帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本文描述的一種或多種技術(shù)和/或系統(tǒng)提供帶屏蔽的電力耦合設(shè)備200，如可被用來(lái)將電力從計(jì)算機(jī)層析成像（CT）裝置100的靜子部分110傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子部分104。帶屏蔽的電力耦合設(shè)備200包括由氣隙406分隔開的分別包括一個(gè)或多個(gè)繞組408、414和核芯410、416的轉(zhuǎn)子部分402和靜子部分404。帶屏蔽的電力耦合設(shè)備200還包括被配置成承載產(chǎn)生將繞組408、414中的電流所生成的靠近核芯氣隙406從核芯410、416逃逸的磁通量減輕或基本上消除的磁場(chǎng)的感應(yīng)電流的邊緣場(chǎng)減輕元件520（例如，導(dǎo)線）。
【專利說(shuō)明】帶屏蔽的電力耦合設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2007年I月29日提交的題為“SHIELDED POWER COUPLING DEVICE(帶屏蔽的電力耦合設(shè)備)”的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.11/699，529的優(yōu)先權(quán)，它的至少一些可被合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]本申請(qǐng)涉及被配置成在旋轉(zhuǎn)對(duì)象(例如，轉(zhuǎn)子)和靜止對(duì)象(例如，靜子)之間和/或兩個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)象之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備。它在計(jì)算機(jī)層析成像(CT)掃描儀的上下文中得到具體應(yīng)用，如可用于醫(yī)療、安全、和/或工業(yè)應(yīng)用中。例如，帶屏蔽的電力耦合設(shè)備可被配置成將電力從靜止部分傳輸?shù)饺菁{輻射源和檢測(cè)器陣列的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架。它還涉及其他應(yīng)用，在這些應(yīng)用中降低RF發(fā)射和/或其他電磁干擾、降低漏電感、和/或提高電力的感應(yīng)傳輸期間的效率的電力耦合設(shè)備可能是有用的。
[0004]在旋轉(zhuǎn)單元內(nèi)包括電子組件的系統(tǒng)通常需要經(jīng)由電力耦合裝置將電力提供給該旋轉(zhuǎn)單元。例如，在CT掃描儀中，電力通過(guò)使用電力耦合設(shè)備被提供給該CT掃描儀的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上的電子裝置。傳統(tǒng)上，這些電力耦合設(shè)備具有滑環(huán)/電刷部件。滑環(huán)通過(guò)兩種材料的接觸(例如，經(jīng)由滑動(dòng)接觸)在靜止件和旋轉(zhuǎn)件之間(例如，或在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件之間)傳輸電流。滑環(huán)部件通常包括兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)導(dǎo)電環(huán)和相應(yīng)環(huán)上的用于向這些環(huán)以及從這些環(huán)遞送電流的一個(gè)或多個(gè)電刷。
[0005]通常，使用多個(gè)滑環(huán)以向旋轉(zhuǎn)單元的各電子組件提供不同的電壓電平(例如，如旋轉(zhuǎn)單元的各電子組件所需要的)。盡管電刷和滑環(huán)的使用已經(jīng)證明對(duì)于向旋轉(zhuǎn)單元中所包括的電子裝置供電而言是有效的，但常規(guī)電刷和滑環(huán)機(jī)構(gòu)往往很臟、不可靠、和/或有噪聲。例如，電刷可能隨時(shí)間而損壞以造成金屬粉塵，這可對(duì)超敏感電子裝置造成問(wèn)題。此外，在一些應(yīng)用中，如正在執(zhí)行敏感的診斷/成像過(guò)程(例如，諸如在CT成像時(shí))的情況下，所傳輸?shù)暮?或電刷所生成的電力中固有的電噪聲可造成對(duì)這些過(guò)程的干擾。滑環(huán)部件的其他缺陷包括由于通常所需的特殊材料和/或機(jī)械精密度而引起的制造成本和復(fù)雜性。
[0006]已經(jīng)提出了許多解決方案來(lái)在不使用滑環(huán)的情況下將電力傳送給旋轉(zhuǎn)臺(tái)架的各電子組件。例如，授予Baumann的美國(guó)專利N0.4，323，781公開了用于將能量傳送到可旋轉(zhuǎn)CT掃描系統(tǒng)的X射線管的感應(yīng)變壓器。Baumann專利中的感應(yīng)變壓器包括初級(jí)和次級(jí)繞組。通過(guò)初級(jí)繞組的交流電在次級(jí)繞組中感應(yīng)出電流。初級(jí)繞組相對(duì)于掃描系統(tǒng)是靜止的，而次級(jí)繞組隨掃描系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)并向旋轉(zhuǎn)的X射線管提供電力。
[0007]授予Beer的美國(guó)專利N0.4，912，735公開了類似的概念，即包括分別安裝在靜止件和旋轉(zhuǎn)件上的兩個(gè)同心環(huán)的電力傳輸裝置。這些環(huán)具有相對(duì)的環(huán)形面，分別包含一槽。相應(yīng)槽中的導(dǎo)電繞組提供用于將電力耦合到CT掃描儀中的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架的感應(yīng)耦合裝置。授予Steigerwald的美國(guó)專利N0.5，608, 771將基本上類似的概念應(yīng)用于準(zhǔn)共振高電壓生成方案。
[0008]雖然上述設(shè)備允許在無(wú)需滑環(huán)的情況下將電力傳輸?shù)叫D(zhuǎn)系統(tǒng)，但它們受到多個(gè)缺陷的損害。例如，這些設(shè)備沒(méi)有向用戶提供在多個(gè)輸入和輸出電壓之間傳輸電力的靈活性，而這在一些應(yīng)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(xiàng)用于調(diào)整電力傳輸設(shè)備中的電流和電壓以得到所需(例如，最優(yōu))電力傳輸效率。另外，將明白，這些解決方案沒(méi)有考慮屏蔽。缺少適當(dāng)屏蔽可例如造成不合乎需要的RF發(fā)射，這在對(duì)這些結(jié)果敏感的應(yīng)用中尤其不合乎需要，如CT掃描儀。
[0009]概述
[0010]本申請(qǐng)的各方面解決以上問(wèn)題以及其他問(wèn)題。根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種被配置成在靜子和轉(zhuǎn)子之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備。該設(shè)備包括被配置成將電力轉(zhuǎn)換成感應(yīng)耦合場(chǎng)的感應(yīng)場(chǎng)生成元件。該設(shè)備還包括被配置成將感應(yīng)耦合場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電力的感應(yīng)場(chǎng)接收元件。該設(shè)備還包括由核芯氣隙分開的初級(jí)和次級(jí)核芯。該設(shè)備還包括外殼，該外殼包括邊緣場(chǎng)減輕元件和非邊緣場(chǎng)減輕元件。邊緣場(chǎng)減輕元件包括導(dǎo)電材料并且被配置成減輕感應(yīng)場(chǎng)生成元件和感應(yīng)場(chǎng)接收元件中的至少一個(gè)所生成的、靠近核芯氣隙從初級(jí)核芯和次級(jí)核芯中的至少一個(gè)逃逸的磁通量。 [0011]根據(jù)另一方面，提供了一種構(gòu)造被配置成在靜子和轉(zhuǎn)子之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的方法。該方法包括構(gòu)造電力耦合設(shè)備的外殼，該外殼包括電介質(zhì)材料、各電介質(zhì)材料節(jié)段、以及各導(dǎo)電材料節(jié)段中的至少一個(gè)。該方法還包括將被配置成減輕磁通量的邊緣場(chǎng)減輕元件插入外殼的一部分中。
[0012]根據(jù)又一方面，提供了一種用于計(jì)算機(jī)層析成像裝置中的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備。該設(shè)備包括被配置成將電力轉(zhuǎn)換成感應(yīng)耦合場(chǎng)的感應(yīng)場(chǎng)生成元件和配置成將感應(yīng)耦合場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電力的感應(yīng)場(chǎng)接收元件。該設(shè)備還包括由核芯氣隙分隔開的初級(jí)和次級(jí)核芯。該設(shè)備還包括外殼，該外殼包括固定在一起以形成基本上螺旋管形結(jié)構(gòu)的至少兩段，該外殼包括被配置成減輕靠近核芯氣隙從初級(jí)核芯和次級(jí)核芯中的至少一個(gè)逃逸的、由感應(yīng)場(chǎng)生成元件和感應(yīng)場(chǎng)接收元件中的至少一個(gè)生成的磁通量的邊緣場(chǎng)減輕元件。
[0013]在閱讀并理解所附說(shuō)明書之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白本申請(qǐng)的其他方面。
[0014]附圖
[0015]作為示例而非限制，在附圖中示出了本申請(qǐng)，附圖中相同的參考標(biāo)號(hào)指示相似的兀素，在附圖中:
[0016]圖1是示出用于使用如本文所描述的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的示例環(huán)境的示意框圖。
[0017]圖2示出示例帶屏蔽的電力耦合設(shè)備。
[0018]圖3示出示例帶屏蔽的電力耦合設(shè)備。
[0019]圖4示出帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的橫截面。
[0020]圖5示出帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的橫截面，示出了邊緣場(chǎng)減輕元件。
[0021]圖6示出帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的橫截面，示出了邊緣場(chǎng)減輕元件。
[0022]圖7示出帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的橫截面，示出了邊緣場(chǎng)減輕元件。
[0023]圖8示出帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的外殼的一部分和各核芯節(jié)段。
[0024]圖9是示出構(gòu)造被配置成在靜子和轉(zhuǎn)子之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的示例方法的流程圖。
[0025]描述[0026]現(xiàn)在參考附圖來(lái)描述要求保護(hù)的主題內(nèi)容，在附圖中貫穿始終一般使用相近的附圖標(biāo)記來(lái)引述相似的要素。在以下說(shuō)明中，為便于解釋，闡述了眾多的具體細(xì)節(jié)以圖提供要求保護(hù)的主題內(nèi)容的透徹理解。然而，很明顯，所要求保護(hù)的主題可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他情況下，結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式示出以助益于描述要求保護(hù)的主題內(nèi)容。
[0027]本發(fā)明涉及一種帶屏蔽的電力耦合設(shè)備，或更具體地，涉及在例如計(jì)算機(jī)層析成像(CT)掃描儀(如可用于醫(yī)療、安全、工業(yè)應(yīng)用等)的上下文中和/或其中需要被配置成參與相對(duì)旋轉(zhuǎn)的各主體之間的電力傳輸?shù)钠渌@樣的應(yīng)用的上下文中能夠降低RF發(fā)射和/或其他電磁干擾、降低漏電感、和/或提高電力感應(yīng)傳輸期間的效率的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備。
[0028]如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“電磁干擾”、“射頻(RF)發(fā)射”等最通用地可包括來(lái)自周圍設(shè)備的干擾，因?yàn)樗绊懜鶕?jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的電力耦合設(shè)備的操作，但這些術(shù)語(yǔ)尤其旨在指的是根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的電力耦合設(shè)備所生成的干擾，尤其是因?yàn)樗鼤?huì)影響敏感電子設(shè)備，如可包括CT掃描儀的(諸)部分或者如可結(jié)合CT掃描儀或其他這樣的系統(tǒng)來(lái)使用，其中根據(jù)本公開內(nèi)容的各實(shí)施例的電力耦合設(shè)備可被用在其他這樣的系統(tǒng)的上下文中。
[0029]雖然本文出于方便介紹了諸如“主體”、“對(duì)象”、“靜子”、“轉(zhuǎn)子”、“氣隙”、“屏蔽”、“核芯”、“繞組”、“中心”、“軸”等術(shù)語(yǔ)而使用了單數(shù)，但類似情況顯然將存在，并且本公開內(nèi)容和/或所要求保護(hù)的主題應(yīng)被理解成一般適用于存在一個(gè)或多個(gè)這樣的特征中的多個(gè)的情況。相反，在討論多個(gè)時(shí)，這不一定排除單數(shù)。同樣，對(duì)于使用介詞“之間”和“之中”，除非另外從上下文中明確得出，否則使用“之間”不旨在一定暗示限于兩個(gè)對(duì)象，且使用“之中”不旨在一定暗示限于兩個(gè)以上對(duì)象。
[0030]注意，本文中使用術(shù)語(yǔ)“非接觸”來(lái)指按感應(yīng)的方式來(lái)在被配置成相對(duì)旋轉(zhuǎn)的主體之間或之中傳輸電力的能力，并且不應(yīng)被理解成一定排除這些主體之間或之中出于其他目的的可能的接觸，包括例如靜電放電、交換或傳輸數(shù)據(jù)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)器或支撐、剎車和安全機(jī)構(gòu)、低電壓電力傳輸、和/或高電壓電力傳輸?shù)龋绫疚乃_的各類電力耦合設(shè)備除感應(yīng)地傳輸電力之外可能需要的。
[0031]還應(yīng)注意，在本說(shuō)明書中，除非另外從上下文中明確得出，否則術(shù)語(yǔ)“間隙”和“氣隙”或多或少是互換地使用的；但術(shù)語(yǔ)“氣隙”被用于本文中，因?yàn)檫@應(yīng)當(dāng)被理解成僅僅與常規(guī)不同，應(yīng)當(dāng)理解，這些間隙不限于空氣，準(zhǔn)許相對(duì)移動(dòng)完全或部分填充這些空間的真空、油、和/或其他液體和/或氣體、和/或滑動(dòng)和/或滾柱軸承或其他這樣的設(shè)計(jì)是可能的。
[0032]圖1是本文所描述的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備在其中有用的示例環(huán)境100的圖示。更具體地，圖1示出可被配置成獲取與所檢查的對(duì)象102有關(guān)的體積信息并據(jù)此生成二維和/或三維圖像的示例計(jì)算機(jī)層析成像(CT)裝置。
[0033]將明白，盡管本文描述了 CT裝置，但本申請(qǐng)不旨在被如此限定。即，在實(shí)用的程度上，本申請(qǐng)(包括所要求保護(hù)的主題的范圍)旨在適用于包括轉(zhuǎn)子(例如，旋轉(zhuǎn)組件)和靜子(例如，靜止組件)和/或兩個(gè)旋轉(zhuǎn)組件的其他裝置。更具體地，本申請(qǐng)適用于如下其他裝置:向該裝置的旋轉(zhuǎn)部分提供電力或向其中包含的電子組件提供電力是有用的。此外，示例環(huán)境100僅僅示出了示例示意圖，并且不旨在按限制性的方式(如必要地指定本文所描述的各組件的位置、包括、和/或相對(duì)安排)來(lái)解釋。例如，圖1中示出的數(shù)據(jù)獲取組件122可以是該檢查裝置的轉(zhuǎn)子104部分的一部分，或更具體地，可以例如是檢測(cè)器陣列106的一部分。
[0034]在示例環(huán)境100中，對(duì)象檢查裝置108被配置成檢查一個(gè)或多個(gè)對(duì)象102 (例如，在機(jī)場(chǎng)處的一系列箱包、人類患者、等等)。對(duì)象檢查裝置108可包括轉(zhuǎn)子104和靜子110。在檢查對(duì)象102期間，對(duì)象102可被置于選擇性地放置在檢查區(qū)域114 (例如，轉(zhuǎn)子104中開的洞)中的支撐物112之上，如床或傳送帶，并且旋轉(zhuǎn)器106 (例如，馬達(dá)、傳動(dòng)軸、鏈，等等)可使得轉(zhuǎn)子104繞對(duì)象102旋轉(zhuǎn)。
[0035]轉(zhuǎn)子104可圍繞檢查區(qū)域114的一部分，并且可包括一個(gè)或多個(gè)輻射源118 (例如，電離X射線源)和檢測(cè)器陣列106 (本文中也可僅稱為檢測(cè)器)，檢測(cè)器陣列106被安裝在轉(zhuǎn)子104的相對(duì)于輻射源118的基本上直徑相對(duì)側(cè)。
[0036]在檢查對(duì)象102期間，輻射源118將扇形、錐形、楔形和/或其他形狀的輻射120結(jié)構(gòu)發(fā)射到對(duì)象檢查裝置108的檢查區(qū)域114中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，這樣的輻射可基本上持續(xù)發(fā)射和/或可間歇發(fā)射(例如，在源沒(méi)有被激活的休息時(shí)間段之后發(fā)射短輻射脈沖)。
[0037]在所發(fā)射的輻射120穿過(guò)對(duì)象102時(shí)，輻射120可被對(duì)象102的不同方位所不同地衰減。因?yàn)椴煌轿凰p了輻射120的不同百分比，所以可基于檢測(cè)器陣列106檢測(cè)到的該衰減或輻射光子的數(shù)量變化來(lái)生成圖像。例如，與較不致密方位(如皮膚或衣服)相比，對(duì)象102的較致密方位(如骨骼或金屬板)可使輻射120衰減較多(例如，使得較少光子撞擊檢測(cè)器陣列106)。
[0038]檢測(cè)器陣列106被配置成將檢測(cè)到的輻射直接轉(zhuǎn)換(例如，使用非晶硒和/或其他直接轉(zhuǎn)換材料)和/或間接轉(zhuǎn)換(例如，使用光電檢測(cè)器和/或其他間接轉(zhuǎn)換材料)成可從檢測(cè)器陣列106傳送給數(shù)據(jù)獲取組件122的信號(hào)，該數(shù)據(jù)獲取組件122被配置成使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)(例如，裝倉(cāng)(binning)、積分，等等)匯集在預(yù)定時(shí)間間隔(即測(cè)量時(shí)間間隔)內(nèi)傳送的信號(hào)。將明白，這樣的測(cè)量時(shí)間間隔可被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為“視圖”，并且一般反映根據(jù)在輻射源118處于相對(duì)于對(duì)象102的特定角度范圍處時(shí)所發(fā)射的輻射120所生成的信號(hào)。基于所匯集的信號(hào)，數(shù)據(jù)獲取組件122可生成例如指示所匯集的信號(hào)的投影數(shù)據(jù)。
[0039]示例環(huán)境100還包括被配置成接收數(shù)據(jù)獲取組件122所輸出的投影數(shù)據(jù)的圖像重構(gòu)器124。圖像重構(gòu)器124被配置成使用合適的分析、迭代和/或其他重構(gòu)技術(shù)(例如，反投影重構(gòu)、層析X射線成像組合重構(gòu)、迭代重構(gòu)，等等)從投影數(shù)據(jù)中生成圖像數(shù)據(jù)。以此方式，數(shù)據(jù)從投影空間被轉(zhuǎn)換到圖像空間，其為例如查看圖像的用戶130更能理解的域。
[0040]示例環(huán)境100還包括被配置成接收?qǐng)D像的終端126或工作站(例如，計(jì)算機(jī))，該圖像可在監(jiān)視器128上被顯示給用戶130 (例如，安全人員、醫(yī)療人員，等等)。以此方式，用戶130可調(diào)查該圖像以標(biāo)識(shí)對(duì)象102內(nèi)的感興趣區(qū)域。終端126還可被配置成接收可指導(dǎo)對(duì)象檢查裝置108的操作(例如，轉(zhuǎn)動(dòng)速度、傳送帶速度，等等)的用戶輸入。
[0041]在示例環(huán)境100中，控制器132在操作上耦合到終端126。在一個(gè)示例中，控制器132被配置成從終端126接收用戶輸入并生成用于對(duì)象檢查裝置108的指示要執(zhí)行的操作的指令。例如，用戶130可能想要重新檢查對(duì)象102，并且控制器132可發(fā)出指令支撐物112逆轉(zhuǎn)方向的命令(例如，將對(duì)象102帶回到對(duì)象檢查裝置102的檢查區(qū)域114中)。[0042]圖2示出了包括轉(zhuǎn)子202 (例如，圖1中的104)和靜子204 (例如，圖1中的110)的示例帶屏蔽的電力耦合設(shè)備200的橫截面視圖(例如，沿圖1的線2-2取得)。如圖所示，轉(zhuǎn)子202和靜子204分別是經(jīng)由圓柱氣隙206彼此分隔開的半圓，并且如將在下文描述的，電力被配置成從靜子204傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子202。以此方式，電力可在不使用例如滑環(huán)和/或電刷的情況下被提供給包括在轉(zhuǎn)子內(nèi)的各電子組件，如輻射源(例如，圖1中的118)和/或檢測(cè)器陣列(例如，圖1中的106)。
[0043]轉(zhuǎn)子202和靜子204分別包括三個(gè)同軸半外殼或?qū)?。例如，轉(zhuǎn)子202包括(按始自氣隙206的次序)繞組208、核芯210、以及外殼212 (例如，這些中的至少一些擔(dān)當(dāng)屏蔽，如下所述)，并且靜子204包括(按始自氣隙206的次序)繞組214、核芯216、以及外殼218 (例如，它也可擔(dān)當(dāng)屏蔽)。將明白，在相應(yīng)層之間，可以存在不確定厚度的間隙(例如，旨在包括零間隙的可能性)。
[0044]注意，如本文所使用的，諸如“半耦合”、“半外殼”、“半核芯”、“半屏蔽”等術(shù)語(yǔ)被用作簡(jiǎn)略表達(dá)，指的是組成整個(gè)構(gòu)造感應(yīng)耦合、外殼等的多個(gè)(例如，兩個(gè))部分之一，并且如此不應(yīng)被過(guò)度按字面解釋成意味著必須正好存在兩個(gè)這樣的組件或這樣的組件必須是相同大小、體積、質(zhì)量，等等；并且也不應(yīng)從對(duì)術(shù)語(yǔ)“耦合”的使用中得出類似的暗示(例如，必須存在正好兩個(gè)這樣的組件)。相反，如本文所使用的，除非另外從上下文中明確得出，否則這樣的術(shù)語(yǔ)應(yīng)被理解成表示其中多個(gè)部分可組成這樣的整體的更一般情況。此外，對(duì)于半核芯和半外殼，例如，前置“半”有時(shí)可省略以方便描述。
[0045]對(duì)于使用術(shù)語(yǔ)“核芯”，該術(shù)語(yǔ)在本文中一般用于指減磁阻(另選地被描述成磁穿透)材料，而不管這樣的材料相對(duì)于繞組等的安排如何。即，術(shù)語(yǔ)“核芯”不要被狹窄地解釋成暗示這樣的減磁阻材料應(yīng)當(dāng)位于繞組各匝的軸向或中心(這是常規(guī)變壓器的情況)。相反，該術(shù)語(yǔ)在本文中的使用與常規(guī)沒(méi)有什么不同，并且可用于不同的實(shí)施例中，如其中旋轉(zhuǎn)變壓器可具有所謂的反向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)施例，其中核芯材料按或多或少螺線管方式分布以例如繞在螺線管主圓的方向上纏繞的繞組加強(qiáng)螺線管輔圓平面中的磁通量環(huán)路。
[0046]圖3示出了包括轉(zhuǎn)子302 (例如，圖1中的104)和靜子304 (例如，圖1中的110)的示例帶屏蔽的電力耦合設(shè)備300的橫截面視圖(例如，沿圖1的線2-2取得)。如圖所示，轉(zhuǎn)子302和靜子304分別是經(jīng)由平面(例如與圓柱相對(duì))氣隙306彼此分隔開的半圓，并且如將在下文描述的，電力被配置成從靜子304傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子302。以此方式，電力可在不使用例如滑環(huán)和/或電刷的情況下被提供給包括在轉(zhuǎn)子內(nèi)的各電子組件，如輻射源(例如，圖1中的118)和/或檢測(cè)器陣列(例如，圖1中的106)。
[0047]類似于參考圖2描述的，轉(zhuǎn)子302和靜子304分別包括三個(gè)同軸半外殼或?qū)印＠?，轉(zhuǎn)子302包括(按始自氣隙306的次序)繞組308、核芯310、以及外殼312，且靜子304包括(按始自氣隙306的次序)繞組314、核芯316、以及外殼318。將明白，在相應(yīng)層之間，可存在不確定厚度的間隙(例如，旨在包括零間隙的可能性)。
[0048]將明白，圖2-3僅僅旨在示出轉(zhuǎn)子202、302和靜子204、304的示例構(gòu)造，并且構(gòu)想了其他構(gòu)造。例如，如將從圖4-8中顯而易見的，在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子22、302和/或靜子204,304可不包括三個(gè)同軸半外殼，并且實(shí)際上在一些實(shí)施例中，取決于轉(zhuǎn)子202、302和/或靜子204、304的構(gòu)造，轉(zhuǎn)子202、302和/或靜子204、304中的至少一個(gè)可包括基本上零屏蔽材料。例如，在一個(gè)實(shí)施例中(例如，如圖7所示)，轉(zhuǎn)子202、302的外殼(例如，包括屏蔽材料)可按以下方式延伸(例如，覆蓋靜子204、304的核芯216、316和繞組214、314):靜子204、304僅僅包括繞組和核芯。此外，盡管圖2-3分別示出了基本上圓柱形和平面的氣隙206、306，將明白，氣隙的角度可與本文中示出的實(shí)施例不同。例如，在另一實(shí)施例中，氣隙可以是錐形(例如，錐形氣隙將具有基本上為零的錐角且平面氣隙將具有基本上180°的錐角)。
[0049]現(xiàn)在參考圖4，示出了轉(zhuǎn)子402 (例如，圖2中的202)和靜子404 (圖2中的204)的橫截面視圖400 (例如，沿圖2中的線4-4取得)。轉(zhuǎn)子402和靜子404分別包括三個(gè)同軸半外殼或?qū)?。例如，轉(zhuǎn)子402包括(按始自氣隙406的次序)繞組408、次級(jí)核芯410、以及外殼412，且靜子404包括(按始自氣隙406的次序)繞組414、初級(jí)核芯416、以及外殼418。
[0050]繞組408和414包括或多或少的圓線圈，這些圓線圈包括以旋轉(zhuǎn)軸為中心的導(dǎo)線(例如，銅線)等。將明白，盡管圖4僅僅示出了單匝繞組，但繞組404、414中的一個(gè)或兩者可改為具有多匝或幾分之一匝。
[0051]相應(yīng)核芯410、416 —般至少部分地圍繞它們的相應(yīng)繞組408、414，并且被配置成增加轉(zhuǎn)子402的繞組408和靜子404的繞組414之間的耦合。一般而言，核芯410、416包括基本上介電(例如，非導(dǎo)電體)的鐵氧體材料或其他材料，以使得核芯410、416中的電流被減輕。
[0052]在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子402和靜子404被配置得像變壓器(例如，執(zhí)行類似于變壓器的功能)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，交流電(AC)電源可被連接到靜子404的繞組414 (例如，使得繞組414成為感應(yīng)場(chǎng)生成元件)，并且轉(zhuǎn)子402的繞組408可擔(dān)當(dāng)感應(yīng)場(chǎng)接收元件。此外，核芯410、416可分別擔(dān)當(dāng)例如感應(yīng)耦合效率提高元件。
[0053]如將參考圖5-7進(jìn)一步描述的，將明白，因?yàn)樵谝恍?yīng)用(如CT應(yīng)用)中使得這樣的電力耦合設(shè)備優(yōu)選地在20kHz以上頻率操作，所以可以預(yù)期繞組408、414和核芯410、416的結(jié)構(gòu)將生成偶極子場(chǎng)并且將向周圍空間強(qiáng)烈輻射(例如，造成磁場(chǎng)通量環(huán)路)。相應(yīng)核芯410,416中的鐵氧體材料或其他電介質(zhì)材料一般地引導(dǎo)和/或分流磁場(chǎng)通量環(huán)路，以使得極少磁通量會(huì)從中逃逸。然而，因?yàn)楹诵颈环殖蓛蓚€(gè)分隔開的部分410、416以準(zhǔn)許相對(duì)旋轉(zhuǎn)，所以跨核芯氣隙406 (例如，兩個(gè)核芯410、416之間的氣隙)的磁通量可延伸出變壓器的區(qū)域之外(例如，靠近核芯氣隙406逃逸穿過(guò)核芯并向外逃逸)并在外殼412、418的靠近核芯氣隙406的區(qū)域處感應(yīng)出電流(如果外殼412、418的這些部分包括導(dǎo)電材料(例如，諸如銅線)的話)。將明白，這些區(qū)域在本文中被稱為處于邊緣場(chǎng)減輕區(qū)域處。
[0054]麥克斯韋爾方程預(yù)測(cè)(例如，在繞組408、414中流動(dòng)的電流所生成的)振蕩磁場(chǎng)將在外殼412、418中感應(yīng)出在相同方向上流動(dòng)并且與繞組408、414中的電流幅值基本相等但符號(hào)相反的電流。將明白，感應(yīng)電流可在本文中被稱為磁場(chǎng)消除電流和/或鏡像電流，因?yàn)樗鼈兣c在繞組408、414中流動(dòng)的電流除符號(hào)之外基本相同。因而，外殼412、418中的一個(gè)或兩者(或者更確切地是外殼的邊緣場(chǎng)減輕元件)可被配置成承載能夠感應(yīng)出磁場(chǎng)的電流，如將減輕(例如,或消除)由于繞組408、414中的凈電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。以此方式，外殼412、418 (或更確切地是外殼412、418的邊緣場(chǎng)減輕元件)(例如，將在下文更詳細(xì)地描述的)擔(dān)當(dāng)防止和/或減輕輻射逃逸到外殼412、418的外部(例如，在那里該輻射可對(duì)例如相關(guān)聯(lián)的、周圍的等各電子組件造成干擾或其他有害效果)的屏蔽。
[0055]如將在下文更詳細(xì)地描述的，為了準(zhǔn)許鏡像電流或多或少不受阻礙地流動(dòng)(例如，以使得鏡像電流基本上與繞組408、414中的電流相同并減輕繞組408、414中的凈電流所引起的磁場(chǎng))，在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的是一個(gè)或多個(gè)外殼412、418的邊緣場(chǎng)減輕元件(例如，近似于繞組408、414中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng))包括形成構(gòu)成閉合電路的基本上連續(xù)的電路徑的導(dǎo)電材料。在一個(gè)示例中，更優(yōu)選的是這樣的連續(xù)電路徑能夠支持足以感應(yīng)出磁場(chǎng)的電流，如將基本上減輕或消除在該電力耦合設(shè)備的操作期間由于繞組408、414中流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。構(gòu)成繞旋轉(zhuǎn)軸的閉合電路的這樣的連續(xù)電路徑可例如是圓、環(huán)、半螺線管，和/或可以采取在核芯氣隙附近和/或旁邊的圈狀帶的形式。在這樣的連續(xù)電路徑采取核芯氣隙附近和/或旁邊的圈狀帶的形式的情況下，這樣的圈狀帶可基本上是環(huán)形以使電力耦合設(shè)備具有平面或圓柱形氣隙，并且例如這樣的圈狀帶可基本上是錐形截面以使電力耦合設(shè)備具有錐形氣隙。
[0056]為了更好地理解繞組408、414中的電流所生成的從各核芯/屏蔽幾何結(jié)構(gòu)的氣隙406發(fā)出的磁場(chǎng)，和/或?yàn)榱烁玫乩斫饪扇绾瓮ㄟ^(guò)屏蔽412、418的內(nèi)表面之上或附近的邊緣場(chǎng)減輕元件來(lái)減輕這些磁場(chǎng)，現(xiàn)在參看圖5-7。
[0057]參看圖5-7，這些附圖示出了在屏蔽512、518遭受從相對(duì)核芯510、516(例如，圖4中的410、416)之間的核芯氣隙506 (例如,406)發(fā)出的磁場(chǎng)的影響時(shí),用于確定電流將在屏蔽512、518 (例如，圖4中的412、418)中的何處流動(dòng)的有限元仿真結(jié)果。雖然在圖5_7中未示出，但AC電源優(yōu)選地連接到部署在靜子(例如，初級(jí)繞組)上的兩個(gè)三匝繞組514。將明白，盡管圖4將相應(yīng)繞組408、414示為單匝繞組，但圖5-7示出了轉(zhuǎn)子502上的兩個(gè)多匝繞組508和靜子504上的兩個(gè)多匝繞組514。然而，出于本公開內(nèi)容的目的，繞組是單匝還是多匝繞組是不重要的。即，靜子504 (例如，圖4中的404)和轉(zhuǎn)子502 (例如，圖4中的402)可包括例如單匝繞組、多匝繞組、和/或兩者。
[0058]在核芯材料510、516 (例如，電介質(zhì)材料，如鐵氧體)在核芯氣隙506處不連續(xù)的情況下，繞組508、514中的電流所生成的磁場(chǎng)可從核芯材料510、516漏出(例如，并且如果不被包含則可干擾例如成像設(shè)備的敏感電子元件)。
[0059]磁場(chǎng)(或磁通線)被核芯510、516大量分流(例如，被限制在其中)，除了磁通量跨越核芯氣隙506之處外。S卩，因?yàn)楹诵?10、516基本上限制了磁通量，泄漏一般僅發(fā)生在核芯氣隙506處和/或附近，以使得在沒(méi)有適當(dāng)屏蔽的情況下，磁通量的一部分可在核芯氣隙506附近從核芯逃逸，并可能對(duì)其他鄰近電子設(shè)備造成問(wèn)題。然而，如果接近核芯氣隙506處存在屏蔽(例如，本文中提供的導(dǎo)線)，則例如逃逸能量可在該屏蔽中感應(yīng)出減輕由此造成的可能的有害效果的電流。因而，如果感應(yīng)電流在外殼512、518的靠近核芯氣隙506的部分中生成，其幅值基本等于在繞組508、514中流動(dòng)的電流但符號(hào)相反，則感應(yīng)電流可生成將從逃逸磁通量所產(chǎn)生的磁場(chǎng)減輕和/或基本上消除的磁場(chǎng)。將明白，外殼512、518的包括用于承載感應(yīng)電流(例如，用于減輕泄漏)的導(dǎo)電材料的部分在本文中可被稱為邊緣場(chǎng)減輕元件，并且出于圖5-7的目的其被示為外殼512、518的涂黑部分520。
[0060]外殼512、518的邊緣場(chǎng)減輕兀件520 —般包括導(dǎo)電材料,諸如舉例而言該結(jié)構(gòu)的支撐鐵氧體(如果支撐結(jié)構(gòu)是連續(xù)且導(dǎo)電的)(例如，銅和/或鋁線)的一小部分，并且被配置成承載與感應(yīng)場(chǎng)生成元件(例如，靜子504的繞組514)和感應(yīng)場(chǎng)接收元件(例如，轉(zhuǎn)子502的繞組508)中的至少一個(gè)所生成的電流基本上類似(例如，但符號(hào)相反)的感應(yīng)電流。以此方式，邊緣場(chǎng)減輕元件520被配置成減輕感應(yīng)場(chǎng)生成元件和感應(yīng)場(chǎng)接收元件中的至少一個(gè)(例如，或它們的凈電流)所生成的例如逃逸穿過(guò)核芯氣隙506的磁通量。
[0061]此外,如上所述,在一個(gè)實(shí)施例中,優(yōu)選的是邊緣場(chǎng)減輕元件520形成構(gòu)成閉合電路的基本上連續(xù)的電路徑，以維持感應(yīng)電流一段時(shí)間(例如，與從靜子504向轉(zhuǎn)子502供電一樣長(zhǎng))。換言之，不連續(xù)的電路徑可使得感應(yīng)電流的屬性(如它的方向)被改變，從而使得感應(yīng)電流所生成的磁場(chǎng)與感應(yīng)場(chǎng)生成元件中的和/或感應(yīng)場(chǎng)接收元件中的電流所生成的磁場(chǎng)不同。因而，鑒于不連續(xù)的電路徑可改變感應(yīng)電流的屬性以使得感應(yīng)電流不再維持，基本上連續(xù)的電路徑可維持感應(yīng)電流(例如，電流的屬性隨時(shí)間不變化)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，邊緣場(chǎng)減輕元件520可包括電線和/或按以下方式連接在一起(例如，焊接)的多段電線:電流可基本上不受阻礙地流過(guò)這些連接(例如，而不改變?cè)撾娏鞯膶傩?。
[0062]將明白，外殼512、518的非邊緣場(chǎng)減輕元件(例如，外殼512、518的未涂黑部分)可包括與邊緣場(chǎng)減輕元件520中包括的材料不同的材料。例如，非邊緣場(chǎng)減輕元件可包括電介質(zhì)材料(例如，諸如塑料、紙、紙衆(zhòng)、木材、和/或合成材料，等等)和/或不連續(xù)的導(dǎo)電材料。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，相應(yīng)外殼512、518的非邊緣場(chǎng)減輕元件是使用栓接或以其他方式固定在一起以形成外殼512、518的形狀(例如，形成基本上螺線管形的外殼)的各鋁或其他金屬節(jié)段來(lái)構(gòu)造的。將明白，因?yàn)榉沁吘増?chǎng)減輕元件由多個(gè)節(jié)段構(gòu)成(例如，與連續(xù)的金屬結(jié)構(gòu)相比)并且沒(méi)有按形成基本上連續(xù)的電路徑的方式被固定在一起(例如，軟焊或焊接在一起)，所以非邊緣場(chǎng)減輕元件可不被配置成承載和/或不能夠承載感應(yīng)的鏡像電流和/或可不被配置成和/或不能夠維持如上所述的這樣的鏡像電流。
[0063]將明白，通過(guò)創(chuàng)建具有邊緣場(chǎng)減輕元件(例如，電線)和非邊緣場(chǎng)減輕元件兩者的外殼512、518，甚至在外殼512、518不在核芯氣隙506的附近的位置處具有相對(duì)小的電流支持能力和/或在不在核芯氣隙506的附近的位置處具有不連續(xù)的導(dǎo)電材料的情況下達(dá)到有效屏蔽也是可能的。這可例如允許制造與常規(guī)設(shè)備相比便宜得多和/或重量輕得多的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備。例如，與研磨大(例如，直徑若干英尺)金屬結(jié)構(gòu)以處于精確容限內(nèi)相t匕，不昂貴的模塑部分可僅僅“咬合”或以其他方式與設(shè)置在其中的導(dǎo)線固定在一起。這樣的設(shè)備可較不昂貴并易于操作，以及它將可能具有較少的要調(diào)和的慣量和/或動(dòng)量相關(guān)問(wèn)題。
[0064]圖6示出了示例外殼/核芯構(gòu)造的另一實(shí)施例。具體地，圖6示出了沒(méi)有與外殼512的氣隙522對(duì)齊的核芯氣隙506。518.將明白，因?yàn)楹诵練庀?06沒(méi)有與外殼512、518的氣隙522對(duì)齊，所以繞組508、514中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)一般不穿透或接觸轉(zhuǎn)子的外殼512和靜子的外殼518。因而,邊緣場(chǎng)減輕兀件520可僅僅被包括在兩個(gè)外殼512、518中的一個(gè)之上、之內(nèi)、和/或附近。即，轉(zhuǎn)子502的外殼512可包括邊緣場(chǎng)減輕元件520或靜子504的外殼518可包括邊緣場(chǎng)減輕兀件520,但一般而言外殼512、518兩者不必包括邊緣場(chǎng)減輕元件520，因?yàn)楹诵練庀?06沒(méi)有與外殼512、518的氣隙522對(duì)齊。換言之，繞組508、512中的電流所產(chǎn)生的逃逸穿過(guò)核芯510、516中的間隙的磁場(chǎng)可被外殼的位于核芯氣隙506附近的邊緣場(chǎng)減輕元件排除(或它的效果可被減輕)。在所示示例中，因?yàn)檗D(zhuǎn)子502的外殼512延伸到核芯氣隙506外,所以僅僅轉(zhuǎn)子502的外殼512可包括邊緣場(chǎng)減輕兀件520 (例如，包括導(dǎo)電的、基本上連續(xù)的材料)。將明白，靜子504的外殼518和/或轉(zhuǎn)子502的外殼512的沒(méi)有承載被配置成生成將繞組508、514所產(chǎn)生的磁場(chǎng)消除的磁場(chǎng)的電流的各部分(例如，外殼512、518的非邊緣場(chǎng)減輕兀件)可包括例如電介質(zhì)材料和/或?qū)щ姷?、不連續(xù)的材料。當(dāng)然，只要該構(gòu)造被顛倒、鏡像等以使得外殼512改為是“平的”且外殼518是“U”形的，則僅僅外殼518可包括邊緣場(chǎng)減輕元件520。
[0065]圖7示出了示例外殼/核芯構(gòu)造的另一實(shí)施例。類似于圖6，圖7示出了沒(méi)有與外殼512的氣隙522對(duì)齊的核芯氣隙506。此外，靜子504和轉(zhuǎn)子502中的至少一個(gè)可不包括外殼(例如，或更確切地，如導(dǎo)線的屏蔽材料)。相反，僅僅靜子504和轉(zhuǎn)子502中的一個(gè)可包括外殼512或屏蔽材料，并且邊緣場(chǎng)減輕元件520可被包括在外殼512內(nèi)。例如，如在此所示出的，靜子504僅僅包括繞組514和核芯516，而轉(zhuǎn)子包括繞組508、核芯510以及外殼512。在另一實(shí)施例中，該構(gòu)造可被顛倒，其中例如靜子504包括外殼518而轉(zhuǎn)子502不包括外殼512。
[0066]如參考圖6所述，因?yàn)檗D(zhuǎn)子502的外殼512延伸到核芯氣隙506外,所以僅僅轉(zhuǎn)子502的外殼512可包括邊緣場(chǎng)減輕元件520 (例如，包括導(dǎo)電的、基本上連續(xù)的材料)。轉(zhuǎn)子502的外殼512的作為非邊緣場(chǎng)減輕元件的各部分(例如，并且不必承載鏡像電流)可包括例如電介質(zhì)材料和/或?qū)щ姷?、不連續(xù)的材料。
[0067]將明白，圖5-7僅僅示出了外殼/核芯構(gòu)造的若干示例構(gòu)造，并且本文還構(gòu)想了其他構(gòu)造。即，本公開內(nèi)容(包括權(quán)利要求書)的范圍不旨在僅限于在此所描述的外殼/核芯構(gòu)造。還構(gòu)想了其中可以使用感應(yīng)電流來(lái)減輕輻射和/或減輕包括一個(gè)或多個(gè)氣隙的變壓器的繞組中的凈電流所生成的磁場(chǎng)的效果的外殼的其他構(gòu)造。例如，在另一實(shí)施例中，外殼512、518僅僅位于核芯510、516的左側(cè)和右側(cè)處，與核芯氣隙相靠近、鄰近等等。即，外殼512,518沒(méi)有在核芯510、516的上方和下方(在那里沒(méi)有核芯氣隙)延伸。
[0068]圖8是根據(jù)本文提供的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有基本上圓形構(gòu)造的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的一部分的俯視圖，并且示出了這樣的設(shè)備可如何被制造。圖8例如示出了大約一半基本上圓形的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備，其中僅僅示出了該帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的轉(zhuǎn)子或靜子部分(例如，圖4或圖5的俯視圖僅僅示出了轉(zhuǎn)子部分402或502 )。將明白，如本文所提供的，在制造這樣的設(shè)備時(shí)，可按相互相鄰的方式來(lái)安排多個(gè)可購(gòu)得的核芯810 (例如，圖4或5中的410或510)節(jié)段，以便共同地接近基本上環(huán)形和/或半螺線管形的核芯，并且在制造期間多個(gè)外殼812 (例如，圖4或5中的412或512)節(jié)段可類似地被“接合”在一起。注意，在圖8中僅僅示出了核芯810節(jié)段和外殼812，因?yàn)槌鲇诤?jiǎn)明起見省略了沿核芯中的一個(gè)或多個(gè)凹口來(lái)路由的繞組(例如，圖4或5中的408或508 )為了完成帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的組裝，另一側(cè)(例如，次級(jí)側(cè))可按與圖8中所示出的一側(cè)相似的方式來(lái)組裝，除了該另一側(cè)將基本上是圖8中所示出的一側(cè)的鏡像之外，以使得在繞組被置于其中的凹口中時(shí)，螺線管核芯的開口面和繞組相對(duì)于彼此面對(duì)(例如，以創(chuàng)建與圖4-7中的任何一個(gè)或多個(gè)中示出的橫截面相類似的橫截面輪廓)。在按這樣的方式組裝具有在本實(shí)施例中的平面構(gòu)造的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備時(shí)，初級(jí)核芯和次級(jí)核芯將關(guān)于公共對(duì)稱軸具有基本上相同的曲率半徑、在軸向上介于初級(jí)核芯(例如，圖4中的416)和次級(jí)核芯(圖4中的410)之間的核芯氣隙(例如，圖4中的406)，以使得初級(jí)核芯和次級(jí)核芯被并排排列，以及對(duì)稱軸基本上與電力耦合設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸共線。
[0069]外殼812 (例如，圖4中的412) —般包括邊緣場(chǎng)減輕元件820 (例如，圖7中的520)和非邊緣場(chǎng)減輕元件(例如，包括外殼的不是邊緣場(chǎng)減輕元件820的那些部分)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，邊緣場(chǎng)減輕元件820包括被配置成(例如,能夠)承載生成足以將繞組(例如，圖4中的408、414)中的電流所生成的磁場(chǎng)減輕和/或基本上消除的磁場(chǎng)的感應(yīng)電流的電線。將明白，電線或其他導(dǎo)電材料具有足以承載基本上與繞組中的凈電流的負(fù)數(shù)相對(duì)應(yīng)(例如，匹配)的電流的大小、厚度、和/或組成。還將明白，盡管邊緣場(chǎng)減輕元件820未被示為與核芯節(jié)段810直接相鄰(例如，以使得小型、非邊緣場(chǎng)減輕元件將核芯節(jié)段810與邊緣場(chǎng)減輕元件820分隔開)，將明白如圖5-7所示，例如邊緣場(chǎng)減輕元件820也可與核芯節(jié)段相鄰。
[0070]非邊緣場(chǎng)減輕元件可包括電介質(zhì)材料和/或?qū)щ姴牧?，但一般不需要承載與繞組中的電流基本上匹配的電流。例如,在一個(gè)實(shí)施例中,外殼的非邊緣場(chǎng)減輕元件由例如不導(dǎo)電且被塑造和/或制造成螺線管和/或環(huán)形結(jié)構(gòu)的聚合物、玻璃纖維、和/或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)成。此外，在這樣的實(shí)施例中，非邊緣場(chǎng)減輕元件可包括外殼的邊緣場(chǎng)減輕元件(例如，電線)可被插入其中(例如，咬合或鋪設(shè)在其中)的槽或凹槽。將明白，用塑料制造外殼并將電線插入該外殼的凹槽中可使得該結(jié)構(gòu)重量很輕(例如，減少了例如CT機(jī)的重量)。
[0071]在一個(gè)實(shí)施例中，外殼812由耦合在一起的多個(gè)節(jié)段(例如，以形成基本上圓形的外殼)構(gòu)成。例如，如圖8所示，外殼812可被分成四個(gè)節(jié)段(例如，虛線824所表示的兩個(gè)節(jié)段交叉)，這四個(gè)節(jié)段可被栓接或以其他方式固定在一起(例如，膠合、粘合、焊接、螺栓連接、釘接、咬合、和/或鎖接，等等)。相應(yīng)四(或任何其他數(shù)量)個(gè)節(jié)段可由電介質(zhì)材料和/或?qū)щ姴牧?如輕質(zhì)金屬)來(lái)構(gòu)造。然而，因?yàn)檫@些節(jié)段僅僅被固定在一起(例如，并且沒(méi)有形成基本上連續(xù)的電環(huán)路)，所以這些節(jié)段一般沒(méi)有被配置成或不能夠維持鏡像電流。因而，相應(yīng)各節(jié)段可包括邊緣場(chǎng)減輕元件(例如，電線)，并且在各節(jié)段的固定期間，相鄰接的各節(jié)段的邊緣場(chǎng)減輕元件可被耦合在一起(例如，焊接在一起)以形成基本上連續(xù)的電環(huán)路?；蛘撸坏└鞴?jié)段被固定在一起，則邊緣場(chǎng)減輕元件可被添加到外殼812。例如，一旦各鋁、塑料、木材等節(jié)段被螺栓連接或以其他方式固定在一起，被配置成承載感應(yīng)電流的電線就可被插入各節(jié)段的凹槽中。以此方式，與在各節(jié)段之間的相應(yīng)接合點(diǎn)處耦合電線相對(duì)，電線可被僅僅耦合在一個(gè)位置(例如，僅僅兩個(gè)焊接接合點(diǎn)，核芯810的每一側(cè)上需要一個(gè))?；蛘?，電線可以是其直徑與外殼812中的凹槽的直徑相一致的無(wú)焊接或無(wú)接合點(diǎn)環(huán)路，以使得電線可在制造過(guò)程期間的任何時(shí)間被置于外殼中。因而，將明白，(例如，轉(zhuǎn)子或靜子或兩者的)外殼812可包括組裝在一起、其中在組裝該外殼時(shí)可將邊緣場(chǎng)減輕元件包括其中的一個(gè)或多個(gè)節(jié)段或片段，和/或邊緣場(chǎng)減輕元件中的一些或全部可在制造過(guò)程期間的任何時(shí)間點(diǎn)被添加到(例如，轉(zhuǎn)子或靜子或兩者的)外殼的一些或全部。即，(轉(zhuǎn)子或靜子或兩者的)夕卜殼和對(duì)應(yīng)的邊緣場(chǎng)減輕元件可按任何合適的次序被“接合”在一起。
[0072]將明白，從多個(gè)節(jié)段創(chuàng)建外殼可以是有益的，尤其是在外殼基本上由金屬構(gòu)成的情況下。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，如在帶屏蔽的電力耦合設(shè)備被配置成用于計(jì)算機(jī)層析成像裝置的情況下，外殼可具有約5英尺的直徑。將明白，通過(guò)用機(jī)器制造一金屬片段來(lái)創(chuàng)建這樣的螺線管形結(jié)構(gòu)一般需要特殊設(shè)備。因而，創(chuàng)建該結(jié)構(gòu)是昂貴且耗時(shí)的。然而，通過(guò)將該5英尺直徑結(jié)構(gòu)切成多個(gè)節(jié)段并用機(jī)器單獨(dú)地制造各相應(yīng)節(jié)段，可以使用更易于獲得的設(shè)備并且因而該結(jié)構(gòu)建造起來(lái)較不昂貴。在用至少一些其他材料(如塑料和/或復(fù)合材料)制造外殼的情況下，可實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和/或節(jié)省。
[0073]在一個(gè)實(shí)施例中，外殼810包括其中核芯節(jié)段810所處的凹槽。核芯節(jié)段810—般由磁穿透材料構(gòu)成，磁穿透材料可包括但不限于例如鐵氧體、硅鋼、鎳鐵合金、不銹鋼、以及鈷鐵合金。相應(yīng)核芯節(jié)段一般包括導(dǎo)電繞組(例如，圖4中的408、414)可處于其中的一個(gè)或多個(gè)凹槽(例如，取決于繞組的數(shù)量)。以此方式，如果僅僅單個(gè)繞組被配置成處于其中，則相應(yīng)核芯節(jié)段一般看起來(lái)具有“C”形(例如，圖4)，并且例如如果僅僅兩個(gè)繞組被配置成處于其中，則具有“E”形(例如，圖5)。此外，在其中帶屏蔽的電力耦合設(shè)備被配置成基本上是圓形的一個(gè)實(shí)施例中，核芯節(jié)段810可被安排成基本螺線管形構(gòu)造。將明白，盡管圖8示出了核芯(例如，圖4中的410、416)由多個(gè)核芯節(jié)段810構(gòu)成，但在另一實(shí)施例中，相應(yīng)核芯可由單個(gè)螺線管形結(jié)構(gòu)構(gòu)成。即，初級(jí)核芯和/或次級(jí)核芯可使用被雕刻或以其他方式造型以形成螺線管形結(jié)構(gòu)的單片段穿透材料來(lái)分別構(gòu)造。
[0074]將明白，如果如上所述外殼812分節(jié)段來(lái)構(gòu)造，則在各外殼節(jié)段812被組裝之前和/或在外殼節(jié)段被組裝之后，各核芯節(jié)段810可被固定或以其他方式置于外殼810中。因而，可例如通過(guò)創(chuàng)建由電介質(zhì)材料和/或?qū)щ姴牧蠘?gòu)成的外殼、在其中插入被配置成承載鏡像電流的電線、將核芯或核芯節(jié)段810固定到外殼中的凹槽、并隨后將繞組固定到核芯的凹槽，來(lái)組裝電力耦合設(shè)備的第一半。將明白，可重復(fù)類似過(guò)程以創(chuàng)建帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的第二半(例如，靜子部分)。
[0075]任何合適材料和組裝方法可被用于帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的繞組、核芯、以及外殼(例如，包括屏蔽材料)。纏繞在核芯上的電線(例如，Litz (辮編)線)通常可擔(dān)當(dāng)繞組，但也可使用任何合適的材料和制造方法(包括塑造、鑄造、擠壓等)。雖然已經(jīng)描述了其中從多個(gè)核芯節(jié)段建造大直徑鐵氧體核芯的實(shí)際示例，但本公開內(nèi)容不限于此，在可用時(shí)采用鑄造的、塑造的、擠壓的等核芯元件是可能的。此外，雖然鐵氧體已被提及作為優(yōu)選核芯材料的一個(gè)特定示例，但本公開內(nèi)容不限于此，使用硅鋼、鎳鐵合金、鈷鐵合金和/或任何其他合適的材料是可能的。雖然鋁和/或塑料聚合物已被提及作為優(yōu)選外殼材料的特定示例，但本公開內(nèi)容不限于此，作為替換或補(bǔ)充，采用其他金屬、塑料等是可能的。
[0076]圖9是示出構(gòu)造被配置成在靜子和轉(zhuǎn)子之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的一個(gè)不例方法900。該方法在902開始并且在904構(gòu)造電力稱合設(shè)備的外殼。該外殼包括電介質(zhì)材料(例如，諸如塑料聚合物)、各電介質(zhì)材料節(jié)段、和/或各導(dǎo)電材料中節(jié)段的至少一個(gè)。例如，如圖8所示，外殼的相應(yīng)部分(例如，在帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的轉(zhuǎn)子側(cè)和/或靜子側(cè))可被分成多個(gè)節(jié)段，并且這些節(jié)段可被單獨(dú)地構(gòu)造。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，夕卜殼的相應(yīng)各節(jié)段根據(jù)指定參數(shù)來(lái)用機(jī)器制造，并且各節(jié)段被栓接或以其他方式固定在一起(例如，以形成螺線管形結(jié)構(gòu))。在另一實(shí)施例中，如在外殼由例如塑料聚合物構(gòu)成的情況下，可通過(guò)將塑料聚合物傾入模具并允許它變硬來(lái)形成該外殼。例如，塑料和/或其他材料的各部分可被固定在一起以形成外殼和/或帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的其他部分。
[0077]將明白，外殼一般由兩個(gè)部分，即靜子部分和轉(zhuǎn)子部分(例如，如參考圖4-8所述)構(gòu)成。因而，在904構(gòu)造外殼的動(dòng)作一般包括創(chuàng)建兩個(gè)螺線管形結(jié)構(gòu)。在一個(gè)示例中，第二螺線管形結(jié)構(gòu)基本上是第一螺線管形結(jié)構(gòu)的鏡像。然而，如上所述，外殼可由更多或更少數(shù)量的部分構(gòu)成。例如，如參考圖7所述，在一個(gè)實(shí)施例中，僅僅帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的轉(zhuǎn)子部分可包括外殼，或僅僅帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的靜子部分可包括外殼。
[0078]在一個(gè)實(shí)施例中，相應(yīng)部分(例如，相應(yīng)螺線管形結(jié)構(gòu))包括用于接納帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的核芯(或各核芯節(jié)段)槽或凹槽，并且該核芯被安排在凹槽內(nèi)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，核芯或各核芯節(jié)段被插入外殼中的被針對(duì)核芯制成適當(dāng)尺寸的凹槽中并被使用環(huán)氧樹脂粘合到外殼。在另一實(shí)施例中，核芯或各核芯節(jié)段僅僅例如靠在外殼上，并且外殼被包括用于接納核芯的凹槽。
[0079]如參考圖8所述，感應(yīng)場(chǎng)生成元件和感應(yīng)場(chǎng)接收元件被安排在核芯內(nèi)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，核芯的的一部分被安排在外殼的轉(zhuǎn)子部分且核芯的第二部分被安排在外殼的靜子部分。感應(yīng)場(chǎng)生成兀件可被安排在核芯的第二部分內(nèi)(例如，置于其上)，并且感應(yīng)場(chǎng)接收元件可被安排在核芯的第一部分內(nèi)(例如，置于其上)。例如，Litz線或其他合適的材料可被安排在相應(yīng)部分核芯內(nèi)(例如，以形成圈)，并且可擔(dān)當(dāng)變壓器中的繞組。將明白，匝數(shù)和/或繞組數(shù)可以是帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的所需屬性的函數(shù)。
[0080]在將電力施加到感應(yīng)場(chǎng)生成元件時(shí)，生成可在感應(yīng)場(chǎng)接收元件中感應(yīng)出電流的感應(yīng)場(chǎng)(例如，以在帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的轉(zhuǎn)子部分中生成電力)。將明白，電力從感應(yīng)場(chǎng)生成元件傳輸?shù)礁袘?yīng)場(chǎng)接收元件一般生成被核芯大量分流(例如，限制在其中)的磁場(chǎng)(即，磁通量)，除了在核芯氣隙附近從中逃逸的磁通量之外(例如，將靜子部分與轉(zhuǎn)子部分分隔開并允許轉(zhuǎn)子部分相對(duì)于帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的靜子部分旋轉(zhuǎn)的氣隙)。在一些應(yīng)用中，這樣的磁通量可干擾帶屏蔽的電力耦合設(shè)備附近的敏感電子元件，所以在一個(gè)實(shí)施例中，減輕(例如，消除)該磁通量是優(yōu)選的。
[0081]為了減輕或基本上消除該磁通量，在906，被配置成減輕磁通量并且尤其減輕逃逸通過(guò)核芯中的氣隙的磁通量的邊緣場(chǎng)減輕元件被插入外殼的一部分中(例如，靠近核芯的凹槽)。如上所述，邊緣場(chǎng)減輕元件由導(dǎo)電材料(諸如舉例而言銅和/或鋁線)構(gòu)成，并且在一個(gè)實(shí)施例中，該導(dǎo)電材料形成基本上連續(xù)的閉合環(huán)路，并且在該導(dǎo)電材料中感應(yīng)出例如減輕或基本上消除逃逸通過(guò)核芯中的氣隙的磁通量的電流。將明白，為減輕磁通量，感應(yīng)電流的幅值與通過(guò)感應(yīng)場(chǎng)生成元件和/或感應(yīng)場(chǎng)接收元件的電流基本相等，但一般符號(hào)相反。
[0082]將明白，在構(gòu)造外殼之前和/或之后，邊緣場(chǎng)減輕元件(例如，電線)可被插入外殼的各部分中。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在組合各節(jié)段以構(gòu)造外殼之前，邊緣場(chǎng)減輕元件被插入外殼的相應(yīng)各節(jié)段，并且相應(yīng)的相鄰各節(jié)段的邊緣場(chǎng)減輕元件被耦合在一起(例如，焊接在一起)，以使得在構(gòu)造之后，邊緣場(chǎng)減輕元件形成閉合環(huán)路。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，從電磁觀點(diǎn)來(lái)看，本文中使用的術(shù)語(yǔ)閉合環(huán)路一般指該環(huán)路是連續(xù)且統(tǒng)一的(例如，并且不僅僅是閉合的)。即，變壓器的電和磁組件一般是圓對(duì)稱的(例如，以使得相應(yīng)截面圖基本上相同)。在另一實(shí)施例中，邊緣場(chǎng)減輕元件被插入所構(gòu)造的外殼中。例如，相應(yīng)外殼節(jié)段可被固定在一起并隨后邊緣場(chǎng)減輕元件可例如被插入外殼中的凹槽或槽或以其他方式附連到外殼。以此方式，邊緣場(chǎng)減輕元件可包括更少接合點(diǎn)(例如，促進(jìn)更連續(xù)的結(jié)構(gòu))?；蛘撸吘増?chǎng)減輕元件可按任何方式和/或在制造過(guò)程的任何時(shí)刻被合并到外殼的一個(gè)或多個(gè)部分(或整個(gè)外殼)。
[0083]將明白，一旦構(gòu)造了帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的靜子部分和轉(zhuǎn)子部分，帶屏蔽的電力耦合設(shè)備就可被耦合到計(jì)算機(jī)層析成像裝置，并且電子元件(例如，諸如旋轉(zhuǎn)源、檢測(cè)器陣列等)可被耦合到帶屏蔽的電力耦合設(shè)備以使得在該CT裝置的操作期間電力可被提供給這些電子元件。例如，AC電力可經(jīng)由該帶屏蔽的電力耦合設(shè)備從CT裝置的靜子部分提供給該CT裝置的轉(zhuǎn)子部分。
[0084]在908，示例方法900結(jié)束。
[0085]措辭“示例”和/或“示例性”在本文中用于表示用作示例、實(shí)例或解說(shuō)。本文中描述為“示例”和/或“示例性”的任何方面、設(shè)計(jì)等不必被解釋為優(yōu)于或勝過(guò)其他方面、設(shè)計(jì)等。相反，這些術(shù)語(yǔ)的使用旨在以具體方式給出概念。如本申請(qǐng)中所使用的，術(shù)語(yǔ)“或”旨在表示“包括性或”而非互斥性“或”。即，除非另行指明或從上下文可以明了，否則“X采用A或B”旨在表示自然的包括性排列中的任何排列。即，如果X采用A ;X采用B ;或X采用A和B兩者，則在任何前述實(shí)例中，都滿足“X采用A或B”。另外，本申請(qǐng)和所附權(quán)利要求書中所使用的冠詞“一”和“某”一般可被解釋為表示“一個(gè)或更多個(gè)”，除非另行指明或從上下文可以明了指的是單數(shù)形式。同樣，A和B等中的至少一個(gè)一般意味著A或B或A和B兩者。
[0086]雖然已經(jīng)參考一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)示出并描述了本公開內(nèi)容，但基于對(duì)本說(shuō)明書和附圖的閱讀和理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將得出各等效更改和修改。本公開內(nèi)容包括所有這些修改和更改，并且只由權(quán)利要求書的范圍來(lái)限度。特別地，對(duì)于由上述組件(例如，元件、資源等)執(zhí)行的各種功能而言，除非另外指明，否則用于描述這些組件的術(shù)語(yǔ)旨在對(duì)應(yīng)于執(zhí)行所描述的組件的指定功能的任何組件(例如，功能等效)——即使其在結(jié)構(gòu)上并不等效于執(zhí)行本公開內(nèi)容的所示示例實(shí)現(xiàn)中的功能的所公開結(jié)構(gòu)。類似地，所示動(dòng)作次序不意味著是選擇性的，使得包括相同或不同(例如，數(shù)量)動(dòng)作的不同的次序旨在落入本公開內(nèi)容的范圍中。另外，盡管可相對(duì)于若干實(shí)現(xiàn)中的僅一個(gè)公開本公開內(nèi)容的一個(gè)特定特征，但是這一特征可以如對(duì)任何給定或特定應(yīng)用所需且有利地與其它實(shí)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)其它特征相組合。此外，就在說(shuō)明書或權(quán)利要求書中使用術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”、“含有”、“帶有”及其變體而言，這些術(shù)語(yǔ)旨在以與術(shù)語(yǔ)“包含”相似的方式為包含性的。
【權(quán)利要求】
1.一種被配置成在靜子(404)和轉(zhuǎn)子(402)之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備(200)，包括: 被配置成將電力轉(zhuǎn)換成感應(yīng)耦合場(chǎng)的感應(yīng)場(chǎng)生成元件(414); 被配置成將所述感應(yīng)耦合場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電力的感應(yīng)場(chǎng)接收元件(408); 由核芯氣隙(406)分隔開的初級(jí)(416)和次級(jí)(410)核芯，以及 外殼(412)，所述外殼(412)包括: 邊緣場(chǎng)減輕元件(520 )，所述邊緣場(chǎng)減輕元件包括導(dǎo)電材料并且被配置成減輕所述感應(yīng)場(chǎng)生成元件(414)和所述感應(yīng)場(chǎng)接收元件(408)中的至少一個(gè)所生成的、從靠近所述核芯氣隙(406)的初級(jí)核芯(416)和次級(jí)核芯(410)中的至少一個(gè)逃逸的磁通量，以及 非邊緣場(chǎng)減輕元件。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述非邊緣場(chǎng)減輕元件包括電介質(zhì)材料。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述非邊緣場(chǎng)減輕元件包括不連續(xù)的導(dǎo)電材料。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊緣場(chǎng)減輕元件(520)的導(dǎo)電材料基本上是連續(xù)的且是圓對(duì)稱的。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，被配置成傳輸電力的所述帶屏蔽的電力耦合設(shè)備(200)以大于或等于20Khz的頻率來(lái)操作。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述帶屏蔽的電力耦合設(shè)備(200)被配置成將電力從計(jì)算機(jī)層析成像設(shè)備(100)的靜子部分(110)傳輸?shù)剿鲇?jì)算機(jī)層析成像設(shè)備(100)的轉(zhuǎn)子部分(104)。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述外殼(412)由多個(gè)節(jié)段，各個(gè)節(jié)段耦合在一起以形成基本上圓形的結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊緣場(chǎng)減輕元件(520)包括一旦各個(gè)節(jié)段被耦合在一起就被插入到所述外殼(412)中的導(dǎo)線。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，各個(gè)節(jié)段由電介質(zhì)材料構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊緣場(chǎng)減輕元件(520)與所述核芯氣隙相鄰。
11.一種構(gòu)造被配置成在靜子和轉(zhuǎn)子之間傳輸電力的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備的方法(900)，包括: 構(gòu)造(904)所述電力耦合設(shè)備的外殼，所述外殼包括電介質(zhì)材料、各電介質(zhì)材料節(jié)段、以及各導(dǎo)電材料節(jié)段中的至少一個(gè)，以及 將被配置成減輕磁通量的邊緣場(chǎng)減輕元件插入(906)所述外殼的一部分中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，包括在構(gòu)造所述外殼之后將所述邊緣場(chǎng)減輕元件插入所述外殼的一部分中。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，包括相對(duì)于核芯來(lái)安排所述外殼，所述核芯由鐵氧體材料構(gòu)成并包括以下中的至少一個(gè): 安排在所述核芯內(nèi)的感應(yīng)場(chǎng)生成元件，以及 安排在所述核芯內(nèi)的感應(yīng)場(chǎng)接收元件，所述感應(yīng)場(chǎng)生成元件和感應(yīng)場(chǎng)接收元件中的至少一個(gè)生成磁通量中的至少一些。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述邊緣場(chǎng)減輕元件被配置成將從所述核芯逃逸的磁通量減輕。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述邊緣場(chǎng)減輕元件被配置成承載感應(yīng)電流，所述感應(yīng)電流的幅值基本上類似于所述感應(yīng)場(chǎng)生成元件和所述感應(yīng)場(chǎng)接收元件中通過(guò)的電流。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述感應(yīng)電流的符號(hào)與所述感應(yīng)場(chǎng)生成元件和所述感應(yīng)場(chǎng)接收元件中通過(guò)的凈電流的符號(hào)相反。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述邊緣場(chǎng)減輕元件包括導(dǎo)電的基本上圓形且連續(xù)的材料。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述邊緣場(chǎng)減輕元件包括電線。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，包括將所述帶屏蔽的電力耦合設(shè)備耦合到計(jì)算機(jī)層析成像設(shè)備，所述帶屏蔽的電力耦合設(shè)備被配置成將電力從所述計(jì)算機(jī)層析成像設(shè)備的靜子部分提供給轉(zhuǎn)子部分。
20.一種用于計(jì)算機(jī)層析成像裝置(100)中的帶屏蔽的電力耦合設(shè)備(200)，包括: 被配置成將電力轉(zhuǎn)換成感應(yīng)耦合場(chǎng)的感應(yīng)場(chǎng)生成元件(414); 被配置成將所述感應(yīng)耦合場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電力的感應(yīng)場(chǎng)接收元件(408); 由核芯氣隙(406 )分隔開的初級(jí)(416 )和次級(jí)(410 )核芯；以及 外殼(412)，所述外殼包括固定在一起以形成基本上螺線管形結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)節(jié)段，所述外殼(412)包括被配置成減輕由所述感應(yīng)場(chǎng)生成元件(414)和所述感應(yīng)場(chǎng)接收元件(408)中的至少一個(gè)生成的、靠近所述核芯氣隙(406)從所述初級(jí)核芯(416)和所述次級(jí)核芯(410)中的至少一個(gè)逃逸的磁通量的邊緣場(chǎng)減輕元件(520)。
【文檔編號(hào)】H01F27/36GK103748642SQ201180071384
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月1日
【發(fā)明者】J·多布斯 申請(qǐng)人:Analogic公司