用于外科器械的电磁致动器及其生产方法技术

本发明专利技术涉及电磁致动器(10)、外科器械以及用于生产电磁致动器的方法。电磁致动器(10)包括布置在管(14)外部的定子(16)和安装在管(14)中的转子(12)，使得转子(12)可以在管(14)中沿管的纵轴向方向(L)移动。转子(12)至少部分地包括顺磁性材料和/或铁磁性材料，并且通过施加电磁场(46)，转子(12)可以沿纵轴向方向(L)移动。定子(16)包括在纵轴向方向(L)上反向极化的远侧永磁体(18)和近侧永磁体(20)，以及用于生成电磁场(46)的至少一个电线圈(22)。永磁体(18、20)布置在线圈(22)背离管(14)的外侧(28)上。

Electromagnetic actuator for surgical instruments and its production method

The invention relates to an electromagnetic actuator (10), a surgical apparatus and a method for producing an electromagnetic actuator. The electromagnetic actuator (10) includes a stator (16) arranged outside the tube (14) and a rotor (12) installed in the tube (14), so that the rotor (12) can move in the tube (14) along the longitudinal axis of the tube in the direction (L). The rotor (12) at least partially comprises a paramagnetic material and / or a ferromagnetic material, and by applying an electromagnetic field (46), the rotor (12) can move in a longitudinal direction (L). The stator (16) includes a far side permanent magnet (18) and a near side permanent magnet (20) which are inversely polarized in a longitudinal direction (L), and at least one wire coil (22) for generating an electromagnetic field (46). The permanent magnets (18, 20) are arranged on the outer side (28) of the coil (22) away from the tube (14).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于外科器械的电磁致动器及其生产方法说明书本专利技术涉及用于外科器械的电磁致动器，该电磁致动器包括布置在管外部的定子和安装在管中的转子，使得转子能够在管中沿管的纵轴向方向移动，其中，转子至少部分地包括顺磁性材料和/或铁磁性材料，并且通过施加电磁场，该转子可以沿纵轴向方向移动，其中，定子包括沿纵轴向方向反向极化的远侧永磁体和近侧永磁体，以及用于生成电磁场的至少一个电线圈。本专利技术还涉及具有这种电磁致动器的外科器械。最后，本专利技术涉及生产用于外科器械的电磁致动器的方法，该电磁致动器包括布置在管外部的定子和安装在管中的转子，使得转子能够在管中沿管的纵轴向方向移动，其中，转子至少部分地包括顺磁性材料和/或铁磁性材料，并且通过施加电磁场，该转子可以沿纵轴向方向移动，其中，定子包括沿纵轴向方向反向极化的远侧永磁体和近侧永磁体，以及用于生成电磁场的至少一个电线圈。电磁致动器具有许多不同的应用。例如，可以利用它们来操作开关，或者对开关进行微光学设置或调整。在外科器械(例如内窥镜)的情况下，可以使用这些紧凑设计的致动器以便改变光学系统的焦点或放大率。在具有可变观察方向的内窥镜的情况下，还可以借助电磁致动器来设置或改变光学系统的观察方向。通过借助于致动器移动光学部件(例如透镜、棱镜或孔)来改变光学系统的光学特性，其中，光学部件位于致动器的转子中或转子上。已知双稳态和单稳态电磁致动器。在双稳态电磁致动器的情况下，提供转子，该转子保持在两个极限位置(末端位置)中的一个中的永磁场中，并且通过切换电磁场，可以分别从这两个稳定位置中的一个转移进入另一稳定位置。在单稳态电磁致动器的情况下，通过由一个或更多个永磁体生成的磁场将转子稳定地保持在其静止位置。由于施加了由磁线圈生成的电磁场，转子被移出所述稳定的静止位置。双稳态系统尤其适用于在没有动力的情况下保持末端位置的两级操作。另一方面，单稳态系统非常适合于进行连续调整。已知双稳态电磁致动器，例如从DE102014204763A1中获知。在该电磁致动器的情况下，在定子中彼此相邻地布置线圈、轭和磁体，其中，线圈和轭沿纵轴向方向布置在两个反向极化的磁体之间。此外，设置有回路元件，其与转子一样由铁磁性材料制成。转子和定子通过滑动管相对于彼此分开。定子位于滑动管的外径上，而转子在滑动管的内侧滑入其内径。这些传统的系统在纵轴向方向上具有相对大的定子，转子在该定子中移动，并且因此也具有相对大的整体尺寸。这不期望地限制了部署这种驱动器的可能性。因此，本专利技术的目的是提出一种电磁致动器、一种具有电磁致动器的外科器械以及一种用于生产电磁致动器的方法，其中，该电磁致动器具有紧凑的整体尺寸。通过用于外科器械的电磁致动器解决该目的，该电磁致动器包括布置在管外部的定子和安装在管中的转子，使得转子可以在管中沿管的纵轴向方向移动，其中，转子至少部分地包括顺磁性材料和/或铁磁性材料，并且通过施加电磁场，该转子可以沿纵轴向方向移动，其中，定子包括沿纵轴向方向反向极化的远侧永磁体和近侧永磁体，以及用于生成电磁场的至少一个电线圈，其中，电磁致动器的进一步发展在于，永磁体被布置在线圈背离管的外侧。此外，由于永磁体布置在线圈的外侧，所以该系统在纵轴向方向上特别紧凑。这种紧凑的系统尤其适合于部署在外科器械中，例如部署在内窥镜中，另外例如部署在具有柔性轴、半柔性轴或刚性轴的内窥镜中。根据有利实施方式，电磁致动器的进一步发展在于，远侧永磁体和近侧永磁体形成用于由电线圈生成的磁场的磁性回路元件。有利地，该磁性回路在这种电磁致动器的情况下经由永磁体本身实现。结果，可以节省其它标准的磁性回路元件。因此，电磁致动器所需的安装空间有利地较小。根据另一有利实施方式，电磁致动器的进一步发展在于，永磁体背离管的外侧形成定子背离管的外侧的至少一部分表面。换句话说，根据该实施方式的电磁致动器不包括传统上布置在致动器背离管的外侧上的磁性回路元件。所述结构使得电磁致动器的特别紧凑的设计成为可能，尤其是使得特别小的直径的系统成为可能。另外还有利地规定，由远侧定子极靴形成定子的远端，并且由近侧定子极靴形成在纵轴向方向上相对的近端。使用定子极靴提高了电磁致动器的效率。结果，可以有利地提供较大的保持力，或者可以有利地部署较低的控制电流。在一个有利实施方式中，电磁致动器的特征在于，定子包括沿纵轴向方向布置在永磁体之间的中心定子极靴。由于中心定子极靴的部署，磁性系统的效率进一步提高。尤其是，使用中心定子极靴对于双稳态系统是有利的。在中心定子极靴中，由反向极化的永磁体生成的磁流从转子的区域被引导回永磁体的方向上。尤其是，中心定子极靴比外部定子极靴(即远侧定子极靴或近侧定子极靴)更厚。例如，中心定子极靴具有一沿纵轴向方向测量的材料厚度，该厚度是在相同方向上测量的外部极靴的材料厚度的尺寸的1.2倍到两倍。另外尤其还规定，在远侧定子极靴与近侧定子极靴具有相同的材料厚度的情况下，沿纵轴向方向再次进行测量。根据另一有利实施方式，电磁致动器的进一步发展在于，中心定子极靴在垂直于纵轴向方向的径向方向上从线圈面向管的内侧上延伸到永磁体背离管的外侧，并且线圈包括远侧线圈和近侧线圈，其中，两个线圈沿纵轴向方向在中心定子极靴的两侧延伸并且彼此电连接，使得远侧线圈生成第一磁场，该第一磁场与由近侧线圈生成的第二磁场方向相同。换句话说，第一磁场和第二磁场沿相同方向定向。极靴的尺寸允许特别有效的流引导，并且因此进一步提高电磁致动器的效率。另外还有利地且尤其规定，中心定子极靴由近侧中心定子部分极靴和远侧中心定子部分极靴形成。这种结构有利地允许形成远侧组件和近侧组件。组件的使用简化并加速了电磁致动器的生产。根据另一有利实施方式，在远侧中心定子部分极靴与近侧中心定子部分极靴之间提供气隙。换句话说，远侧组件和近侧组件彼此不机械地连接。由于两个组件的永磁体彼此排斥，所以两个组件自主地且与任何现有的部件公差独立地与远侧止动件和近侧止动件对齐。根据一个另选实施方式并且在期望机械地连接两个组件的情况下，在组件之间提供粘合剂，该粘合剂不呈现出任何体积收缩或仅在固化期间呈现出特别低的体积收缩。例如，在固化期间损失小于5％体积的粘合剂是合适的。根据有利实施方式，电磁致动器的进一步发展在于，远侧定子极靴、远侧线圈、远侧永磁体和远侧中心定子部分极靴形成预制远侧组件，并且近侧中心定子部分极靴、近侧线圈、近侧永磁体和近侧定子极靴形成预制近侧组件，其中尤其是，远侧组件和/或近侧组件的部件彼此粘结。另外还尤其规定，远侧组件与近侧组件具有彼此相同的结构。为了实现电磁致动器中的永磁体相反的磁取向，规定在安装期间，在各个情况下，近侧组件或远侧组件相对于另一组件旋转180°来进行安装。另外应该观察到，与此相关地，组件中提供的磁线圈被适当地布线，使得它们生成具有相同取向的磁场。使用组件加速了电磁致动器的生产。根据另一实施方式，如果组件是预制结构元件，则是特别有利的。根据另一有利实施方式，规定定子极靴中的至少一个在垂直于纵轴向方向的径向方向上从线圈面向管的内侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于外科器械的电磁致动器(10)，所述电磁致动器(10)包括定子(16)和转子(12)，所述定子(16)布置在管(14)外部，所述转子(12)安装在所述管(14)中，使得所述转子(12)能够在所述管中沿所述管(14)的纵轴向方向(L)移动，其中，所述转子(12)至少部分地包括顺磁性材料和/或铁磁性材料，并且通过施加电磁场(46)，所述转子(12)能够沿所述纵轴向方向(L)移动，其中，所述定子(16)包括在所述纵轴向方向(L)上反向极化的远侧永磁体(18)和近侧永磁体(20)，以及用于生成所述电磁场(46)的至少一个电线圈(22)，其特征在于，所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)布置在所述线圈(22)背离所述管(14)的外侧(28)上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170406 DE 102017107397.31.一种用于外科器械的电磁致动器(10)，所述电磁致动器(10)包括定子(16)和转子(12)，所述定子(16)布置在管(14)外部，所述转子(12)安装在所述管(14)中，使得所述转子(12)能够在所述管中沿所述管(14)的纵轴向方向(L)移动，其中，所述转子(12)至少部分地包括顺磁性材料和/或铁磁性材料，并且通过施加电磁场(46)，所述转子(12)能够沿所述纵轴向方向(L)移动，其中，所述定子(16)包括在所述纵轴向方向(L)上反向极化的远侧永磁体(18)和近侧永磁体(20)，以及用于生成所述电磁场(46)的至少一个电线圈(22)，其特征在于，所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)布置在所述线圈(22)背离所述管(14)的外侧(28)上。


2.根据权利要求1所述的电磁致动器，其特征在于，所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)形成用于由所述电线圈(22)生成的磁场的磁性回路元件。


3.根据权利要求1或2所述的电磁致动器(10)，其特征在于，所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)背离所述管(14)的外侧(40)形成所述定子(16)背离所述管(14)的外侧(30)的至少一部分表面。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的电磁致动器(10)，其特征在于，由远侧定子极靴(32)形成所述定子(16)的远端，并由近侧定子极靴(34)形成在所述纵轴向方向(L)上相对的近端，其中，所述定子(16)尤其包括沿所述纵轴向方向(L)布置在所述远侧永磁体(18)与所述近侧永磁体(20)之间的中心定子极靴(36)。


5.根据权利要求4所述的电磁致动器(10)，其特征在于，所述中心定子极靴(36)在垂直于所述纵轴向方向(L)的径向方向(R)上从所述线圈(22)面向所述管(14)的内侧(38)延伸直到所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)背离所述管(14)的所述外侧(40)，并且所述线圈(22)包括远侧线圈(24)和近侧线圈(26)，其中，两个线圈(24、26)沿所述纵轴向方向(L)在所述中心定子极靴(36)的两侧延伸并且彼此电连接，使得所述远侧线圈(24)生成第一磁场，所述第一磁场与由所述近侧线圈(26)生成的第二磁场方向相同，其中，所述中心定子极靴(36)尤其由远侧中心定子部分极靴(48)和近侧中心定子部分极靴(50)形成。


6.根据权利要求5所述的电磁致动器(10)，其特征在于，所述远侧定子极靴(32)、所述远侧线圈(24)、所述远侧永磁体(18)以及所述远侧中心定子部分极靴(48)形成预制远侧组件(52)，并且所述近侧中心定子部分极靴(50)、所述近侧线圈(26)、所述近侧永磁体(20)以及所述近侧定子极靴(34)形成预制近侧组件(54)，其中，所述远侧组件(52)和/或所述近侧组件(54)的部件尤其彼此粘结。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的电磁致动器(10)，其特征在于，所述远侧定子极靴(32)、所述近侧定子极靴(34)和所述中心定子极靴(36)中的至少一个在垂直于所述纵轴向方向(L)的径向方向(R)上从所述线圈(22)面向所述管(14)的内侧(38)延伸直到所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)背离所述管(14)的外侧(40)。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的电磁致动器(10)，其特征在于，所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)是包围所述线圈(22)的环形磁体，或者所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)各自由至少一个条形磁体形成，其中，所述远侧永磁体(18)和所述近侧永磁体(20)各自由多个条形磁体形成，其中，形成所述远侧永磁体(18)和/或所述近侧永磁体(20)的所述条形磁体沿所述管(14)的圆周均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·维特斯，
申请(专利权)人：奥林匹斯冬季和IBE有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE