[0033]图2还示出了远侧定子极靴20的轴向中平面26和远侧转子极靴32的轴向中平面40。在所示的第一位置6，远侧转子极靴32的轴向中平面40配置在远侧定子极靴20的轴向中平面26的远侧。由于转子30将其远侧转子极靴32布置成更靠近远侧环形磁体12，因此远侧环形磁体12在转子极靴32上施加比近侧环形磁体14在转子30的近侧转子极靴34上施加更大的引力。这将转子30保持在第一位置6中。
[0034]图3示出了在转子30位于远侧止动件44上的第一位置6的情况下致动器I的近侧区域的剖面图。这使得近侧转子极靴34在其整个长度上叠盖近侧定子极靴22。同时，近侧转子极靴34的中平面42布置在近侧定子极靴22的中平面28的远侧。在转子30和近侧环形磁体14之间不存在叠盖或仅存在少量叠盖。
[0035]如果期望由转子30从第一位置6变化到第二位置8的位置，除了环形永磁体12、14的永磁场之外，向线圈6施加电流，并且由线圈6以电磁方式产生的磁场穿过磁性回路元件18和定子极靴20、22，并且穿过管2而进入转子30的极靴32、34中。在该情况下，由线圈6产生的磁场被取向成使得其支持由环形磁体14所产生的磁场并且抵消由环形磁体12所产生的磁场。由于近侧转子极靴34的在图1至图3中示出的几何形状完全覆盖近侧定子极靴22，因此在该情况下实现非常有效的磁通，并且在转子30上施加强的切换力。同时，由远侧环形磁体12施加的保持力减小。在切换之后，即，在转子30到达第二位置8之后，中断向线圈16的电流施加，并且其表现在环形磁体14的永磁场的保持力上。
[0036]在力/路径图中，图4示出了一方面在图1至图3中的根据本发明的致动器I且另一方面具有相当大尺寸的常规致动器的在致动器中的转子位置上的保持力或者相应的切换力的相依性。能够看出根据本发明的布置的保持力50超过已知布置的保持力60大约15%，其被示出为曲线50的斜率比曲线60的斜率要陡约15%。
[0037]实曲线和虚曲线52、54、62和64均示出了当向相应的线圈施加正向或负向电流时正向或者相应的负向切换力，即，基于其位置作用在转子上的力。所有曲线相对于绕坐标系的原点的180°的旋转是对称的，这是因为相关的致动器被对称地构造。
[0038]曲线52和62以及曲线54和64描述了当切换信号是正的时或者相应地当切换信号是负的时作用在转子上的切换力。在根据本发明的致动器的情况下，切换力显著增加。以曲线52和62为例，清楚的是，在-0.085mm的转子位置处在根据本发明的致动器中从保持力到切换力的跳跃与常规致动器相比，即，一方面曲线62和60之差与另一方面曲线52和50之差，增加几乎70%，然而在切换力与保持力之间的绝对差较小的情况下的位置+0.085mm处，跳跃意味着约270%的相对增加。
[0039]在转子位于位置-0.085mm处时，其以大约_2mN的保持力保持在该位置。在绝对值中，该图还揭示了当施加正向切换力时在常规致动器的情况下作用在转子上的力仅约为0.4mN，然而该力在根据本发明的致动器的情况下几乎接近1.5mNo因此，施加给致动器的力在切换过程开始时比常规致动器的情况已经大了几乎4倍，因此切换过程更快地开始，并且转子30更快地离开其当前位置。由于在整个切换过程中作用在致动器上的力在根据本发明的致动器的情况下比在常规致动器的情况下更大，因此整个切换过程也更快。
[0040]在相同尺寸的情况下实现更快的切换，这是因为几何形状导致永磁体12、14和线圈16更有效的使用。
[0041]所有命名的特征(包括从附图单独获得的那些特征)以及结合其它特征被公开的单独特征被单独且结合地当作本发明的必须特征。根据本发明的实施方式能够借助单独特征或者几个特征的组合来实现。
[0042]附图标记列表
[0043]I致动器
[0044]2 管
[0045]4 中心轴线
[0046]6第一位置
[0047]8第二位置
[0048]10 定子
[0049]12远侧环形磁体
[0050]14近侧环形磁体
[0051]16 线圈
[0052]18磁性回路元件
[0053]20远侧定子极靴
[0054]22近侧定子极靴
[0055]24定子的对称平面
[0056]26远侧定子极靴的中平面
[0057]28近侧定子极靴的中平面
[0058]30 转子
[0059]32远侧转子极靴
[0060]34近侧转子极靴
[0061]36 间隙
[0062]38转子的对称平面
[0063]40远侧转子极靴的中平面
[0064]42近侧转子极靴的中平面
[0065]44远侧止动件
[0066]46近侧止动件
[0067]50保持力(根据本发明)
[0068]52来自正脉冲的力(根据本发明)
[0069]54来自负脉冲的力(根据本发明)
[0070]60保持力(常规致动器)
[0071 ]62来自正脉冲的力(常规致动器)
[0072]64来自负脉冲的力(常规致动器)
【主权项】
1.一种双稳态电磁致动器(I)，该双稳态电磁致动器(I)尤其用于外科器械，该双稳态电磁致动器⑴包括定子(10)和转子(30)，所述定子(10)布置在管(2)的外侧，所述转子(30)安装在所述管(2)中从而能够沿纵向方向轴向移位，所述转子至少部分地由永磁性材料和/或铁磁性材料构成，并且通过施加电磁场所述转子能够在第一位置(6)和第二位置(8)之间可逆地运动，其中所述定子(10)设置有:两个环形永磁体(12，14)，这两个环形永磁体沿相反方向被轴向极化；用于产生电磁场的线圈(16);以及具有两个定子极靴(20,22)的磁性回路元件(18)，其特征在于，具有所述定子极靴(20，22)的所述磁性回路元件(18)封闭所述线圈(16)，并且所述定子极靴(20，22)在所述线圈(16)和所述环形永磁体(12，14)之间布置在所述线圈(16)的两侧，其中所述转子(30)具有两个转子极靴(32，34)，其中所述定子极靴(20，22)的轴向宽度比所述转子极靴(32，34)的轴向宽度小。2.根据权利要求1所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，所述定子极靴(20，22)的轴向宽度小于所述双稳态电磁致动器(I)在所述第一位置(6)和所述第二位置(8)之间的轴向行程。3.根据权利要求1或2所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，具有所述转子极靴(32，34)的所述转子(30)在轴向方向上的总长度大于所述定子极靴(20，22)在轴向方向上的外部间距。4.根据权利要求1至3中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，所述转子极靴(32，34)的轴向中平面(40，42)之间的间距大于所述定子极靴(20，22)的轴向中平面(26，28)之间的间距。5.根据权利要求1至4中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，所述定子极靴(20，22)具有彼此相等的轴向宽度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，所述转子极靴(32，34)具有彼此相等的轴向宽度。7.根据权利要求1至6中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，所述定子(10)和/或所述转子(30)分别被设计成关于对称平面(24，38)对称。8.根据权利要求1至7中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，所述转子(30)在所述第一位置(6)和/或所述第二位置(8)之间抵靠止动件(44，46)。9.根据权利要求1至8中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，在最终位置尤其是所述第一位置(6)和/或所述第二位置(8)中，布置在所述最终位置的所述转子极靴(32，34)在轴向方向上至少部分地覆盖与所述转子极靴相对的所述定子极靴(20，22)，其中，布置在所述最终位置的所述转子极靴(32，34)的中平面(40，42)朝向所述最终位置在轴向方向上超过与所述转子极靴相对的所述定子极靴(20，22)的中平面(26，28)。10.根据权利要求1至9中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)，其特征在于，在最终位置，未布置在所述最终位置中的所述转子极极靴(32，34)在轴向方向上完全覆盖与所述转子极靴相对的所述定子极靴(20，22)，其中，未布置在所述最终位置中的所述转子极靴(32,34)的中平面(40，42)朝向所述最终位置在轴向方向上超过与所述转子极靴相对的所述定子极靴(20，22)的中平面(26，28)。11.一种外科器械，该外科器械尤其是内窥镜，该外科器械具有根据权利要求1至10中任一项所述的双稳态电磁致动器(I)。
【专利摘要】本发明涉及尤其用于外科器械的双稳态电磁致动器(1)，该双稳态电磁致动器包括定子(10)和转子(30)，所述定子(10)布置在管(2)的外侧，所述转子(30)安装在管(2)中从而能够沿纵向方向轴向移位，转子至少部分地由永磁性材料和/或铁磁性材料构成，并且通过施加电磁场该转子能够而在第一位置(6)和第二位置(8)之间可逆地运动。定子(10)设置有：沿相反方向被轴向极化的两个环形永磁体(12，14)；用于产生电磁场的线圈(16)；以及具有两个定子极靴(20，22)的磁性回路元件(18)。在根据本发明的致动器(1)中，包括定子极靴(20，22)的磁性回路元件(18)封闭线圈(16)。定子极靴(20，22)在线圈(16)和环形永磁体(12，14)之间布置在线圈(16)的两侧。转子(30)具有两个转子极靴(32，34)，其中定子极靴(20，22)的轴向宽度比转子极靴(32，34)的轴向宽度小。
【IPC分类】H01F7/16, H01F7/08
【公开号】CN104995697
【申请号】CN201480007543
【发明人】M·维特斯
【申请人】奥林匹斯冬季和Ibe有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2014年1月14日
【公告号】DE102013202019A1, EP2954542A1, US20150340937, WO2014121881A1