CN101552123A - 非接触式功率和数据传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了非接触式功率和数据传输设备。提供一种用于成像系统的方法和设备(100)。该成像系统包括机架，该机架具有耦合到旋转构件的固定构件。该旋转构件具有临近轴的开口区域，该旋转构件绕着该轴旋转。在该旋转构件上提供x射线源。x射线探测器被布置在该旋转构件上并且被配置成接收来自x射线源的x射线。具有沿圆周布置的初级绕组和次级绕组(108、110)的旋转变压器(102、104)可以构成非接触式功率传输系统的一部分，该非接触式功率传输系统以非常高的速度旋转该机架的可旋转部分，该初级绕组被布置在固定构件上并且该次级绕组被布置在旋转构件上。

Description

非接触式功率和数据传输设备

技术领域

本发明一般而言涉及将数据和功率传输穿过旋转接口，更具体而言，涉及不需要电刷或其他接触器就能够将功率和数据传输穿过旋转接口的设备。

背景技术

高压电力变压器被用于多种应用中，例如被用于行李扫描仪系统、计算机断层扫描(CT)系统、风轮机、以及其他电子系统中。CT系统通常被用来获得检查对象的无创截面图像，特别是用于医学分析和治疗的人体组织的内部图像。当前的行李扫描仪系统和CT系统将诸如行李或病人之类的检查对象定位在由固定的框架所支撑的旋转框架(例如机架)的中心孔内的传送带或工作台上。旋转框架包括位于所述孔的相对侧上的x射线源和探测器阵列，所述x射线源和探测器阵列都围绕正被成像的检查对象旋转。在沿着旋转路径的几个角度位置中的每一个处(也被称作“投影”)，x射线源发射射束，该射束通过检查对象，被检查对象衰减，并且由探测器阵列接收。该x射线源利用高压电源来生成x射线束。

探测器阵列中的每个探测器元件产生一个表示衰减的x射线束强度的单独的电信号。安装在旋转框架上的电路收集并处理来自所有探测器元件的电信号，以便在每个机架位置或投影角度上产生投影数据集。在x射线源和探测器阵列的一转期间从不同的机架角度获得投影数据集。然后，投影数据集被计算机处理，以便将投影数据集重建为例如手提包的图像或病人的CT图像。

安装在旋转框架上的电路由低压电源供电，而x射线源由高压电源供电。基于常规旋转机架的系统利用电刷和滑环机构来以相对较低的电压在机架框架的固定部分和旋转部分之间传输功率。旋转机架部分具有安装在其上并被连接到电刷和滑环机构的逆变器和高压箱(tank)。该逆变器和高压箱包括变压器、整流器和滤波电容组件，该逆变器和高压箱将电压从传输通过电刷和滑环机构的低压升压到驱动x射线源所需的高压。高压箱中的变压器产生高压AC信号，该高压AC信号由高压箱内部的整流电路转换为高压DC信号。

基于常规旋转机架的扫描仪系统具有一些缺点。在旋转机架部分上的高压箱和逆变器增加了系统的重量、体积和复杂性。此外，电刷和滑环机构(其通常被用来承载可观的电流)易受到降低的可靠性、维修问题、以及生成电噪声的影响，这干扰了敏感电子器件。随着对旋转更快的系统的开发，期望降低旋转组件的体积和重量。

为了消除滑环电刷，旋转变压器可以被用来以非接触的方式将功率传输到旋转机架。然而，被用来在CT成像系统中传输功率的旋转变压器的电压和电流相当大。例如，150KW的成像系统可能具有工作在大约300伏和500安并且生成相当大数量的电噪声的旋转变压器。需要特别的步骤来防止该噪声进入正传输穿过机架的数据中。例如，一些CT成像系统利用光信号来传输数据。在一个这样的系统中，光信号被注入到镜式凹槽中，该镜式凹槽被配置成从零度位置到±180度位置的两个方向上反射光信号穿过机架。光触针从机架的相对侧被插入到该凹槽中以拾取光信号。另一个这样的系统使用被复用的多个光发射机。当机架旋转时，所述多个光发射机经过具有光探测器的固定底托，并且所述多个光发射机与探测器的位置变化同步。这些配置相对较昂贵并且较复杂。

需要一种解决了上面的关注以及过去经历的其他问题并且相对较便宜且简单的扫描仪设备。

发明内容

因此，在本发明的一个实施例中，提供一种用于传输功率和数据的设备。该设备包括由间隙分开并围绕公共轴能够相对地旋转的第一旋转变压器部分和第二可旋转变压器部分。旋转变压器具有在第一旋转变压器部分上的第一差动绕组和在第二旋转变压器部分上的第二差动绕组。第一差动绕组和第二差动绕组在保持互相分开的同时能够相对于彼此旋转。旋转变压器被配置成将功率从第一旋转变压器部分传输到第二旋转变压器部分。旋转变压器还具有在第一旋转变压器部分上的第一数据发射机、在第二旋转变压器上的第二数据发射机、在第二旋转变压器部分上并可操作地耦合到该第一数据发射机以便在穿过间隙的第一方向上提供数据传输的第一数据接收机、以及在第一旋转变压器部分上并可操作地耦合到该第二数据发射机以便在穿过间隙的第二方向上提供数据传输的第二数据接收机。

在本发明的另一个实施例中，提供一种计算机断层扫描(CT)成像系统。该CT成像系统包括限定CT成像系统的固定部分和CT成像系统的旋转部分之间的边界的机架。该机架具有耦合到可旋转构件的固定构件。该可旋转构件具有临近轴的开口区域，该可旋转构件绕所述轴旋转。该可旋转构件进一步包括可旋转变压器部分，以及该固定构件进一步包括固定变压器部分。CT成像装置包括在可旋转构件上彼此相对的辐射源和辐射探测器阵列。还包括的是在CT成像系统的旋转部分中的电子电路。该电子电路包括可操作地耦合到辐射探测器阵列的数据采集系统。该CT成像系统还包括在固定构件上的固定变压器部分和在可旋转构件上的可旋转变压器部分。固定变压器部分和可旋转变压器部分被间隙分开。旋转变压器还具有在固定变压器部分上的固定差动绕组和在可旋转变压器部分上的可旋转差动绕组，其中可旋转差动绕组被配置成在保持与固定差动绕组分开的同时进行旋转，并且可旋转变压器被配置成将功率从CT成像系统的固定部分传输到该成像系统的旋转部分中的电子电路。还包括的是在可旋转变压器部分上或安装在可旋转变压器部分上的可旋转数据发射机、在固定变压器部分上或安装在固定变压器部分上的固定数据发射机、在可旋转变压器部分上并可操作地耦合到固定数据发射机以便在穿过间隙的第一方向上提供数据传输的可旋转数据接收机、以及在固定变压器部分上并可操作地耦合到可旋转数据发射机以便在穿过间隙的第二方向上提供数据传输的固定数据接收机。

在本发明的又一个实施例中，提供一种风轮机，该风轮机包括发电机、控制器、容纳该发电机和控制器的舱、具有轮轴和至少一个桨叶的转子(该转子通过旋转轴与该发电机耦合，以及该轮轴包括用于所述至少一个桨叶或多个桨叶的桨距控制和加热器)、以及被配置成与该风轮机内的各传感器和控制器(包括该桨距控制和加热器)传送数据的控制器。还包括的是被间隙分开的安装在该旋转轴上的可旋转变压器部分和固定变压器部分、以及具有在固定变压器部分上的固定差动绕组和在可旋转变压器部分上的可旋转差动绕组的旋转变压器，其中该旋转变压器被配置成允许固定差动绕组和可旋转差动绕组在保持彼此分开的同时进行旋转，并且向桨距控制和加热器供电。还包括在旋转轴上的可旋转变压器部分上的可旋转数据发射机、在固定变压器部分上的固定数据发射机、在可旋转变压器部分上并可操作地耦合到固定数据发射机以便在穿过间隙的第一方向上提供数据传输的可旋转数据接收机、以及在固定变压器部分上并可操作地耦合到可旋转数据发射机以便在穿过间隙的第二方向上提供数据传输的固定数据接收机。

附图说明

图1是根据本发明一个示例性实施例的用于传输功率和数据的设备的正面部分剖视图。

图2是沿着图1的切线2-2所取得的侧视图。

图3是示出在本发明的一个实施例中使用的电子耦合的附加细节的示意框图。

图4是本发明的一个实施例的更详细的示意框图。

图5是使用传输线天线在数据接收机和数据发射机之间进行电耦合的设备的示例性示意图。

图6是带状线对的一个示例性实施例的横截面图。

图7是示出包括基本上同心的圆筒(cylinder)的第一旋转变压器部分和第二旋转变压器部分的部分剖视图。

图8说明在图1和图2所示的实施例中包括的旋转变压器的一个绕组，其示出绕组和E型磁芯的关系。

图9是本发明的一个示例性计算机断层扫描(CT)成像系统实施例的图示。

图10是图9中所示的CT成像系统的示意框图。

图11是本发明的一个风轮机实施例的示意图。

具体实施方式

在结合附图阅读时将更好地理解前面的概要以及下面对本发明的某些实施例的详细描述。就附图示出各种实施例的各功能块的图而言，各功能块不一定指示硬件电路之间的划分。因此，例如可以在单个硬件(例如通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等等)中实施一个或多个功能块(例如处理器或存储器)。类似地，程序可以是独立的程序，可以被结合在操作系统中以作为子例程，可以是所安装的软件包中的功能，等等。应该理解，各种实施例不限于附图中所示的装置和手段。

在这里用单数陈述并且前面带有词“一个”或“一种”的元件或步骤不应被理解为排除多个所述的元件或步骤，除非明确声明这样的排除。此外，对本发明的“一个实施例”的提及不打算被解释为排除还结合所陈述的特征的附加实施例的存在。而且，除非明确相反地声明，否则“包括”或“具有”一个或多个具有特定性质的元件的实施例可以包括不具有该性质的附加的这种元件。

图1是根据本发明一个示例性实施例的用于传输功率和数据的设备100的正面部分剖视图，以及图2是沿着图1的切线2-2所取得的侧视图。设备100具有两个被间隙106隔开并能够围绕公共轴z相对地旋转的旋转变压器107的部分102和104。旋转变压器107还包括第一旋转变压器部分102上的第一差动绕组108以及第二旋转变压器部分104上的第二差动绕组110。第一差动绕组108和第二差动绕组110(在图1或图2中未示出但在图8中可以看到)在保持相互分开的同时能够分别相对于第二变压器部分104和第一变压器部分102旋转。这里，在其他地方示出并描述绕组108和110自身，但是在本发明的一个实施例中绕组108和110被缠绕在具有彼此面对的“E”的开口部分的E型磁芯112和114上。(“E”的“开口部分”是右边部分。左边部分是“闭合部分”)。术语“E型磁芯”应当被理解为不仅包括在“E”的三条水平线之间具有两个凹槽的磁芯，而且包括具有多于两个凹槽和多于“E”的三条水平线的磁芯。

设备100还包括第一旋转变压器部分102上的第一数据发射机116。虽然第一数据发射机116包括附加电组件，但是在一个实施例中第一数据发射机116包括卷绕在第一旋转变压器部分102上的差动带状线传输线118。差动电压被施加在第一数据发射机116上以穿过间隙106传输到在第二旋转变压器部分104上的第一数据接收机120。类似地，设备100还包括第二旋转变压器部分104上的第二数据发射机122，并且数据穿过间隙106被传输到第一旋转变压器部分102上的第二数据接收机124。数据接收机120和124可以包括在相应的传输线发射机上方向外伸出一定距离(例如约一毫米)的一个或两个(或多个)拾取天线或延长器(pad)。诸如传输线118之类的传输线可以包括单传输带或双传输条。在2006年5月30日授予Katcha等人的名称为“Multichannelcontactless power transfer system for a computed tomography system”的美国专利No.7,054,411以及2007年3月27日授予Katcha等人的名称为“Contactless power transfer system”的美国专利No.7,197,113中描述了差动缠绕线圈，上述两个专利都被转让给General Electric Co.，Schenectady，NY。

在一些CT成像系统中，设备100被用来穿过机架耦合数据信号和功率。应当注意，尽管可以传输大的功率量(如150KW)，但是对在用于数据传输和接收的带状线传输线上小于1V的数据电压的任何干扰都会使传输的功率非常少。通常，在E型磁芯上的差动绕组，即卷绕在E型磁芯的中心或内部腿上的绕组，导致被严密包含的漏场，而不管由于绕组之间的开放间隙所导致的高电压、电流和漏电感如何。在变压器的绕组中加入谐振电容器可以进一步减少可能留在数据信道中的任何噪声。

在一些实施例中，第一数据接收机120和第一数据发射机116被光耦合而不是电耦合，以及第二数据接收机124和第二数据发射机122被光耦合而不是电耦合。在另一实施例中，第一数据接收机120和第一数据发射机116被磁耦合而不是电耦合，以及第二数据接收机124和第二数据发射机122被磁耦合而不是电耦合。然而，在其他实施例中，按照例如结合图1和图2所描述的方式，第一数据接收机120和第一数据发射机116被电耦合并且第二数据接收机124和第二数据发射机122被电耦合。

图3是示出在本发明的一个实施例中使用的电子耦合的附加细节的示意框图。逆变器300、谐振组件302、以及滤波器304用来将AC电压耦合到变压器绕组110，而整流器306用来将变压器绕组108上的感应电压耦合到负载308。图4是本发明一个实施例的更详细的示意框图。一旦完全理解了在这里所提供的详细描述，对组件402、X1、C1、C2、C3、C4、C5、C6、L2、L3、L4和R1以及图4所示的其他组件的选择都可以留作在电子功率电路设计领域的技术人员的设计选择。

图5是使用传输线天线在数据接收机(例如第一数据接收机120)和数据发射机(例如第一数据发射机116)之间进行电耦合的设备的示例性示意图。为了避免可能产生数据误差的突然的相位变化，传输线40包括各个单独段50和60，每个单独段具有各自的第一端52和62以及各自的第二端54和64。每个单独段50和60具有各自的电长度，所述各自的电长度被选择使得施加在每个各自的第一端52和62上的信号当到达每个各自的第二端54和64时具有预定的时间延迟。将会认识到，如果段50和60的各自的电长度基本上彼此相似，例如接近180度，那么上述对段的设置导致到达每个各自第二端的串行数据流信号具有基本上彼此相似的时间延迟。

数据信号可以被合适的驱动电路70容易地分离并放大，该驱动电路70包括放大器72和74以及可选的匹配电阻器76和78，所述匹配电阻器76和78具有预定电阻值，该预定电阻值被选择成匹配各自的传输线的段的阻抗特性。类似地，每个各自的第二端54和64分别被连接到具有预定电阻值的端接电阻器80和82，该预定电阻值被选择成最小化单独的传输线的段50和60中的能量的反射。还可以使用其他设置，虽然其他设置在各单独段之间的时间延迟方面具有差异，但是取决于特定的应用，这样的时间延迟差异可能是容许的。例如，放大器74和匹配电阻器78可以被连接到第二端64而不是第一端62，并且端接电阻器82可以被连接到第一端62而不是第二端64。在这种情况下，尽管在各自的第一端和第二端之间存在预定的时间延迟，但是在某些应用中这样的延迟可能是可接受的。此外，尽管驱动电路70被示出为包括一对放大器，但合适的单个放大器可以被同样有效地用于驱动单独段50和60将是显而易见的。例如，每个各自的第一端52和62可以被容易地并联连接以接收单个放大器的输出信号，因此在这种情况下，驱动电路70包括单个放大器。因此，可以可选地使用各自段被并联电连接到单个放大器的传输线，例如中心抽头传输线。

在一个实施例中的单独段50和60被设置成使得任何两个连续段的各自的第一端基本上彼此接近，并且任何两个连续段的各自的第二端基本上彼此接近。任何两个连续段之间的间隙大小应该小于与数据率相对应的波长。该设置考虑到避免包围旋转框架的任何各个单独段之间的时间延迟的不连续性，并考虑到在所有旋转角度上传输线和接收机之间的有效的耦合操作。如图5所示，两个单独段50和60中的每一个都可以被设计为分别对着围绕旋转框架大约180度的角。数据接收机(例如第一数据接收机120)被牢固地固定在段50和60附近以建立它们之间的无线电耦合。这里使用的表达“无线电耦合”是指以无线电频率通过电磁辐射进行的非接触式能量传输。

在本发明的一些实施例中，每个单独段50和60包括两个以差动方式馈电的带状线。在段50中的该带状线对的差动馈电以及在段60中的该带状线对的差动馈电导致场的充分密封以及高频干扰的发射的减少。所述各带状线对可以被蚀刻在柔性板上，从而导致便宜且简单的数据耦合机构。在图6中示出一个示例性差动带状线实施例，其示出段50的带状线对的横截面图。段50包括沉积或蚀刻在绝缘衬底204和导电接地平面206上的第一导体202和第二导体203。对这种或另一合适的差动带状线实施例的选择是可由本领域技术人员作出的设计选择。

因此，在本发明的一些实施例中，第一数据接收机、第二数据接收机、第一数据发射机和第二数据发射机可以包括分段的圆形带状线天线。在这些实施例的一些中，圆形带状线天线的各段被定相以减少或消除在耦合的数据信号中的相位不连续性。在1996年11月26日授予Daniel D.Harrison并被转让给General Electric Company，Schenectady，NY、名称为“Transmission line using a phase splitter for high data ratecommunication in a computerized tomography system”的美国专利No.5,579,357中可以得到对于带状线天线的描述。

再次参考图2，第一旋转变压器部分102和第二旋转变压器部分104基本上彼此面对。在这种情况下，数据和功率在轴向或z方向上耦合。数据和功率耦合不需要屏蔽。在另一个实施例中，并且如图7所示，第一旋转变压器部分102和第二旋转变压器部分104可以包括基本上同心的圆筒，在该圆筒中数据和功率耦合被定向为径向或r方向。

在本发明的一些实施例中，第一旋转变压器部分102或第二旋转变压器部分104被约束为固定的。“固定的”在这个意义上意味着由地面上的观察者观察到的至少围绕z轴几乎没有旋转运动或者没有旋转运动。例如，在CT成像设备的机架中使用设备100的情况下，在设备的一个部分相对于地面是固定的同时，另一个部分被视为是旋转的。

图8是一个绕组108或110的另一个说明，其示出一个绕组108或110与E型磁芯112或114的关系。旋转变压器107包括一对绕组108和110，每个绕组分别被缠绕在分开的E型磁芯112或114上，该E型磁芯112和114的开口侧彼此面对。如果E型磁芯112和114之间没有间隙，那么绕组108和110将被封闭在邻接的E型磁芯112和114内。图8所示的绕组是差动绕组，这是因为该绕组缠绕在E型磁芯112或114的中间腿115上。尽管所示的该绕组只有一匝，但是本发明的各种实施例不限于要求绕组只具有一匝。匝数可以是可由本领域技术人员作出的设计选择。

图9是根据本发明实施例的一个示例性计算机断层扫描(CT)成像系统600的图示，以及图10是图9的CT成像系统600的示意框图。CT成像系统600包括限定CT成像系统600的固定部分606和CT成像系统600的可旋转部分608之间的边界604的机架602。机架602包括可旋转变压器部分102(参见图1和图2)以及由其安装被约束为“固定的”固定变压器部分104。倘若关联性自始至终保持一致，那么名称“第一”和“第二”可以任意地与“固定”和“可旋转”相关联。然而注意，第一和第二数据接收机分别位于第一和第二数据发射机的相对侧。而且，在这里使用的“固定的”意味着静止的而不是以站在地面上的观察者看来与对应的可旋转组件绕着同样的轴旋转。在机架602上提供诸如x射线管之类的可旋转辐射源610以及与辐射源610相对的可旋转辐射探测器阵列612。当机架602旋转时，辐射源610和辐射探测器阵列612与可旋转变压器部分102一起旋转。CT成像系统600的可旋转部分608还包括电子电路614，该电子电路包括可操作地耦合到辐射探测器阵列612的数据采集系统616。CT成像系统600还包括固定变压器部分104，其中固定变压器部分104和可旋转变压器部分102被间隙106分开(参见图1和图2)。

在CT成像系统600中的旋转变压器107包括固定变压器部分104上的固定差动绕组110以及可旋转变压器部分102上的可旋转差动绕组108(参见图1和图2)。可旋转差动绕组108被配置成在保持与固定差动绕组110分开的同时进行旋转，并且可旋转变压器107被配置成将功率从CT成像系统600的固定部分606传输到CT成像系统600的可旋转部分608中的电子电路614。可旋转数据发射机116在可旋转变压器部分102上，并且固定数据发射机122在固定变压器部分104上。而且，可旋转数据接收机在可旋转变压器部分102上，并且被可操作地耦合到固定数据发射机122以便在穿过间隙106的第一方向上提供数据传输，以及固定数据接收机120在固定变压器部分104上，并且被可操作地耦合到可旋转数据发射机116以便在穿过间隙106的第二方向上提供数据传输。发射机和接收机使用电、磁或光信号之一来以非接触的方式传输数据。对于设备100的情况，CT成像系统600可以具有基本上彼此面对或包括同心圆筒的变压器部分。

CT成像系统600的一些实施例是医学成像系统。CT成像系统600的其他实施例是工业或安全扫描系统，例如用于行李的炸弹检测系统。实施例可以通过在CT成像系统600中包括的固件或软件的类型来限定。在医学成像系统的情况下，CT成像系统600中的软件或固件被配置成分析生物结构和/或器官。用于检测行李中的炸弹的CT成像系统600包括被配置成分析行李内的东西以找到炸弹和/或爆炸材料的软件。

图11是根据本发明一个实施例构造的风轮机700的图示示意图。风轮机700包括容纳发电机702和各种电气、电子和机械组件的舱701。在这些电子组件中，控制器704被配置成与风轮机700内的各种传感器和控制器以及与被用来监视并控制风轮机700的操作的外部计算机传送数据。在使用时，可以将风轮机700安装在高的垂直塔上(未在图中示出)，以便允许转子706在没有来自地面和其他障碍物对一个或多个桨叶708的干扰的情况下绕着基本水平的轴旋转。转子706包括可旋转的轴707以便在能够获得足以运转风轮机700的风时转动发电机702。

控制器704操作桨距控制和加热器710，该桨距控制器和加热器可以沿着垂直轴在各种方向上转动舱701，以使桨叶708定向为合适的方向，从而从风中捕获能量或者根据需要停止或控制风轮机700。另外，风轮机700包括在转子706的轮轴712中的桨距控制和加热器710，一个或多个桨叶708被附在桨距控制和加热器710上。桨距控制和加热器710在风轮机控制器704的控制下运行。控制器704还被配置成将功率和控制信号发送到桨距控制和加热器710以在必要时对桨叶708除冰以及倾斜桨叶708。可以使用用于传输功率和数据的设备(例如上面关于图1和图2所述的设备100)，并且该设备具有固定部分和旋转部分，其中旋转部分被安装在旋转轴707上并且具有穿过旋转轴707的中心孔到轮轴712的导线，以便向桨距控制和加热器710提供功率和控制信号。该设置允许在没有导线缠绕到桨距控制和加热器710的情况下传输功率和数据。可以使用双向数据传输以允许控制器704接收并处理来自位于轮轴712内和/或在一个或多个桨叶708上和/或在一个或多个桨叶708内的传感器的数据。

参考图1和图7，风轮机700可以包括功率和数据传输设备100，其中第一数据接收机120和第一数据发射机116被电耦合，并且第二数据接收机124和第二数据发射机122也被电耦合。倘若关联性自始至终保持一致，那么名称“第一”和“第二”可以任意地与“固定”和“可旋转”相关联。然而注意，第一和第二数据接收机分别位于第一和第二数据发射机的相对侧。另外，同样参见图3，风轮机700可以包括功率和数据传输设备100，其中第一数据接收机120、第二数据接收机124、第一数据发射机116和第二数据发射机122包括分段的圆形天线。圆形天线的各段可以按照在这里所描述的方式被定相以减少或消除在耦合的数据信号中的不连续性。同样，在风轮机700的一些实施例中并参考图8，旋转变压器107可以包括一对E型磁芯112和114，该对E型磁芯的开口侧彼此面对。

将会认识到，在各实施例的变化中，固定发射机可以被放置在固定变压器部分的外围，并且旋转发射机可以被放置在旋转变压器部分的内围，接收机相应地被移动。发射机和接收机也可以被放置在彼此面对的表面上。同样，发射机和接收机可以使用电、磁或光信号中的任何一种或者它们的组合以便以非接触的方式在旋转部分和固定部分之间进行传输。

各种实施例的至少一个技术效果是，与现今使用的达到类似目的的装置或装置的组合相比，使用非接触的装置来以减小的空间体积和减少的成本及复杂性提供高速双向通信链路以及高功率变压器耦合。另外，实现了非接触式功率传输和双向通信的高水平的可靠性。

应该理解，上面的描述打算是说明性的而非限制性的。例如，上述的实施例(和/或其各方面)可以被相互结合来使用。另外，在不偏离本发明范围的情况下，可以进行多种修改以使特定的情况或材料适合于本发明的教导。虽然在这里描述的材料的尺寸和类型打算限定本发明的参数，但它们决不是限制性的，而是示例性实施例。对于查看了上面的描述的本领域技术人员而言，许多其他实施例将是显而易见的。因此，本发明的范围连同所附权利要求书所享有的等同物的全部范围一起应该根据所述权利要求书来确定。在所附的权利要求书中，术语“包含”和“在其中”分别被用作术语“包括”和“其中”的通俗易懂的英语的等同物。而且，在后面的权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等等仅仅被用作标号，并且不打算对它们的对象强加数字的要求。另外，后面的权利要求书的限定没有以装置加功能的格式来书写，并且不打算基于35U.S.C§112第六款来解释，除非并且直到这样的权利要求限定清楚地使用短语“用于...的装置”并且在“用于”之后没有另外的结构的功能的陈述。

部件列表

设备........................................................100

第一旋转变压器部分..........................................102

第二旋转变压器部分..........................................104

间隙........................................................106

旋转变压器..................................................107

绕组........................................................108

绕组........................................................110

E型磁芯.....................................................112

磁芯........................................................114

中间腿......................................................115

数据发射机..................................................116

传输线......................................................118

数据接收机..................................................120

数据发射机..................................................122

数据接收机..................................................124

第一导体....................................................202

第二导体....................................................203

绝缘衬底....................................................204

导电接地平面................................................206

逆变器......................................................300

谐振组件....................................................302

滤波器......................................................304

整流器......................................................306

负载........................................................308

组件........................................................402

CT成像系统..................................................600

机架........................................................602

边界........................................................604

固定部分....................................................606

可旋转部分..................................................608

辐射源......................................................610

辐射探测器阵列...........................................612

电子电路.................................................614

数据采集系统.............................................616

风轮机...................................................700

舱.......................................................701

发电机...................................................702

控制器...................................................704

转子.....................................................706

旋转轴...................................................707

桨叶.....................................................708

桨距控制和加热器.........................................710

轮轴.....................................................712

Claims (10)

1、一种用于传输功率和数据的设备(100)，所述设备包括：

由间隙(106)分开并且能够围绕公共轴相对地旋转的第一旋转变压器部分(102)和第二旋转变压器部分(104)；

旋转变压器(107)，其具有在所述第一旋转变压器部分上的第一差动绕组(108)以及在所述第二旋转变压器部分上的第二差动绕组(110)，所述第一差动绕组和所述第二差动绕组在保持互相分开的同时能够彼此相对地旋转，其中所述旋转变压器被配置成将功率从所述第一旋转变压器部分传输到所述第二旋转变压器部分；

在所述第一旋转变压器部分上的第一数据发射机(116)；

在所述第二旋转变压器部分上的第二数据发射机(122)；

在所述第二旋转变压器部分上并可操作地耦合到所述第一数据发射机以便在穿过所述间隙的第一方向上提供数据传输的第一数据接收机(120)；以及

在所述第一旋转变压器部分上并可操作地耦合到所述第二数据发射机以便在穿过所述间隙的第二方向上提供数据传输的第二数据接收机(124)。

2、根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一数据接收机(120)与所述第一数据发射机(116)被光耦合，并且所述第二数据接收机(124)和所述第二数据发射机(122)被光耦合。

3、根据权利要求1所述的设备(100)，、其中所述第一数据接收机(120)与所述第一数据发射机(116)被磁耦合，并且所述第二数据接收机(124)和所述第二数据发射机(122)被磁耦合。

4、根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一数据发射机(116)和所述第二数据发射机(122)包括分段的圆形天线。

5、根据权利要求4所述的设备(100)，其中所述第一数据接收机(120)和所述第二数据接收机(124)包括分段的圆形天线。

6、根据权利要求5所述的设备(100)，其中所述圆形天线的各段被定相以减少或消除在耦合的数据信号中的相位不连续性。

7、根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一旋转变压器部分(102)和所述第二旋转变压器部分(104)基本上彼此面对。

8、根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一旋转变压器部分(102)和所述第二旋转变压器部分(104)包括基本上同心的圆筒。

9、根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述第一旋转变压器部分(102)和所述第二旋转变压器部分(104)之一被约束为固定的。

10、根据权利要求1所述的设备(100)，其中所述旋转变压器(102、104)包括一对E型磁芯(112)，该对E型磁芯的开口侧彼此面对。

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