用于外科器械的電磁致動器的制造方法
【專利說明】用于外科器械的電磁致動器
[0001]本發明涉及一種用于外科器械或醫療器械的電磁致動器，尤其是內窺鏡，其中該致動器具有定子和活動件，該活動件至少部分具有順磁性材料和/或鐵磁性材料并且通過施加電磁場而能夠從第一位置移動至第二位置，其中，該活動件以可縱向移動的方式支承在管中。此外，本發明還涉及一種用于生產管的方法。
[0002]在DE 196 18 355 C2中已知一種具有布置在遠側的物鏡的內窺鏡，該內窺鏡的圖像被圖像傳遞裝置傳遞至近側端部并且該圖像傳遞裝置具有至少一個如透鏡組的光學元件，該光學元件在光學軸線方向上可通過微型驅動裝置來移動以進行對焦和/或改變焦距，其中，該微型驅動裝置具有至少一個旋轉對稱的、可軸向移動的套筒，該套筒包圍和容納可移動透鏡組的透鏡以及光學元件，并且其中，該套筒由永磁材料制成，并且可在由線圈裝置產生的磁場中移動。為了移動和保持套筒將持續產生電磁場。
[0003]在DE I 253 407 B中已知一種具有用于待觀測體腔部分的遠側發射照明裝置的和圖像導體的內窺鏡，該圖像導體通過可在軸向方向上調節的物鏡來拍下被照亮的圖像并輸送至目鏡或相機，其中，用于至少兩個圖像銳度設置的物鏡因被用作錨部(Anker)的物鏡架的電磁干擾而能夠關于圖像導體的遠側端部從一個位置移動至另一個位置。在此，兩個位置中的至少一個位置因永久施加的電磁場而實現并且另一個位置因彈簧的作用而實現。
[0004]在DE102011 006 814 Al中公開了一種用于外科或醫療器械的電磁致動器，其中，該致動器具有定子和活動件，該活動件至少部分具有順磁材料或者鐵磁材料并且通過施加電磁場能夠從第一位置移動至第二位置。此外，設有管，在該管中以能沿縱軸向移動的方式支承有活動件。
[0005]本發明的任務在于，提供一種電磁致動器，借助該電磁致動器能夠將活動件無功率地保持在限定的位置上，其中，在移動致動器的活動件時應實現較小功率和較好的效率。
[0006]該任務通過權利要求1的主題來解決。本發明的改進是從屬權利要求的主題。
[0007]該任務通過一種用于外科或醫療器械的電磁致動器來解決，該外科或醫療器械尤其是內窺鏡，其中，該致動器具有定子和活動件，該活動件至少部分具有順磁材料或者鐵磁材料并且通過施加電磁場而能夠從第一位置移動至第二位置，其中，該活動件以能縱向移動的方式支承在管中，其中，該管包含鐵磁材料。
[0008]與氣隙相比或者與如現有技術中不包含鐵磁材料的管相比，通過使用包含鐵磁材料的管而提高了磁導率。由此，與現有技術相比，電磁致動器的保持力和切換力發生變化。尤其通過提高磁導率而能夠在啟用線圈時更好地閉合線圈(為了產生電磁場而設置)周圍的磁回路，由此，將會提高由線圈所產生的電磁場且尤其提高磁通量。由此，提高了切換力并且尤其增大了電磁致動器的效率。鐵磁性材料在本發明的范圍內尤其被理解為鐵磁材料。
[0009]優選的是，管的磁導率至少部分位于1.2至200之間，尤其位于2至200之間，尤其優選地位于5至20之間。也可以合理地設置從2至100的范圍。
[0010]優選的是，所述管的磁導率至少部分位于下限為1.2的范圍內。優選的是，該磁導率的下限為2。此外優選的是，該磁導率的下限為3，4或5。所述管的磁導率的上限至少部分優選為200，尤其優選為100。尤其優選的是所述上限為40，30，25或12。尤其有利的是磁導率的范圍在1.2至100、1.2至40、2至30、4至25或者5至12。
[0011]管的材料或者管的部段的材料可以是金屬合金，該金屬合金具有相應的磁導率。所述材料也可以是鐵磁材料，例如鎳鐵化合物。此外，特別優選的是，所述管可以包括填充有鐵磁顆粒的塑料。該變型是特別優選的，因為該變型易于生產且此外還具有相對于轉子或者活動件的更小的阻抗，從而以更小的力來實現活動件的移動。優選的是，分布于整個管上的磁導率都是相同的。
[0012]特別優選的是以下變型，S卩，其中所述管在軸向方向上具有磁導率彼此不同的多個區域。由此，能夠以期望的方式來設定磁通線。當至少一個與管的中部區域相鄰的區域具有比管的中部區域更高的磁導率時，有效地避免磁短路，從而顯著地提高效率。
[0013]優選的是，管的至少一個區域具有各向異性的磁導率。由此，尤其避免了所述管使得布置在所述管上或者在所述管附近的磁體的磁南極和磁北極發生磁短路。尤其優選的是一個實施方式，在該實施方式中在所述管的徑向方向上的磁通量大于在所述管的軸向方向上的磁通量。
[0014]優選的是，管在周向方向上包括一區域，該區域的磁導率不同于在周向方向上與其相鄰的區域的磁導率。由此，能夠促使活動件在執行縱向移動時不在所述管中旋轉或發生微小旋轉。能夠例如在周向方向上相鄰布置兩個、四個或者更多個區域，其中，相鄰區域的磁導率彼此不同。
[0015]優選的是，如此改進根據本發明的電磁致動器，使得活動件通過永磁場被保持或者將被保持在第一位置上，并且在移動到第二位置中之后，活動件通過永磁場被保持或將被保持在第二位置上。
[0016]通過使用永磁場能夠實現的是，尤其將活動件依次無功率地保持在第一位置以及第二位置上，而無需向系統中引入其它功率。
[0017]特別優選的是一種實施方式，在該實施方式中定子包括兩個永磁體，該兩個永磁體彼此極性相反。在本發明的范圍內彼此極性相反尤其意味著，兩個永磁體相對布置的極相互排斥，即相同的極彼此相鄰。由此，特別簡單地實現了將活動件無功率地保持在第一位置和/或第二位置上。此時，活動件優選不包括永磁體，而是僅由順磁材料和/或鐵磁材料制成并且必要時額外地由非磁性材料制成，其中，因較大的磁場增強效果而優選使用鐵磁材料。
[0018]優選的是，設置用于產生電磁場的線圈，該線圈優選布置在永磁體之間。通過該布置能夠實現的是，即使在電磁場相對較小的情況下也能移動活動件。在移動或切換電磁致動器時，兩個永磁體的永磁場與線圈的電磁場共同作用。由此，實現了永磁體不被電磁場消磁。
[0019]優選設有兩個限定第一位置和第二位置的止擋件。通過這兩個止擋件，活動件進入無法超越的相應的最終位置或中間位置。優選的是，當活動件貼靠到止擋件上時，尤其不會消失的力沿止擋件方向作用在活動件上。此時優選的是，沿亞穩定位置方向拉動活動件，然而所述活動件因止擋件而無法完全達到該亞穩定位置。在活動件貼靠在第一位置上以及貼靠在第二位置上的情況下，磁力沿各個止擋件的方向作用于相應位置上，即第一位置上，使得活動件被受限保持在止擋件上。由此，產生一個十分受限的位置。
[0020]除了止擋件還可行的是，不設置止擋件并且實現在通過永磁體的永磁場與活動件的材料共同作用的能量最小值區域內的第一位置或第二位置。但是具有止擋件的變型因受限的位置而明顯是優選的。
[0021 ] 當在定子的永磁體之間布置順磁材料和/或鐵磁材料時，向電磁場提供特別小的功率就足以實現活動件從第一位置移動至第二位置或者反之亦然。此時，順磁材料和/或鐵磁材料尤其為定子的一部分。
[0022]優選的是，線圈被永磁體以及順磁材料和/或鐵磁材料，尤其是定子的順磁材料和/或鐵磁材料向外包圍。
[0023]通過布置順磁材料和/或鐵磁材料，不僅在活動件中同時也在定子中產生用于線圈的軟磁性背鐵，從而在流經線圈的電流很小時就已能夠實現高磁場以及由此產生高功率
Fth也/又。
[0024]根據本發明的活動件的縱向移動優選沿著管的縱軸線進行。所述管優選為柱形。優選的是，產生繞縱軸線對稱的，尤其是旋轉對稱的磁場。由此并且尤其通過如下措施，即活動件、線圈、管和/或永磁體的截面為環形，并且尤其在垂直于縱軸線的截面上，力均勻地作用于活動件上，從而能夠以較小的功率來實現移動。對于活動件的該移動過程或者從第一位置至第二位置或者反向的切換過程來說，經過線圈的少于100毫秒且小于500毫安的短的電切換脈沖就已足夠。
[0025]優選一種外科或醫療