外科手术马达的制作方法

本发明涉及电动马达，具体地是高速外科手术马达，其包括转子，所述转子由承载至少一个定子绕组的大致中空圆柱形线圈架同心地围绕。此外，本发明涉及在这种马达中使用的线圈架。

背景技术：

这种类型的马达以它们在最小的结构的情况下提供非常高的输出的事实为依据，以使得可容易地达到高达200,000rpm的旋转速度。因此，此类马达尤其适用于驱动外科器械。

例如在文献ep2135567a1中描述了通用马达。然而，在这种已知的情况下，结构是这样的，定子绕组嵌入浇注混合物中。

与此相比，现代马达包括通常由塑料材料通过注塑成型制成的线圈架，至少一个定子绕组施加至所述线圈架。所述设计使得至少一个定子绕组能够以甚至更节省空间的方式容纳在马达中。同时，可降低制造成本，被注塑成型成越来越复杂形状的线圈架使得线圈架能够永久地固定在马达外壳中，并且使得具有预定构型的线圈绕组能够永久地固定而不需要任何附加部件。

为了进一步增加所述马达的输出，考虑到其他特殊特征(即线圈架通常具有相比于内径的相当大的轴向长度)，努力进一步减小转子与线圈架之间的空气隙，例如减小到0.1至0.3mm的范围。已经证明，在这种结构设计的常规马达中，转子的突然阻塞引起早期故障。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是进一步开发上述类型的电动马达，以使得即使在使用相对长的定子绕组时也能维持简单的组装，同时可靠地确保在贯穿马达的整个使用寿命期间保持恒定高的马达输出。

这个目的通过权利要求1的特征，并且相应地通过根据权利要求8所述的线圈架来实现。

根据本发明，发现通常通过注塑成型制造的、具有相对复杂的几何形状(即具有相对于彼此在空间上具有窄公差的不同配合表面，特别是在具有相比于直径的相对大的轴向长度时)的线圈架经受最小的不受控制的变形，通过所述变形，在已施加定子绕组时并且相应地在连续的安装步骤中，空气隙在转子的长度上变得不规则。在马达的操作过程中，在此过程中马达被有规律地制备并且相应地经受灭菌过程，例如经受蒸汽压力灭菌，空气隙内的所述不规则性不断增加，直到转子最终阻塞。

根据本发明，线圈架由非导电的完全陶瓷体形成，或者呈复合体的形式，其中至少一个尺寸稳定的框架元件通过用塑料注塑成型而嵌入在通过注塑成型而产生的塑料体中。完全陶瓷体的使用对于较简单的几何形状是有用的，以便最小化制造成本。作为复合体的线圈架的构型提供了特殊优点，即可持续最小化制造成本并且线圈架的成形可能总是复杂的。通过根据本发明的注射成型工艺，在复合部件之间进行特别紧密的连接，以使得框架元件即使在仅仅要求非常小的体积时也向线圈架赋予显著提高的强度，由此线圈架的上述不受控制的变形即使在长期操作期间并且甚至在电动马达的重复制备的情况下也不再发生。甚至可通过对框架元件的特定表面处理来改善齿接。因此，即使当线圈架具有相对大的轴向长度时，也可能以最小的空气隙进行工作，并且以这种方式在贯穿马达的整个使用寿命期间提供较高的马达输出。

已经证明，当框架元件采用套筒主体的简单形状时，提供足够的附加强度以便提供马达的长期功能可靠性。

优选地，套筒主体由非导电材料制成，其中所述套筒主体至少部分地形成线圈架的圆柱形内表面。所述构型确保线圈架在决定性位置处的尺寸稳定性，即其中重要的是永久地维持与转子的空气隙。

在试验期间已经证明，当套筒主体形成为具有在0.01×d至0.03×d的范围内的壁厚时，对于充分提高尺寸稳定性而言所述构型已经足够了，其中d为线圈架的内径。以这种方式，线圈架的总体结构在很大程度上保持不受修改的影响。

外科手术电动马达通过具有约12mm的外径的转子来运行。在这种情况下，套筒主体的壁厚可在0.1至0.5mm的范围内。

当框架元件由陶瓷部件，特别是氧化物陶瓷部件形成时，所述框架元件可直接邻近转子，以使得所述框架元件不需要用塑料径向向内注塑成型。此外，可通过简单的方法步骤向陶瓷部件赋予非常适合于与塑料材料齿接的表面。陶瓷套筒的内径可以合理的花费来机器加工成相应的精确尺寸，以便实现甚至最小的空气隙。这种类型的陶瓷材料此外还提供被适配成通过过热蒸汽容易消毒的优点。

有利的改进形式是从属权利要求的主题。

附图说明

以下，通过示意图详细说明本发明的实施方案，其中：

图1示出用于接收外科手术电动马达的定子绕组的线圈架的前视图；

图2示出图1中的细节“ii”的放大表示；

图3示出根据图1的剖视图“iii-iii”；

图4示出图3中的剖视图“iv-iv”；并且

图5示出施加至线圈架的定子绕组的透视图。

具体实施方式

在图中，参考数字10表示未详细示出的电动马达的线圈架，所述电动马达可以是例如高速外科手术马达。承载至少一个定子绕组40(如图5所示)的大致中空圆柱形设计的线圈架10围绕通常承载圆柱形永磁体的转子(未详细示出)。转子因此由大致中空圆柱形线圈架10同心地围绕，其中连续空气隙被维持在十分之一mm的范围内，以便最小化马达的输出损失。

这种类型的马达具有较小的总体尺寸。例如，转子的直径等于约12mm，线圈架的长度l10在约40mm的范围内。

由于除了定子绕组的固定之外，如从图5可明显看出，其他功能(例如像马达外壳中的稳定性)被授予线圈架以用于最小化马达的总体尺寸，如图1至5所示，相对复杂的形状被赋予线圈架10，以使得所述线圈架10通常被设计为精密的塑料注塑成型部分。因此，可使用适合于这种制造的所有已知类型的塑料。此类塑料材料的实例优选地是耐高温的热塑性塑料，诸如来自聚芳醚酮或聚苯硫醚(pps)的材料组中的聚醚醚酮(peek)。

所示实施方案的线圈架10基本上采用台阶式圆柱形套筒的形状，包括第一较长套筒部分12和第二较短套筒部分14。两个套筒部分12、14之间的固定部分16位于布置有均匀分布在周边上的六个蘑菇形辐条构件18的位置处。用20表示的焊接区在肋22中的较长套筒部分12的侧面上是连续的，所述肋22伸向朝向前端径向轻微渐缩的肋延伸部24(参考图3)。较长套筒部分12在肋22之间形成为是薄壁的。

从图5可明显看出，辐条构件18、肋22和肋延伸部24承担固定具有精确结构化形状的定子绕组的作用。

较短套筒部分14形成为具有约11mm的外径的中空圆柱形。

由于马达的较小尺寸，所以线圈架10是以高度精确的方式制造的部件，在所述方式中必须精确地观察诸如1mm的辐条宽度b20、1.5mm的肋厚度s22的最小尺寸，其中公差宽度为0.05mm。由于经济效率的原因，线圈架呈塑料注塑成型部分的形式。

为了能够进一步增加马达的输出，重要的是尽可能完全地利用所构造的可用空间来容纳定子绕组，如图5所示。为了同时保证马达的长期稳定性，图中所示的线圈架10以所述线圈架10呈复合体的形式的事实为依据，其中至少一个尺寸稳定的框架元件通过用塑料注塑成型而嵌入在通过注塑成型而制造的塑料体中，所述框架元件在图3和图4中由交叉阴影线强调。在所示实施方案中，涉及不同直径的两个陶瓷套筒30、32，所述两个陶瓷套筒30、32在较短套筒部分14的整个长度上延伸并且在较长套筒部分12的几乎整个长度上延伸，并且每个陶瓷套筒在固定部分16的区域中结束。

在所示的情况下，选择陶瓷部件作为尺寸稳定的框架元件，因为如从图3和图4可明显看出，框架元件在远距离上形成线圈架10的内表面34、36，所述内表面34、36与转子相对并且因此意图由非导电材料制成。这里氧化物陶瓷特别合适。框架元件的内表面34、36被磨削成适当尺寸以用于提供尽可能高的尺寸精度，这允许在定子的整个长度上以转子与定子之间的恒定的最狭窄的空气隙来操作。然而，当框架元件用塑料完全注塑成型时，还可使用增加注塑成型体的尺寸稳定性的其他材料，诸如金属材料或其他陶瓷材料，例如像碳化硅(sic)或金属陶瓷材料。

在所示的实施方案中，线圈架10中的塑料材料的成分尽可能地减小，因为较长套筒部分12的肋22之间不再设置塑料，这从根据图4的截面视图可明显看出。然而，可能向线圈架10赋予足够高的长期尺寸稳定性，即使陶瓷套筒30的壁厚d30在0.01×di10至0.03×di10的范围内，其中di10是线圈架10的内径。在根据所示实施方案的尺寸的情况下，陶瓷套筒30和相应32的壁厚d30的范围为0.1至0.5mm。

已经证明的是，所描述的结构使得线圈架10能够设置有目前为止尚未实现的长期尺寸稳定性，同时维持用于布置定子绕组并且用于在马达外壳中固定的常规安装步骤，长期尺寸稳定性还承受马达的重复杀菌和制备，这允许进一步减小线圈架与转子之间的空气隙。

当然，与所示实施方案的偏离是可能的，而不偏离本发明的基本思想。在所述情况下，线圈架以非常复杂的方式设计成具有多个配合和功能表面，以使得由于制造的经济效率的原因，使用注模成型塑料体7作为基底。然而，在线圈架的较简单的几何形状的情况下，还可能的是将线圈架完全设计成非导电的完全陶瓷体的形式，这被认为是独立的发明。

当然，尺寸稳定的框架元件还可采用任何其他形状，只要它实现增加尺寸稳定性的功能。框架元件也可包括网状物或网格结构。

因此，本发明提供用于电动马达，具体地是高速外科手术马达的线圈架，其中转子由承载至少一个定子绕组的大致中空圆柱形线圈架同心地围绕。为了确保合理的努力，当施加定子绕组时并且在其他安装步骤期间，维持在使用通常利用复杂成形的注射成型方法优选地产生的线圈架与在所述线圈架中运行的转子之间的尽可能窄的空气隙，本发明包括特殊特征，即线圈架由非导电的完全陶瓷体形成，或者呈复合体的形式，其中至少一个尺寸稳定的框架元件被通过用塑料注塑成型而嵌入在通过注塑成型优选地产生的塑料体中。