：Ｌｆ＜Ｌｃについて
Ｌｆ＜Ｌｃの要件は、ステータコア３０１の周囲のスペースの利用に関する。
Ｌｆ＜Ｌｃとすることにより、ステータコア３０１の端部がコイル３１〜３３の端部（コイルエンドＣｅの端部）に対して退いている（オフセット）ために、ステータコア３０１の端面に隣接し、コイル３１〜３３よりも外側に位置する環状のスペースが作り出される。
本実施形態では、前端側および後端側の双方において、コイル３１〜３３の端部（コイルエンドＣｅの端部）に対してステータコア３０１の端部が退いているので、ステータコア３０１の後端面に隣接した後方第１スペースＳｒ１が形成されるとともに、ステータコア３０１の前端面に隣接した前方第１スペースＳｆ１が形成される。これらの後方第１スペースＳｒ１および前方第１スペースＳｆ１は、ステータコア３０１の端部全周に亘り形成されている。
【００６４】
後方第１スペースＳｒ１には、リアホルダ５の嵌合部５２（図７）の一部が収められる。
ここで、Ｌｆ≧Ｌｃとした場合は、ステータコア３０１がコイル３１〜３３の後端、あるいは後端を超える位置にまで延びていて、そのステータコア３０１の後端よりもさらに後方に、嵌合部５２が配置されることとなる。構成部品の同軸度を確保するため、嵌合部５２が軸方向の所定の長さに亘って延在し、モータケース６に嵌合される必要があるので、Ｌｆ≧Ｌｃとした場合は、本実施形態と比べて、モータケース６の長さをより長く必要とする。
つまり、本実施形態によれば、ステータコア３０１の長さＬｆを短くすることで創出された後方第１スペースＳｒ１に嵌合部５２が配置されることで、モータ１０を軸方向に小型化することができる。
【００６５】
また、前方第１スペースＳｆ１には、ステータコア３０１の前端面に突き当てられるホルダケース４の突き当て部４０１が配置される。
ここで、突き当て部４０１と係合部４０２との間には、ホルダケース４の肉厚を確保する区間４０３が所定の長さに亘り設定されている。この区間４０３は、Ｌｆ＜Ｌｃである場合には、その一部が前方第１スペースＳｆ１に配置される。一方、Ｌｆ≧Ｌｃである場合、この区間４０３は、本実施形態よりも前方に位置するステータコア３０１の前端よりもさらに前方に設けられるので、本実施形態と比べてホルダケース４の長さをより長く必要とし、それに伴ってモータケース６の全長も長くなる。
つまり、前方第１スペースＳｆ１にホルダケース４の突き当て部４０１が配置されることによっても、モータ１０の小型化を図ることができる。
【００６６】
ところで、本実施形態のようにＬｆ＜Ｌｃとしても、モータ１０の性能はさほど低下しない。トルクの発生に寄与するのは、主として、コイルから発せられた磁束をステータコア３０１に対して径方向に鎖交させることのできる軸方向に沿ったコイルサイドＣｓ（図５（ａ））であり、コイルサイドＣｓに対して屈曲したコイルエンドＣｅはトルク発生に対する寄与度が低いためである。図５（ｂ）に示すようにトラック状にコイル３１〜３３が形成される場合は、軸方向から軸方向に直交する方向に向けてコイルがカーブしている範囲に、軸方向に沿った直線成分が一部含まれるが、それでも、コイルエンドＣｅはトルク発生に対する寄与度が低い。
したがって、コイルエンドＣｅがトルク発生への寄与度が小さいことに基づいて、あえてステータコア３０１をコイル３１〜３３に対して短くし、ステータコア３０１がコイル３１〜３３の端部（コイルエンドＣｅの端部）に対して退いていることにより形成された後方第１スペースＳｒ１および前方第１スペースＳｆ１に、ステータコア３０１の周囲の部材・部位を配置することにより、性能を確保しながら小型化を図ることができる。
【００６７】
上記の説明より、モータ１０の出力トルクを十分に確保する観点から、ステータコア３０１が、トルク発生への寄与度が高いコイルサイドＣｓの全体に亘り設けられることが好ましい。それに基づくと、ステータコア３０１の長さＬｆがコイルサイドＣｓの長さＬｃｓ（図５（ａ））と同じか、あるいは、ステータコア３０１の長さＬｆがコイルサイドＣｓの長さＬｃｓよりも長くなるように（Ｌｆ≧Ｌｃｓ）、ステータコア３０１の長さＬｆを設定することができる。
コイルサイドＣｓの長さＬｃｓは、コイル３１〜３３が内径側ＣＩＮおよび外径側ＣＯＵＴの双方において直線状に延出する範囲の長さをいうものとする。
【００６８】
ここで、コイルサイドＣｓとステータコア３０１との長さの関係について考察する。
ステータコア３０１がコイルサイドＣｓの一端から他端まで延在する範囲（図５（ａ）にＬｃｓで示した範囲）については、コイル３１〜３３が内径側ＣＩＮおよび外径側ＣＯＵＴの双方において直線状に延出している。そのため、ステータコア３０１の長さＬｆおよびコイルサイドＣｓの長さＬｃｓが長くなるほどモータの性能が単調増加する（Ｌｆ，Ｌｃｓに性能が比例する）。
一方、ステータコア３０１においてコイルサイドＣｓの長さＬｃｓよりも大きく、かつコイルサイドＣｓおよびコイルエンドＣｅを含めた長さＬｃよりも小さい範囲では（図５（ａ）にＬｃｅで示した範囲）、コイル３１〜３３の内径側ＣＩＮでは直線性が失われているが外径側ＣＯＵＴでは直線性が残されている。そのため、性能は単調には増加しないが外径側ＣＯＵＴで性能に寄与する部分が残されているためにＬｆおよびＬｃｅに応じて性能が増加する。コイルエンドＣｅの末端Ｃｅｅに近づくにつれて外径側ＣＯＵＴにおいても直線性が失われていくため、性能の増加の割合は減少していく。
なお、図５（ｂ）に関しても図５（ａ）と考え方は同様である。図５（ｂ）で、ステータコア３０１においてコイルサイドＣｓの長さＬｃｓよりも大きく、かつコイルサイドＣｓおよびコイルエンドＣｅを含めた長さＬｃよりも小さい範囲、つまりＬｃｅで示す範囲において、外径側ＣＯＵＴでは、Ｌｃｅの始点から内径側ＣＩＮの末端Ｃｅｅ１の位置に対応する位置Ｘに達するまでに、直線部分が存在する。当該位置Ｘを超えて外径側ＣＯＵＴの末端Ｃｅｅ２に向かう部分は湾曲している。図５（ｂ）の場合も、Ｌｃｅで示す範囲において性能は単調には増加しないが、性能に寄与する直線部分が一部存在しているためにＬｆおよびＬｃｅに応じて性能が増加する。
以上より、コイルサイドＣｓの長さＬｃｓの全体に亘りステータコア３０１を設けて、Ｌｃ＞Ｌｆ≧Ｌｃｓの関係とすることにより、性能に影響を及ぼすことなく、必要なスペースＳｆ１およびＳｒ１を創出することで軸方向に小型化することが好ましい。
【００６９】
（２）第２要件：Ｌｍ＜Ｌｆについて
Ｌｍ＜Ｌｆの要件は、ロータ２の周囲のスペースの利用に関する。
マグネット２２の軸方向の長さＬｍは、ステータコア３０１の軸方向の長さＬｆよりも短い（Ｌｍ＜Ｌｆ）。
上記の第１要件および第２要件により、マグネット２２の長さＬｍ、ステータコア３０１の長さＬｆ、およびコイル３１〜３３の長さＬｃの三者に関して、  Ｌｆ＜Ｌｃ  かつ  Ｌｍ＜Ｌｆが成り立つ。
【００７０】
マグネット２２を支持するシャフト２１の周囲の領域には、ベアリング２５，２６やバランス修正部２９２，２３２などの部材や部材の一部（部位）を配置する必要がある。また、当該領域には、ベアリング２５，２６の各々の外輪２５Ａ，２６Ａを軸方向の両側から押して予圧を生じさせるウェーブワッシャ２５６を配置するためのスペース（以下、予圧スペースということがある）も必要である。当該領域を含めたロータ２の必要長は、ステータ３（ステータコア３０１およびコイル３１〜３３）よりも軸方向に長いので、モータ１０の全長に影響する。
【００７１】
本実施形態では、前端側および後端側の双方において、ステータ３の端部（コイルエンドＣｅの端部）に対してマグネット２２の端部が退いているので、マグネット２２の後端面に隣接した後方第２スペースＳｒ２が形成されるとともに、マグネット２２の前端面に隣接した前方第２スペースＳｆ２が形成される。これらの後方第２スペースＳｒ２および前方第２スペースＳｆ２は、マグネット２２の全周に亘り形成されている。
【００７２】
後方第２スペースＳｒ２には、カバーホルダ２３の後端に嵌合されるシャフト２１の嵌合部２９１と、バランス修正部２９２とが配置されている。
前方第２スペースＳｆ２には、バランス修正部２３２を含むカバーホルダ２３の前端部が配置されている。
仮に、Ｌｍ≧Ｌｆとした場合は、マグネット２２の後端よりも後方に位置する嵌合部２９１およびバランス修正部２９２が、本実施形態（Ｌｍ＜Ｌｆ）と比べて、より後方に配置されることとなる。カバーホルダ２３に嵌合される嵌合部２９１は、シャフト２１およびマグネット２２の同軸度を確保するため、所定の長さに亘って延在している必要がある。また、バランス修正部２９２およびバランス修正部２３２も、バランス調整のために所定の長さを必要とする。したがって、これら嵌合部２９１およびバランス修正部２９２の長さを短くすることは難しい。
前端側も同様で、Ｌｍ≧Ｌｆとした場合は、マグネット２２の前端よりも前方に位置するバランス修正部２３２を含めたカバーホルダ２３の前端部が、本実施形態（Ｌｍ＜Ｌｆ）と比べて、より前方に配置されることとなる。バランス修正部２３２は、バランス調整のために所定の長さを必要とするので、バランス修正部２３２の長さを短くすることは難しい。
以上より、Ｌｍ≧Ｌｆとした場合は、本実施形態と比べて、ロータ２に付随する部材・部品および予圧スペースを含めたロータ２の必要長が軸方向に長くなり、ロータ２および付随する部材を収めるモータケース６も軸方向に長くなる。
つまり、本実施形態によれば、あえてマグネット２２の長さＬｍをステータコア３０１の軸方向の長さＬｆに対して短く設定することにより（Ｌｍ＜Ｌｆ）、マグネット２２の端面に隣接したスペースを作り出している。このスペースの分だけ、ロータ２の周囲に配置される部材・部位、および予圧スペースを含めたロータ２の必要長を短く抑えることができるので、モータ１０を軸方向に小型化することができる。
【００７３】
ここで、本実施形態のようにＬｍ＜Ｌｆとしても、Ｌｍ≧Ｌｆの場合と比べてモータ１０の性能はさほど低下しない。以下、説明する。
マグネット２２が発生させる磁束は、個々のコイル３１〜３３を貫通してステータコア３０１へと流れ、マグネット２２に戻る磁束ループ（図６の二点鎖線）を形成する。その磁束が金属から形成された周辺の部材（例えばモータケース６）にまで達する漏れ磁束になると、コイルを貫通しない無効磁束が増え、さらにその漏れ磁束が渦電流を生じて発熱するので、モータの効率、性能が低下してしまう。したがって、磁性板が積層されているために渦電流損が抑制されているステータコア３０１のみに、マグネット２２から発生された磁束を流すことが重要である。
特に、スロットレスモータはスロット付きモータと比較してマグネット２２とステータコア３０１との磁気的な距離が遠い。そのため、そもそも磁気抵抗が大きくなりがちなため、磁束を漏れにくい構造にすることが重要となる。
ここで、マグネット２２の原理上、マグネット２２の端部付近で発生する磁束は、マグネット２２の中央部付近で発生する磁束に比べて強い（磁束密度が高い）。
Ｌｍ≧Ｌｆとした場合は、強い磁束が発せられるマグネット２２の端部に対向するステータコア３０１の端部において磁束が飽和し易い。それにより、ステータコア３０１から磁束漏れが発生し、ステータコア３０１よりも外側にある金属製のモータケース６へと磁束が入る。またマグネット２２からステータコア３０１を通らずにシャフト２１や軸受に磁束が漏れる。磁束の飽和により漏れた磁束がモータケース６やシャフト２１、軸受等に流れるとコイル３１〜３３を貫通する有効な磁束が失われ、さらに渦電流を生じて発熱するので、モータの効率、性能を下げてしまう。
【００７４】
一方、第２要件、つまりＬｍ＜Ｌｆを満足すれば、マグネット２２の端部にもステータコア３０１を対向させて配置し、マグネット２２の端部から発せられた強い磁束を、マグネット２２の端面に対して軸方向に突出したステータコア３０１の範囲に分散させることができる（図９の矢印参照）。それによってステータコア３０１の端部において磁束が飽和しづらくなるので、マグネット２２の端部から発せられた強い磁束をステータコア３０１に十分に鎖交させてトルク出力に利用することができる。
ステータコア３０１の長さとマグネット２２の長さとが等しい典型例に比べれば、Ｌｍ＜Ｌｆとすることにより、マグネット２２から発生される磁束の全体量は減少する。しかし、Ｌｍ＜Ｌｆとすることは、磁束をトルク出力に十分に利用できていなかったマグネット２２の端部の位置をオフセットすることに相当し、Ｌｍ＜Ｌｆとすることで、マグネット２２の端部からの強い磁束をトルク出力に十分に利用できる。したがって、Ｌｍ＜Ｌｆとしても、モータ１０の性能をさほど低下させることはない。
以上より、Ｌｍ＜Ｌｆとすることにより、要求される性能を確保しながら、作り出された後方第２スペースＳｒ２および前方第２スペースＳｆ２を利用することでロータ２の必要長を抑え、電気モータ１０の小型化を図ることができる。
【００７５】
マグネット２２の長さＬｍがステータコア３０１の長さＬｆに対して８〜９割程度であれば、それほど性能を落とすことなく前記効果を得ることができる。マグネット２２の長さＬｍがそれよりも小さい場合、性能は単調減少となるが、マグネット２２を短くした分だけ、部材を配置するスペースを創出することができる。
【００７６】
以上で説明した第１要件および第２要件は、モータ１０の性能をさほど低下させることなく、モータ１０の主要要素１Ａに含まれる構成（ステータコア３０１、ロータ２）の長さを短くすることによってスペース（Ｓｒ１，Ｓｆ１，Ｓｒ２，Ｓｆ２）を生み出す点で共通する。
そうしたスペース内に、主要要素１Ａに付随する部材・部位を配置することにより、性能を確保しながら小型化することができる。
【００７７】
〔光源の設置について〕
次に、照明電線４３に接続された光源Ｌを設置するための構造について説明する。
まず、ボビン３４のフロントフランジ３９から前方に突出する突起３９１（図８）に光源ＬのハウジングＬｈを係合させることにより、フロントフランジ３９の前側に光源Ｌを組み付けている。そうすると、例えばホルダケース４よりも外側に光源Ｌの設置スペースを用意する場合と比べて、モータ１０の細径化を図ることができる。
【００７８】
また、インサート筒８の基部８１の光源収容孔８４内に光源Ｌを収容している。これにより、モータ１０を軸方向に小型化することができる。
【００７９】
そして、光源Ｌに与えられた設置スペースが光源ＬのハウジングＬｈのサイズに対して径方向に余裕がないため、基部８１の外側面にも光源収容孔８４を開口させ（図３）、基部８１に突き当てられるホルダケース４の前端外周部に切欠４９（図３）を形成している。そうすると、光源収容孔８４および切欠４９を介して露出する光源ＬのハウジングＬｈの外側面のごく近くにモータケース６の内周部を配置し（図６）、モータケース６をより一層細径化することができる。
【００８０】
〔コイルの改良〕
非重ね巻きを採用する本実施形態では、重ね巻とは異なり個別に成形されるコイル３１〜３３を用いることができるので、コイル３１〜３３の各々に対して、所定の巻き方を実施することにより、コイル３１〜３３の占積率を確実に高めることができる。占積率は、コイルの断面積に占める導体の断面積の割合である。
占積率を高めることのできる巻き方としては、例えば、銅線が規則的に整列される整列巻や、巻き線の始端および終端がいずれもコイルの外側に位置するα巻や、細径の素線を束ねた束線を用いる束線巻などを挙げることができる。また、丸線よりも、断面矩形状である角線を用いる方が高密度に巻くことができるので占積率が向上する。占積率向上の観点からは、平角線によるα巻が最適である。
本実施形態では、上述したようにマグネット２２の長さＬｍとステータコア３０１の長さＬｆとの関係がＬｍ＜Ｌｆであり、ステータコア３０１の長さ方向の一端から他端までに亘りコイル３１〜３３が設けられているので、マグネット２２の端部から発せられた磁束がコイル３１〜３３のコイルエンドＣｅを通る。本実施形態ではコイルエンドＣｅをも有効に活用するので、コイルサイドＣｓの占積率だけでなくコイルエンドＣｅの占積率もモータ１０の性能向上に寄与する。
ここで、平角線によるα巻、単一の丸線（以下、単線）による整列巻、細径束線、単線による非整列巻の４種について、占積率を高くすることができる順に挙げると、コイルサイドＣｓにおいては、平角線によるα巻、単線による整列巻、細径束線、単線による非整列巻の順である。
一方、コイルエンドＣｅにおいては、平角線によるα巻、細径束線、単線による整列巻、単線による非整列巻の順である。細径束線と、単線による整列巻との順序がコイルサイドＣｓにおける順序に対して逆転するのは、α巻以外では、コイル３１〜３３の引き出し線が必ずコイルエンドＣｅに重なることによる。単線がコイルエンドＣｅとボビン３４の外周部との間から引き出されるとすると、コイルエンドＣｅとボビン３４の外周部との間に単線の径の分だけスペースを必要とする。これに対して、細径束線を用いる場合は、束線が周方向にバラけるため、断面総面積では単線と同じであってもコイルエンドＣｅとボビン３４の外周部との間のスペースを詰めることができ、引き出し線の周囲に余計な隙間が少ないので占積率が高い。
コイル３１〜３３に用いる線の種類は、トルク出力へのコイルエンドＣｅの寄与度も考慮して任意に定めることができる。
【００８１】
〔本発明の変形例〕
上述した第１要件および第２要件について、図１０（ａ）〜（ｇ）を参照して説明を加える。
図１０（ａ）〜（ｇ）は、コイル３１〜３３、ステータコア３０１、およびマグネット２２の各々の長さ方向の中心よりも右側を示している。
図１０（ａ）に示される上記実施形態では、コイル３１〜３３の長さＬｃ、ステータコア３０１の長さＬｆ、およびマグネット２２の長さＬｍを長いものから順に並べると、Ｌｃ、Ｌｆ、Ｌｍである。上記実施形態では、Ｌｆ＜Ｌｃ（第１要件）  かつ  Ｌｍ＜Ｌｆ（第２要件）が成り立つことで、モータ１０の構成部品を極力効率よく配置して無駄のないパッケージングを提供することができる。
但し、図１０（ｂ）〜（ｇ）に示す本発明の変形例のように、第１要件、第２要件のいずれか一方だけが成り立つ構成も許容される。
図１０（ｂ）〜（ｄ）に示す構成は、いずれも第１要件（Ｌｆ＜Ｌｃ）が成立するので、第１要件による上述した作用効果を得ることができる。図１０（ｂ）では、長いものから順に、Ｌｃ、Ｌｍ、Ｌｆである。図１０（ｃ）では、Ｌｃ＝Ｌｍであり、この点のみが図１０（ｂ）と相違する。図１０（ｄ）では、長いものから順に、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｆである。
図１０（ｅ）〜（ｇ）に示す構成は、いずれも第２要件（Ｌｍ＜Ｌｆ）が成立するので、第２要件による上述した作用効果を得ることができる。図１０（ｅ）では、長いものから順に、Ｌｆ、Ｌｃ、Ｌｍである。図１０（ｆ）は、Ｌｆ＝Ｌｃであり、この点のみが図１０（ｅ）と相違する。図１０（ｇ）は、長いものから順に、Ｌｆ、Ｌｍ、Ｌｃである。
【００８２】
上記実施形態では、マグネット２２、コイル３１〜３３、およびステータコア３０１の三者の各々の軸方向の中心が一致しているが、それらの中心が必ずしも一致している必要はない。ロータ２やステータ３の周囲に配置される部材の寸法などに応じて、それら三者のあるいは二者の間で、軸方向の中心の位置をずらすことが許容される。
また、本発明は、上記実施形態のようにステータコア３０１の軸方向の両側に後方第１スペースＳｒ１および前方第１スペースＳｆ１の双方が形成されるとは限らず、前方および後方のうち、ステータコア３０１の端部がコイル３１〜３３の端部に対して退いている一方の側にのみ、第１スペースを形成することができる。第２スペースについても同様に、上記実施形態のようにマグネット２２の軸方向の両側に後方第２スペースＳｒ２および前方第２スペースＳｆ２の双方が形成されるとは限らず、前方および後方のうち、マグネット２２の端部がステータ３の端部に対して退いている一方の側にのみ第２スペースを形成することができる。
【００８３】
本発明の電気モータは、ブラシレス・スロットレスタイプである限りにおいて、駆動の方式、構成部品の材質等を問わず、適宜に構成することができる。
また、上記実施形態において、コイル３１〜３３はボビン３４に保持されるが、ボビン３４を用いずにステータコア３０１の内周部にコイル３１〜３３を直接保持してもよい。
【００８４】
本発明の電気モータは、歯科の施術、技工に用いられるハンドピースに好適に適用することができる。
また、本発明の電気モータは、歯科に限らず、医療分野全般で用いられる医療用ハンドピースに適用することができる。
さらに、本発明の電気モータは、工作機械に組み込んで用いることもできる。
その他、本発明の電気モータは、種々の用途に用いることができる。
【００８５】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１Ａ      主要要素
２        ロータ
３        ステータ
４        ホルダケース（ケース本体）
４Ａ      収容空間
５        リアホルダ（端部ケース）
６        モータケース
７        リングねじ
８        インサート筒
９Ａ      歯科用ハンドピース
９Ｂ      コントローラ
９Ｃ      ホース
１０      モータ
２１      シャフト
２２      マグネット（永久磁石）
２２Ａ    セグメント
２３      カバーホルダ
２５      フロントベアリング
２６      リアベアリング
２７      中央部
２８      前端部
２９      後端部
３０      コイルユニット
３１〜３３      コイル
３４      ボビン
３５      開口
３６      筒部
３７      凸部
３８      リアフランジ
３９      フロントフランジ
４０      インナーケース（ケース）
４１      注水パイプ
４１Ｈ    孔
４２      チップエアパイプ
４２Ｈ    孔
４３      照明電線
４３Ｈ    孔
４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗ      モータ端子
４５      冷却用エアパイプ
４６      カバー部
４７      保持部
４８      開口
４９      切欠
５０      媒体経路
５１      保持部
５２      嵌合部
５３      筒部
８１      基部
８２      接続部
８３      挿通孔
８４      光源収容孔
８６      爪クラッチ
８７      係合孔
９１      工具
９２      コネクタ
９３      回転伝達機構
９３Ａ    軸
９４      接続部
２３１    カバー部
２３２    バランス修正部
２５６    ウェーブワッシャ
２９１    嵌合部
２９２    バランス修正部
２９３    ベアリング配置部
３０１    ステータコア
３９１    突起
４０１    突き当て部
４０２    係合部
４０３    区間
Ｃｅ      コイルエンド
Ｃｓ      コイルサイド
Ｌ        光源
Ｌｄ      発光デバイス
Ｌｈ      ハウジング
Ｓｆ１    前方第１スペース（第１スペース）
Ｓｆ２    前方第２スペース（第２スペース）
Ｓｐ      隙間
Ｓｒ１    後方第１スペース（第１スペース）
Ｓｒ２    後方第２スペース（第２スペース）
【図１】
2016017180.tif 000003
【図２】
2016017180.tif 000004
【図３】
2016017180.tif 000005
【図４】
2016017180.tif 000006
【図５】
2016017180.tif 000007
【図６】
2016017180.tif 000008
【図７】
2016017180.tif 000009
【図８】
2016017180.tif 000010
【図９】
2016017180.tif 000011
【図１０】
2016017180.tif 000012
【国際調査報告】
2016017180.tif 000013
2016017180.tif 000014
2016017180.tif 000015
2016017180.tif 000016