本發(fā)明涉及電動(dòng)馬達(dá)，具體地是高速外科手術(shù)馬達(dá)，其包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子由承載至少一個(gè)定子繞組的大致中空?qǐng)A柱形線圈架同心地圍繞。此外，本發(fā)明涉及在這種馬達(dá)中使用的線圈架。

背景技術(shù)：

這種類型的馬達(dá)以它們?cè)谧钚〉慕Y(jié)構(gòu)的情況下提供非常高的輸出的事實(shí)為依據(jù)，以使得可容易地達(dá)到高達(dá)200,000rpm的旋轉(zhuǎn)速度。因此，此類馬達(dá)尤其適用于驅(qū)動(dòng)外科器械。

例如在文獻(xiàn)ep2135567a1中描述了通用馬達(dá)。然而，在這種已知的情況下，結(jié)構(gòu)是這樣的，定子繞組嵌入澆注混合物中。

與此相比，現(xiàn)代馬達(dá)包括通常由塑料材料通過注塑成型制成的線圈架，至少一個(gè)定子繞組施加至所述線圈架。所述設(shè)計(jì)使得至少一個(gè)定子繞組能夠以甚至更節(jié)省空間的方式容納在馬達(dá)中。同時(shí)，可降低制造成本，被注塑成型成越來越復(fù)雜形狀的線圈架使得線圈架能夠永久地固定在馬達(dá)外殼中，并且使得具有預(yù)定構(gòu)型的線圈繞組能夠永久地固定而不需要任何附加部件。

為了進(jìn)一步增加所述馬達(dá)的輸出，考慮到其他特殊特征(即線圈架通常具有相比于內(nèi)徑的相當(dāng)大的軸向長度)，努力進(jìn)一步減小轉(zhuǎn)子與線圈架之間的空氣隙，例如減小到0.1至0.3mm的范圍。已經(jīng)證明，在這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常規(guī)馬達(dá)中，轉(zhuǎn)子的突然阻塞引起早期故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是進(jìn)一步開發(fā)上述類型的電動(dòng)馬達(dá)，以使得即使在使用相對(duì)長的定子繞組時(shí)也能維持簡(jiǎn)單的組裝，同時(shí)可靠地確保在貫穿馬達(dá)的整個(gè)使用壽命期間保持恒定高的馬達(dá)輸出。

這個(gè)目的通過權(quán)利要求1的特征，并且相應(yīng)地通過根據(jù)權(quán)利要求8所述的線圈架來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)通常通過注塑成型制造的、具有相對(duì)復(fù)雜的幾何形狀(即具有相對(duì)于彼此在空間上具有窄公差的不同配合表面，特別是在具有相比于直徑的相對(duì)大的軸向長度時(shí))的線圈架經(jīng)受最小的不受控制的變形，通過所述變形，在已施加定子繞組時(shí)并且相應(yīng)地在連續(xù)的安裝步驟中，空氣隙在轉(zhuǎn)子的長度上變得不規(guī)則。在馬達(dá)的操作過程中，在此過程中馬達(dá)被有規(guī)律地制備并且相應(yīng)地經(jīng)受滅菌過程，例如經(jīng)受蒸汽壓力滅菌，空氣隙內(nèi)的所述不規(guī)則性不斷增加，直到轉(zhuǎn)子最終阻塞。

根據(jù)本發(fā)明，線圈架由非導(dǎo)電的完全陶瓷體形成，或者呈復(fù)合體的形式，其中至少一個(gè)尺寸穩(wěn)定的框架元件通過用塑料注塑成型而嵌入在通過注塑成型而產(chǎn)生的塑料體中。完全陶瓷體的使用對(duì)于較簡(jiǎn)單的幾何形狀是有用的，以便最小化制造成本。作為復(fù)合體的線圈架的構(gòu)型提供了特殊優(yōu)點(diǎn)，即可持續(xù)最小化制造成本并且線圈架的成形可能總是復(fù)雜的。通過根據(jù)本發(fā)明的注射成型工藝，在復(fù)合部件之間進(jìn)行特別緊密的連接，以使得框架元件即使在僅僅要求非常小的體積時(shí)也向線圈架賦予顯著提高的強(qiáng)度，由此線圈架的上述不受控制的變形即使在長期操作期間并且甚至在電動(dòng)馬達(dá)的重復(fù)制備的情況下也不再發(fā)生。甚至可通過對(duì)框架元件的特定表面處理來改善齒接。因此，即使當(dāng)線圈架具有相對(duì)大的軸向長度時(shí)，也可能以最小的空氣隙進(jìn)行工作，并且以這種方式在貫穿馬達(dá)的整個(gè)使用壽命期間提供較高的馬達(dá)輸出。

已經(jīng)證明，當(dāng)框架元件采用套筒主體的簡(jiǎn)單形狀時(shí)，提供足夠的附加強(qiáng)度以便提供馬達(dá)的長期功能可靠性。

優(yōu)選地，套筒主體由非導(dǎo)電材料制成，其中所述套筒主體至少部分地形成線圈架的圓柱形內(nèi)表面。所述構(gòu)型確保線圈架在決定性位置處的尺寸穩(wěn)定性，即其中重要的是永久地維持與轉(zhuǎn)子的空氣隙。

在試驗(yàn)期間已經(jīng)證明，當(dāng)套筒主體形成為具有在0.01×d至0.03×d的范圍內(nèi)的壁厚時(shí)，對(duì)于充分提高尺寸穩(wěn)定性而言所述構(gòu)型已經(jīng)足夠了，其中d為線圈架的內(nèi)徑。以這種方式，線圈架的總體結(jié)構(gòu)在很大程度上保持不受修改的影響。

外科手術(shù)電動(dòng)馬達(dá)通過具有約12mm的外徑的轉(zhuǎn)子來運(yùn)行。在這種情況下，套筒主體的壁厚可在0.1至0.5mm的范圍內(nèi)。

當(dāng)框架元件由陶瓷部件，特別是氧化物陶瓷部件形成時(shí)，所述框架元件可直接鄰近轉(zhuǎn)子，以使得所述框架元件不需要用塑料徑向向內(nèi)注塑成型。此外，可通過簡(jiǎn)單的方法步驟向陶瓷部件賦予非常適合于與塑料材料齒接的表面。陶瓷套筒的內(nèi)徑可以合理的花費(fèi)來機(jī)器加工成相應(yīng)的精確尺寸，以便實(shí)現(xiàn)甚至最小的空氣隙。這種類型的陶瓷材料此外還提供被適配成通過過熱蒸汽容易消毒的優(yōu)點(diǎn)。

有利的改進(jìn)形式是從屬權(quán)利要求的主題。

附圖說明

以下，通過示意圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案，其中：

圖1示出用于接收外科手術(shù)電動(dòng)馬達(dá)的定子繞組的線圈架的前視圖；

圖2示出圖1中的細(xì)節(jié)“ii”的放大表示；

圖3示出根據(jù)圖1的剖視圖“iii-iii”；

圖4示出圖3中的剖視圖“iv-iv”；并且

圖5示出施加至線圈架的定子繞組的透視圖。

具體實(shí)施方式

在圖中，參考數(shù)字10表示未詳細(xì)示出的電動(dòng)馬達(dá)的線圈架，所述電動(dòng)馬達(dá)可以是例如高速外科手術(shù)馬達(dá)。承載至少一個(gè)定子繞組40(如圖5所示)的大致中空?qǐng)A柱形設(shè)計(jì)的線圈架10圍繞通常承載圓柱形永磁體的轉(zhuǎn)子(未詳細(xì)示出)。轉(zhuǎn)子因此由大致中空?qǐng)A柱形線圈架10同心地圍繞，其中連續(xù)空氣隙被維持在十分之一mm的范圍內(nèi)，以便最小化馬達(dá)的輸出損失。

這種類型的馬達(dá)具有較小的總體尺寸。例如，轉(zhuǎn)子的直徑等于約12mm，線圈架的長度l10在約40mm的范圍內(nèi)。

由于除了定子繞組的固定之外，如從圖5可明顯看出，其他功能(例如像馬達(dá)外殼中的穩(wěn)定性)被授予線圈架以用于最小化馬達(dá)的總體尺寸，如圖1至5所示，相對(duì)復(fù)雜的形狀被賦予線圈架10，以使得所述線圈架10通常被設(shè)計(jì)為精密的塑料注塑成型部分。因此，可使用適合于這種制造的所有已知類型的塑料。此類塑料材料的實(shí)例優(yōu)選地是耐高溫的熱塑性塑料，諸如來自聚芳醚酮或聚苯硫醚(pps)的材料組中的聚醚醚酮(peek)。

所示實(shí)施方案的線圈架10基本上采用臺(tái)階式圓柱形套筒的形狀，包括第一較長套筒部分12和第二較短套筒部分14。兩個(gè)套筒部分12、14之間的固定部分16位于布置有均勻分布在周邊上的六個(gè)蘑菇形輻條構(gòu)件18的位置處。用20表示的焊接區(qū)在肋22中的較長套筒部分12的側(cè)面上是連續(xù)的，所述肋22伸向朝向前端徑向輕微漸縮的肋延伸部24(參考圖3)。較長套筒部分12在肋22之間形成為是薄壁的。

從圖5可明顯看出，輻條構(gòu)件18、肋22和肋延伸部24承擔(dān)固定具有精確結(jié)構(gòu)化形狀的定子繞組的作用。

較短套筒部分14形成為具有約11mm的外徑的中空?qǐng)A柱形。

由于馬達(dá)的較小尺寸，所以線圈架10是以高度精確的方式制造的部件，在所述方式中必須精確地觀察諸如1mm的輻條寬度b20、1.5mm的肋厚度s22的最小尺寸，其中公差寬度為0.05mm。由于經(jīng)濟(jì)效率的原因，線圈架呈塑料注塑成型部分的形式。

為了能夠進(jìn)一步增加馬達(dá)的輸出，重要的是盡可能完全地利用所構(gòu)造的可用空間來容納定子繞組，如圖5所示。為了同時(shí)保證馬達(dá)的長期穩(wěn)定性，圖中所示的線圈架10以所述線圈架10呈復(fù)合體的形式的事實(shí)為依據(jù)，其中至少一個(gè)尺寸穩(wěn)定的框架元件通過用塑料注塑成型而嵌入在通過注塑成型而制造的塑料體中，所述框架元件在圖3和圖4中由交叉陰影線強(qiáng)調(diào)。在所示實(shí)施方案中，涉及不同直徑的兩個(gè)陶瓷套筒30、32，所述兩個(gè)陶瓷套筒30、32在較短套筒部分14的整個(gè)長度上延伸并且在較長套筒部分12的幾乎整個(gè)長度上延伸，并且每個(gè)陶瓷套筒在固定部分16的區(qū)域中結(jié)束。

在所示的情況下，選擇陶瓷部件作為尺寸穩(wěn)定的框架元件，因?yàn)槿鐝膱D3和圖4可明顯看出，框架元件在遠(yuǎn)距離上形成線圈架10的內(nèi)表面34、36，所述內(nèi)表面34、36與轉(zhuǎn)子相對(duì)并且因此意圖由非導(dǎo)電材料制成。這里氧化物陶瓷特別合適?？蚣茉膬?nèi)表面34、36被磨削成適當(dāng)尺寸以用于提供盡可能高的尺寸精度，這允許在定子的整個(gè)長度上以轉(zhuǎn)子與定子之間的恒定的最狹窄的空氣隙來操作。然而，當(dāng)框架元件用塑料完全注塑成型時(shí)，還可使用增加注塑成型體的尺寸穩(wěn)定性的其他材料，諸如金屬材料或其他陶瓷材料，例如像碳化硅(sic)或金屬陶瓷材料。

在所示的實(shí)施方案中，線圈架10中的塑料材料的成分盡可能地減小，因?yàn)檩^長套筒部分12的肋22之間不再設(shè)置塑料，這從根據(jù)圖4的截面視圖可明顯看出。然而，可能向線圈架10賦予足夠高的長期尺寸穩(wěn)定性，即使陶瓷套筒30的壁厚d30在0.01×di10至0.03×di10的范圍內(nèi)，其中di10是線圈架10的內(nèi)徑。在根據(jù)所示實(shí)施方案的尺寸的情況下，陶瓷套筒30和相應(yīng)32的壁厚d30的范圍為0.1至0.5mm。

已經(jīng)證明的是，所描述的結(jié)構(gòu)使得線圈架10能夠設(shè)置有目前為止尚未實(shí)現(xiàn)的長期尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)維持用于布置定子繞組并且用于在馬達(dá)外殼中固定的常規(guī)安裝步驟，長期尺寸穩(wěn)定性還承受馬達(dá)的重復(fù)殺菌和制備，這允許進(jìn)一步減小線圈架與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙。

當(dāng)然，與所示實(shí)施方案的偏離是可能的，而不偏離本發(fā)明的基本思想。在所述情況下，線圈架以非常復(fù)雜的方式設(shè)計(jì)成具有多個(gè)配合和功能表面，以使得由于制造的經(jīng)濟(jì)效率的原因，使用注模成型塑料體7作為基底。然而，在線圈架的較簡(jiǎn)單的幾何形狀的情況下，還可能的是將線圈架完全設(shè)計(jì)成非導(dǎo)電的完全陶瓷體的形式，這被認(rèn)為是獨(dú)立的發(fā)明。

當(dāng)然，尺寸穩(wěn)定的框架元件還可采用任何其他形狀，只要它實(shí)現(xiàn)增加尺寸穩(wěn)定性的功能。框架元件也可包括網(wǎng)狀物或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

因此，本發(fā)明提供用于電動(dòng)馬達(dá)，具體地是高速外科手術(shù)馬達(dá)的線圈架，其中轉(zhuǎn)子由承載至少一個(gè)定子繞組的大致中空?qǐng)A柱形線圈架同心地圍繞。為了確保合理的努力，當(dāng)施加定子繞組時(shí)并且在其他安裝步驟期間，維持在使用通常利用復(fù)雜成形的注射成型方法優(yōu)選地產(chǎn)生的線圈架與在所述線圈架中運(yùn)行的轉(zhuǎn)子之間的盡可能窄的空氣隙，本發(fā)明包括特殊特征，即線圈架由非導(dǎo)電的完全陶瓷體形成，或者呈復(fù)合體的形式，其中至少一個(gè)尺寸穩(wěn)定的框架元件被通過用塑料注塑成型而嵌入在通過注塑成型優(yōu)選地產(chǎn)生的塑料體中。