[發明專利]雙穩態電磁致動器和外科器械

在審

• 申請號: 201480007543.4
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN104995697A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: M·維特斯
• 申請（專利權）人: 奧林匹斯冬季和IBE有限公司
• 主分類號: H01F7/16
• 分類號: H01F7/16;H01F7/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

本發明涉及一種尤其用于外科器械的雙穩態電磁致動器，該雙穩態電磁致動器包括定子和轉子，所述定子布置在管的外部，所述轉子安裝在所述管中，從而能夠沿縱向方向軸向移位，所述轉子至少部分地由永磁性材料和/或鐵磁性材料制成并且能夠通過施加電磁場而在第一位置和第二位置之間可逆地移動，其中所述定子設置有：沿相反方向被軸向極化的兩個環形永磁體；用于產生電磁場的線圈；以及具有兩個定子極靴的磁性回路元件，本發明還涉及一種外科器械。

雙穩態電磁致動器具有轉子，該轉子在兩個極限位置中的一個位置中保持在永磁場中，并且能夠通過切換電磁場而從一個穩定位置轉移到另一穩定位置。這允許例如致動開關。在外科器械尤其是內窺鏡的情況下，這些小型致動器能夠例如用于改變光學系統的焦點或放大或者用于改變視向。這通過借助致動器移動光學部件來進行上述改變，所述光學部件位于致動器的轉子或該轉子上。

從DE?10?2008?042?701?A1已知用于諸如內窺鏡的光學系統的線性馬達。該馬達具有定子，該定子具有兩個永磁體，這兩個永磁體被沿相同方向極化并且借助磁性回路元件而彼此磁性地連接。在磁體之間布置有線圈。在鄰接每個磁體的一側上，極靴磁性連接到磁性回路元件。馬達的轉子包括由軟磁性材料構成的軛，該軛與定子的永磁體磁性接合。當向線圈施加電流時，轉子能夠沿縱向方向從靜止位置移出。

根據DE?10?2008?042?701?A1所述的轉子包括管狀的軟磁性元件，從而在管狀轉子在管上形成摩擦的情況下，必須化費大的力來將轉子從一個位置移動到另一位置。此外，根據DE?10?2008?042?701?A1的線性馬達的尺寸相當大。

因而，本發明的目的在于提供一種小型的雙穩態電磁致動器和具有相應的雙穩態電磁致動器的外科器械，其中能夠在具有小設計的轉子上施加較大的移位力。

該目的通過尤其用于外科器械的雙穩態電磁致動器來實現，該致動器包括定子和轉子，所述定子布置在管的外側，所述轉子安裝在所述管中從而能夠沿縱向方向軸向移位，所述轉子至少部分地由永磁性和/或鐵磁性材料構成，并且該轉子能夠通過施加電磁場而在第一位置和第二位置之間可逆地運動，其中所述定子設置有：兩個環形永磁體，這兩個環形永磁體沿相反方向被軸向極化；用于產生電磁場的線圈；以及具有兩個定子極靴的磁性回路元件，其中具有所述定子極靴的所述磁性回路元件封閉所述線圈，并且所述定子極靴在所述線圈和所述環形永磁體之間布置在所述線圈的兩側，其中所述轉子具有兩個轉子極靴，其中所述定子極靴的軸向寬度比所述轉子極靴的軸向寬度小。

根據本發明的致動器實現了本發明的目的，即，通過提高線圈的效率而能夠使線圈電流和線圈中的電力浪費最小化。這通過致動器元件的幾何形狀來實現。根據本發明的幾何形狀基于以下事實，即：磁性回路元件不再如DE?10?2008?042?701?A1中所公開的那樣利用定子極靴既封閉線圈又封閉環形磁體，而是僅封閉線圈，而且環形磁體布置在定子極靴的外側。軸向磁化的磁環被用于此，這是因為通過使用這些磁環不必徑向地布置磁性回路元件的軟鐵。為此，定子能夠在較小的徑向配置空間中實現。由于定子極靴布置在永磁體和線圈之間，因此這提高了線圈效率，因為極靴直接連接到磁性回路。這能夠減小定子的軸向長度并且因此還減小轉子的軸向長度。

由于轉子自身具有轉子極靴，因此其具有中心徑向縮減部，使得極靴形成在其每個端部上。因而，轉子僅在極靴的位置處接觸管，而不是接觸整個表面。轉子和其中定位有所述轉子的管之間的摩擦由此減小。這提高了切換效率，這是因為必須要克服的摩擦阻力更少。另外，例如筆直度誤差或彎曲的負面影響通過在兩個小接觸表面或者相應的接觸線上的較小配合而減小。

總之，這產生了有利的線圈或者相應的致動器效率，以及有利的保持力和切換力的平衡。

當定子極靴的軸向寬度小于致動器在第一位置和第二位置之間軸向行程時，能夠實現保持力和切換力之間的顯著差別。

有利地，具有轉子極靴的轉子在軸向方向上的總長度大于定子極靴在軸向方向上的外部距離。還優選的是，轉子極靴的軸向中平面之間的距離大于定子極靴的軸向中平面之間的距離。通過這些有利特征，保持力和切換力之間的平衡能夠被有利地調整，并且能夠增大切換力。