一种手术器械及手术机器人制造技术

本发明专利技术提供一种手术器械及手术机器人。手术器械包括前端执行器及可操作地连接至前端执行器的驱动组件，驱动组件包括驱动电机及连接在驱动电机与前端执行器之间的驱动线缆；驱动电机为永磁无刷同步电机，其包括定子和转子，定子包括定子芯及设置于定子芯的内圆周上的定子绕组，转子包括转子芯及依次排列于转子芯的外圆周上的多个永磁体，永磁体为海尔贝克阵列型永磁体，定子与转子同轴设置且在定子与转子之间形成气隙。由于驱动电机的输出扭矩增大，在组成驱动组件时，就可以在驱动组件中无需设置中间装置(例如减速机等)。这样，就可以减小驱动组件的惯量，提高响应速度，还可以减少动力的损耗，提高驱动组件的集成度。提高驱动组件的集成度。提高驱动组件的集成度。

【技术实现步骤摘要】
一种手术器械及手术机器人


[0001]本专利技术涉及医疗器械的
，具体地，涉及一种手术器械及手术机器人。

技术介绍

[0002]随着科技水平的提高，医疗器械的使用也越来越广泛。
[0003]现有的医疗器械中，例如手术机器人的前端手术器械，受到体积及重量的限制，多是在前端设置前端执行机构，重量比较大的驱动装置与前端执行机构之间通过驱动线缆等传动组件进行连接。其中，在驱动装置中设置有驱动电机。
[0004]为了能够使驱动电机向执行机构提供较大的输出扭矩，通常还会在驱动装置中设置中间装置(例如减速器)，驱动电机与中间装置连接，利用中间装置降低驱动电机转速，提高驱动电机输出扭矩。但是这样就会增大驱动装置的轴向长度增大且重量增加，由于减速比过大，导致驱动装置的惯量增大，响应速度变慢，难以满足手术等医疗环境中的使用条件。

技术实现思路

[0005]为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供一种手术器械，包括前端执行器及可操作地连接至前端执行器的驱动组件，驱动组件包括驱动电机及连接在驱动电机与前端执行器之间的驱动线缆；驱动电机为永磁无刷同步电机，其包括定子和转子，定子包括定子芯及设置于定子芯的内圆周上的定子绕组，转子包括转子芯及依次排列于转子芯的外圆周上的多个永磁体，永磁体为海尔贝克阵列型永磁体，定子与转子同轴设置且在定子与转子之间形成气隙。
[0006]相较于现有的驱动电机来说，具有海尔贝克阵列型永磁体的驱动电机，可以在产生相同磁场的条件下，使用更少的永磁体，从而使驱动电机内更多的空间用于增大转子半径。转子的半径越大，在相同的电磁力下所产生的扭矩也就越大。由于驱动电机的输出扭矩增大，在组成驱动组件时，就可以在驱动组件中无需设置中间装置(例如减速机等)。这样，驱动组件的惯量减小，响应速度就可以提高。而且，驱动组件在传递动力的过程中，还可以减少动力的损耗。进一步地，由于无需设置中间装置，还可以减小驱动组件的尺寸，使驱动组件的集成度更高。
[0007]示例性地，转子芯由轻型材料制成。
[0008]示例性地，轻型材料包括碳纤维材料。
[0009]示例性地，定子绕组采用分数槽集中绕组，其中，在定子芯的内圆周上设有多个沿其周向间隔开布置的定子齿极，相邻两个定子齿极之间限定出定子槽，定子齿极上缠绕有绕组线圈。
[0010]示例性地，定子芯上开设有21个定子槽，转子芯上设有22个磁极，每个磁极包括一对海尔贝克阵列型永磁体。
[0011]示例性地，永磁体沿转子的轴向长度比定子芯的轴向长度大10％。
[0012]示例性地，绕组线圈外包覆有采用导热系数大于预定阈值的环氧灌封胶形成的封装层。
[0013]示例性地，定子槽为倾斜n个定子槽距的斜槽，其中n小于1。
[0014]示例性地，n的取值范围为0.3～0.6。
[0015]示例性地，每个永磁体包括磁极方向相互垂直的第一磁钢和第二磁钢；且在相邻排列的两个永磁体中，第一磁钢的磁极方向相反，第二磁钢的磁极方向相反。
[0016]示例性地，第一磁钢和第二磁钢均为稀土磁钢。
[0017]示例性地，驱动电机还包括单圈绝对值磁编码器，单圈绝对值磁编码器包括：磁码盘，磁码盘包括主码道和游标码道，游标码道包围主码道、或者主码道包围游标码道；及电路板，电路板上集成有霍尔元件采集芯片和信号处理电路，霍尔元件采集芯片用于采集主码道与游标码道的磁极变化信息，信号处理电路用于对磁极变化信息进行处理，输出绝对位置信息。
[0018]示例性地，主码道的磁极距为1.5～2mm；游标码道的磁极距为1.5～2mm。
[0019]根据本专利技术的另一个方向，提供一种手术机器人，手术机器人包括主操作设备和上文中任一种手术器械，手术器械根据主操作设备的指令执行相应操作。
[0020]在
技术实现思路
中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0021]以下结合附图，详细说明本专利技术的优点和特征。
附图说明
[0022]本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施方式及其描述，用来解释本专利技术的原理。在附图中，
[0023]图1为根据本专利技术的一个示例性实施例的驱动电机的剖视图；以及
[0024]图2为图1中的驱动电机的局部放大图。
[0025]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0026]100、定子；110、定子芯；111、定子齿极；112、定子槽；120、定子绕组；200、转子；210、转子芯；220、永磁体；221、第一磁钢；222、第二磁钢。
具体实施方式
[0027]在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本专利技术。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本专利技术的优选实施例，本专利技术可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。
[0028]根据本专利技术提供一种手术器械。手术器械可以包括前端执行器及可操作地连接至前端执行器的驱动组件。前端执行器可以包括机械手、机械平台或是任何可执行动作的装置。驱动组件则可以是用来为前端执行器提供动力并将动力传递至前端执行器的装置。驱动组件可以包括驱动电机以及连接在驱动电机与前端执行器之间的驱动线缆。驱动电机可以作为动力源，驱动线缆则可以将驱动电机产生的动力传递至前端执行器上。
[0029]示例性地，驱动电机可以为永磁无刷同步电机。永磁无刷同步电机是可以通过电子电路换相或电流控制的永磁电机。永磁无刷同步电机可以具有和直流电机相似的优良调速性能，由于采用无刷结构，所以可克服直流电机采用机械式换向装置所引起的换向火花、可靠性低等缺点。
[0030]驱动电机可以包括定子100和转子200，如图1所示。
[0031]定子100可以包括定子芯110和定子绕组(未示出)。定子绕组可以设置于定子芯110周围。定子绕组120可以是指安装在定子芯上的绕组，在一个实施例中，定子绕组可以包括绕在定子芯110上面的铜线。
[0032]转子200可以包括转子芯210和永磁体220。多个永磁体220可以依次排列于转子芯210的外圆周上。定子100与转子200可以同轴设置且在定子100与转子200之间形成气隙。
[0033]驱动电机通电后，可以在定子绕组周围形成一个绕驱动电机几何轴线旋转的磁场。该几何轴线可以是定子100和转子200的轴线。该磁场可以驱动转子200上的永磁体220转动，从而带动转子200转动。
[0034]驱动电机的性能和永磁体的数量、永磁体的磁通强度、驱动电机输入电压大小等因素有关。本专利技术实施例中的驱动电机，永磁体220可以为海尔贝克阵列型永磁体。海尔贝克阵列可以通过将不同充磁方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术器械，包括前端执行器及可操作地连接至所述前端执行器的驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机及连接在所述驱动电机与所述前端执行器之间的驱动线缆；其特征在于，所述驱动电机为永磁无刷同步电机，其包括定子和转子，所述定子包括定子芯及设置于所述定子芯的内圆周上的定子绕组，所述转子包括转子芯及依次排列于所述转子芯的外圆周上的多个永磁体，所述永磁体为海尔贝克阵列型永磁体，所述定子与所述转子同轴设置且在所述定子与所述转子之间形成气隙。2.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述转子芯由轻型材料制成。3.根据权利要求2所述的手术器械，其特征在于，所述轻型材料包括碳纤维材料。4.根据权利要求1所述的手术器械，其特征在于，所述定子绕组采用分数槽集中绕组，其中，在所述定子芯的内圆周上设有多个沿其周向间隔开布置的定子齿极，相邻两个定子齿极之间限定出定子槽，所述定子齿极上缠绕有绕组线圈。5.根据权利要求4所述的手术器械，其特征在于，所述定子芯上开设有21个定子槽，所述转子芯上设有22个磁极，每个磁极包括一对所述海尔贝克阵列型永磁体。6.根据权利要求5所述的手术器械，其特征在于，所述永磁体沿所述转子的轴向长度比所述定子芯的轴向长度大10％。7.根据权利要求4所述的手术器械，其特征在于，所述绕组线圈外包覆有采用导热系数大于预定阈值的环氧灌封胶形成的封装层。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝建平，王国山，姜顺华，
申请(专利权)人：苏州拜孚医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：