电动机、致动器、及医疗支撑臂装置的制作方法

本公开涉及电动机、致动器、以及医疗支撑臂装置。

背景技术：

最近，在医疗领域，支撑臂装置用于支持手术和检查。例如，提出一种方法，其中用于观察手术部位的观察单元(诸如相机)设置在支撑臂装置的臂部单元的前缘上，并且外科医生在通过观看观察单元获取的图像时进行手术。还提出了一种方法，其使支撑臂装置执行过去手动完成的工作，诸如，用支撑臂装置的臂部单元支撑治疗工具，诸如，镊子。

在这一点上，通常，在医疗电气设备(ME设备)中，需要提供一定的安全标准(例如，国际安全标准IEC 060601-1)所需的绝缘以保护患者和操作者(外科医生)。例如，在支撑臂装置具有可移动机构(其中致动器设置在接合单元中)的情况下，需要使致动器的电动机绝缘以便满足一定的安全标准。

例如，作为与电动机的绝缘有关的技术，专利文献1公开了一种电动机的外壳由绝缘树脂制成的技术。根据该技术，通过具有绝缘树脂(构成满足根据安全标准确定的要求厚度的外壳)的厚度，从而能够确保安全因素(诸如冲击防止)的高可靠性。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP H8-308162A

技术实现要素：

技术问题

然而，在将利用一定厚度的绝缘树脂构造电动机的外壳的方法(如同专利文献1中描述的技术)应用于支撑臂装置的情况下，存在电动机变得体积更大的可能性，或者换言之，致动器可能变得体积更大，因此，臂部单元可能体积更大。

另一方面，如果考虑到在医疗领域中使用，支撑臂装置的臂部单元需要更加紧凑。这是因为如果臂部单元的构造大，存在进行手术的外科医生的工作区和外科医生的视野受限于臂部单元的风险，从而抑制顺利工作。

以这种方式，在诸如医疗支撑臂装置的接合单元的医疗电气设备的可移动机构中，需要通过满足一定的安全标准实现更紧凑构造并且也确保高安全性的技术。因此，本公开提出一种新的且改善的电动机、致动器、及医疗支撑臂装置，其能够被构造为更紧凑并且还能够确保更高的安全性。

问题的解决方案

根据本公开内容，提供一种电动机。电气有源部件设置有绝缘结构，使得电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足有关医疗电气设备的一定的安全标准。

根据本公开内容，提供一种致动器，包括：电动机，所述电动机的电气有源部件设置有绝缘结构，使得电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足有关医疗电气设备的一定的安全标准。在医疗电气设备的驱动机构中使用致动器。

根据本公开内容，提供一种医疗支撑臂装置，包括：臂部单元，由多个接合单元组成；以及医疗工具，设置在臂部单元的前缘上。在设置在接合单元中的致动器的电动机中，电气有源部件设置有绝缘结构，使得电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足有关医疗电气设备的一定的安全标准。

根据本公开内容，电动机内部的电气有源部件设置有绝缘结构，使得电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足有关医疗电气设备的一定的安全标准。因此，当这样的电动机安装到可移动机构中时，不必在电动机与电动机所附接的另一构件之间设置绝缘结构。因此，可以实现能够被构造为更紧凑并且也能够确保更高的安全性的可移动机构。

本发明的有益效果

根据如上所述的本公开内容，可以实现能够被构造为更紧凑并且也能够确保更高的安全性的可移动机构。应注意，如上所述的效果不必是限制性的，并且与以上效果一起或代替以上效果，可以表现出希望的被引进本说明书的任何效果或者从本说明书可以预期的其他效果。

附图说明

[图1]图1是示出了典型的绝缘可移动机构的实例的示意图。

[图2]图2是示出了典型的绝缘可移动机构的另一实例的示意图。

[图3]图3是示出了已应用根据第一实施方式的电动机的医疗电气设备的可移动机构的示例性构造的示意图。

[图4]图4是垂直于根据第一实施方式的电动机的驱动轴的平面(X-Y平面)的截面图。

[图5]图5是穿过并平行于根据第一实施方式的电动机的驱动轴的平面(Y-Z平面)的截面图。

[图6]图6是垂直于根据第二实施方式的电动机的驱动轴的平面(X-Y平面)的截面图。

[图7]图7是穿过并平行于根据第二实施方式的电动机的驱动轴的平面(Y-Z平面)的截面图。

[图8]图8是示出了使用支撑臂装置进行手术的状态的示意图。

[图9]图9是示出了可以应用根据第一或第二实施方式的电动机的支撑臂装置的总体构造的实例的示图。

[图10]图10是示出了设置在图9中示出的支撑臂装置的每个接合单元中的致动器的示例性构造的分解立体图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本公开内容的(a)优选实施方式进行详细说明。在本说明书和附图中，以相同参考标号表示具有大致相同功能和结构的元件，并且省去重复性说明。

在下文中，将按以下顺序进行描述。

1.绝缘可移动机构的典型方法

1-1.用绝缘体覆盖电动机的方法

1-2.用绝缘体覆盖可移动机构的方法

1-3.对典型的绝缘方法的研究

2.第一实施方式

3.第二实施方式

4.第一和第二实施方式的总结

5.应用例

5-1.支撑臂装置的概述

5-2.支撑臂装置的总体构造

5-3.致动器的构造

6.补充

本文中，本公开涉及包括可由致动器驱动旋转的医疗电气设备的绝缘。如上所述，在医疗电气设备中，必须提供一定的安全标准所需的绝缘。在以下描述中，将作为一个例子描述安全标准是IEC 060601-1(对应于JIS中的JIS T 0601-1)的情况，该安全标准广泛用作医疗电气设备的国际安全标准。然而，本公开不限于这样一个实例，应用于医疗电气设备的安全标准可以是另一个标准。

根据IEC 060601-1，例如，必须确保电气有源部件(诸如，医疗电气设备内部的电动机的线圈)与人们(诸如操作者或患者)可以触摸的医疗电气设备的构件之间的一定绝缘性能。本文中，在说明书中，“电气有源部件”是指旨在在正常的使用期间承载电流的导电部分。在电动机的情况下，部件(诸如线圈、将电流从外部电源引导至线圈的线束、以及从导线可以连接的外部电源接收电流的基板)对应于电气有源部件。

在典型的电动机中，线圈可以由涂有绝缘套的漆包线制成，但漆包线套的绝缘性能常常不满足IEC 060601-1的需求。因此，在典型的电动机中，电动机本身被认为是不充分绝缘。因此，在使用典型的电动机的医疗电气设备中，电动机设置有满足IEC 060601-1规定的绝缘性能的绝缘结构。应注意，根据IEC 060601-1，可以通过在电气有源部件与附近的导体之间提供具有一定绝缘性能的绝缘体(固体绝缘)或者通过提供一定间隙距离和一定爬电距离来实现绝缘结构。

在下文中，首先，将在(1.绝缘可移动机构的典型的方法)中描述医疗电气设备的绝缘可移动机构的典型的现有方法。接下来，将在(2.第一实施方式)和(3.第二实施方式)中描述发明人构思的本公开内容的优选实施方式。接下来，将在(4.第一和第二实施方式的总结)中概括到目前为止描述的第一和第二实施方式表现的有利效果等等。此外，作为根据本公开内容的第一和第二实施方式的电动机的应用例，将在(5.应用例)中描述包括这样的电动机所应用的致动器的支撑臂装置的构造。

(1.绝缘可移动机构的典型方法)

在这一点上，在描述本公开内容的优选实施方式之前，为了进一步阐明本公开内容，将描述发明人对绝缘医疗电气设备的可移动机构的典型现有方法的研究结果，并且此外，将描述本公开内容的发明人构思背后的背景。

(1-1.利用绝缘体覆盖电动机的方法)

将参照图1描述绝缘可移动机构的典型方法的实例。图1是示出了典型的绝缘可移动机构的实例的示意图。

在图1中，示意性地示出了医疗电气设备的可移动机构。参照图1，可移动机构60由固定部分620、连接至固定部分620的电动机610、连接至电动机610的驱动轴并由于电动机610的驱动相对于固定部分620旋转驱动的可移动部分630组成。在可移动机构60中，固定部分620和可移动部分630对应于患者和操作者可能触摸的部分，并且包括例如由金属底盘制成的外部覆盖物。应注意在图1以及在下文论述的图2和图3中，为了使相应构件的布置中的关系更容易理解，出于方便用不同类型的阴影线遮蔽相应构件。

应注意，在以下描述中，当描述可移动机构和电动机的构造时，电动机的驱动轴的方向(即，旋转轴方向)也称为Z轴方向。此外，在垂直于Z轴方向的平面两个彼此正交的方向还分别称为X轴方向和Y轴方向。

如在图中示出的，在可移动机构60中，固体绝缘640(绝缘体640)设置在电动机610的壳体与固定部分620之间，并还设置在电动机610的驱动轴与可移动部分630之间。例如，绝缘体640由绝缘树脂等形成，并调整材料、厚度等以便满足IEC 060601-1规定的绝缘性能。因此，电动机610与固定部分620之间以及电动机610与可移动部分630之间的绝缘性能满足了IEC 060601-1的需求，并且维护了接触固定部分620和可移动部分630的患者和操作者的安全。以这种方式，给出了用绝缘体覆盖电动机610的方法作为绝缘可移动机构的典型方法的一个例子。在以上专利文献1中描述的技术可被认为是符合该方法的。

(1-2.用绝缘体覆盖可移动机构的方法)

将参照图2描述绝缘可移动机构的典型方法的另一实例。图2是示出了典型的绝缘可移动机构的另一实例的示意图。

在图2中，与图1相似，示意性地示出了医疗电气设备的可移动机构。参照图2，可移动机构70由固定部分720、连接至固定部分720的电动机710、连接至电动机710的驱动轴并由于电动机710的驱动相对于固定部分720旋转驱动的可移动部分730组成。在可移动机构70中，固定部分720和可移动部分730对应于患者和操作者可能触摸的部分，并且包括例如由金属底盘制成的外部覆盖物。

如在附图中示出的，在可移动机构70中，设置固体绝缘740(绝缘体740)以便覆盖整个可移动机构70。例如，绝缘体740由绝缘树脂等形成，并调整材料、厚度等以便满足IEC 060601-1规定的绝缘性能。因此，患者和操作者通过确保一定绝缘性能的绝缘体740接触固定部分720和可移动部分730，并且因此维护了患者和操作者的安全。以这种方式，给出了用绝缘体覆盖可移动机构70的方法作为绝缘可移动机构的典型方法的另一个例子。

(1-3.对典型绝缘方法的研究)

本文中，最近在医疗领域，支撑臂装置用于支持手术和检查。在包括驱动轴的支撑臂装置中，通过在对应于驱动轴的接合单元中提供致动器，并且控制致动器的电动机的驱动，从而控制臂部单元的位置和方位。以这种方式，医疗支撑臂装置的接合单元对应于以上论述的可移动机构60和70，并且接合单元需要符合IEC 060601-1的绝缘性能。

另一方面，在医疗支撑臂装置中，臂部单元需要更紧凑。这是因为如果臂部单元的构造大，存在进行手术的外科医生的工作区和外科医生的视野受限于臂部单元的风险，从而抑制顺利工作。此外，由于手术室中存在很多医务人员成员和其他医疗器械，因此需要更紧凑的医疗支撑臂装置以便不干扰这些附近的人和物体。

给定以上情况，考虑将上述典型绝缘方法的情况应用于医疗支撑臂装置的接合单元。首先，在应用用绝缘体覆盖电动机610的方法的情况下，电动机610体积变大，并且因此致动器体积变大，因此，担忧臂部单元体积可能变大。此外，利用该方法，由于绝缘体640还设置在电动机610的驱动轴上，存在电动机610的输出转矩可能受到限制使得绝缘体640不会变形或破裂的可能性。尝试确保电动机610的输出转矩需要体积大的绝缘体640改善绝缘体640的强度，并且臂部单元甚至变得体积更大。

同时，在应用用绝缘体覆盖整个可移动机构70的方法的情况下，整个臂部单元变成用绝缘体覆盖，并且因此明显担忧臂部单元可能变得体积更大。此外，由于绝缘体740必须布置为不抑制臂部单元的操作、而且使得即使在操作时臂部单元不会变得暴露，因此组件部分的数目增加，并且设计难度也增大。构造中增大的复杂度还会导致担忧装配工作和维修工作可能会变得复杂。此外，通过用绝缘体覆盖整个臂部单元，通过电动机等产生的热量不容易从外部消除，这样就会存在可能抑制医疗电气设备的正常操作的风险。

以这种方式，利用典型的现有技术，在设置在医疗电气设备的可移动机构(诸如，医疗支撑臂装置的接合单元)中的致动器中，难以通过满足一定的安全标准实现更紧凑的构造并确保高安全性。因此，考虑到这些情况，发明人研究能够实现更紧凑的构造的技术同时还通过满足致动器中的一定的安全标准确保高安全性，因此，构思了如下所示的本公开内容的优选实施方式。以下详细地描述了发明人构思的本公开内容的优选实施方式。

(2.第一实施方式)

将参照图3至图5描述根据本公开内容的第一实施方式的电动机的构造。图3是示出了已应用根据第一实施方式的电动机的医疗电气设备的可移动机构的示例性构造的示意图。图4是垂直于根据第一实施方式的电动机的驱动轴的平面(X-Y平面)的截面图。图5是穿过并平行于根据第一实施方式的电动机的驱动轴的平面(Y-Z平面)的截面图。

在图3中，示意性地示出了已应用根据第一实施方式的电动机的医疗电气设备的可移动机构。参照图3，可移动机构10由固定部分120、连接至固定部分120的电动机110、连接至电动机110的驱动轴并由于电动机110的驱动相对于固定部分120旋转驱动的可移动部分130组成。在可移动机构10中，固定部分120和可移动部分130对应于患者和操作者可能触摸的部分。例如，可移动机构10对应于构成医疗支撑臂装置的臂部单元的接合单元。此外，例如，固定部分120和可移动部分130是对应于构成医疗支撑臂装置的臂部单元的铰链的部分，并且包括由例如金属底盘制成的外部覆盖物。

如在下文参照图4和图5论述的，在第一实施方式中，在电动机110的内部，诸如线圈113的电气有源部件设置有绝缘结构，在该绝缘结构中，电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足一定的安全标准(例如，IEC 060601-1)。应注意，电气有源部件附近存在的导电构件包括组成电动机的部件中的各种类型的导电部件，诸如，铁芯、电动机外部覆盖物(壳体)、轴承、转子轴(驱动轴)、以及磁铁。因此，在第一实施方式中，如在图3中示出的，不必在电动机110与固定部分120之间以及电动机110与可移动部分130之间提供绝缘体，或者不必提供绝缘体以便覆盖固定部分120和可移动部分130。因此，根据第一实施方式，与前面讨论的典型方法相比，可以使可移动机构10变得更紧凑。

将参照图4和图5更详细地描述根据第一实施方式的电动机110的构造。参照图4和图5，电动机110配备有驱动轴111；近似圆柱形的壳体115，其通过轴承(未示出)可旋转地支撑驱动轴111；磁体112，设置为在周向方向上覆盖驱动轴111在旋转轴方向上的外周部分，并且与驱动轴111一起旋转；近似圆柱形的线圈113，设置在壳体115内部以便面向磁体112；以及近似圆柱形的背轭114，设置在壳体115的内壁上以便通过线圈113面向磁体112。此外，在电动机110中，设置固体绝缘116(绝缘体116)以便覆盖线圈113的外周。

通过将电流施加于线圈113并在合适时间切换电流的方向，由线圈113产生的磁场与来自磁体112的磁场之间的交互使得驱动轴111旋转。此外，背轭114是设置为最小化磁通泄漏并且提高连接线圈113的磁通量密度的构件，并且，例如，通过使由软磁材料制成的多个薄板成层而形成，软磁材料为，诸如，添加Si的铁合金。

以这种方式，电动机110对应于称为无芯的典型无刷电动机，其中绝缘体116设置在线圈113与附近的导体(例如，诸如背轭114和壳体115)之间。应注意，对于驱动轴111、磁体112、线圈113、背轭114、及壳体115，可以应用在典型的无芯无刷电动机中所使用的各种构造中，并且因此将减少或省去这些构件的详细说明。

本文中，在电动机110中，为了满足IEC 060601-1规定的绝缘性能，必须提供具有满足IEC 060601-1规定的绝缘性能的绝缘结构的电气有源部件，即，线圈113。根据IEC 060601-1，可以通过在电气有源部件与附近的导体之间提供具有一定绝缘性能的绝缘体(固体绝缘)或者通过提供一定间隙距离和一定爬电距离来实现绝缘结构。在这一点上，例如，可以根据诸如电动机110的电源电压和使用环境的因素，基于IEC 060601-1来确定绝缘体需要的绝缘性能，以及间隙距离和爬电距离需要的距离。

在第一实施方式中，正如以上所讨论的，设置绝缘体116以覆盖线圈113的外周。此外，调整绝缘体116的材料和厚度以便满足IEC 060601-1规定的绝缘性能。应注意，例如，绝缘体116可以是由树脂类材料制成的片状件。然而，第一实施方式不限于这样的实例，并且任何各种类型的已知材料和形状可以用作绝缘体116，只要可以实现期望的绝缘性能即可。

另一方面，在所示出的实例中，在线圈113的一部分，存在绝缘体116没有覆盖的开口。例如，该开口可以是用于将电流从外部电源引导至线圈113的线束等连接至线圈113的部分。在第一实施方式中，调整因素(诸如线圈113与壳体115之间的位置关系、线圈113与背轭114之间的位置关系、和/或绝缘体116的形成位置(即，绝缘体116上开口的形成位置))，使得由IEC 060601-1规定的足够的距离确保为通过开口线圈113与附近的导体之间的间隙距离和爬电距离。在图5中，例如，示出了线圈113与壳体115之间的模拟间隙距离dcl和线圈113与背轭114之间的模拟爬电距离dcr。应注意，例如，当线束连接至如上所述的线圈113时，线束也可以是电气有源部件，并且因此线束也可以进行处理，诸如由绝缘体116覆盖，或者通过在线束周围提供一定间隙距离和一定爬电距离。

如上所述，在根据第一实施方式的电动机110中，满足IEC 060601-1的规定的绝缘体116，以及满足IEC 060601-1的规定的一定间隙距离和一定爬电距离，设置在电气有源部件(即，线圈113)与附近的导体之间。因此，如在图3中示出的，由于暴露于电动机110外部的构件(诸如，驱动轴111和壳体115)被确保了IEC 060601-1规定的绝缘性能，因此没必要在电动机110与附近的构件之间设置另外的绝缘体。因此，根据第一实施方式，可以使可移动机构10更紧凑，同时仍满足IEC 060601-1的规定。

应注意，在图5中示出的实例中，为了使线圈113绝缘，线圈113的外周由绝缘体116覆盖，此外，确保不被绝缘体116覆盖的开口处的一定间隙距离和一定爬电距离。然而，第一实施方式不限于这样的实例。如上所述，根据IEC 060601-1，通过在电气有源部件(即，线圈113)与附近的导体之间提供具有一定绝缘性能的绝缘体，或者通过提供一定间隙距离和一定爬电距离，足以确保绝缘性能。实现使线圈113绝缘的绝缘结构的方法不限于附图中示出的实例。

例如，如果可以在线圈113与线圈113的整个外周上的附近的导体之间提供一定间隙距离和一定爬电距离，则不需要提供绝缘体116。可替换地，例如，如果可以用绝缘体116覆盖电气有源部件(诸如以上讨论的线圈113和线束)的整个外周，则不需要在这些电气有源部件的外周上设置一定间隙距离和一定爬电距离。可以根据诸如电动机110的结构的因素适当地构造实现绝缘结构的方式。

然而，通常，在电动机中，已知如果线圈与磁体之间的距离是长，则两个之间的磁性区域的交互将会减弱，并且电动机的输出扭矩将会减小。通过提供绝缘结构，线圈113与磁体112之间的距离也可以改变，并且因此当提供具有绝缘结构的电动机110时，优选地，确定绝缘结构的具体构造的同时，还根据应用考虑电动机110所需的性能。

此外，在图4和图5中示出的实例中，示出了作为电气有源部件的实例的线圈113绝缘的情况，但第一实施方式不限于这样的实例。在电动机110内部，可以起到电气有源部件的作用的其他部件可以存在于线圈113的旁边，诸如前文讨论的线束，以及从外部电源(线束可以连接到其上)接收电流的基板。在第一实施方式中，如果线圈113旁边存在其他电气有源部件，这些其他有源部件也可以设置有符合IEC 060601-1的与线圈113相似的绝缘结构。

因此以上参照图3至图5描述了根据第一实施方式的电动机110的构造。应注意，电动机110的构造不限于在图4和图5中示出的实例，并且电动机110还可以构造为使得针对任何各种已知类型的无芯无刷电动机设置绝缘体116。

(3.第二实施方式)

将参照图6和图7描述根据本公开的第二实施方式的电动机的构造。图6是垂直于根据第二实施方式的电动机的驱动轴的平面(X-Y平面)的截面图。图7是穿过并平行于根据第二实施方式的电动机的驱动轴的平面(Y-Z平面)的截面图。应注意，可以安装在根据第二实施方式的电动机上的可移动机构的构造与在图3中示出的根据第一实施方式的可移动机构10相似。因此，在以下第二实施方式的描述中，将主要描述根据第二实施方式的电动机的构造，而将减少或省去对可以安装在电动机上的可移动机构的描述。

参照图6和图7，根据第二实施方式的电动机210配备有驱动轴211；近似圆柱形的壳体215，通过轴承(未示出)可旋转地支撑驱动轴211；磁体212，设置为在周向方向上覆盖驱动轴211在旋转轴方向上的外周的部分，并且与驱动轴211一起旋转；多个定子芯214，从壳体215的内壁向内突出；以及线圈213，通过围绕每个定子芯214的外周缠绕导电线构造，并设置为面向磁体212。此外，在电动机210中，一个绝缘体216(绝缘体216)设置为覆盖设置在每个定子芯214上的线圈213的外周。

通过将电流施加于线圈213并在合适时间切换电流的方向，由线圈213产生的磁场与来自磁体212的磁场之间的交互使得驱动轴211旋转。以这种方式，电动机210对应于具有定子芯214的典型无电刷电动机，其中绝缘体216设置在线圈213与附近的导体(诸如，定子芯214和壳体215)之间。应注意，对于驱动轴211、磁体212、线圈213、定子芯214、及壳体215，可以应用在具有定子芯的典型的无刷电动机中所使用的各种构造，并且因此将减少或省去这些构件的详细说明。

类似于第一实施方式，调整覆盖线圈213的绝缘体216的材料和厚度以便满足IEC 060601-1规定的绝缘性能。例如，绝缘体216可以由树脂类材料制成。然而，第二实施方式不限于这样的实例，并且任何各种类型的已知材料和形状可以用作绝缘体216，只要可以实现期望的绝缘性能即可。

此外，如在图7中示出的，如同在第二实施方式中，用于将线束等连接至线圈213并且不被绝缘体216覆盖的开口也可以存在于线圈213的部分中。以这种方式，如果不被绝缘体216覆盖的开口存在于线圈213的部分中，可以调整因素(诸如线圈213与壳体215之间的位置关系、线圈213与背轭214之间的位置关系、和/或绝缘体216的形成位置(即，绝缘体116上开口的形成位置))，使得由IEC 060601-1规定的足够的距离被确保为通过开口线圈213与附近的导体之间的间隙距离和爬电距离(为了简化起见，在图7中，省去对间隙距离dcl和爬电距离dcr的说明)。应注意，类似于第一实施方式，当线束连接至如上所述的线圈213时，线束还可进行处理，诸如被绝缘体216覆盖，或者例如通过在线束周围提供一定间隙距离和一定爬电距离。

如上所述，在根据第二实施方式的电动机210中，类似于根据第一实施方式的电动机110，满足IEC 060601-1的规定的绝缘体216，以及满足IEC 060601-1的规定的一定间隙距离和一定爬电距离，同样设置在电气有源部件(即，线圈213)与附近的导体之间。因此，在如在图3中示出的将电动机210应用于可移动机构10的情况下，由于暴露于电动机210外部的构件(诸如，驱动轴211和壳体215)被确保了由IEC 060601-1规定的绝缘性能，因此没必要在电动机210与附近的构件之间设置另外的绝缘体。因此，同样在第二实施方式中，可以使可移动机构10更紧凑，同时仍满足IEC 060601-1的规定。

应注意，类似于第一实施方式，在第二实施方式中，同样通过在电气有源部件(即，线圈213)与附近的导体之间提供具有一定绝缘性能的绝缘体或者通过提供一定间隙距离和一定爬电距离，足以确保绝缘性能。实现使线圈213绝缘的绝缘结构的方法不限于附图中示出的实例。当提供具有绝缘结构的电动机210时，优选地，确定绝缘结构同时，还要考虑由于提供绝缘结构而引起的电动机210的性能的变化。此外，在图6和图7中示出的实例中，示出了使作为电气有源部件的一个例子的线圈113绝缘的情况，但如果线圈213旁存在其他电气有源部件，则这些其他电气有源部件还可以设置有符合IEC 060601-1的与线圈213相似的绝缘结构。

因此以上参照图6和图7描述了根据第二实施方式的电动机210的构造。应注意，电动机210的构造不限于在图6和图7中示出的实例，并且电动机210还可以构造为使得针对任何各种已知类型的具有定子芯的无刷电动机设置绝缘体216。

(4.第一和第二实施方式的总结)

如上所述，在根据第一和第二实施方式的电动机110和210中，在电动机110和210内部，电气有源部件设置有绝缘结构，在这个绝缘结构中，电气有源部件与附近的导体之间的绝缘性能满足一定的安全标准。因此，在电动机110和210的外部，不必在电动机110、210与接触电动机110和210的其他构件之间提供绝缘结构，并且电动机110和210可以直接附接于这样的构件。为此，可以使设置有电动机110或210的可移动机构10的总体构造更紧凑，同时仍确保某个安全标准规定的绝缘性能。

此外，由于电动机110和210可以直接附接至其他构件(例如，图3中示出的固定部分120和可移动部分130)的外部覆盖物的金属底盘，因此可以通过金属底盘消除电动机110和210产生的热量，从而总的说来使医疗电气设备的温度升高最小化成为可能。

本文中，如在以上(1.绝缘可移动机构的典型方法)中描述的，在用绝缘体覆盖电动机610的方法中，通过绝缘体640将电动机610的驱动轴连接至可移动部分630，并且因此存在电动机610的输出转矩可能受到限制使得绝缘体640不会变形或破裂的可能性。另一方面，根据第一和第二实施方式，如上所述，电动机110和210的驱动轴可以直接附接至可移动部分130。因此，由于电动机壳体和可移动部分130的金属底盘可以用作加强部件，因此与插入绝缘体640的情况相比不会过度地限制电动机110的输出转矩。

此外，如同样在以上(1.绝缘可移动机构的典型方法)中描述的，在用绝缘体覆盖整个可移动机构70的方法中，由于绝缘体740必须布置为以便不抑制臂部单元的操作而且还使得即使当操作时臂部单元不会变得暴露，因此存在组件部分的数目可能增加并且设计难度也可能增大的风险。另一方面，根据第一和第二实施方式，如上所述，电动机110和210的驱动轴可以直接附接至可移动部分130，并且因此构造可以简化，并且可以实现更轻质且成本低的医疗电气设备。

应注意，在上述第一和第二实施方式中，描述了电动机110和210是无刷电动机的情况，但本公开内容不限于这样的实例。根据第一和第二实施方式的绝缘结构可以应用的电动机的类型没有特别的限制，并且绝缘结构可以应用于各种已知类型的电动机。

(5.应用例)

如上所述，根据第一和第二实施方式的电动机110和210具有满足医疗电气设备的IEC 060601-1标准的绝缘性能。在这一点上，作为电动机110和210应用于医疗电气设备的一个实例，将描述电动机110和210用于致动器中的情况，致动器设置在用于诸如手术和检查的医疗流程的医疗支撑臂装置的接合单元中。然而，电动机110和210可以应用的医疗电气设备不限于这样的实例，并且电动机110和210可以应用于具有驱动机构的各种类型的医疗电气设备。

(5-1.支撑臂装置的概述)

在详细地描述根据第一和第二实施方式的电动机110和210可以应用的支撑臂装置的构造之前，将描述使用这样的支撑臂装置的手术的状态，并且此外，将描述医疗支撑臂装置所需的特征。

将参照图8描述使用支撑臂装置的手术的状态。图8是示出了使用支撑臂装置进行手术的状态的示意图。

图1示出了外科医生520在使用外科治疗工具521(诸如，解剖刀、钳子、或镊子)以对躺在手术台530上的患者540进行手术的状态。在手术台530旁，设置可应用根据第一和第二实施方式的电动机110和210的支撑臂装置510。

支撑臂装置510配备有充当基部的基部单元511以及从基部单元511延伸的臂部单元512。此外，尽管省略了说明，支撑臂装置510配备有控制支撑臂装置510(对应于要在下文论述的在图9中示出的控制装置430)的操作的控制装置。

臂部单元512包括多个接合单元513a、513b、以及513c，通过接合单元513a和513b联接的多个铰链514a和514b，以及通过接合单元513c联接到臂部单元512的前缘的成像单元515。接合单元513a至513c设置有下文要讨论的在图10中示出的致动器300，并且接合单元513a至513c被构造为可根据致动器300的驱动绕某个旋转轴旋转。通过利用以上控制装置控制致动器300的驱动，控制接合单元513a至513c中的每一个的旋转角，并且控制臂部单元512的驱动。

根据上述第一和第二实施方式的电动机110和210可以有利地应用为致动器300的电动机。因此，致动器300，或者换言之，接合单元513a至513c可以制成为更紧凑，从而使得可以使总体臂部单元512也更加紧凑。

应注意，为了简化起见，图8示出了臂部单元512的简化构造，但实际上，可以适当设置因素(诸如很多接合单元513a至513c和铰链514a和514b、它们的布置、及接合单元513a至513c的驱动轴(旋转轴)的方向)，使得臂部单元512具有期望自由度。例如，臂部单元512优选可被构造为具有六个或更多自由度。因此，可以在臂部单元512的可移动范围内使成像单元515自由移动。

例如，成像单元515是用于观察患者540的手术部位的观察单元的实例，并且是诸如获取成像目标的活动图像和/或静止图像的相机的设备。例如，观察单元的其他实例包括内窥镜或显微镜。在该说明书中，观察患者540的手术部位的这样的观察单元设置在臂部单元512的前缘上的支撑臂装置还称为观察设备。

如在图8中示出的，当进行手术时，由支撑臂装置510控制臂部单元512和成像单元515的位置和方向，使得设置在臂部单元512的前缘上的成像单元515获取患者540的手术部位的图像。在手术室中，显示设备550安装在面向外科医生520的位置处，并且由成像单元515获取的手术部位的图像显示在显示设备550上。外科医生520在观察显示在显示设备550上的手术部位的图像的同时进行各种处理。

应注意，设置在臂部单元512的前缘上的前缘单元不限于诸如成像单元515的观察单元，并且还可以是任何各种类型的医疗工具。这样的医疗工具可以包括例如以上讨论的观察单元旁的各种操作工具，诸如镊子和牵引器。在过去，由于手动操纵这些医疗工具，手术需要大量医务人员，但通过具有操纵这些医疗工具的支撑臂装置510，使用较少的人进行手术成为可能。

因此以上描述了参照图8使用支撑臂装置510进行手术的状态。在图8中示出的实例中，支撑臂装置510用于手术，但例如在用于检查的单元(诸如内窥镜)设置为前缘单元的情况下，支撑臂装置510还可以用于检查的目的。

本文中，在如上所述的医用支撑臂装置510中，在手术或检查期间，使臂部单元512定位在手术部位附近。因此，如果臂部单元512的构造大，存在外科医生520的工作区可能受到限制的可能性，并且顺利地执行处理可能变得困难。此外，如在附图中示出的，在外科医生520参照显示设备550上的图像时进行手术的情况下，由于臂部单元512可以放置在外科医生520与显示设备550之间，如果臂部单元512的构造大，存在观察显示设备550的外科医生520的可见区可能变得被挡住并且外科医生520的工作可能受阻的风险。

以这种方式，为了更顺利地进行手术或检查，存在医用支撑臂装置510的臂部单元512更紧凑的需要。根据本申请实例，通过为接合单元513a至513c中的每一个提供致动器300(该致动器300具有安装在其上的根据第一或第二实施方式的电动机110或210)，臂部单元512可以被构造为更紧凑，从而使得可以满足以上需要。

在下文中，将更详细地描述根据本申请实例的支撑臂装置的构造。

(5-2.支撑臂装置的总体构造)

将参照图9描述可应用根据第一和第二实施方式的电动机110和210的支撑臂装置的总体构造。图9是示出了可应用根据第一和第二实施方式的电动机110和210的支撑臂装置的总体构造的实例的示图。

参照图9，支撑臂装置400配备有基部单元410、臂部单元420、以及控制设备430。类似于以上讨论的图8中示出的支撑臂装置510，支撑臂装置400是可以有利地应用于诸如手术和检查的流程的医疗支撑臂装置。

基部单元410是支撑臂装置400的基部，并且臂部单元420从基部单元410延伸。基部单元410设置有脚轮，并且因此支撑臂装置400通过脚轮接触地板，并且可通过脚轮在地面活动。

臂部单元420包括多个接合单元421a至421f、通过接合单元421a至421f彼此连接的多个铰链422a至422c、以及安装在臂部单元420的前缘处的成像单元423。

铰链422a至422c是棒状构件，铰链422a的一端通过接合单元421a与基部单元410连接，铰链422a的另一端通过接合单元421b与铰链422b的一端连接，并且铰链422b的另一端通过接合单元421c和421d与铰链422c的一端连接。此外，成像单元423通过接合单元421e和421f连接至臂部单元420的前缘，即，铰链422c的另一端。如上所述，从基部单元410延伸的臂部形状构造为使得基部单元410用作支撑点，并且多个铰链422a至422c的端部通过接合单元421a至421f彼此连接。

成像单元423是用于观察手术部位的观察单元的实例，并且是诸如获取成像目标的活动图像和/或静止图像的相机的设备。成像单元423对应于以上讨论的图8中示出的成像单元515。例如，通过成像单元423获取的患者的手术部位的图像显示在设置在手术室中的显示设备(未示出)上，并且外科医生在观察显示在显示设备上的患者的手术部位的图像的同时进行手术。以这种方式，支撑臂装置400可以是观察单元附接于臂部单元420的前缘的观察装置400。如前文讨论的，例如，也可以将诸如内窥镜或显微镜的设备设置为观察单元。

然而，设置在臂部单元420的前缘上的前缘单元不限于观察单元，并且例如，任何各种处理工具(诸如镊子或牵引器)也可以连接至臂部单元420的前缘。

接合单元521a至521f设置有下文要讨论的在图10中示出的致动器300，并且接合单元521a至521f被构造为可根据致动器300的驱动绕某个旋转轴旋转。由控制装置430控制致动器300的驱动。例如，通过分别控制接合单元421a至421f中的每个中的致动器300的驱动，控制臂部单元420的驱动以使臂部单元420延伸或收缩(折叠)。

在该应用例中，前文描述的根据第一或第二实施方式的电动机110或210可以安装在接合单元421a至421f中的每一个的致动器300上。因此，致动器300，或者换言之，接合单元421a至421f可以制成为更紧凑，从而使得可以使总体臂部单元420也更加紧凑。应注意，下文将在(5-3.致动器的构造)中详细地描述致动器300的构造。

应注意，在附图中示出的实例中，支撑臂装置400包括六个接合单元421a至421f，并且就臂部单元420的驱动实现6个自由度。通过将臂部单元420构造为具有6个自由度，成像单元423可以在臂部单元420的可移动范围内自由移动。因此，使用成像单元423从各个角度和距离成像手术部位变成可能。然而，臂部单元420的构造不限于附图中示出的实例，并且可以合适地设置因素(诸如接合单元421a至421f和铰链422a至422c的数目、它们的布置、以及接合单元421a至421f的方向)，使得臂部单元420具有期望自由度。然而，考虑到成像单元423的位置和方位的自由度，臂部单元420优选地可被构造为具有或更多的自由度。

例如，控制设备430由处理器(诸如，中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP))或者具有安装在其上的这些处理器的微控制器组成。通过根据某个程序执行信号处理，控制设备430控制支撑臂装置400的驱动。

控制支撑臂装置400的方法没有特别的限制，并且可以通过任何各种已知的控制方式控制支撑臂装置400，诸如位置控制或者受力控制。在通过位置控制控制支撑臂装置400的情况下，可以设置用于操作臂部单元420的输入设备(诸如，控制器)。在通过受力控制控制臂部单元420的情况下，例如，可以控制臂部单元420的操作使得用户直接触摸并且操作臂部单元420，并且响应于尝试移动臂部单元420的操作，臂部单元420沿着应用于臂部单元420的力的方向移动。应注意，由于任何各种已知方法可以用作通过位置控制或者受力控制控制支撑臂装置400的具体方法，本文中省去详细说明。

应注意，在附图中示出的实例中，控制设备430经由电缆连接至基部单元410，但具有与控制设备430相似的功能的部件(诸如，控制板)也可以设置在基部单元410内部。

因此上文参照图9描述了可应用根据第一和第二实施方式的电动机110和210的支撑臂装置400的总体构造。

(5-3.致动器的构造)

将参照图10描述设置在图9中示出的支撑臂装置400的接合单元421a至421f中的每一个中的致动器的构造。图10是示出了设置在图9中示出的支撑臂装置400的接合单元421a至421f中的每一个中的致动器的示例性构造的分解立体图。

参照图10，致动器300配备有电动机310、减速齿轮320、输入轴编码器330、输出轴编码器340、输出轴350、以及壳体360。在致动器300中，电动机310的旋转轴的旋转由减速齿轮320以一定减速比减速，并且经由输出轴350传递至其他下游构件。因此，驱动其他构件。

壳体360具有近似圆柱形状，其中内部容纳相应部件。在结构构件中的每一个都容纳在壳体360内部中的状态下，致动器300安装在以上讨论的支撑臂装置400的接合单元421a至421f的每一个中。

电动机310是一个驱动机构，当给出一定命令值(电流值)时，该驱动机构使转动轴以对应于命令值的旋转速度旋转，并且因此产生驱动力。在该应用例中，根据前文讨论的第一或第二实施方式的电动机110或210用作电动机310。因此，没必要在电动机310的旋转轴或外部覆盖物与其他相邻构件之间提供诸如绝缘体的绝缘结构，并且因此可以使致动器300更紧凑。

减速齿轮320联接到电动机310的旋转轴。减速齿轮320以一定减速比使联接的电动机310的旋转轴的旋转速度(换言之，输入轴的旋转速度)减速，并且传递至输出轴350。在该应用例中，减速齿轮320的构造不限于特定构造，并且任何各种已知减速齿轮可以用作减速齿轮320。然而，对于减速齿轮320，例如，优选使用能够准确地设置减速比的减速齿轮，诸如谐波传动(注册商标)。此外，可以根据致动器300的应用适当地设置减速齿轮320的减速比。例如，在本应用例中，在将致动器300应用于支撑臂装置400的接合单元421a至421f的情况下，优选可以使用具有大约1：100的减速比的减速齿轮320。

输入轴编码器330检测输入轴的旋转角(即，电动机310的旋转角)。输出轴编码器340检测输出轴350的旋转角。输入轴编码器330和输出轴编码器340的构造没有限制，并且任何各种已知类型的旋转编码器(诸如，磁式编码器或光学编码器)例如可以用作输入轴编码器330和输出轴编码器340。

因此上文参照图10描述了根据第一和第二实施方式的电动机110和210可以应用的致动器300的构造。应注意，致动器300另外可以设置有在示出的构造元件旁边的其他构造元件。例如，致动器300另外可以设置有典型的致动器可包含的各种类型的构件，诸如，通过将电流提供至电动机310在电动机310中引起旋转驱动的驱动电路(驱动器集成电路(IC))，或者检测作用于输出轴350的扭矩传感器。具体地，在通过受力控制控制支撑臂装置400的操作的情况下，扭矩传感器优选地可以设置在致动器300中以检测作用于臂部单元420的力。

(6.补充)

以上参考附图对本公开内容的优选实施方式进行了说明，但是当然，本公开内容并不限于上述实施方式。在所附权利要求的范围内，本领域技术人员可以找到各种变化和修改，并且应该了解，它们将自然处于本发明的技术范围内。

此外，在本说明书中描述的效果仅仅是说明性和指示性的，而不是限制性的。换言之，根据本公开内容的技术可表现出与基于本说明书的效果一起或代替该效果的对本领域技术人员显而易见的其他效果。

另外，还可如下构造本技术。

(1)

一种电动机，其中

电气有源部件设置有绝缘结构使得电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足有关医疗电气设备的一定的安全标准。

(2)

根据(1)所述的电动机，其中

绝缘结构是满足所述一定的安全标准的绝缘体设置在电气有源部件与一个或多个导体之间的结构。

(3)

根据(1)或(2)所述的电动机，其中

绝缘结构是满足一定的安全标准的间隙距离和爬电距离设置在电气有源部件与一个或多个导体之间的结构。

(4)

根据(1)至(3)中任一项所述的电动机，其中

所述一定的安全标准是IEC 060601-1。

(5)

根据(1)至(4)中任一项所述的电动机，其中

电动机是没有设置定子芯的无芯无刷电动机；以及

设置有绝缘结构的电气有源部件是线圈。

(6)

根据(1)至(4)中任一项所述的电动机，其中

所述电动机是包括定子芯的无刷电动机；以及

设置有绝缘结构的电气有源部件是线圈。

(7)

一种致动器，包括：

电动机，所述电动机中的电气有源部件设置有绝缘结构，使得电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足有关医疗电气设备的一定的安全标准，其中

在医疗电气设备的驱动机构中使用致动器。

(8)

一种医疗支撑臂装置，包括：

臂部单元，由多个接合单元组成；以及

医疗工具，设置在臂部单元的前缘上，其中

在设置在接合单元中的致动器的电动机中，电气有源部件设置有绝缘结构，使得电气有源部件与电气有源部件附近的一个或多个导体之间的绝缘性能满足有关医疗电气设备的一定的安全标准。

(9)

根据(8)所述的医疗支撑臂装置，其中

接合单元由包括固定部分和可移动部分的可移动机构组成；以及

电动机附接于固定部分与可移动部分之间而没有另外插入的绝缘结构。

(10)

根据(8)或(9)所述的医疗支撑臂装置，其中

设置在臂部单元的前缘上的医疗工具是用于观察手术部位的观察单元。

(11)

根据(8)至(10)中任一项所述的医疗支撑臂装置，其中

通过受力控制来控制设置在接合单元中的致动器的驱动。

参考符号列表

10、60、70 可移动机构

110、610、710 电动机

120、620、720 固定部分

130、630、730 可移动部分

111、211 驱动轴

112、212 磁铁

113、213 线圈

114 背轭

115、215 壳体

116、216 绝缘体

214 定子芯

300 致动器

310 电动机

320 减速齿轮

330 输入轴编码器

340 输出轴编码器

350 输出轴

360 壳体

400、510 支撑臂装置(观察装置)

410、511 基部单元

420、512 臂部单元

421a至421f、513a至513c接合单元

423、515 成像单元

430 控制设备

640、740 绝缘体。