CN104545965B - 诊断扫描装置 - Google Patents

Abstract

一种诊断扫描装置，包括尺寸可容纳病人的中空转子。第一及第二凸缘以间隔开的关系连接至所述转子并从所述转子径向向外延伸，所述第一及第二凸缘各自至少部分地包括磁可渗透材料。辐射源连接至所述第一凸缘和/或所述转子。第一轴向驱动器生成可变磁场，固定地置于所述第一凸缘附近并可在所述转子的第一轴向方向上磁性地牵引所述第一凸缘。第二轴向驱动器生成可变磁场，固定地置于所述第二凸缘附近并可在与所述第一轴向方向相反的、转子的第二轴向方向上磁性地牵引所述第二凸缘。所述第一及第二轴向驱动器均至少基本上置于所述第一及第二凸缘之间。

Description

诊断扫描装置

技术领域

本教导大体涉及一种诸如计算机断层扫描成像系统的诊断扫描装置，其具有一个或多个用于可旋转地支撑环形转子或台架的磁轴承。本教导还更一般地涉及用于可旋转地支撑环形转子的布置，该环形转子使用一个或多个磁轴承、在例如基本垂直或水平的平面中旋转。

背景技术

已知的计算机断层扫描(CT)成像系统包括具有容纳待进行内部成像的病人或其他对象的台架孔的、可旋转的环形台架或转子。在典型的CT应用中，环形台架上安装有X射线源，其在台架旋转的平面里辐射扇形、楔形或锥形的x射线束。当环形台架旋转时x射线束穿透病人，并且通过置于x射线源对面的台架上的检测器阵列来感测衰减的x射线。

因此，当环形台架旋转时，以不同角度获得病人的一系列x射线投影或2D切片。以数学方式重建这些投影以创建每个切片的断层图像。可以通过所述孔轴向地移动病人以获取与邻近的切片相关的数据，并且可以合并所述切片以生成感兴趣的3D图像。

一般来说，期望较高的旋转速度来减少获取感兴趣的断层图像和/或提供高速或“运动定格”图像所需的时间。然而，较高的旋转速度常常导致关于旋转的环形转子的静态及动态平衡的问题。

过去，试图为台架上安装的组件的重心和质量设置非常严格的公差来维持台架的平衡。这些组件通常包括x射线及检测器、信号处理电路、电源和冷却系统。然后，可以通过增加和调节平衡砝码来手动地平衡所述台架，这是耗时且困难的任务。

因而，动态抵消操作期间出现的任何不平衡这一需求需要相对复杂的解决方案，例如美国专利No.6748806中描述的解决方案，其在操作期间改变置于环形台架上的可移动砝码的位置以维持环形台架的动态平衡。

进而，假如必须更换或维修支撑所述台架的机械轴承，那么随后的现场再平衡比制造时的平衡更难，也会导致损失宝贵的系统使用时间。此外，在诸如医疗设施的无菌环境中再施加诸如轴承润滑脂的润滑剂也是成问题的。

美国专利No.7277523提到使用高速机械轴承、空气轴承、磁轴承或类似物来可旋转地支撑环形台架，但没有提供关于轴承结构的细节。美国专利No.7023952公开了用于可旋转地支撑诊断扫描设备的环形台架的空气轴承。

WO2010/026523A2公开了一种旋转的环形装置，其包括用于使旋转环相对于固定环悬浮并旋转的磁悬浮部件。

US5481585公开了一种利用磁悬浮磁体使转子悬浮的CT机，其使用单独的驱动部件使转子围绕该转子的旋转轴旋转。

US2011/0194669公开了一种诊断扫描装置，例如CT机，其使用磁轴承系统并对现有技术提供了显著改进。然而，可以有进一步的改进。

发明内容

本公开的目标是提供一种改进的诊断扫描装置，例如改进的计算机断层成像系统。

另外或者可替换地，本公开的目标是使用磁轴承系统或布置来提供用于可旋转地支撑环形转子的改进的设计。

在本教导的一个方面，公开了一种用于转子的磁轴承布置，其使用磁悬浮概念来提升和/或可旋转地支撑转子，因而它能够以无摩擦的方式旋转。所述转子优选地设计为围绕基本水平的轴线旋转，这样转子的径向方向在垂直或基本垂直的平面内。然而，这样的系统还能设计为允许旋转轴倾斜例如+/-30°或更多。

在本教导的另一方面，所述转子可以围绕垂直轴或基本垂直的轴旋转，该轴同样可以倾斜例如+/-30°或更多。

在本教导的另一方面，一种装置优选地包括围绕旋转轴旋转的转子。一种磁轴承系统影响环形转子在三维空间中的位置，优选地可以包括至少三个驱动器，例如：生成用于在垂直方向上提升环形转子的力的至少一个驱动器；在转子的径向方向上影响环形转子位置并且在操作期间至少有助于在径向方向上维持至少一个非磁轴承与该环形转子之间的环形间隙的至少一个驱动器；以及在转子的轴向方向上影响环形转子位置的至少一个驱动器。所述提升驱动器可以与径向驱动器和/或轴向驱动器之一结合，以使得例如所述径向驱动器还执行提升转子的功能和/或使得轴向驱动器还执行提升转子的功能。

这样的装置可以进一步包括安装在转子上的至少一个辐射源，因而该装置被配置用于扫描和/或成像应用。

另外或者可替换地，所述装置优选地包括第一及第二凸缘，其以间隔开的关系连接至所述转子并从所述转子径向向外延伸，并且在其间限定阱或中空空间，即：转子主体和所述第一及第二凸缘优选地构成限定所述阱或中空空间的U形的轴向横截面。至少将在转子的轴向方向上影响环形转子位置的该驱动器固定地置于所述阱或中空空间内，但优选地将所有驱动器置于所述阱或中空空间内。

另外或者可替换地，所述装置可以优选地包括固定外壳或框架，其具有径向向内延伸至由第一及第二凸缘限定的阱或空间内的安装凸缘(或定子)。可以将一个或多个设备连接至所述安装凸缘，例如上述一个或多个被设计为在操作期间有源地调整或控制环形转子位置的驱动器，一个或多个被设计为无源地提升所述环形转子的永磁体，一个或多个被设计为抵消由连接至所述转子和/或其中一个凸缘的任意设备(例如放射源和/或检测器)的重量造成的倾斜力或力矩的永磁体，一个或多个用于在发生例如断电的故障时保护连接至所述安装凸缘的设备和/或用于轴向地支撑转子的轴向缓冲垫(landing pad)。

另外或者可替换地，所述一个或多个被设计为抵消连接至转子和/或其凸缘的任意设备(例如，放射源和/或检测器)所造成的倾斜力或力矩的永磁体可以与没有凸缘的转子、单个径向延伸的凸缘或至少两个径向延伸的凸缘一起使用。在不利用凸缘或利用单个径向延伸的凸缘的实施例中，优选地将至少一个第一永磁体置于转子和/或单个径向延伸的凸缘的一个轴向侧上，并且将至少一个第二永磁体置于转子和/或单个径向延伸的凸缘的相对的轴向侧上。所述第一及第二永磁体可以例如分别连接至从固定外壳径向向内延伸的两个安装凸缘。所述至少一个第一永磁体优选地在固定外壳或转子的垂直方向上被设置得比所述至少一个第二永磁体高。进而，所述至少一个第一永磁体优选地置于与连接至所述转子并造成倾斜力或力矩的所述设备(例如，放射源和/或检测器)轴向相对的、所述转子和/或单个径向延伸的凸缘的轴向侧上。被设置得较低的所述至少一个第二永磁体优选地与造成倾斜的设备置于转子和/或单个径向延伸的凸缘的相同的轴向侧上。

此外或者可替换地，所述一个或多个用于在发生例如停电的故障时保护连接至安装凸缘的设备和/或用于轴向支撑转子的轴向缓冲垫可以随没有凸缘的转子、单个径向延伸的凸缘或至少两个径向延伸的凸缘一起使用。在不利用凸缘或利用单个径向延伸的凸缘的实施例中，优选地将至少一个第一轴向缓冲垫置于转子和/或单个径向延伸的凸缘的一个轴向侧上，并且将至少一个第二轴向缓冲垫置于转子和/或单个径向延伸的凸缘的相对的轴向侧上。所述第一及第二轴向缓冲垫可以例如分别连接至从固定外壳径向向内延伸的两个安装凸缘。可以可选地围绕转子(或其凸缘)的周界成对地设置所述第一及第二轴向缓冲垫，或者可以在周向上彼此偏离地设置所述第一及第二轴向缓冲垫。

在本教导的其他方面，公开了以下的非限制性实施例：

1、一种装置，包括：

可围绕旋转轴旋转的转子(例如，环形转子)，其具有中空内部并至少部分地包括磁可渗透材料，

以间隔开的关系连接至所述转子并从所述转子径向向外延伸的第一及第二凸缘，该第一及第二凸缘各自至少部分地包括磁可渗透材料，

配置为生成可变磁场并固定地置于所述第一凸缘附近的第一轴向驱动器，所述第一轴向驱动器配置为在转子的第一轴向方向上磁性地牵引所述第一凸缘(从而牵引转子)，

配置为生成可变磁场并固定地置于所述第二凸缘附近的第二轴向驱动器，所述第二轴向驱动器配置为在与第一轴向方向相反的、转子的第二轴向方向上磁性地牵引第二凸缘(从而转子)，

其中所述第一及第二轴向驱动器均置于所述第一及第二凸缘之间。

2.如实施例1的装置，其中所述第一凸缘与所述转子以其间无缝的方式一体成形，并且所述第二凸缘可拆卸地连接至所述转子。

3.如实施例1或2的装置，其中：

所述第一及第二凸缘为环形形状，

所述第一及第二环形凸缘至少基本彼此平行地延伸，以及

所述转子与所述第一及第二环形凸缘构成具有至少基本为U形的横截面的转子组合体。

4.如实施例3的装置，其中所述转子与所述第一及第二环形凸缘的相邻表面限定了阱或中空空间。

5.如实施例1-4中任一的装置，其中所述第一及第二轴向驱动器各自包括至少一个缠绕至少一个定子铁芯的线圈。

6.如实施例1-5中任一的装置，其中：

所述第一及第二轴向驱动器各自包括限定有第一及第二支柱的基本为U形的定子铁芯，以及

第一及第二线圈分别缠绕所述定子铁芯的第一及第二支柱。

7.如实施例1-6中任一的装置，进一步包括：

固定外壳，其具有从所述固定外壳径向向内延伸至所述第一及第二(环形)凸缘之间的阱或中空空间内的安装凸缘，例如环形安装凸缘，

其中所述第一轴向驱动器连接至最接近所述第一(环形)凸缘的(环形)安装凸缘的第一轴向测，以及

所述第二轴向驱动器连接至最接近第二(环形)凸缘的(环形)安装凸缘的第二轴向侧，所述第二轴向侧与所述第一轴向侧相对。

8.如实施例7的装置，其中在所述装置中包括：

至少三个第一轴向驱动器，其连接至所述(环形)安装凸缘的第一轴向侧，并围绕所述(环形)安装凸缘的周界优选地彼此近似等距地间隔；以及

至少三个第二轴向驱动器，其连接至所述(环形)安装凸缘的第二轴向侧，并围绕所述(环形)安装凸缘的周界优选地彼此近似等距地间隔。

9.如实施例7或8中任一的装置，进一步包括：

至少一个托架，其连接至所述转子和/或第一(环形)凸缘，并从所述转子和第一(环形)凸缘轴向向外延伸，

至少一个第一永磁体，其连接至所述(环形)安装凸缘的第一轴向侧，以及

至少一个第二永磁体，其连接至所述(环形)安装凸缘的第二轴向侧。

10.如实施例9的装置，其中所述至少一个托架连接至辐射源或辐射探测器。

11.如实施例9或10的装置，其中所述至少一个第一永磁体和所述至少一个第二永磁体一起不在轴向方向上对转子施加净力，而是对转子施加平衡或抵消由所述托架和连接至所述托架的任意设备的重量产生的倾斜力(负载)或力矩；所述设备例如为辐射源或辐射探测器，其轴向外置于所述转子和第一(环形)凸缘。

12.如实施例9-11中任一的装置，其中所述至少一个第一永磁体在固定外壳的垂直方向上被设置得比所述至少一个第二永磁体高。

13.如实施例9-12中任一的装置，其中所述至少一个第一永磁体通常置于或靠近所述(环形)安装凸缘最上面的垂直位置，并且所述至少一个第二永磁体通常置于或靠近所述(环形)安装凸缘最下面的垂直位置。

14.如实施例9-13中任一的装置，其中所述至少一个第一永磁体和/或所述至少一个第二永磁体包括至少两个独立且不同的永磁体，其相对于(通过转子的旋转轴延伸的)所述转子的垂直轴、以镜像对称的方式间隔开。

15.如实施例9-14中任一的装置，进一步包括连接至每个永磁体的钢制槽形板或构件。

16.如实施例9-15中任一的装置，进一步包括：

至少一个第一缓冲垫，其连接至所述(环形)安装凸缘的第一轴向侧以便靠近所述第一(环形)凸缘，以及

至少一个第二缓冲垫，其连接至所述(环形)安装凸缘的第二轴向侧以便靠近所述第二(环形)凸缘。

17.如实施例16的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫为滑动轴承或滑动轴瓦。

18.如实施例16或17的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或至少一个缓冲垫包括耐磨材料，例如耐磨石墨材料。

19.如实施例16-18中任一的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫具有外轴向面，所述外轴向面与所述(环形)安装凸缘间隔得比连接至所述(环形)安装凸缘的任意其它设备远。

20.如实施例16-19中任一的装置，进一步包括两个或更多个第一缓冲垫和/或两个或更多个第二缓冲垫，其各自优选地围绕所述(环形)安装凸缘的周界等距地放置。

21.一种装置，包括：

转子，其可选地不具有凸缘、具有单个从所述转子径向向外延伸的第一凸缘或者具有以间隔开的关系连接至所述转子并从所述转子径向向外延伸的至少第一及第二(例如，环形)凸缘，所述转子以及可选的第一和/或第二(环形)凸缘各自至少部分地包括磁可渗透材料，所述转子可围绕旋转轴旋转，

至少一个托架或滚筒，其连接至所述转子或所述可选的第一(环形)凸缘，并在第一轴向方向上从所述转子和所述可选的第一(环形)凸缘轴向向外延伸，

至少一个第一永磁体，配置为在第一轴向方向上磁性地牵引所述转子和/或所述可选的凸缘(们)，以及

至少一个第二永磁体，配置为在第二轴向方向上磁性地牵引所述转子和/或所述可选的凸缘(们)，所述第二轴向方向与所述第一轴向(线性)相反。

22.如实施例21的装置，其中所述至少一个托架连接至通过转子转动的至少一个设备，例如辐射源和/或辐射探测器。

23.如实施例21或22的装置，其中所述滚筒包含通过转子转动的至少一个设备，例如辐射源和/或辐射检测器，所述滚筒经由所述至少一个托架连接至所述转子和/或所述可选的凸缘(们)。

24.如实施例21-23中任一的装置，其中所述至少一个第一永磁体和所述至少一个第二永磁体一起不在轴向方向上对所述转子施加净力，而是对所述转子施加平衡或偏移由所述托架和与其连接的设备的重量产生的倾斜力(负载)或力矩，所述设备例如为辐射源和/或辐射检测器。

25.如实施例21-24中任一的装置，其中所述至少一个第一永磁体在所述转子的垂直方向上被设置得比所述至少一个第二永磁体低。

26.如实施例21-25中任一的装置，其中所述至少一个第二永磁体通常置于或靠近所述转子或所述可选的(环形)凸缘(们)最上面的垂直位置，并且所述至少一个第一永磁体通常置于或靠近所述转子或可选的(环形)凸缘(们)最下面的垂直位置。

27.如实施例21-26中任一的装置，其中所述至少一个第一永磁体和/或所述至少一个第二永磁体包括至少两个独立且不同的永磁体，其相对于(通过所述转子的旋转轴延伸的)所述转子的垂直轴、以镜像对称的方式间隔开。

28.如实施例21-27中任一的装置，进一步包括连接至每个永磁体的钢制槽形板(steel channeling plate)或构件。

29.如实施例21-28中任一的装置，进一步包括：

固定外壳，其具有至少一个从所述固定外壳径向向内延伸的(例如，环形)安装凸缘，例如以下情况之一：(i)以便靠近所述转子的径向延伸面，(ii)以便靠近所述可选的单个(环形)凸缘的径向延伸面，或者(iii)延伸至所述可选的第一及第二(环形)凸缘之间的空间内，

其中所述至少一个第一永磁体连接在所述至少一个(环形)安装凸缘的第一轴向侧上，以及

所述至少一个第二永磁体连接在所述至少一个(环形)安装凸缘的第二轴向侧上，所述第二轴向侧与所述第一轴向侧相对。

30.如实施例21-29中任一的装置，进一步包括：

至少一个第一缓冲垫，其连接在所述转子或所述可选的(环形)凸缘(们)的第一轴向侧附近，以及

至少一个第二缓冲垫，其连接在所述转子或所述可选的(环形)安装凸缘(们)的第二轴向侧附近。

31.如实施例30的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫为滑动轴承或滑动轴瓦。

32.如实施例30或31的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫包括耐磨材料，例如耐磨石墨材料。

33.如实施例30-32中任一的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫在轴向方向上的宽度大于轴向连接在所述转子和/或所述可选的(环形)凸缘(们)附近的任意设备的轴向宽度，该设备为例如轴向驱动器。

34.如实施例33的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫具有外轴向面，所述外轴向面与所述至少一个(环形)安装凸缘间隔得比连接至所述至少一个(环形)安装凸缘的任意其它装置远。

35.如实施例30-34中任一的装置，进一步包括两个或更多个第一缓冲垫和/或两个或更多个第二缓冲垫，其各自围绕所述至少一个(环形)安装凸缘的周界优选地等距放置。

36.一种装置，包括：

转子，其可选地不具有凸缘、具有单个从所述转子径向向外延伸的第一凸缘或者具有以间隔开的关系连接至所述转子并从所述转子径向向外延伸的至少第一及第二(例如，环形)凸缘，所述转子和所述可选的第一和/或第二(环形)凸缘各自至少部分地包括磁可渗透材料，所述转子可围绕旋转轴旋转，

至少一个第一缓冲垫，其连接在所述转子和/或所述(环形)凸缘(们)的第一轴向侧附近，以及

至少一个第二缓冲垫，其连接在所述转子和/或所述(环形)凸缘(们)的第二轴向侧附近，所述第二轴向侧与所述第一轴向侧相对。

37.如实施例36的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫为滑动轴承或滑动轴瓦。

38.如实施例36或37的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫包括耐磨材料，例如耐磨石墨材料。

39.如实施例36-38中任一的装置，进一步包括：

固定外壳，其具有至少一个从所述固定外壳径向向内延伸的(例如，环形)安装凸缘，例如以下情况之一：(i)以便靠近所述转子的径向延伸面，(ii)以便靠近所述可选的单个(环形)凸缘的径向延伸面，或者(iii)延伸至所述可选的第一及第二(环形)凸缘之间的空间内，

其中所述至少一个第一缓冲垫连接在所述至少一个(环形)安装凸缘的第一轴向侧上，以及

所述至少一个第二缓冲垫连接在所述至少一个(环形)安装凸缘的第二轴向侧上，所述第二轴向侧与所述第一轴向侧相对。

40.如实施例36-39中任一的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫在轴向方向上的宽度大于轴向连接至所述转子和/或所述可选的(环形)凸缘(们)附近的任意设备的轴向宽度，该设备为例如轴向驱动器。

41.如实施例40的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫具有外轴向面，所述外轴向面与所述至少一个(环形)安装凸缘间隔得比连接至所述(环形)安装凸缘的任意其它设备远。

42.如实施例36-41中任一的装置，进一步包括两个或更多个第一缓冲垫和/或两个或更多个第二缓冲垫，其各自围绕所述(环形)安装凸缘的周界优选地等距放置。

43.如实施例1-42中任一的装置，其中所述转子的旋转轴基本在水平方向上延伸，并且可选地可倾斜+/-30°。

44.如实施例1-43中任一的装置，进一步包括：

至少一个提升驱动器，配置为生成在(所述)垂直方向上提升转子的力，且置于所述第一及第二(环形)凸缘之间。

45.如实施例44的装置，其中所述至少一个提升驱动器包括至少一个永磁体，配置为提升所述转子、所述第一及第二凸缘和与其连接的任意其它设备的至少50％、更优选地至少70％、更优选地至少80％、甚至更优选地至少95％的重量。

46.如实施例44或45的装置，其中所述至少一个提升驱动器包括配置为生成可变磁场的电磁体。

47.如实施例44-46中任一的装置，其中所述至少一个提升驱动器包括无源单极驱动器、有源单极驱动器、无源异极驱动器和/或有源异极驱动器中的至少一个。

48.如实施例1-47中任一的装置，进一步包括：

至少一个径向驱动器，配置为在所述转子的径向方向上影响所述转子的位置，且至少有助于在转子旋转时、在所述转子的径向方向上维持所述转子与至少一个非磁轴承之间的间隙，所述至少一个径向驱动器连接至所述固定外壳的(环形)安装凸缘并置于所述转子的第一及第二凸缘之间。

49.如实施例48的装置，其中所述装置包括至少第一及第二径向驱动器对，其围绕所述转子的外周界放置并连接至所述固定外壳的(环形)安装凸缘，可选地以使得所述第一及第二径向驱动器对各有两个径向驱动器以镜像对称的方式与(所述)垂直轴间隔例如45°。

50.如实施例48或49的装置，其中所述径向和/或轴向驱动器各自包括有源异极驱动器和/或有源单极驱动器。

51.如实施例1-50中任一的装置，进一步包括：

至少一个非磁轴承，置于所述转子附近且径向外置，所述至少一个非磁轴承能够至少暂时地可旋转地支撑所述转子，其中所述转子的外周界的直径优选地稍小于所述非磁轴承的径向向内的表面的直径。

52.如实施例51的装置，其中所述至少一个非磁轴承选自滑动轴承和滚动元件轴承。

53.如实施例1-52中任一的装置，其中所述转子的外径大于其纵向长度。

54.如实施例1-53中任一的装置，其中所述转子具有尺寸可容纳病人于其内的中空内部。

55.如实施例1-54中任一的装置，其中所述装置为诊断扫描装置，并进一步包括例如经由(所述)托架安装在所述转子上以便随其旋转的(所述)辐射源。

56.如实施例1-55中任一的装置，其中所述转子包括叠片的磁可渗透材料，(所述)径向驱动器(们)包括异极驱动器，所述径向驱动器(们)包括平行于磁通量路径延伸的叠片和/或所述轴向驱动器为单极的。

57.如实施例1-56中任一的装置，其中所述转子的外径大于其纵向长度，所述转子的外径优选地至少比所述径向长度大至少2倍，更优选地比所述径向长度大至少5倍，甚至更优选地比所述纵向长度大至少8倍，并且再优选地比所述纵向长度大至少10倍。

58.如实施例1-57中任一的装置，其中用配置为在转子的径向方向上可旋转地支撑所述转子的非磁轴承来替换(所述)至少一个径向驱动器，所述非磁轴承可选地为例如滑动轴承或滚动元件轴承。

59.如实施例1-58中任一的装置，其中用配置为在转子的轴向方向上引导所述转子的非磁轴承来替换(所述)至少一个轴向驱动器，所述非磁轴承可选地为例如滑动轴承或滚动元件轴承。

60.如实施例1-59中任一的装置，进一步包括至少一个位置传感器，配置为在所述径向和/或轴向方向上检测所述转子的位置。

61.如实施例1-60中任一的装置，进一步包括安装在所述固定外壳上的至少一个辅助非磁轴承，其配置为例如至少在所述环形转子不旋转时支撑所述环形转子和/或配置为例如在所述磁轴承系统出现故障或失灵期间至少暂时地可旋转地支撑所述环形转子。

62.一种扫描、成像或治疗病人或对象的方法，包括：

旋转实施例1-61中任一的装置的转子，以及

驱动连接至所述转子的(所述)旋转的辐射源以辐照所述病人或对象。

63.如实施例62的方法，进一步包括在辐射信号穿过被扫描或成像的病人或对象后，或者，在辐射信号由被扫描或成像的病人或对象散射后，检测衰减的辐射信号。

以上列出的实施例或本文公开的其它实施例中的一个或多个实施例的构造和/或布置可以产生一些优势，包括但不限于：

(i)改进可靠性和/或减少维护，这提供了更多的机器操作时间，因而提高了生产率，

(ii)减少噪音和/或振动，这可以让所述机器对操作员或病人不太造成威胁，还可以有助于进一步改进可靠性和使用寿命，

(iii)由于磁轴承系统能够通过调整一个或多个驱动器生成的磁力来抵偿操作期间的不平衡，所以更能容忍所述转子系统中的不平衡，这可以减少用于平衡目的的必要制造公差，因而还可以减少制造成本和/或用于再平衡的服务成本。

(iv)避免或减少滚柱轴承固有的问题，这需要具有较小制作公差的、有限的活动余隙(clearance play)，

(v)通过电子控制实时地自动调整三维空间内所述台架/转子的位置，而不是在系统不能操作时不得不对所述转子/台架和/或支撑所述台架/转子的机械轴承进行机械调整。

(vi)减少或无需润滑，因而最小化或消除了例如在比如医院或其它医疗机构的无菌环境中必须使用的油脂量。

(vii)提高旋转速度，这可以有助于减少收集必要的扫描图像所必需的时间，因而减少病人或对象暴露于所述辐射源，和/或，可以有助于在例如扫描跳动的心脏时获取高速图像以捕捉运动瞬间(即：生成动作稍微模糊或不模糊的图像)，和/或

(viii)由于缺少物理接触，减少或消除了所述系统的主要旋转组件的磨损，例如转子和支撑轴承之间的磨损，因而进一步减少维护需求并延长所述系统的使用寿命，

(ix)降低或消除对周围环境中污染物的敏感性，

(x)由于对磁轴承组件进行电子控制，可以在线/远程监视系统状况，

(xi)降低操作期间的转矩损失，

(xii)由于通过磁轴承组件进行自动位置调整/校正，对撞击不太敏感，和/或

(xiii)例如对于转子和连接的组件而言不太严格的制造公差。

应理解，授权专利的权利要求可以不提供或提供一个或多个上面列出或下面描述的优点，和/或，授权专利的权利要求可以提供本文没有明确提及的一个或多个优点。

可以从随后基于附图对示范性实施例的描述导出本教导的其他实施例、优点、特征和细节。

附图说明

图1显示了本教导的第一代表性实施例的正视图。

图2显示了图1所示提升驱动器的详细的横截面图。

图3显示了图1所示径向驱动器的详细的横截面图。

图4显示了图1和图5所示轴向驱动器的详细的横截面图。

图5显示了本教导的第二代表性实施例的正视图。

图6显示了图5所示提升驱动器的详细的横截面图。

图7显示了图5所示径向驱动器的详细的横截面图。

图8A显示了用于支撑或增强性支撑环形转子的代表性弧形轴承配置的侧视图。

图8B显示了沿所述环形转子的轴向方向观看的弧形轴承配置的正视图。

图9显示了图8A、8B的弧形轴承配置的一部分的透视图。

图10显示了图8A、8B的弧形轴承配置的一部分的另一透视图。

图11显示了穿过本教导的第三代表性实施例的横截面。

图12显示了穿过本教导的第四代表性实施例的横截面。

图13显示了穿过本教导的第五代表性实施例的横截面。

附图标记列表

1’ 计算机断层扫描机

2 辐射源

3 辐射检测器

4 转子6的中空内部

5 环形间隙

6 转子(环形台架)

7 环形凸缘

8 转子6的旋转轴

8’ 转子6的理想旋转轴

9 位置传感器

10、10’ 提升驱动器

11 转子6的外周界

12、 12’径向驱动器

14 轴向驱动器

16 定子铁芯

18 永磁体

20 定子铁芯

22 线圈

24 定子铁芯

25 间隔

26 线圈

28 辅助轴承

30 线圈

32 定子铁芯

34 线圈

40 环形轴

41 弧形轴承

42 弧形管状外壳

43 内表面

44 环形连接凸缘

46 轴承保持架

48 环形余隙

50 固定外壳

51 环形安装凸缘

60 安装托架

61 磁体的N极

62 磁体的S极

63 钢制槽形构件

70 滚筒

71 滚筒

72 托架

75 缓冲垫

76 缓冲垫架

106 转子

107 环形凸缘

124 定子铁芯

126 线圈

127 线圈

具体实施方式

可以独立地或结合其它特征及教导来利用下面公开的各个额外的特征和教导从而为环形转子和/或轴承总成和/或诊断扫描系统提供改进的轴承以及用于设计、构造及使用所述轴承的方法。现在将参考附图来进一步详细地描述本发明的代表性实例，这些实例独立地和结合地利用了许多这些额外的特征和教导。这种详细描述仅旨在教导本领域技术人员实践本教导优选方面的更多细节，并不旨在限制本发明的范畴。因此，在最广泛的意义上说，随后的详细描述中所公开的特征及步骤的组合不是实践本发明所必需的，而只是为了特定地描述本教导的代表性实例而给出的。

而且，可以以没有特别并明确列举的方式组合上面概述部分的各种特征、代表性实例和独立权利要求，以提供本教导额外有用的实施例。此外，明确指出的是，出于原始公开的目的以及出于限制独立于所述实施例和/或权利要求中特征组成的请求保护的主题的目的，旨在单独且彼此独立地公开本说明书和/或权利要求公开的全部特征。还要明确指出的是，出于原始公开的目的以及出于限制请求保护的主题的目的，所有的数值范围或实体组的指征公开了每一个可能的中间值或中间实体。

图1显示了用于环形转子的第一代表性轴承布置的侧视图，其可以用在例如计算机断层扫描(CT)机1中。如该图右侧上的方向箭头所示，这张图表示X-Y平面，Z轴垂直于这张图延伸，即：垂直于X-Y平面延伸。

一般来说，计算机断层扫描机1可以包括具有沿Z轴延伸的中心孔的固定台架外壳(未示出)。病人台可以插入该孔中并沿Z-轴移动从而扫描躺在所述台上的病人或其他对象。在优选的CT应用中，所述孔的直径优选为至少1米。然而，所述孔的直径取决于本教导的特定应用，并且可以利用不同的孔直径。而且，如下所讨论的，本文公开的磁轴承布置不限于诊断扫描装置，可以用于其它转子应用。CT机1只是用于进一步详细描述本教导特定方面的合适的实施例。

转子或环形台架6可旋转地置于固定台架外壳内。在三维视图中，转子6优选地基本呈管状，即：它有中空内部4。中空内部4与所述台架外壳的孔是同心的，这样，在成像操作期间，能够将待扫描的病人或其它对象放在转子6的中空内部4内。

转子6的径向方向基本置于作为成像平面的、垂直的X-Y平面里，而转子6的轴向方向在Z方向上延伸。操作期间，转子6围绕在水平的或Z方向上延伸的旋转轴8旋转，即：转子6的径向方向落在基本垂直的平面内。然而，转子6的旋转平面优选地可从所述垂直平面倾斜，这样，转子6可以在优选地偏离垂直面至多约+/-30°的平面内旋转，但是本教导还考虑倾斜更大角度。

如下面将进一步讨论的，当转子6在磁轴承系统的影响或引导下旋转时，一个或多个非磁或辅助轴承(们)28与转子6之间存在环形间隙或余隙5，因而转子6可具有无摩擦轴承。

转子6的外周界11的直径优选地稍小于围绕转子设置的非磁轴承(们)28的内径，这样，在操作期间存在约0.25-1.5毫米范围内的环形间隙5，因而整体磁隙约为0.5-3.0毫米。然而，转子6旋转期间的环形间隙5优选为尽可能小，应理解的是，较小的环形间隙5落入本教导内。原则上，由转子6的制造公差来确定环形间隙5的尺寸，且该尺寸刚好大到足以在正常操作(旋转)期间使转子6优选地或正常地不会接触所述外壳或轴承(们)28的任一固定部件。

在一个实施例中，发动机可以例如经由齿轮系统或环绕转子6的皮带而可旋转地驱动转子6。在其它实施例中，转子6可由直驱发动机可旋转地驱动，其中所述直驱发动机的转子具有与CT机1的转子6相同或基本相同的尺寸/直径，并且发动机转子直接耦接或连接至CT机1的转子6。

在本教导的优选CT应用中，转子6支撑生成计算机断层扫描图像所必需的一个或多个组件。例如，可以将一个或多个以下设备安装在转子6上以随其转动：x-射线管(更普遍地，放射源2)及其准直机构、x射线检测器(更普遍地，辐射检测器3)、数据采集系统、电源以及冷却系统，其属于本领域的公知常识，本文无需详述。一般来说，所述组件位于转子6上，因而当转子6以其正常的旋转速度旋转时，所述组件的质量及重心基本上保持静态和动态平衡。在制作公差的期望水平处，通常无法同时实现所述组件及其在转子6上的位置这两者的精确的静态及动态平衡。在本教导的一个可选方面，通过调节围绕转子6设置的一种或多种驱动器10、12、14的磁场，可在操作期间实时校正动态不平衡。

可以在图1的转子6上安装辐射源2，因此放射源2随转子6一起旋转。可以在转子6的相对侧上安装辐射检测器或检测器阵列3，其配置为在幅射已穿透位于中空内部4中的对象(例如，病人)后感测或检测衰减的辐射。作为替换方案，可以在固定支架上或围绕固定支架安装固定的检测器阵列，因此该检测器阵列不随转子6旋转。如上所示，通常将各种其它类型的组件安装在转子6上，但这些其它类型的组件的细节与本教导并不特别相关。

安装在旋转的转子6上的各种组件可以例如经由一个或多个滑环而与固定的CT控制器(未示出)通信，所述滑环使得能够相互交换数据及功率。另外或作为替换方案，安装在转子6上的组件与CT控制器之间可以进行无线通信。所述CT控制器可选地还可以控制所述发动机和/或磁轴承(即：至少径向及轴向驱动器12、14)，或者可以提供分立的磁轴承控制器。所述CT控制器处理来自成像组件的信号，并以本领域公知的方式为用户生成CT图像。

以下将参考图1-4更详细地描述第一个代表性实施例，其中，通过本文中称为驱动器的三种磁轴承可旋转地且轴向地引导所述转子6。由于磁轴承提供的是非接触旋转，它们减少了维护并省去了润滑剂。

更具体地，在相对于可旋转转子6固定的位置处，将至少一个提升驱动器10、至少一个径向驱动器12和至少一个轴向驱动器14安装在所述台架外壳(或连接至所述台架外壳的另一组件)上。如将理解的，所述驱动器10、12、14能够生成影响三维空间(X、Y和Z方向)内转子6的位置的磁场。因而，转子6至少部分地包括磁可渗透材料(即：受磁场吸引的材料)，例如但不限于含铁材料。至少所述径向及轴向驱动器12、14优选地能够生成可变磁场，但如下面第二代表性实施例所讨论的，提升驱动器10也可以可选地配置为生成可选磁场。

所述至少一个提升驱动器10优选地置于转子6的垂直最上部处或附近，例如在X-Y平面的顶部。参考图2，提升驱动器10优选地包括定子铁芯16和至少一个永磁体18。尽管本实施例中提升驱动器10的附图标记不同于径向驱动器12，但应理解，提升驱动器10可能只是径向驱动器12的修改版本，和/或，某些实施例中可用径向驱动器12来替换提升驱动器10，如下面将进一步讨论的。

在本教导的CT应用中，转子6和其上安装的所有组件的重量可能比较大，例如约1000公斤。因此，在这些应用中，为了维持转子6和辅助轴承(们)28之间的环形间隙5，在操作期间利用至少一个永磁体18来执行大部分或绝大部分转子提升工作是经济有效的。因而，可以利用永磁体18、通过减少影响转子6在径向方向上(即X-Y平面内)的位置的驱动器10、12的电磁体部分上的负载需求来提高整体系统效率。

例如，在特定的优选实施例中，可以选择永磁体18并设计其尺寸，使得它能够提升转子6的至少约90％的重量。更一般地，可以选择永磁体18并设计其尺寸，使得它能够提升转子6的约50％-150％之间、更优选地约70-130％之间、甚至更优选地约80-120％之间的重量。假如提升驱动器10能够提升转子6的100％或更多的重量，那么操作期间径向驱动器(们)12部分地操作以将转子6拉离提升驱动器10，以便维持转子6和置于提升驱动器10附近的非磁轴承(们)28之间的环形间隙5。另外或者可替换地，提升驱动器10可以包括配置为生成可变磁场的电磁体，该可变磁场消除或抵消永久磁铁18所生成的一部分磁通量，从而使提升驱动器10在操作期间的整体提升能力变小。

尽管图2未示出，但提升驱动器10的磁通量路径为闭合路径，例如基本为环形的路径，所述闭合路径通常在Y-Z平面内延伸，穿透定子铁芯16的不同部分、穿过永磁体18、跨过转子6和定子铁芯16之间的余隙或间隙并且穿过转子6的相邻部分。

如将要理解的，提升驱动器10不必包含永磁体，而且整个转子提升工作可以由一个或多个电磁体进行，例如，根据下面讨论的径向驱动器12之一的电磁体。进而，在某些实施例中，能够完全省略提升驱动器10，并用两个或更多个径向驱动器12替代它，该径向驱动器各自可或可不包括永磁体。

在替代方案中，提升驱动器10可以是既无源又有源的，即：它可以包括至少一个永磁体和至少一个线圈，因此它还是电磁体，如下面关于图6的实施例将要讨论的。

就所有的定向驱动器10、12、14而言，能够划分所述驱动器的功能，这样，某些驱动器只是永磁体(即：没有线圈)，某些驱动器仅是电磁体(例如，仅有线圈/定子铁心布置)。例如，可以将本文公开的既有永磁体又有电磁体的单个驱动器分为两个独立的驱动器，以分别执行无源和有源的磁功能。

再次参考图1，可以在所述台架外壳上安装4个径向驱动器12，其围绕转子6的周界设置。如下面将进一步讨论的，根据本教导，径向驱动器12的数目可变，可以多于或少于4个。然而，一般来说，特别优选的是2至5个之间的径向驱动器12。

图3更详细地示出了根据第一实施例的代表性径向驱动器12。这个径向驱动器12包括电磁体，所述电磁体具有至少一个定子铁芯20和至少一个缠绕所述铁芯20的线圈22。尽管这一实施例的径向驱动器12不包括永磁体，这样的设计变更还是可能的。进而，尽管图3的横截面图只显示了一个铁芯20和一个线圈22，但每个径向驱动器12可以包括缠绕一个或多个铁芯20的一个或多个线圈22，如图1所示。

将径向驱动器12设计为在操作期间在X-Y平面内(即：在转子6的径向方向上)、相对于非磁或辅助轴承(们)28而调整转子6的位置。因此，操作或控制所述径向驱动器12以确保在转子6旋转时环形间隙5为适当的距离或径向长度，这样，转子6不会接触辅助轴承(们)28。这确保了操作期间转子6的无摩擦旋转。

例如，参考图1，可在所述台架外壳的中心孔内界定理想旋转轴8’，其优选地在Z方向上延伸。所述理想旋转轴8’限定了可在操作期间提供转子6与辅助轴承(们)28之间的环形间隙5的最优或理想间距的旋转轴。优选地，单独控制各个径向驱动器12(还有提升驱动器10，假如它可选地包含电磁体)。在此情况下，可变地调整各个相应的径向驱动器12(还有提升驱动器10，假如它可选地包含电磁体)所生成的磁场强度，这样，在操作期间，转子6的实际旋转轴8与理想旋转轴8’对齐或基本对齐。也就是说，通过经由径向驱动器12(10)对转子6施加不同强度的磁场，能够校正或最小化X-Y平面内实际旋转轴8与理想旋转轴8’之间的偏差，从而在适当的方向上牵引转子6以消除该偏差或至少基本上减少该偏差。

由于这一实施例的提升驱动器10只包括无源的磁源(即：永磁体18)，其不是有源受控的。然而，X-Y平面内转子6的位置是由提升驱动器10和径向驱动器12各自生成的磁力来控制或确定的。如上所示，假如提升驱动器10包括线圈，那么提升驱动器10还能有源地参与对转子6的X-Y位置的控制。例如，正常操作期间和/或转子6的初始悬浮期间，该线圈能够提供恒定或暂时的偏置电流或偏移力。

应该理解，出于说明的目的而夸大了图1所示的理想旋转轴8’和实际旋转轴8之间的距离，且所述距离未按比例绘制。在实践中，两个轴8、8’之间的距离优选地等于或小于约1毫米。

置于提升驱动器(们)和径向驱动器(们)12附近的、转子6的至少一部分外周界部分包括磁可渗透材料。进而，由于在操作期间，如图1所示的置于转子6的左上侧和右上侧的两个径向驱动器12还可以执行一部分转子提升工作，所以两个上侧的径向驱动器12可以配置为生成比两个下侧的径向驱动器12更大的磁场。例如，图1所示的两个上侧的径向驱动器12还可以可选地包括用于无源地提升转子6的永磁体。然而，在其它实施例中，所有径向驱动器12的配置可以相同或基本相同。

在另一个替代实施例中，假如提升驱动器10设计为提升例如大于转子6的重量，那么为了能够将转子6向下拉离所述提升驱动器10，两个下侧的径向驱动器12可以较大。

在另一布置中，可以围绕转子6的周界、将径向驱动器12等距或基本等距地安装在台架外壳上。在图1所示的实施例中，4个径向驱动器12以上下各一对的方式设置，其中，围绕转子6的周界、将每对的2个径向驱动器12彼此间隔90°，即：与通过中央轴8延伸的垂直轴间隔45°。本领域技术人员会认识到，根据本教导的特定应用，可能存在用于径向驱动器12的各种其它配置，不必彼此相对地放置所述径向驱动器12。

尽管图3未示出，但磁通量路径在闭合路径(例如，基本圆形的路径)中延伸，所述闭合路径通常在X-Y平面(即：垂直于图3的视图)内延伸，穿透定子铁芯20、跨越定子铁芯20与转子6之间的余隙并且穿过转子6的相邻部分。径向驱动器12的铁芯优选地包括多个叠片，其在转子6的周向上彼此相邻地放置，即：平行于所述通量路径。叠片的这种布置具有减少涡电流并改进动态控制(dF/dt)的优异效果。

图1-4的实施例还包括安装在台架外壳上的3个轴向驱动器对14。优选地，2个上侧轴向驱动器对14围绕包含理想旋转轴8’的Y-Z平面、以镜像对称的方式设置。第3个轴向驱动器14置于或靠近转子6的底部或垂直方向上最下面的部分。然而，应该理解，不必成对地设置轴向驱动器14，和/或，不必以镜像对称的方式设置上侧轴向驱动器对14。进而，在本教导的某些实施例中，能够使用多于或少于3个的轴向驱动器14。

参考图4，代表性的轴向驱动器对14包括1对定子铁芯24，各有缠绕其的线圈26。两组铁芯24及线圈26基本与其间的间隔平行地设置，并安装在台架外壳上，以使得转子6的环形凸缘7优选地在至少一部分径向延伸的间隔内、在径向方向上延伸。

轴向驱动器对14配置为沿Z方向(即：旋转的转子6的轴向方向)可变地调整转子6的位置。也就是说，优选地单独控制轴向驱动器14，即：改变每一组相应的定子铁芯24及线圈26所生成的磁场强度，以便将环形凸缘7基本保持在铁芯24及线圈26对之间的间隔的中部。例如，如果图4中的环形凸缘7(从而转子6)偏向右侧太远(对应于：图1所示的转子6背离观察者而移入此页)，则控制轴向驱动器对14，以使得图4中左侧上的力大于右侧上的力，从而在图4中向左侧牵引环形凸缘7(从而转子6)。

当然，可以不背离本教导的范畴而修改轴向驱动器14的设计。例如，铁芯24及线圈26无需直接跨越彼此而设置从而在两组相对的铁芯24及线圈26之间限定径向延伸的间隔。相反，可以围绕转子6的周界设置每组的一个铁芯24及线圈26，并且铁芯24及线圈26不必直接相对。而且，不必在Z方向上于环形凸缘7的相对侧上设置相同数量的铁芯24及线圈26。然而，一般优选为在环形凸缘7的每一侧上设置至少一组铁芯24及线圈26，如在Z方向上看到的，以便能够通过至少一个驱动器14在沿Z轴的两个方向上都牵引或吸引转子6。而且，虽然示出了单极轴向驱动器14，但也可利用异极轴向驱动器。

尽管图4未示出，但磁通量路径在闭合路径(例如，基本椭圆的路径)上延伸，所述闭合路径通常在Y-Z平面内延伸，穿透定子铁芯24的不同部分、跨越定子铁芯24和环形凸缘7之间的余隙25并且穿过环形凸缘7的相邻部分。

而且，不必按比例显示转子6的外周界与轴向驱动器对14的定子铁芯24之间的间隙，而是可以更大。在此情况下，可以在径向方向上向外移动所述轴向驱动器14，并且环形凸缘7可以在径向方向上延伸得更远，以便适应转子6和铁芯24之间所述更大的间隙。

再次参考图1，优选在台架外壳上围绕转子6的周界设置至少一个位置传感器9。在这个实施例中，利用了4个基本等间距的位置传感器9。

每个位置传感器9优选地配置为在X-Y(垂直)平面内(径向方向上)和/或沿Z轴(轴向方向上)感测或检测转子6的位置。位置传感器(们)9优选为成对布置的非接触性感应式位置传感器，以感测转子6在轴向及径向两个方向上的动作。位置传感器(们)9生成的信号优选地被传送给磁轴承控制器，其处理所述信号，然后调整至少所述径向及轴向驱动器12、14各自的磁场，以在轴向(Z)方向上校正转子6与理想旋转轴8’和/或理想位置之间的任意位置偏离。

此外，优选地将一个或多个辅助的非磁轴承28安装在用于可旋转地支撑转子6的台架外壳上，以用于例如在系统故障或停电时防止故障。在另一可选的实施例中，操作期间一个或多个辅助轴承28还可以执行一部分可旋转地支撑转子6的功能，但优选地，操作期间驱动器10、12、14执行所有的转子支撑工作，以使得转子6的旋转无摩擦。

所述辅助轴承(们)28可以通过一个或多个滑动轴承实现，例如套管、轴衬或轴颈，或者可以是一个或多个滚动元件轴承，例如滚珠轴承、角面接触轴承或圆柱滚柱轴承。所述辅助轴承(们)28可以围绕转子6的周界一直连续地延伸，例如，辅助轴承28可以通过一个完全环绕并可旋转地支撑整个转子6的大轴承实现。在替代方案中，辅助轴承28可以包括一个或多个单独的元件，例如图1所示的离散滚珠轴承28或滑动轴承的不连续部分。可选地，辅助轴承(们)还可以包括一个或多个径向空气轴承。

如图1所示，辅助轴承28可以可选地通过安装于所述台架外壳的深槽滚珠轴承实现，并可以围绕包含理想旋转轴8’的Y-Z平面、以镜像对称的方式设置。然而应理解，辅助轴承28还可以围绕转子6等距地设置，或彼此相对靠近地设置上、下辅助轴承28，如图1所示。

还优选的是，辅助轴承(们)28具有径向向内的轴承表面，所述轴承表面的内径稍大于置于辅助轴承(们)28的径向向内的轴承表面附近的、转子6的径向最外部分的外径。因而，在正常操作时，直径略有差异意味着：转子6旋转时任何部分都不会接触辅助轴承(们)28。然而，在例如一个或多个驱动器10、12、14发生故障的情况下，转子6的外部可以安全地接触辅助轴承(们)28，而辅助轴承(们)28例如在转子6慢下来时会至少暂时地支撑转子6的旋转。

此处，注意到转子6的外周界11与安装在固定台架外壳上的辅助轴承(们)28之间的径向方向上的环形间隙的宽度优选地小于转子6的外周界11与安装在固定台架外壳上的提升驱动器(们)10、径向驱动器(们)12和/或位置传感器(们)9之间的径向方向上的环形间隙的宽度。在此情况下，防止所述提升驱动器(们)10、径向驱动器(们)12和/或位置传感器(们)9接触转子6，从而例如在系统发生故障时保护这些组件。在一个优选的实施例中，相对于辅助轴承(们)28的环形间隙的宽度可为相对于提升驱动器(们)10、径向驱动器(们)12和/或位置传感器(们)9的环形间隙的宽度的例如约一半。

另外或可替换地，将一个或多个辅助轴承放置在环形凸缘7的每个轴向侧和/或转子6主体的每个轴向侧上也是适合的，所述辅助轴承可界定或限制转子6在所述轴向或Z方向上的运动范围。而且，在这个实施例中，这些辅助轴承与环形凸缘7和/或转子6主体之间的轴向方向上的间隙或间隔的宽度优选地小于轴向驱动器对14的每一侧与环形凸缘7之间的间隙25的宽度，更优选地约为间隙25宽度的一半。在此情况下，防止轴向驱动器(们)14(尤其是定子铁芯24)接触转子6。可以从本文描述的任意辅助轴承中选择这些辅助轴承(们)，比如例如滑动轴承或滚动元件轴承。在下面进一步讨论的优选实施例中，连接至台架外壳或转子6中一个的线性或弧形轴承可以与例如连接至台架外壳或转子6中另一个的环轴一起作用，以至少部分地限制或界定转子6在轴向或Z方向上的运动。

在优选的实施例中，提升驱动器10为无源的单极径向驱动器，具有生成约5-15kN(千牛)之间、更优选地约7-12kN之间的力的额定功率；所述径向驱动器为有源的异极驱动器，具有生成约1.5-5.5kN之间、更优选地约1.5-4.5kN之间(例如约1.8kN)的力的额定功率；所述轴向驱动器为有源的异极驱动器对，具有生成约0.5-6.0kN之间、更优选地约1.0-5.0之间(例如约1.8kN)的力的额定功率。这些规格适用于直径约为1米且重量约为1000千克的转子6。当然，可以改变这些规格以使本教导适应于其它应用。

将参考图5-7描述第二个代表性计算机断层扫描机1’。将只详细描述其相对于第一个代表性实施例的差异，因而不必进一步讨论两个实施例之间相同的元件或特征。进而，尽管图5未示出辐射源2和辐射检测器3，应理解还可以在第二个代表性实施例的转子6上安装设备2、3之一或两者。

图5示出了X-Y平面内的计算机断层扫描机1’。还应理解，Z轴垂直于这张图延伸。关于驱动器10、12、14的布置，第二个代表性实施例与第一个代表性实施例的差异在于围绕转子6的下半部仅设置两个径向驱动器12’，省略了图1所示的两个上侧径向驱动器12。而且，第二个代表性实施例中只使用了3个而不是4个位置传感器9，并且上、下侧辅助轴承28的间距比图1中稍大。

图6示出了可在两个实施例中任一中使用的、修改后的提升驱动器10’。这个提升驱动器10’与图2的区别在于它包含缠绕定子铁芯16的线圈30。因此，所述提升驱动器10’为有源驱动器，其除了由永磁体18生成无源永久磁场之外，还能生成可变磁场。

在这一实施例中，操作期间电磁体(线圈30及铁芯16)可以执行一部分转子提升工作，因而补充了由永磁体18产生的转子提升力。然而，在替换的实施例中，电磁体可以生成抵消由永磁体18生成的一部分磁通量的场。

图6中提升驱动器10’的磁通量路径以与图2中提升驱动器10的磁通量路径基本相同的方式延伸。

图7示出了也可在两个实施例中任一中使用的、修改后的径向驱动器12’。在图7中，线圈34在X-Y平面内缠绕定子铁芯32。

在图7的径向驱动器12’中，磁通量路径在闭合路径(例如，基本为圆形的路径)上延伸，所述闭合路径通常在Y-Z平面内延伸，穿透转子铁芯32的不同部分、跨越定子铁芯32与转子6之间的间隙并且穿过转子6的相邻部分。

图4中的轴向驱动器14无需修改即可用在第二个代表性实施例中。在替代方案中，轴向驱动器14可以是异极的。

下面的描述可应用于所述第一和第二实施例及其变体。

转子6的中空内部4的内径优选地为约1米，但更大或更小的直径也是合适的，这取决于本教导的特定应用。进而，优选将系统1、1’设计为允许每分钟约300转的旋转速度，但本教导也涵盖了较快或较慢的速度。例如，在本教导的某些实施例中，考虑了每分钟最多约1200转或每分钟甚至达到2000转的旋转速度。

各种驱动器的定子铁芯优选为叠片式单极铁芯，但也可考虑实心铁芯和/或异极铁芯。图1-4中的第一个代表性实施例优选地混合使用了单极及异极驱动器，而图5-7中的第二个实施例可全使用单极驱动器。一般来说，应理解实心铁芯和转子的制造成本较低，但叠片式铁芯和转子提供性能优势。本领域技术人员可基于本教导的特定应用而自由地选择最合适的驱动器。

转子6也可以是实心或叠片式的。在一个实施例中，叠片式转子6可以随异极径向驱动器一起使用，其可提供高动态控制。

可使用本领域公知的标准磁轴承控制器来控制驱动器10、12、14，其通常为10个驱动器提供10个放大器。例如，可以通过可从SKF公司获得的模型号为MB4160的磁轴承控制器来执行所述驱动器控制。

代表性的控制过程可以由使用位置传感器9在径向及轴向两个方向上测量转子位置开始。传感器9将信号传送给磁轴承控制器，磁轴承控制器将所述信号与表示转子6在径向及轴向方向上的理想位置的一个或多个值进行比较。可以在机器启动或初始化期间，或者动态地在机器操作期间，将所述理想位置编程到或输入控制器中。实际位置与理想位置之间的任意差异导致需计算将转子拉回理想位置所必需的电流或力的变化。将计算结果转化为命令发送给分别连接至各个驱动器线圈的功率放大器。该命令可以优选地包括发送给一个或多个线圈的、增加或减少电流的指令。假如对特定线圈增加电流，则穿过所述驱动器和转子相邻部分的磁通量增加，因而增加了旋转组件和固定组件之间的力。结果，所述转子将沿控制轴移向特定的驱动器。附加地将在不同方向上对转子6施加不同的磁通量，并且转子6的移动方向对应于其矢量。

尽管在两个代表性实施例中示出了单个驱动器10、10’，应理解可将提升驱动器按功能划分为两个或更多个驱动器10、10’。例如，可围绕包含理想旋转轴8’的Y-Z平面、以镜像对称方式将两个提升驱动器10、10’安装至台架外壳的上半部。因而，这两个提升驱动器10、10’由此生成的提升矢量优选地在垂直或基本垂直的方向上。

将提供代表性的CT机1的不同元件的代表性而非限制性的尺寸作为参考点。例如，优选地，转子6的径向宽度可为约25毫米，且Z方向上的深度可为约81毫米。轴向驱动器14的定子铁芯24的径向宽度可为约50毫米，且Z方向上的深度可为约30毫米。操作期间，在环形凸缘7沿Z方向的每一侧上，优选地或理想地将定子铁芯24与环形凸缘7之间的间隙25(参见图4)维持在约1毫米。优选地，所述提升和/或径向驱动器10、12的径向宽度可为约57毫米，且Z方向上的深度可为约60毫米。

驱动器10、10’、12、12’优选地在对应于转子6的外轮廓的、面向转子6的侧上具有曲率，即：面向转子的侧面为半圆形。这意味着所述磁体和/或定子铁芯的面向转子的侧面优选地为半圆形。轴向驱动器14优选地为笔直的，但是也可能为弧形配置。

转子6上的轴承及传感器表面可以是叠片式和/或实心的。转子6可构成为单个的一体式组件(即单件式结构)，或可为各自包括磁性或非磁性材料的若干组件的组合体。

第一及第二个代表性实施例提供了具有有源控制的5个轴。在替代方案中，可以无源(即非有源控制)地悬浮其中一个或多个轴，或者可以用永久啮合的滚动元件、滑动或空气/液体动压轴承或任意其它类型的轴承来机械地控制所述轴。

根据闭环反馈，优选使用来自位置传感器9的信号来控制至少径向及轴向驱动器12、14(以及驱动器10，假如它有电磁体)，从而调整台架/转子的位置。作为非限制性实例，所述控制可以基于独立的轴控制(SISO-单输入，单输出)或混合的轴控制(MIMO-多输入，多输出)。

尽管通常所示的所有驱动器10、12、14、传感器9和辅助轴承28都落入一个X-Y平面内，但是各种组件当然可以位于两个或更多个X-Y平面内且各由轴向间隔隔开。如果利用了各组件的多个垂直平面，则每个垂直平面具有和任一其它平面相同、更少或更多的组件(例如，轴承、传感器等)。

所述系统1可以包括集成的旋转发动机，且转子6与固定组件之间有或没有电接触(例如，电刷)。

可以利用不间断电源来改善系统的鲁棒性。

还可以很容易地针对围绕垂直或基本垂直的垂直旋转轴旋转的环形转子6(这意味着转子6的旋转平面为水平或基本水平的)而修改本教导。在此情况下，至少一个提升驱动器置于所述环形转子上方，以在所述环形转子旋转时垂直地提升所述环形转子。例如，可以围绕环形转子6或环形凸缘7的外周界、彼此基本等距间隔地设置两个或更多个提升驱动器。因为所述提升驱动器在转子6的轴向方向上影响转子6的位置(即：转子6的轴向方向在垂直方向上延伸)，所以所述提升驱动器可以优选地执行上述轴向驱动器14的至少一部分功能，并且可以以与图3的轴向驱动器14基本相同的方式构造所述提升驱动器；但是优选地在转子6的垂直上侧上设置至少一个永磁体以提供无源的提升能力，这将提高整体系统效率。

因此，可以将提升驱动器与轴向驱动器结合，以围绕环形转子6的周界、优选等距地设置一个或多个驱动器对。结果，这一实施例的提升/轴向驱动器能够在垂直方向上、上下牵引转子6。

在这一实施例中，至少一个径向驱动器在转子6的径向方向上影响转子6的位置。再次，优选地围绕转子6的外周界设置至少3个径向驱动器，并且可以以类似于图3和图7的径向驱动器12、12’的方式构造这些径向驱动器。

在本教导的另一变例中，可以用非磁轴承替换一个或多个磁驱动器10、10’、12、12’、14。例如，可将磁轴承用于在转子6的轴向方向上控制转子6的位置，且同时非磁轴承(例如，轴衬或滚动元件轴承)在转子6的径向方向上可旋转地支撑其外周界表面。另外或可替换地，可以通过一个或多个非磁轴承轴向地支撑或引导所述转子6，并且操作期间磁轴承可用于在所述径向方向上可旋转地支撑所述转子6。因此，在某些实施例中，可以用本文上下文中公开的非磁轴承中的任意一个或多个来替换所述提升驱动器、径向驱动器和/或轴向驱动器(轴向驱动器对)中的一个或多个。出于简明的目的，应理解本文公开的任一非磁轴承都适于替换所述提升、径向和/或轴向驱动器(磁轴承)，并且据此公开了磁轴承与非磁轴承的所有相应组合。

本教导并不特别地限于CT机，而是可以优选地用于任意转子应用，在这些应用中转子6的旋转轴基本在水平或垂直的平面内，但也可从这些平面以各种角度倾斜。转子6可以是实心或基本实心的，或者转子6可以是管状的，例如它可以具有至少部分中空的内部。

尽管用于计算机断层扫描成像系统的优选辐射源为x射线源，但可以利用其它的辐射源和对应的检测器来实现例如正电子放射断层扫描术、电子束断层扫描术或单光子发射计算机断层扫描术。进而，可以将其它辐射源连接至转子以用于其他应用，所述其它辐射源例如电离或非电离辐射源，包括例如激光。本教导可广泛应用于利用高速转子、在相对于目标设备旋转的同时携载以非接触方式操作的装置的任意应用。

尽管在系统或电源故障时可以如上所述地将各种非磁辅助轴承28用作“后备”，但另外还可能有线性轴承，例如可从SKF公司获得的模型号为LBBR25的线性滚珠轴承。原则上，辅助轴承28的功能是防止转子6直接接触台架外壳，并且如果旋转的转子6在操作期间或系统不运行(例如，断电)时无意地接触轴承28，则至少暂时地支撑转子6的旋转。例如，假如操作期间一个或多个磁驱动器10、10’、12、12’、14无法正常运行，则移动接触固定外壳的转子6不会对转子6造成损害，因为辅助轴承(们)28至少会暂时可旋转地支撑转子6。

线性滚珠轴承一般包括管状外壳结构，例如具有多个闭环槽(例如再循环滚珠轨道)的轴衬，所述闭环槽形成或限定在轴衬的内表面上或者形成在置于轴衬内的轴承保持架中。每个闭环槽具有一对在线性轴承的纵向方向上延伸的平行槽或轨道。所述直槽或轨道在各端通过弧形(例如半圆形)的槽或轨道(例如偏转轨道)连接。滚珠轴承可旋转且可移动地置于每个闭合槽内，并且支撑通过所述管状结构延伸的圆柱转轴。当圆柱转轴相对于管状结构在线性轴承的纵向方向上移动时，所述滚珠轴承环绕每个闭环槽或轨道。所述闭环槽的一个纵向侧上的滚珠轴承支撑圆柱转轴的线性移动，并且充当承重滚珠。所述闭环槽的另一纵向侧上的滚珠轴承不支撑负载(即，非承重滚珠)，并在与圆柱转轴的移动方向相反的方向上移动。因此，所述闭环槽的非支撑的纵向侧上的深度深于承重的纵向侧。置于非承重侧上的轴承滚珠无需暴露于管状表面的内表面，并且例如可以覆有金属板结构。

此外，闭环槽的承重侧可以用置于滚珠轴承与管状外壳结构之间的例如金属板结构的承重板或轨道板强化。进而，所述管状外壳结构可以是硬化塑料或金属，优选为金属，比如目前的优选应用中的钢。

可在美国专利6,168,313中找到关于代表性线性轴承的进一步教导，其通过引用并入于此。

在本公开的另一实施例中，环面形结构或超环面结构(优选为环形环面)安装至转子6或台架外壳中的一个。线性滚珠轴承可以安装至转子6和台架外壳中的另一个。所述环面形结构穿过所述线性滚珠轴承延伸，并且优选地包括金属。所述环面形结构可以是硬化的线结构。

优选地将线性滚珠轴承安装到转子6上以随其旋转。在此情况下，环面结构的转轴固定地安装在台架外壳上或与其连接，并且所述转轴的外径稍小于所述线性滚珠轴承的内径。优选地，选择所述转轴的外径以使得所述环面结构的转轴与线性轴承的每个纵向端之间的环形间隙或余隙小于所述转子与磁轴承/驱动器之间的间隙，即：当磁轴承悬浮并可旋转地支撑转子6时。正常操作期间，环面形结构优选地不接触线性滚珠轴承，从而允许转子6的无摩擦旋转。

尽管所述线性滚珠轴承的滚珠可以是金属，例如钢，但优选地所述滚珠包括或基本由陶瓷材料构成，例如，轴承级氮化硅。此外，在转子6以最高速度(例如，每分钟约300转，但也可考虑了其它最高旋转速度)旋转时所述环面形结构接触所述线性滚珠轴承的情况下，即：下触的情况下，优选地强化所述线性滚珠轴承的再循环机构，以允许每秒0至10米的瞬时加速度。

在上述线性滚珠轴承实施例的变例中，支撑所述滚珠的管状外壳结构42可以是弧形的，从而形成如图8-10所示的弧形的管状滚珠轴承41。弧形的管状外壳结构42优选地具有与可移动地置于其内的、一般为环面形的转轴40相同或基本相同的曲率。进而，转轴40的外径优选地稍小于滚珠轴承保持架46的内径，因此当在上述磁轴承系统的引导下旋转转子6时，转轴40与弧形轴承41的内表面43之间存在环形余隙48。正常操作期间，沿着每个弧形轴承41的整个长度和置于其中的转轴40的一部分，所述环形余隙48优选地至少基本恒定。

可以将多个(例如，图8B所示的12个)弧形轴承41以等距间隔连接至转子6。弧形轴承41可移动地支撑转轴40，并且转轴40经由环形连接凸缘44连接至固定台架外壳(参见图9-10)。出于简明的目的，附图中未示出凸缘44及转轴40与所述固定台架外壳的连接。

然而，应该理解，可以反转这种轴承/转轴布置，从而将转轴40连接至转子6以随之旋转，并且将弧形轴承41连接至固定台架外壳。

在上述线性滚珠轴承的另一变例中，可以将弧形轴承41的轴承保持架46的槽或轨道设计为使得所述非承重滚珠路径径向外置于所述承重路径，而不是围绕转轴40的周界弯曲。例如，为承重滚珠提供支撑的金属承重板可以置于所述承重滚珠与非承重滚珠之间。此种情况下，在支撑所述负载(即：接触所述环形轴40)后，所述滚珠会沿从承重路径径向向外指向的第一弧形路径、接着沿非承重路径(直接径向外置于所述承重路径)、最后沿径向向内延伸的弧形路径循环或移动，从而再次到达所述承重路径。因此，所述滚珠将倾斜上移，以与环形轴40再次接触，而不是如线性轴承中典型的那样围绕角落或弧形路径移动。在这个实施例中，所述承重路径和非承重路径优选地都为弧形，且两条曲线优选地同心。所述两条曲线还置于同一平面中，所述平面在转子6的径向方向上延伸。

所述非承重路径可基本配置为限定在管状结构内的弯管，其同样优选地由例如钢的金属材料构成。

在这一实施例中，滚柱体可选地可为圆柱形。

在上述线性或弧形滚珠轴承的另一变例中，所述线性或弧形滚珠轴承无需在所述周向上被包络。更确切地，如图10最清楚地显示的，约100°(例如，90°至120°之间)的开口可沿着所述弧形或线性轴承的一个纵向侧(例如，沿着朝向转子6的轴向或Z方向的侧开口)延伸。这种开口允许通过在转子6的轴向或Z方向上移动转轴40而容易地将环形轴40安装在所述弧形或线性轴承中或者从中移除所述环形轴40。例如，所述开口的尺寸可使得：当将环形轴40安装在所述弧形或线性轴承中时，环形轴40通过所述开口而扣合在所述弧形或线性轴承的那一侧上。因而，弧形或线性轴承的周向上的所述开口的尺寸优选地稍小于环形轴40的外径。

假如弧形轴承41具有这样的侧开口，则轴承保持架46优选地具有5条闭环滚珠循环路径，因此存在5条用于接触环形轴40的承重滚珠轨道。这样的弧形轴承41优选地具有用于上述CT应用的约1500牛顿的静态负载能力。在另一实施例中，可在每个轴承点使用两个弧形滚珠轴承41，并且所述轴承点可以间隔约15°，从而提供围绕转子6的周界的12个轴承点。每个轴承盒41的长度可为约15-30厘米，更优选地为20-25厘米，但是具体长度取决于应用的具体参数。

现在转回图11，下面将描述上述转子和轴向驱动器对的变例，其可以有利地用于本文公开的上述和下述实施例。

图11显示了穿过一部分固定外壳(框架)50的横截面图，所述固定外壳(框架)50具有至少一个从其轴向向内延伸的环形安装凸缘51。

图11进一步显示了在Y-Z截面内基本为U形的、转子106的变例。也就是说，所述转子106包括径向向外延伸的一对环形凸缘107，其间隔开并且至少基本彼此平行地延伸。因此，在两个环形凸缘107之间沿轴向(Z)方向限定了中空空间或阱。

类似于之前的实施例，每个环形凸缘107至少部分地包括置于环形转子106的外周界上或附近的磁可渗透材料。

尽管所示出的环形凸缘107在Z方向(纵向方向)上置于转子106的相对的纵向边缘处，但所述环形凸缘107当然可以内置于转子106的各个纵向边缘。而且，尽管环形凸缘107显示为完全彼此平行，但可以将凸缘107修改成连接至相应的凸缘107或从相应的凸缘107延伸的其它非平行结构。然而，为了提供Z方向上的平衡结构，优选地关于在凸缘107之间沿Y方向延伸的垂直轴、以镜像对称的方式构造所述凸缘107。

转子106和凸缘107优选形成为使得例如转子106与其中一个凸缘107一体成形(即，其间无缝)并且另一个凸缘107形成为可拆卸地连接至转子106的可移动板(环)。然而，还可使两个凸缘107都与转子106一体成形，或者将两个凸缘107都形成为可移动板(环)。

类似于之前的实施例，提供至少一个轴向驱动器对，其包括一对定子铁芯124，每个定子铁芯具有至少一个缠绕其的线圈126。然而，在本实施例中，将两个定子铁芯124固定地安装到固定外壳50的环形安装凸缘51的相对的轴向侧上。也就是说，将两组铁芯124及线圈126基本与其间的间隔平行地设置，并将其安装在环形安装凸缘51上，这样，线圈126分别与转子106的两个环形凸缘107相关联(即置于环形凸缘附近)。如在之前的实施例中的，每个定子铁芯124/线圈126的轴向最外部分与相邻的凸缘107之间具有小的间隙，因而这些部件不接触，特别是当转子106高速转动时尤其如此。

在图11所示的实施例中，提供第二线圈127以增加由第一线圈126创建的通量，这样，线圈126在其相关联的定子铁芯124臂上创建北极(或南极)，而线圈127在其相关联的定子铁芯124臂上创建南极(或北极)，线圈126、127创建相反极性的磁体。这样，线圈126、127成对地协同工作以在凸缘107和铁芯124间的间隙里创建更强的磁场。

类似于之前的实施例，图11的两个轴向驱动器配置为沿Z方向(即：在旋转转子106的轴向方向上)可变地调节转子106的位置。也就是说，优选地控制相应定子铁芯124上的线圈126、127，即：改变各个相应的定子铁芯124及线圈126、127生成的磁场强度，以便以轴向驱动器每一侧上的相应间隙、将环形安装凸缘51基本维持在一对转子-环形凸缘107间的间隔的中部。

例如，如果环形凸缘107(从而转子106)偏向或移向图11的右侧太远(对应于：转子106背离图1示例中的观察者而移入该页)，则控制线圈126、127以使得右侧上的线圈126、127的牵引力比左侧上的线圈126、127的更强，由此，环形凸缘107(从而转子106)会移到图11中的左侧。应注意，还优选将转子(们)10、10’和径向驱动器(们)12、12’安装到环形安装凸缘51上并由此置于由U形转子106和环形凸缘107限定的阱内。

相较于之前的实施例，图11的实施例提供了以下优点。

首先，由于轴向驱动器对(即：线圈126(127)及定子铁芯124二者)置于转子106的轴向长度内，使得在CT机的轴向或纵向(Z)方向上转子和外壳的设计更加紧凑。也就是说，如图4的右侧上能看到的，每个定子铁芯124及线圈126都不存在轴向悬伸量。

第二，通过利用两个环形凸缘107，能够减少高速旋转期间转子106的翘曲，这是因为两个环形凸缘107充当了改进转子组合体的整体刚度或刚性的强化装置。

第三，通过利用围绕线圈126、127及定子铁芯124的两个环形凸缘107，产生了更好的磁屏蔽，这是因为轴向驱动器对(以及提升驱动器(们)10、10’和轴向驱动器(们)12、12’)生成的磁场将被包含在所述围绕结构内，即：外壳50、转子106和凸缘107的结构内。因此，杂散磁通不太可能干扰CT机附近的任意其它装备。

图12显示出了本教导的另一变例，其可有利地用于本文公开的前述或下述任一实施例。

类似于图11所示的实施例，再次提供了具有两个环形凸缘107的、基本U形的转子106。将固定外壳50的环形安装凸缘51置于环形凸缘107之间，出于说明的目的，所述环形安装凸缘51在图12中显得较宽。也就是说，在本文公开的各个实施例中，环形安装凸缘51的宽度可相同。

例如经由托架72将第一及第二滚筒(容器)70、71固定地安装在转子106的径向相对的两侧上。第一滚筒70可以夹持例如诸如X射线管的辐射源，而第二滚筒71可以夹持例如辐射检测器3。

由于将第一及第二滚筒70、71安装到转子106的一条纵向(轴向)边上，它们生成了图12中向右侧或在顺时针方向上起作用的倾斜或力矩。尽管可使用上述的轴向驱动器来抵消这一倾斜(力矩)，还是优选地提供了一组永磁体61、62，将至少一个永磁体61、62置于环形安装凸缘51的一个轴向(纵向)侧上，并将至少一个永磁体61、62置于环形安装凸缘51的相对的轴向(纵向)侧上。

另外或者可替换地，可在图12中独立的滚筒70、71所呈现的位置处将一个围绕旋转轴延伸360°的、其内相对侧上安装有设备的滚筒固定地安装至环形凸缘107。

每组永磁体可以包括2个S极61和1个N极62，或反之。经由安装托架将磁体61、62固定地安装到环形安装凸缘51上。而且，可以将钢制槽形板63连接至与安装托架60相对的、磁体61、62的轴向侧，以助于将磁场导至相邻的环形凸缘107。同样，每个环形凸缘107至少部分地包括置于环形转子106的外周界上或附近的磁可渗透材料。因此，每组永磁体61、62将相应的环形凸缘107朝向自己牵引，以至少部分地抵消顺时针方向的倾斜或力矩。另外或可替换地，可运用具有2个、3个(图12所示)、4个或更多个极的永磁体组件。

更具体地，图12上方所示的磁体组61、62，即：邻近滚筒70的磁体组，将右侧的环形凸缘107朝向图12的左方牵引。另一方面，图12下方所示的磁体组，即：邻近滚筒71的磁体组，将左侧环形凸缘107朝向图12的右方牵引。

优选地使用大小相同但方向相反的力来牵引两组磁体。因此，不在轴向(纵向方向)上施加净力，然而，对转子106施加的净转矩或力矩106有效地平衡或抵消了滚筒70、71所产生的力矩或倾斜力。

通过使用永磁体61、62减少了轴向驱动器对(线圈及定子铁芯)上的负载，因而能够将轴向驱动器对设计得较小和/或消耗较少的能量。并且，永磁体61、62将继续对转子106施加净转矩或力矩，即使CT机关闭时也如此，从而部分地将转子106维持在优选的直立位置，因此最小化或消除了在CT机的休息状态下或发生故障期间可能会在轴向方向上施加给固定辅助轴承组件的力。因此，优选地，选择通过至少两组永磁体61、62施加给环形凸缘107的磁力来精确或基本精确地使滚筒70、71生成的倾斜力或力矩相等。

在图12中显示了两组永磁体61、62，其分别置于相对于转子106的最上面的垂直位置和最下面的垂直位置处。也就是说，当沿Z轴查看转子106时，永磁体61、62置于12点钟和6点钟处。

然而，可以利用2组以上的永磁体61、62来抵消滚筒70、71的所述倾斜或力矩。例如，可利用3组永磁体61、62，其中1组置于例如最上面的垂直位置处(例如，约12点钟处)，而另2组沿外壳50的下部、相对于垂直轴(即：在Y方向上延伸)以镜像对称的方式设置(例如在5点钟和7点钟处，或在4点钟和8点钟处)。在此情况下，将最上面的1组永磁体61、62连接至环形安装凸缘51的最接近滚筒70、71的轴向侧，将最下面的2组永磁体61、62连接至环形安装凸缘51的离滚筒70、71最远的轴向侧。

当然，所述永磁体可能有各种其它的布置。例如，永磁体61、62可与轴向驱动器对24、26(124，126，127)分离地设置，或者可以集成有或集成至一个或多个轴向驱动器对。另外或者可替换地，可以将2组或多组永磁体61、62置于最接近滚筒70、71的、环形安装凸缘51的轴向侧上。

进一步地，永磁体61、62各自可以包括多个较小的磁体。

图13显示了本教导的另一变例，其可有利地用于本文公开的前述或下述任一实施例。

在图13中，经由相应的缓冲垫架76将一对缓冲垫75固定地连接在环形安装凸缘51的相对的轴向侧上。缓冲垫75也可称作滑动轴承或滑动轴瓦，并且优选地由耐磨的石墨化合物制成。然而，可以使用其它材料来代替石墨。

将缓冲垫75设计成在发生故障(例如断电)时在轴向方向上支撑转子106，这种故障会导致其中一个环形凸缘107碰撞所述环形安装凸缘51(或者提升驱动器10、10’、径向驱动器12、12’、轴向驱动器24、26(124、126、127)、位置传感器9中的任一装置，或者，可以置于由转子106和2个环形凸缘107限定的阱内的任意其它敏感或脆弱的设备)。也就是说，在转子106偏向左侧或右侧(即：轴向方向上)太远的情况下，其中一个环形凸缘107能够接触邻近的缓冲垫75而不会对转子组合体、电子设备(例如，驱动器)或外壳50造成伤害(或尽量减少伤害)。

因此，优选将缓冲垫75设计成其在轴向(纵向)上(即：沿Z轴)的长度比安装在环形安装凸缘51上的任意其它设备(例如，驱动器)长。在此情况下，环形凸缘107会接触邻近的缓冲垫75，由此阻挡或防止其在轴向方向上的进一步移动，进一步移动会导致安装在环形安装凸缘51上的任意敏感或脆弱设备受到碰撞(crushed)或者受损。

尽管图13只显示了1对缓冲垫75，但当然可以围绕环形凸缘51的周界设置多对缓冲垫75。例如，可围绕环形安装凸缘51的周界、例如等距地设置2对、3对、4对、5对、6对或更多对缓冲垫75。而且，缓冲垫75可以可选地成对地(即：彼此轴向相对)设置，或，可以在转子106和/或凸缘(们)107的周向上彼此偏移。

本教导的其他非限制性方面如下：

1.一种装置，包括：

环形转子，其配置为绕旋转轴旋转，所述转子具有(i)尺寸可容纳病人的中空内部，(ii)小于其直径的纵向长度，以及(iii)置于所述转子的外周界上或附近的磁可渗透材料，

连接至所述转子以随所述转子旋转的辐射源，

至少一个可选的非磁轴承，其围绕所述转子的外周界设置，以及

磁轴承系统，其配置为影响三维空间内所述转子的位置，并且优选地包括至少三个驱动器，所述驱动器配置为生成与所述转子的磁可渗透材料相互作用的磁场，其中：

至少一个可选的提升驱动器生成用于在垂直方向上提升所述转子的力，

至少一个可选的径向驱动器在所述转子的径向方向上影响所述转子的位置，并且至少有助于当所述转子在所述磁轴承系统的控制下旋转时、在所述转子的径向方向上维持所述转子与至少一个可选的非磁轴承之间的环形间隙，以及

至少一个轴向驱动器在所述转子的轴向方向上影响所述转子的位置，这通过例如以下实现：当所述转子在所述磁轴承系统的控制下旋转时，在所述转子的轴向方向上维持所述转子(和/或其至少一个径向延伸的凸缘)和至少一个可选的非磁轴承(例如，轴向缓冲垫)之间的环形间隙(例如，预定的环形间隙)。

2.如方面1的装置，其中所述转子包括至少一个环形凸缘，所述环形凸缘至少部分地包括磁可渗透材料，所述至少一个轴向驱动器置于所述环形凸缘附近。

3.如方面2的装置，其中所述至少一个轴向驱动器包括一对轴向驱动器，其各自配置为生成独立于另一个轴向驱动器的可变磁场，所述环形凸缘可选地置于这对轴向驱动器之间所限定的径向延伸的间隙内。

4.如方面1-3中任一的装置，其中所述装置包括至少三个轴向驱动器，其围绕所述转子固定地放置且彼此近似等距地间隔开。

5.如方面1-4中任一的装置，其中所述至少一个提升驱动器包括至少一个永磁体，其配置为提升所述转子的至少50％的重量。

6.如方面1-5冲任一的装置，其中所述至少一个提升驱动器包括配置为生成可变磁场的电磁体。

7.如方面1-6中任一的装置，其中：

所述旋转轴基本在水平方向上延伸。

8.如方面1-7中任一的装置，其中：

所述至少一个非磁轴承选自滑动轴承和滚动元件轴承。

9.一种装置，包括：

环形转子，其具有至少一个环形凸缘并且至少部分地包括置于所述环形转子的外周界上或附近的磁可渗透材料，所述转子可围绕旋转轴旋转，

至少一个可选的非磁轴承，其置于所述环形转子附近并且能够至少暂时地可旋转地支撑所述环形转子，其中所述环形转子的外周界的直径稍小于所述非磁轴承的径向向内的表面的直径，以及

置于所述环形转子的外周界附近的磁轴承系统，所述磁轴承系统包括：

至少一个可选的提升驱动器，其生成磁场并且固定地置于所述环形转子的垂直上部附近，所述至少一个提升驱动器配置为在所述环形转子围绕旋转轴旋转时、至少在垂直方向上提升所述环形转子的力，

至少一个可选的径向驱动器，其生成可变磁场并且固定地置于所述环形转子的外周界附近，所述至少一个径向驱动器配置为在所述环形转子旋转时、在所述环形转子的径向方向上影响所述环形转子的位置，以便维持所述至少一个非磁轴承的径向向内的表面与所述环形转子的外周界之间的环形间隙，以及

至少一个轴向驱动器，其生成可变磁场并且固定地置于所述至少一个环形凸缘附近，所述至少一个轴向驱动器配置为在转子的轴向方向上影响所述环形转子的位置，从而优选地维持所述环形转子和/或所述至少一个环形凸缘与轴向相邻的可选的非磁轴承(例如一个或多个轴向缓冲垫)之间预定的环形间隙。

10.如方面9的装置，其中所述至少一个轴向驱动器包括一对轴向驱动器，其各自配置为生成独立于另一个轴向驱动器的可变磁场，所述环形凸缘可选地置于这对轴向驱动器之间所限定的径向延伸的间隙内。

11.如方面9或10的装置，其中所述装置包括至少三个轴向驱动器，其围绕所述转子固定地放置并且彼此近似等距地间隔开。

12.如方面9-11中任一的装置，其中所述旋转轴基本在水平方向上延伸。

13.如方面9-12中任一的装置，其中所述至少一个提升驱动器包括至少一个永磁体，配置为提升所述环形转子的至少50％的重量。

14.如方面9-13中任一的装置，其中所述至少一个提升驱动器进一步包括配置为生成可变磁场的电磁体。

15.如方面9-14中任一的装置，其中所述装置包括至少三个径向驱动器，其围绕所述环形转子的外周界放置。

16.如方面9-15中任一的装置，其中所述至少一个非磁轴承选自滑动轴承和滚动元件轴承。

17.如方面9-17中任一的装置，其中所述转子的外径大于其纵向长度。

18.如方面9-17中任一的装置，其中所述转子具有尺寸可容纳病人于其内的中空内部。

19.如方面9-18中任一的装置，其中所述装置为诊断扫描装置，并且进一步包括安装在所述环形转子上以便随所述环形转子旋转的辐射源。

20.如方面19的装置，其中：

所述旋转轴基本在水平方向上延伸，

所述至少一个提升驱动器包括配置为提升所述环形转子的至少50％的重量的至少一个永磁体和配置为生成可变磁场的电磁体，

所述至少一个非磁轴承选自滑动轴承和滚动元件轴承，以及

其中所述装置包括：

围绕所述环形转子固定地放置的至少三个轴向驱动器，所述环形凸缘置于每个轴向驱动器中限定的相应间隔内，以及

围绕所述转子的外周界放置的至少三个径向驱动器。

21.如方面9-20中任一的装置，进一步包括安装在所述环形转子上的辐射检测器，其通常与所述辐射源相对。

22.一种装置，包括：

环形转子，其具有至少一个在所述环形转子的径向方向上延伸的环形凸缘，所述环形转子至少部分地包括在至少一个周界表面上或附近的磁可渗透材料，并且所述环形转子可围绕旋转轴旋转，

置于所述环形转子的外周界附近的至少一个可选非磁轴承，

置于所述环形转子的外周界部分附近的至少一个可选的径向驱动器，当所述环形转子旋转时，所述至少一个径向驱动器可受控以在垂直于旋转轴的平面内影响所述环形转子的位置，以便维持所述至少一个非磁轴承与所述环形转子之间的环形间隙，以及

以相对于彼此间隔开的关系、围绕所述环形转子的周界放置的至少三个轴向驱动器，所述至少一个环形凸缘可选地置于每个轴向驱动器中限定的间隔内，每个轴向驱动器包括电磁体，所述电磁体可受控以在所述环形转子的轴向方向上影响所述至少一个环形转子的位置，从而优选地维持所述环形转子和/或所述至少一个环形凸缘与轴向相邻的可选非磁轴承(例如一个或多个轴向缓冲垫)之间预定的环形间隙。

23.如方面22的装置，其中所述装置包括以相对于彼此间隔开的关系置于所述环形转子的外周界部分附近的至少三个径向驱动器，其中所述径向驱动器中的至少一个包括至少一个永磁体，其配置为垂直地提升所述环形转子的至少50％的重量。

24.如方面22或23的装置，其中所述环形转子的外径大于其纵向长度。

25.如方面22-24中任一的装置，其中所述装置为诊断扫描装置，并且进一步包括安装在所述环形转子上以随所述环形转子旋转的辐射源。

26.如方面1-25中任一的装置，其中所述驱动器中的至少一个包括叠片铁芯。

27.如方面1-26中任一的装置，其中第一及第二(例如，环形)凸缘以优选平行地间隔开的关系、从所述转子径向向外延伸，所述第一及第二凸缘各自至少部分地包括磁可渗透材料。

28.如方面27的装置，其中所述第一凸缘与所述转子以其间无缝的方式一体成形，而所述第二凸缘可拆卸地连接至所述转子。

29.如方面27或28的装置，其中所述转子和所述凸缘形成具有至少基本为U形的横截面的转子组合体。

30.如方面27-29中任一的装置，其中所述转子和所述凸缘的相邻表面限定有阱。

31.如方面30的装置，其中第一及第二轴向驱动器置于所述阱内，所述第一轴向驱动器配置为对所述第一凸缘起作用，所述第二轴向驱动器配置为对所述第二凸缘起作用。

32.如方面31的装置，其中所述第一及第二轴向驱动器各自包括至少一个缠绕至少一个定子铁芯的线圈。

33.如方面30或31的装置，其中所述第一及第二轴向驱动器各自包括基本为U形的定子铁芯和分别缠绕所述定子铁芯的两个支柱的两个线圈。

34.如方面31-33中任一的装置，进一步包括固定外壳或框架，其具有(例如，环形)安装凸缘，所述安装凸缘从所述固定外壳或框架径向向内延伸至所述第一及第二环形凸缘之间的空间内，其中所述第一及第二轴向驱动器连接至所述安装凸缘。

35.如方面1-34中任一的装置，进一步包括：

(所述)固定外壳或框架，其具有(所述)安装凸缘，所述安装凸缘从所述固定外壳或框架径向向内延伸至(所述)第一及第二凸缘之间的(所述)空间内，所述第一及第二凸缘以平行地间隔开的关系从所述转子延伸并且各自至少部分地包括磁可渗透材料，

至少一个第一永磁体，其在离连接至所述转子并包含辐射源和/或辐射检测器的一个或多个滚筒最近的轴向侧上连接至所速安装凸缘，所述至少一个第一永磁体靠近所述第一凸缘，以及

至少一个第二永磁体，其在离连接至所述转子并包含辐射源和/或辐射检测器的所述一个或多个滚筒最远的轴向侧上连接至所述安装凸缘，所述至少一个第二永磁体靠近所述第二凸缘。

36.如方面35的装置，其中所述至少一个第一永磁体和所述至少一个第二永磁体不在所述轴向方向上对所述转子施加净力，而是对所述转子施加平衡或抵消由所述滚筒(们)的重量造成的倾斜力(负载)或力矩的净转矩或力矩。

37.如方面35或36的装置，其中所述至少一个永磁体在垂直方向上被放置得比所述至少一个第二永磁体高。

38.如方面35-37中任一的装置，其中至少一个第一永磁体通常置于所述安装凸缘的最上面的垂直位置，并且至少一个第二永磁体通常置于所述安装凸缘的最下面的垂直位置。

39.如方面35-38中任一的位置，其中至少一个第一永磁体和/或至少一个第二永磁体包括至少两个独立且不同的永磁体，其相对于所述转子的垂直轴以镜像对称的方式间隔开。

40.如方面35-39中任一的装置，进一步包括至少一个连接至各个永磁体的钢制槽形构件或板。

41.如方面1-40中任一的装置，进一步包括：

(所述)固定外壳或框架，其具有安装凸缘，所述安装凸缘从所述固定外壳或框架径向向内延伸至(所述)第一及第二凸缘之间的空间内，所述第一及第二凸缘以优选平行地间隔开的关系、从所述转子延伸，

至少一个第一缓冲垫，其在一个轴向侧上连接至所述安装凸缘，以便靠近所述第一凸缘，以及

至少一个第二缓冲垫，其在相对的轴向侧上连接至所述安装凸缘，以便靠近所述第二凸缘。

42.如方面41的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫为滑动轴承或滑动轴瓦。

43.如方面41或42中任一的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫包括耐磨材料，比如耐磨石墨材料。

44.如方面41-43中任一的装置，其中所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫具有外轴向面，所述外轴向面与所述安装凸缘隔得比连接至所述安装凸缘的任意其它设备远。

45.如方面41-44中任一的装置，进一步包括两个或更多个第一缓冲垫和/或两个或更多个第二缓冲垫，其各自围绕所述安装凸缘的周界例如等距地放置。

Claims (20)

1.一种扫描装置，包括：

可围绕旋转轴旋转的转子，其具有中空内部并至少部分地包括磁可渗透材料，

第一凸缘和第二凸缘，其以间隔开的关系连接至所述转子并从所述转子径向向外延伸，所述第一凸缘和第二凸缘中的每一凸缘至少部分地包括磁可渗透材料，

配置为生成可变磁场的第一轴向驱动器，所述第一轴向驱动器固定地置于所述第一凸缘附近但与其间隔开，并配置为在所述转子的第一轴向方向上磁性地牵引所述第一凸缘，以及

配置为生成可变磁场的第二轴向驱动器，所述第二轴向驱动器固定地置于所述第二凸缘附近但与其间隔开，并配置为在与所述第一轴向方向相反的、所述转子的第二轴向方向上磁性地牵引所述第二凸缘，

其中所述第一轴向驱动器和第二轴向驱动器均至少基本上置于所述第一凸缘和第二凸缘之间。

2.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述第一凸缘与所述转子一体成形且其间无缝，而所述第二凸缘可拆卸地连接至所述转子。

3.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于：

所述第一凸缘和第二凸缘为环形形状，

所述第一凸缘和第二凸缘至少基本彼此平行地延伸，以及

所述转子、第一凸缘和第二凸缘一起构成了截面至少基本为U形的转子组合体。

4.如权利要求3所述的扫描装置，其特征在于，进一步包括：

固定外壳，其具有安装凸缘，所述安装凸缘从所述固定外壳径向向内延伸至所述第一凸缘和第二凸缘之间的中空空间内，

其中所述第一轴向驱动器连接至最接近所述第一凸缘的、所述安装凸缘的第一轴向侧，以及

所述第二轴向驱动器连接至最接近所述第二凸缘的、所述安装凸缘的第二轴向侧，所述第二轴向侧与所述第一轴向侧相对。

5.如权利要求4所述的扫描装置，其特征在于，所述装置包括：

至少三个第一轴向驱动器，其连接至所述安装凸缘的所述第一轴向侧，并且围绕所述安装凸缘的周界彼此近似等距地隔开；以及

至少三个第二轴向驱动器，其连接至所述安装凸缘的所述第二轴向侧，并且围绕所述安装凸缘的周界彼此近似等距地隔开。

6.如权利要求4所述的扫描装置，其特征在于，进一步包括：

至少一个托架，其连接至所述转子和/或第一凸缘，并且从所述转子和所述第一凸缘轴向向外延伸，

至少一个第一永磁体，其连接至所述安装凸缘的所述第一轴向侧，并且靠近所述第一凸缘但与之隔开，以及

至少一个第二永磁体，其连接至所述安装凸缘的所述第二轴向侧，并且靠近所述第二凸缘但与之隔开。

7.如权利要求6所述的扫描装置，其特征在于，所述至少一个托架连接至辐射源或辐射检测器。

8.如权利要求6所述的扫描装置，其特征在于，所述至少一个第一永磁体和所述至少一个第二永磁体一起不在所述轴向方向上对所述转子施加净力，而是对所述转子施加平衡或抵消倾斜力的净转矩或力矩，所述倾斜力是由所述托架和连接至所述托架并且轴向外置于所述转子及第一凸缘的任意设备的重量造成的。

9.如权利要求8所述的扫描装置，其特征在于，在所述固定外壳的垂直方向上，所述至少一个第一永磁体被设置得比所述至少一个第二永磁体高。

10.如权利要求9所述的扫描装置，其特征在于，进一步包括至少一个钢制槽形构件，其连接至所述第一永磁体和所述第二永磁体中的至少其中之一。

11.如权利要求4所述的扫描装置，其特征在于，进一步包括：

至少一个第一缓冲垫，其连接至所述安装凸缘的所述第一轴向侧，以便靠近所述第一凸缘，以及

至少一个第二缓冲垫，其连接至所述安装凸缘的所述第二轴向侧，以便靠近所述第二凸缘。

12.如权利要求11所述的扫描装置，其特征在于，所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫为滑动轴承或滑动轴瓦。

13.如权利要求12所述的扫描装置，其特征在于，所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫包括耐磨石墨材料。

14.如权利要求11所述的扫描装置，其特征在于，所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫具有外轴向面，所述外轴向面与所述安装凸缘间隔得比连接至所述安装凸缘的任意其它设备远。

15.如权利要求14所述的扫描装置，其特征在于，进一步包括：

至少一个托架，其连接至所述转子和/或第一凸缘，并且从所述转子和所述第一凸缘轴向向外延伸，

辐射源或辐射检测器，其连接至轴向外置于所述第一凸缘的所述至少一个托架，

至少一个第一永磁体，其连接至所述安装凸缘的所述第一轴向侧，并且靠近所述第一凸缘但与之隔开，

至少一个第二永磁体，其连接至所述安装凸缘的所述第二轴向侧，并且靠近所述第二凸缘但与之隔开，在所述固定外壳的垂直方向上、所述至少一个第二永磁体被设置得比所述至少一个第一永磁体低，

第一钢制槽形板，其连接至所述至少一个第一永磁体，以便置于所述至少一个第一永磁体与所述第一凸缘之间，以及

第二钢制槽形板，其连接至所述至少一个第二永磁体，以便置于所述至少一个第二永磁体与所述第二凸缘之间，

其中：

所述至少一个第一永磁体和所述至少一个第二永磁体一起不在所述轴向方向上对所述转子施加净力，而是对所述转子施加平衡或抵消倾斜力的净转矩或力矩，所述倾斜力是由所述托架和连接至所述托架的、轴向外置于所述转子及第一凸缘的任意设备的重量造成的，以及

所述至少一个第一缓冲垫和/或所述至少一个第二缓冲垫为滑动轴承或滑动轴瓦，其包括耐磨石墨材料。

16.一种扫描装置，包括：

转子，具有以间隔关系连接至所述转子并从所述转子轴向向外延伸的第一凸缘和第二凸缘，所述转子以及所述第一凸缘和第二凸缘中的每一个至少部分地包括磁可渗透材料，所述转子可围绕旋转轴旋转，

至少一个托架，其连接至所述第一凸缘并从所述转子和所述第一凸缘轴向向外延伸，

固定外壳，其包围所述转子并具有从所述固定外壳径向向内延伸至所述第一及第二凸缘之间的空间内的安装凸缘，

至少一个第一永磁体，其连接至所述安装凸缘的第一轴向侧，以及

至少一个第二永磁体，其连接至所述安装凸缘的第二轴向侧，所述第二轴向侧与所述第一轴向侧相对。

17.如权利要求16所述的扫描装置，其特征在于：

所述至少一个托架连接至通过所述转子旋转的至少一个设备，所述至少一个设备轴向外置于所述第一凸缘和所述转子，

所述至少一个第一永磁体和所述至少一个第二永磁体一起不在所述转子的轴向方向上对其施加净力，而是对所述转子施加平衡或抵消倾斜力的净转矩或力矩，所述倾斜力是由所述托架和连接至所述托架的至少一个设备的重量造成的。

18.如权利要求17所述的扫描装置，其特征在于，在所述固定外壳的垂直方向上、所述至少一个第一永磁体被设置得比所述至少一个第二永磁体高。

19.如权利要求18所述的扫描装置，其特征在于，进一步包括：

至少一个第一缓冲垫，其连接至所述安装凸缘的所述第一轴向侧以便靠近所述第一凸缘，所述至少一个第一缓冲垫在轴向方向上的宽度大于所述至少一个第一永磁体，以及

至少一个第二缓冲垫，其连接至所述安装凸缘的所述第二轴向侧以便靠近所述第二凸缘，所述至少一个第二缓冲垫在轴向方向上的宽度大于所述至少一个第二永磁体。

20.一种扫描、成像病人或对象的方法，包括：

旋转如权利要求7所述的扫描装置的转子，以及

驱动连接至所述托架的旋转辐射源以辐照所述病人或对象。