[發(fā)明專利]用于補償感應(yīng)耦合器中的系統(tǒng)公差的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110056159.1
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN102201702A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N·克魯梅;A·茲姆弗爾;S·菲舍爾
• 申請（專利權(quán)）人: 滑動環(huán)及設(shè)備制造有限公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00;H01F27/42
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 馬浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于非接觸電力傳輸?shù)母袘?yīng)耦合器(inductive?coupler)，其尤其用于計算機斷層掃描。使用這些感應(yīng)耦合器，主要供X射線管運行的電力從計算機斷層掃描設(shè)備的臺架的固定側(cè)被傳輸至旋轉(zhuǎn)側(cè)。這里，借助于以類似于變壓器的方式建立的感應(yīng)旋轉(zhuǎn)接頭(inductive?rotary?joint)，來無接觸地實現(xiàn)傳輸，其中，初級側(cè)和固定側(cè)可以相對彼此旋轉(zhuǎn)。

背景技術(shù)

如果具有可相對彼此移動的單元，諸如雷達(dá)設(shè)備或計算機斷層掃描設(shè)備，與諸如吊運裝置或傳送帶等線性可移動單元(linearly?movable?unit)的情況類似，經(jīng)常需要在可移動單元之間傳輸電能。為了無接觸地傳輸該能量，優(yōu)選地使用感應(yīng)耦合器。這相對于機械滑軌或滑環(huán)具有優(yōu)勢，因為大大減少了磨蝕、磨損、移動耦合器所需的機械力、以及維護(hù)工作量。術(shù)語“感應(yīng)耦合器”在此表示用于產(chǎn)生交流電壓的電路和用于在可相對彼此旋轉(zhuǎn)的兩個部分之間傳輸能量的感應(yīng)傳輸裝置或旋轉(zhuǎn)接頭，尤其是指可旋轉(zhuǎn)的部分。

感應(yīng)旋轉(zhuǎn)傳輸裝置，例如在美國7,197,113中所公開的，具有鐵或鐵氧材料的磁芯，并且在可相對彼此旋轉(zhuǎn)的單元的每側(cè)上具有至少一個繞組。交流電被提供至第一繞組，并且通過可相對第一繞組移動的第二繞組流出。

美國7,054,111示出了用于計算機斷層掃描的感應(yīng)功率傳輸系統(tǒng)的完整電路，包括相關(guān)聯(lián)的電力電子器件。

使用導(dǎo)電耦合的滑環(huán)，將預(yù)定電壓從定子側(cè)傳輸至轉(zhuǎn)子側(cè)是很簡單的。在此，只有相對較小的歐姆損耗必須被考慮。使用感應(yīng)旋轉(zhuǎn)傳輸裝置，旋轉(zhuǎn)傳輸裝置的雜散電感(stray?inductance)具有相當(dāng)大影響。其呈現(xiàn)出依賴于頻率的阻抗，大大影響了旋轉(zhuǎn)傳輸裝置的傳輸特性。雜散電感取決于各種因素，諸如定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的繞組的電感，還取決于磁結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在，為了通過這種旋轉(zhuǎn)傳輸裝置傳輸電能，串聯(lián)電容被串聯(lián)連接用于補償。這樣，得到串聯(lián)諧振電路。它在其諧振頻率處具有零阻抗，并且允許傳輸大功率。為了控制功率流，可以選擇與諧振頻率不同的工作頻率。

代替串聯(lián)諧振電路，也可以通過將電容并聯(lián)連接來構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。下面所描述的特性類似地應(yīng)用于并聯(lián)諧振電路。在其諧振頻率處，該諧振電路具有幾乎為零的阻抗，并且在這里允許傳輸大功率。輸出電壓可以通過改變阻抗被控制，改變阻抗可以通過改變開關(guān)頻率(switching?frequency)來實現(xiàn)。

諧振電路中的電感呈現(xiàn)出依賴于頻率的阻抗，其大大影響旋轉(zhuǎn)傳輸裝置的傳輸特性。這些電感取決于各種因素，諸如磁路的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)磁率、繞組的結(jié)構(gòu)、以及尤其是定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)之間的空氣間隙。這些因素在串聯(lián)結(jié)構(gòu)中不是恒定的，而是經(jīng)受特定公差(tolerance)。已知有各種手段，用于對于有關(guān)的主要涉及的部件在串聯(lián)中出現(xiàn)的所有的值，使旋轉(zhuǎn)側(cè)上的輸出電壓維持在可接受限度內(nèi)，所述主要涉及的部件具體是諧振電容器、匹配變壓器、以及感應(yīng)旋轉(zhuǎn)傳輸裝置。一種可能性是測量輸出電壓并將該輸出值反饋至固定側(cè)。然而，為此，需要旋轉(zhuǎn)傳輸裝置，這導(dǎo)致額外的花費并需要空間。

另一種可能性是在旋轉(zhuǎn)側(cè)上在旋轉(zhuǎn)變壓器的次級側(cè)和輸出之間附加地安裝轉(zhuǎn)換器級，通常是DC-DC轉(zhuǎn)換器。在這些轉(zhuǎn)換器級中，往往使用降壓或升壓轉(zhuǎn)換器，但是諸如Zeta或轉(zhuǎn)換器等其他轉(zhuǎn)換器也是可以的。這種下游連接的轉(zhuǎn)換器級的輸入電壓可以在寬范圍內(nèi)波動，而輸出電壓保持恒定。然而，這種解決方案在旋轉(zhuǎn)側(cè)需要附加的轉(zhuǎn)換器，這增加了成本，還增加了布置的重量和體積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于這樣一個目的，即，設(shè)計感應(yīng)耦合器，尤其是感應(yīng)旋轉(zhuǎn)傳輸裝置，以使得通過使用初級側(cè)控制，輸出電壓可以被維持為幾乎恒定，而與電部件的機械和電公差無關(guān)。本發(fā)明的另一方面是用于使感應(yīng)耦合器的輸出電壓維持恒定而與電部件的機械和電公差無關(guān)的方法。此外，根據(jù)本發(fā)明，不需要用于為了傳輸次級側(cè)上的輸出電壓的測量值而將反饋或控制信號從次級側(cè)傳輸至初級側(cè)的旋轉(zhuǎn)傳輸裝置。