[發明專利]帶屏蔽的電力耦合設備

有效

• 申請號: 201180071384.0
• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN103748642B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: J·多布斯
• 申請（專利權）人: ANALOGIC公司
• 主分類號: H01F27/36
• 分類號: H01F27/36;H01F38/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳小剛

相關申請

本申請要求2007年1月29日提交的題為“SHIELDED POWER COUPLING DEVICE(帶屏蔽的電力耦合設備)”的美國專利申請No.11/699,529的優先權，它的至少一些可被合并于此。

背景技術

本申請涉及被配置成在旋轉對象(例如，轉子)和靜止對象(例如，靜子)之間和/或兩個旋轉對象之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設備。它在計算機層析成像(CT)掃描儀的上下文中得到具體應用，如可用于醫療、安全、和/或工業應用中。例如，帶屏蔽的電力耦合設備可被配置成將電力從靜止部分傳輸到容納輻射源和檢測器陣列的旋轉臺架。它還涉及其他應用，在這些應用中降低RF發射和/或其他電磁干擾、降低漏電感、和/或提高電力的感應傳輸期間的效率的電力耦合設備可能是有用的。

在旋轉單元內包括電子組件的系統通常需要經由電力耦合裝置將電力提供給該旋轉單元。例如，在CT掃描儀中，電力通過使用電力耦合設備被提供給該CT掃描儀的旋轉臺架上的電子裝置。傳統上，這些電力耦合設備具有滑環/電刷部件。滑環通過兩種材料的接觸(例如，經由滑動接觸)在靜止件和旋轉件之間(例如，或在兩個旋轉件之間)傳輸電流。滑環部件通常包括兩個或更多個連續導電環和相應環上的用于向這些環以及從這些環遞送電流的一個或多個電刷。

通常，使用多個滑環以向旋轉單元的各電子組件提供不同的電壓電平(例如，如旋轉單元的各電子組件所需要的)。盡管電刷和滑環的使用已經證明對于向旋轉單元中所包括的電子裝置供電而言是有效的，但常規電刷和滑環機構往往很臟、不可靠、和/或有噪聲。例如，電刷可能隨時間而損壞以造成金屬粉塵，這可對超敏感電子裝置造成問題。此外，在一些應用中，如正在執行敏感的診斷/成像過程(例如，諸如在CT成像時)的情況下，所傳輸的和/或電刷所生成的電力中固有的電噪聲可造成對這些過程的干擾。滑環部件的其他缺陷包括由于通常所需的特殊材料和/或機械精密度而引起的制造成本和復雜性。

已經提出了許多解決方案來在不使用滑環的情況下將電力傳送給旋轉臺架的各電子組件。例如，授予Baumann的美國專利No.4,323,781公開了用于將能量傳送到可旋轉CT掃描系統的x射線管的感應變壓器。Baumann專利中的感應變壓器包括初級和次級繞組。通過初級繞組的交流電在次級繞組中感應出電流。初級繞組相對于掃描系統是靜止的，而次級繞組隨掃描系統旋轉并向旋轉的x射線管提供電力。

授予Beer的美國專利No.4,912,735公開了類似的概念，即包括分別安裝在靜止件和旋轉件上的兩個同心環的電力傳輸裝置。這些環具有相對的環形面，分別包含一槽。相應槽中的導電繞組提供用于將電力耦合到CT掃描儀中的旋轉臺架的感應耦合裝置。授予Steigerwald的美國專利No.5,608,771將基本上類似的概念應用于準共振高電壓生成方案。

雖然上述設備允許在無需滑環的情況下將電力傳輸到旋轉系統，但它們受到多個缺陷的損害。例如，這些設備沒有向用戶提供在多個輸入和輸出電壓之間傳輸電力的靈活性，而這在一些應用中(如在CT掃描儀中)是有用的。此外，這些解決方案向用戶提供很少選項用于調整電力傳輸設備中的電流和電壓以得到所需(例如，最優)電力傳輸效率。另外，將明白，這些解決方案沒有考慮屏蔽。缺少適當屏蔽可例如造成不合乎需要的RF發射，這在對這些結果敏感的應用中尤其不合乎需要，如CT掃描儀。

概述

本申請的各方面解決以上問題以及其他問題。根據一個方面，提供了一種被配置成在靜子和轉子之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設備。該設備包括被配置成將電力轉換成感應耦合場的感應場生成元件。該設備還包括被配置成將感應耦合場轉換成電力的感應場接收元件。該設備還包括由核芯氣隙分開的初級和次級核芯。該設備還包括外殼，該外殼包括邊緣場減輕元件和非邊緣場減輕元件。邊緣場減輕元件包括導電材料并且被配置成減輕感應場生成元件和感應場接收元件中的至少一個所生成的、靠近核芯氣隙從初級核芯和次級核芯中的至少一個逃逸的磁通量。

根據另一方面，提供了一種構造被配置成在靜子和轉子之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設備的方法。該方法包括構造電力耦合設備的外殼，該外殼包括電介質材料、各電介質材料節段、以及各導電材料節段中的至少一個。該方法還包括將被配置成減輕磁通量的邊緣場減輕元件插入外殼的一部分中。