用于外科器械的电磁致动器的制造方法
【专利说明】用于外科器械的电磁致动器
[0001]本发明涉及一种用于外科器械或医疗器械的电磁致动器，尤其是内窥镜，其中该致动器具有定子和活动件，该活动件至少部分具有顺磁性材料和/或铁磁性材料并且通过施加电磁场而能够从第一位置移动至第二位置，其中，该活动件以可纵向移动的方式支承在管中。此外，本发明还涉及一种用于生产管的方法。
[0002]在DE 196 18 355 C2中已知一种具有布置在远侧的物镜的内窥镜，该内窥镜的图像被图像传递装置传递至近侧端部并且该图像传递装置具有至少一个如透镜组的光学元件，该光学元件在光学轴线方向上可通过微型驱动装置来移动以进行对焦和/或改变焦距，其中，该微型驱动装置具有至少一个旋转对称的、可轴向移动的套筒，该套筒包围和容纳可移动透镜组的透镜以及光学元件，并且其中，该套筒由永磁材料制成，并且可在由线圈装置产生的磁场中移动。为了移动和保持套筒将持续产生电磁场。
[0003]在DE I 253 407 B中已知一种具有用于待观测体腔部分的远侧发射照明装置的和图像导体的内窥镜，该图像导体通过可在轴向方向上调节的物镜来拍下被照亮的图像并输送至目镜或相机，其中，用于至少两个图像锐度设置的物镜因被用作锚部(Anker)的物镜架的电磁干扰而能够关于图像导体的远侧端部从一个位置移动至另一个位置。在此，两个位置中的至少一个位置因永久施加的电磁场而实现并且另一个位置因弹簧的作用而实现。
[0004]在DE102011 006 814 Al中公开了一种用于外科或医疗器械的电磁致动器，其中，该致动器具有定子和活动件，该活动件至少部分具有顺磁材料或者铁磁材料并且通过施加电磁场能够从第一位置移动至第二位置。此外，设有管，在该管中以能沿纵轴向移动的方式支承有活动件。
[0005]本发明的任务在于，提供一种电磁致动器，借助该电磁致动器能够将活动件无功率地保持在限定的位置上，其中，在移动致动器的活动件时应实现较小功率和较好的效率。
[0006]该任务通过权利要求1的主题来解决。本发明的改进是从属权利要求的主题。
[0007]该任务通过一种用于外科或医疗器械的电磁致动器来解决，该外科或医疗器械尤其是内窥镜，其中，该致动器具有定子和活动件，该活动件至少部分具有顺磁材料或者铁磁材料并且通过施加电磁场而能够从第一位置移动至第二位置，其中，该活动件以能纵向移动的方式支承在管中，其中，该管包含铁磁材料。
[0008]与气隙相比或者与如现有技术中不包含铁磁材料的管相比，通过使用包含铁磁材料的管而提高了磁导率。由此，与现有技术相比，电磁致动器的保持力和切换力发生变化。尤其通过提高磁导率而能够在启用线圈时更好地闭合线圈(为了产生电磁场而设置)周围的磁回路，由此，将会提高由线圈所产生的电磁场且尤其提高磁通量。由此，提高了切换力并且尤其增大了电磁致动器的效率。铁磁性材料在本发明的范围内尤其被理解为铁磁材料。
[0009]优选的是，管的磁导率至少部分位于1.2至200之间，尤其位于2至200之间，尤其优选地位于5至20之间。也可以合理地设置从2至100的范围。
[0010]优选的是，所述管的磁导率至少部分位于下限为1.2的范围内。优选的是，该磁导率的下限为2。此外优选的是，该磁导率的下限为3，4或5。所述管的磁导率的上限至少部分优选为200，尤其优选为100。尤其优选的是所述上限为40，30，25或12。尤其有利的是磁导率的范围在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属合金，该金属合金具有相应的磁导率。所述材料也可以是铁磁材料，例如镍铁化合物。此外，特别优选的是，所述管可以包括填充有铁磁颗粒的塑料。该变型是特别优选的，因为该变型易于生产且此外还具有相对于转子或者活动件的更小的阻抗，从而以更小的力来实现活动件的移动。优选的是，分布于整个管上的磁导率都是相同的。
[0012]特别优选的是以下变型，S卩，其中所述管在轴向方向上具有磁导率彼此不同的多个区域。由此，能够以期望的方式来设定磁通线。当至少一个与管的中部区域相邻的区域具有比管的中部区域更高的磁导率时，有效地避免磁短路，从而显著地提高效率。
[0013]优选的是，管的至少一个区域具有各向异性的磁导率。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体的磁南极和磁北极发生磁短路。尤其优选的是一个实施方式，在该实施方式中在所述管的径向方向上的磁通量大于在所述管的轴向方向上的磁通量。
[0014]优选的是，管在周向方向上包括一区域，该区域的磁导率不同于在周向方向上与其相邻的区域的磁导率。由此，能够促使活动件在执行纵向移动时不在所述管中旋转或发生微小旋转。能够例如在周向方向上相邻布置两个、四个或者更多个区域，其中，相邻区域的磁导率彼此不同。
[0015]优选的是，如此改进根据本发明的电磁致动器，使得活动件通过永磁场被保持或者将被保持在第一位置上，并且在移动到第二位置中之后，活动件通过永磁场被保持或将被保持在第二位置上。
[0016]通过使用永磁场能够实现的是，尤其将活动件依次无功率地保持在第一位置以及第二位置上，而无需向系统中引入其它功率。
[0017]特别优选的是一种实施方式，在该实施方式中定子包括两个永磁体，该两个永磁体彼此极性相反。在本发明的范围内彼此极性相反尤其意味着，两个永磁体相对布置的极相互排斥，即相同的极彼此相邻。由此，特别简单地实现了将活动件无功率地保持在第一位置和/或第二位置上。此时，活动件优选不包括永磁体，而是仅由顺磁材料和/或铁磁材料制成并且必要时额外地由非磁性材料制成，其中，因较大的磁场增强效果而优选使用铁磁材料。
[0018]优选的是，设置用于产生电磁场的线圈，该线圈优选布置在永磁体之间。通过该布置能够实现的是，即使在电磁场相对较小的情况下也能移动活动件。在移动或切换电磁致动器时，两个永磁体的永磁场与线圈的电磁场共同作用。由此，实现了永磁体不被电磁场消磁。
[0019]优选设有两个限定第一位置和第二位置的止挡件。通过这两个止挡件，活动件进入无法超越的相应的最终位置或中间位置。优选的是，当活动件贴靠到止挡件上时，尤其不会消失的力沿止挡件方向作用在活动件上。此时优选的是，沿亚稳定位置方向拉动活动件，然而所述活动件因止挡件而无法完全达到该亚稳定位置。在活动件贴靠在第一位置上以及贴靠在第二位置上的情况下，磁力沿各个止挡件的方向作用于相应位置上，即第一位置上，使得活动件被受限保持在止挡件上。由此，产生一个十分受限的位置。
[0020]除了止挡件还可行的是，不设置止挡件并且实现在通过永磁体的永磁场与活动件的材料共同作用的能量最小值区域内的第一位置或第二位置。但是具有止挡件的变型因受限的位置而明显是优选的。
[0021 ] 当在定子的永磁体之间布置顺磁材料和/或铁磁材料时，向电磁场提供特别小的功率就足以实现活动件从第一位置移动至第二位置或者反之亦然。此时，顺磁材料和/或铁磁材料尤其为定子的一部分。
[0022]优选的是，线圈被永磁体以及顺磁材料和/或铁磁材料，尤其是定子的顺磁材料和/或铁磁材料向外包围。
[0023]通过布置顺磁材料和/或铁磁材料，不仅在活动件中同时也在定子中产生用于线圈的软磁性背铁，从而在流经线圈的电流很小时就已能够实现高磁场以及由此产生高功率
Fth也/又。
[0024]根据本发明的活动件的纵向移动优选沿着管的纵轴线进行。所述管优选为柱形。优选的是，产生绕纵轴线对称的，尤其是旋转对称的磁场。由此并且尤其通过如下措施，即活动件、线圈、管和/或永磁体的截面为环形，并且尤其在垂直于纵轴线的截面上，力均匀地作用于活动件上，从而能够以较小的功率来实现移动。对于活动件的该移动过程或者从第一位置至第二位置或者反向的切换过程来说，经过线圈的少于100毫秒且小于500毫安的短的电切换脉冲就已足够。
[0025]优选一种外科或医疗