CN113251068A - 流体动力轴承系统和用于制造流体动力轴承系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了与流体动力轴承相关的系统和方法。一个示例性系统包括流体动力轴承，该流体动力轴承包括被构造成附接到阳极的旋转部件和固定部件。固定部件包括具有多个沟槽的轴承表面，该多个沟槽被构造成在旋转部件的旋转期间在流体界面中生成压力，并且其中轴承表面包括基于预期磨损图案而确定轮廓的至少一个凹陷区段。

Description

流体动力轴承系统和用于制造流体动力轴承系统的方法

技术领域

本文所公开的主题的实施方案涉及流体动力轴承系统以及用于制造流体动力轴承系统的方法。

背景技术

流体动力轴承由于其相对于滚珠轴承或滚柱轴承增加的寿命和更有效地管理热负载的能力而用于各种操作环境。一种此类操作环境是在x射线成像系统或计算机断层摄影(CT)成像系统的x射线管中使用流体动力轴承。例如，某些x射线管至少部分地由于它们的热力学特性和耐久性而利用流体动力轴承。然而，由于轴承上的负载、轴承部件的热变形等，某些流体动力轴承可能经历磨损。流体动力轴承也可被称为液体金属轴承或螺旋槽轴承。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种系统。该系统包括流体动力轴承，该流体动力轴承具有被构造成附接到阳极的旋转部件和固定部件。固定部件包括具有多个沟槽的轴承表面，该多个沟槽被构造成在旋转部件的旋转期间在流体界面中生成压力。轴承表面包括基于预期磨损图案而确定轮廓的至少一个凹陷区段。

在单独或与附图联系时，本说明书的以上优势以及其他优势和特征将从以下具体实施方式中显而易见。应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本公开，其中以下：

图1为示例性计算机断层摄影(CT)成像系统的透视图；

图2为示例性CT成像系统的示意图；

图3为示例性x射线源的剖视图；

图4为另一个示例性x射线源的一部分的剖视图；

图5为图4所示的x射线源中的固定部件的侧视图；

图6为图5所示的固定部件中的示例性预期磨损图案的图形表示；

图7至图8为用于控制CT成像系统中具有x射线源的机架的示例性技术；

图9为用于操作CT成像系统的方法；并且

图10为用于流体动力轴承的制造方法。

具体实施方式

以下描述涉及流体动力轴承系统的各种实施方案。流体动力轴承系统被设计成减少轴承的旋转界面中的工作流体(例如，液体金属)中的磨损。为了减少旋转界面中的磨损，在轴承表面中形成远离压力生成沟槽(例如，人字形沟槽)的凹陷区段。在轴承使用期间，使用轴承表面的预期磨损图案来确定凹陷区段的轮廓。例如，凹陷区段的轮廓可与预期磨损图案匹配。以此方式，可以降低由固定部件(例如，轴)中的轴承表面和旋转部件(例如，套筒)之间的摩擦引起的轴承磨损的可能性。轴承中的摩擦可能是例如由于目标的热生长及其对旋转部件的拉动、来自温度梯度的热生长、接头(例如，螺栓接头)压缩和弹性-流体动力学引起的旋转部件形状变化的结果。轴承磨损也可能由由于热梯度、负载压力和具有反作用力的支撑结构几何形状引起的轴的热形状变化引起。

图1示出了具有机架的示例性计算机断层摄影(CT)成像系统，并且图2示出了另一个示例性CT成像系统。图3示出了x射线源的第一实施方案，并且图4示出了x射线源的第二实施方案。图5示出了图4所示的x射线源中的固定部件的详细视图。图6示出了x射线源的轴承中的固定部件中的预期磨损图案的图形描绘。图7至图8示出了针对CT成像系统中机架的控制策略。图9示出了用于操作CT成像系统的方法。图10示出了用于制造流体动力轴承中的固定部件的方法。

图1示出了被配置用于CT成像的示例性CT成像系统100。具体地，CT成像系统100被配置为对受检者112(诸如患者、无生命对象、一个或多个制造部件)和/或外来对象(诸如存在于身体内的牙科植入物、支架和/或造影剂)进行成像。在一个实施方案中，成像系统100包括机架102，该机架继而还可以包括至少一个x射线源104，该至少一个x射线源被配置为投射x射线辐射束106以用于对受检者112进行成像。具体地，x射线源104被配置为将x射线106朝向定位在机架102的相对侧上的检测器阵列108投射。尽管图1仅示出了单个x射线源104，但是在某些实施方案中，可以采用多个x射线辐射源和检测器来投射多条x射线106，以便在对应于患者的不同能量水平采集投影数据。尽管在CT成像系统中示出了x射线源104，但应当理解，x射线源可用于其他成像系统，诸如放射摄影成像系统、荧光镜成像系统、断层摄影成像系统等。

在一些实施方案中，所采用的x射线检测器是能够区分不同能量的x射线光子的光子计数检测器。在其他实施方案中，使用两组x射线管检测器来生成双能量投影，其中一组x射线管设置为低kVp并且另一组设置为高kVp。然而，已设想了许多合适的x射线检测器配置。

在某些实施方案中，成像系统100还包括图像处理器单元110，该图像处理器单元被配置为使用迭代或分析图像重建方法来重建受检者112的靶体积的图像。例如，图像处理器单元110可以使用诸如滤波反投影(FBP)的分析图像重建方法来重建患者的靶体积的图像。作为另一示例，图像处理器单元110可以使用迭代图像重建方法(诸如高级统计迭代重建(advanced statistical iterative reconstruction,ASIR)、共轭梯度(conjugategradient,CG)、最大似然期望最大化(maximum likelihood expectation maximization,MLEM)、基于模型的迭代重建(model-based iterative reconstruction,MBIR)等等)来重建受检者112的靶体积的图像。

在一些CT成像系统配置中，辐射源投射锥形射束，该锥形射束被准直成位于笛卡尔坐标系的X-Y-Z平面内并且通常被称为“成像平面”。辐射束穿过正在成像的对象，诸如患者或受检者112。射束在被对象衰减之后照射在辐射检测器阵列上。在检测器阵列处接收的衰减辐射束的强度取决于对象对辐射束的衰减。阵列的每个检测器元件产生单独的电信号，该单独的电信号是检测器位置处的射束衰减的量度。单独地采集来自所有检测器元件的衰减测量值，以产生传输分布。

在一些CT系统中，使用机架使辐射源和检测器阵列在成像平面内围绕待成像的对象旋转，使得辐射束与对象相交的角度不断变化。在一个机架角度下来自检测器阵列的一组辐射衰减测量值(例如，投影数据)被称为“视图”。对象的“扫描”包括在辐射源和检测器的一次旋转期间在不同的机架角度或视角下制得的一组视图。术语“视图”用于意指每当存在来自不同角度的多个数据采集(无论是来自CT、正电子发射断层扫描(PET)还是单光子发射CT(SPECT)采集)时的一个数据采集，和/或任何其他模态(包括尚待开发的模态)以及它们在融合实施方案中的组合。

处理投影数据以重建与通过对象获取的二维切片相对应的图像，或在投影数据包括多个视图或扫描的一些示例中，重建与对象的三维渲染相对应的图像。

图1以及图3至图5和图7至图8中提供了坐标系150，以供参考。坐标系150包括z轴、y轴和x轴。y轴可以平行于重力轴线，z轴可以是纵向轴线(例如，机架的旋转轴线)，和/或x轴可以是横向轴线。然而，在其他示例中，轴线可具有其他取向。

图2示出了类似于图1的CT成像系统100的示例性CT成像系统200。根据本公开的各方面，CT成像系统200被配置用于对受检者204(例如，图1的受检者112)进行成像。在一个实施方案中，CT成像系统200包括检测器阵列108(参见图1)。检测器阵列108还包括多个检测器元件202(例如，检测器模块)，该多个检测器元件一起感测穿过受检者204(诸如患者)的x射线束106(参见图1)以采集对应的投影数据。因此，在一个实施方案中，以包括多行单元或检测器元件202的多切片配置来制造检测器阵列108。在此类配置中，一个或多个附加行的检测器元件202以并行配置布置，以用于采集投影数据。

在某些实施方案中，CT成像系统200被配置为遍历受检者204周围的不同角位置以采集所需的投影数据。因此，机架102和安装在其上的部件可以被配置为围绕旋转中心206旋转，以采集例如不同能级下的投影数据。另选地，在相对于受检者204的投影角度随时间的推移变化的实施方案中，所安装的部件可被配置为沿大致曲线而不是沿一段圆周移动。

因此，当x射线源104和检测器阵列108旋转时，检测器阵列108收集衰减的x射线束的数据。然后，由检测器阵列108收集的数据经历预处理和校准以对数据进行调节以表示所扫描的受检者204的衰减系数的线积分。经处理的数据通常被称为投影。

在一些示例中，检测器阵列108中的单独检测器或检测器元件202可包括光子计数检测器，该光子计数检测器将单独光子的交互寄存到一个或多个能量区间(energy bin)中。应当理解，本文所述的方法还可使用能量积分检测器来实现。此外，在一个实施方案中，检测器元件202可以是棱镜检测器或具有相对高能量利用率的另一种类型的检测器。

所采集的投影数据集可用于基础材料分解(BMD)。在BMD期间，将所测量的投影转换为一组材料密度投影。可将材料密度投影重建以形成每种相应的基础材料的一对或一组材料密度标测图或图像(诸如骨、软组织和/或造影剂标测图)。密度图或图像可继而相关联以形成对成像体积中的基础材料(例如骨、软组织和/或造影剂)的体绘制。

一旦重建，由CT成像系统200产生的基础材料图像就显示出以两种基础材料的密度表示的受检者204的内部特征。

在一个实施方案中，CT成像系统200包括控制机构208，以控制部件的移动，诸如机架102的旋转和x射线源104的操作。在某些实施方案中，控制机构208还包括x射线控制器210，该x射线控制器被配置为向x射线源104提供功率和定时信号。另外，控制机构208包括机架马达控制器212，该机架马达控制器被配置为基于成像要求来控制机架102的旋转速度和/或位置。机架102因此可包括被设计成使机架围绕旋转中心206旋转的马达213(例如，电动马达)。

在某些实施方案中，控制机构208还包括数据采集系统(DAS)214，该DAS被配置为对从检测器元件202接收的模拟数据进行采样，并将模拟数据转换为数字信号以用于后续处理。DAS 214还可以被配置为选择性地将来自检测器元件202的子集的模拟数据聚集到所谓的宏检测器中，如本文进一步描述的。将由DAS 214采样和数字化的数据传输到计算机或计算设备216。在一个示例中，计算设备216将数据存储在存储设备或大容量存储装置218中。例如，存储设备218可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘-读/写(CD-R/W)驱动器、数字通用光碟(DVD)驱动器、闪存驱动器，以及/或者固态存储驱动器。DAS 214可包括被配置用于检测器信号采集和处理的检测器硬件217(例如，读出电子器件)。例如，检测器硬件217可以包括被设计成处理来自CT检测器元件的检测器信号的模数转换器、数字信号处理器、放大器等。DAS 214还可以包括一个或多个本地存储设备或大容量存储元件，以将图像数据存储在DAS内以用于数据处理、长期存储或临时存储。

另外，计算设备216向DAS 214、x射线控制器210和机架马达控制器212中的一者或多者提供命令和参数，以控制系统操作，诸如数据采集和/或处理。在某些实施方案中，计算设备216基于操作员输入来控制系统操作。计算设备216经由可操作地联接到计算设备216的操作员控制台220来接收操作员输入，该操作员输入例如包括命令和/或扫描参数。操作员控制台220可以包括键盘(未示出)或触摸屏，以允许操作员指定命令和/或扫描参数。

虽然图2仅示出了一个操作员控制台220，但是多于一个操作员控制台可以耦接到CT成像系统200，例如以用于输入或输出系统参数、请求检查、绘制数据和/或查看图像。此外，在某些实施方案中，CT成像系统200可以经由一个或多个可配置的有线和/或无线网络(诸如互联网和/或虚拟专用网络、无线电话网络、无线局域网、有线局域网、无线广域网、有线广域网等)耦接到例如在机构或医院内或者处于完全不同位置的本地或远程地定位的多个显示器、打印机、工作站和/或类似设备。

在一个实施方案中，例如，CT成像系统200包括图片存档和通信系统(PACS)224或者耦接到PACS。在一个示例性实施方式中，PACS 224进一步耦接到远程系统(诸如放射科信息系统、医院信息系统)和/或耦接到内部或外部网络(未示出)，以允许处于不同位置的操作员供应命令和参数和/或获得对图像数据的访问。

计算设备216使用操作员供应的和/或系统定义的命令和参数来操作检查台马达控制器226，该检查台马达控制器又可控制检查台228，该检查台可以是电动检查台。具体地，检查台马达控制器226可以移动检查台228以将受检者204适当地定位在机架102中，以采集对应于受检者204的靶体积的投影数据。

如前所述，DAS 214对由检测器元件202采集的投影数据进行采样和数字化。随后，图像重建器230使用所采样和数字化的x射线数据来执行高速重建。虽然图2将图像重建器230示出为单独实体，但在某些实施方案中，图像重建器230可以形成计算设备216的一部分。另选地，图像重建器230可以不存在于CT成像系统200中，并且替代地计算设备216可以执行图像重建器230的一种或多种功能。此外，图像重建器230可以本地或远程地定位，并且可以使用有线或无线网络来可操作地连接到CT成像系统200。具体地，一个示例性实施方案可以使用“云”网络集群中的计算资源来用于图像重建器230。

在一个实施方案中，图像重建器230将重建的图像存储在存储设备218中。另选地，图像重建器230可将重建的图像传输到计算设备216，以生成用于诊断和评估的可用患者信息。在某些实施方案中，计算设备216可将重建的图像和/或患者信息传输到显示器或显示设备232，该显示器或显示设备通信地耦接到计算设备216和/或图像重建器230。在一些实施方案中，重建的图像可以从计算设备216或图像重建器230传输到存储设备218，以进行短期或长期存储。

图3示出了x射线源300(诸如x射线源300)的一部分的详细实施方案。图3所示的x射线源300用作图1和图2所示的x射线源104的示例。因此，图3所示的x射线源以及本文所述的其他x射线源实施方案可包括来自图1和/或图2所示的x射线源104的功能和/或结构特征，反之亦然。此外，还设想了组合来自系统中的一个或多个系统的特征的另选实施方案。

x射线300包括具有形成于其中的低压封装件304(例如，真空封装件)的外壳302。应当理解，低压封装件意指相对于大气压相对低的压力。因此，封装件中的压力可小于大气压。

x射线源300包括具有套筒组件306和轴组件308的流体动力轴承系统305。在所示的示例中，套筒组件306是旋转部件，并且轴组件308是固定部件。然而，已设想到其中套筒组件是固定部件并且轴组件是旋转部件的实施方案。在此类示例中，阳极310可耦接到轴组件308，而不是套筒组件306。然而，在所示实施方案中，阳极310耦接到套筒组件306。应当理解，由固定和旋转的叙述语所表示的运动表示部件之间的相对运动。然而，如前所述，x射线源可集成到移动结构中。例如，在CT成像系统用例中，x射线源可集成到旋转式机架中。因此，在较小比例的参照系中，轴相对于套筒固定，但在较大比例的参照系中，两个部件在机架中表现出类似的旋转运动。然而，在另选的用例场景中，x射线源可被集成到关于较大比例参照系的固定结构中。

轴组件308被示为在第一轴向端部314处附接(例如，固定地耦接)到外壳302。在一些实施方案中，轴组件308在与第一轴向端部314相对的第二轴向端部处可附接到外壳302或其他合适的x射线源部件。在该实施方案中，轴承系统形成为跨式轴承系统。然而，已设想了其中轴组件308仅在一个轴向端部处耦接以形成悬臂布置的系统实施方案。

流体动力轴承系统305包括多个流体动力轴承，该多个流体动力轴承包括轴颈轴承316和推力轴承318。然而，该系统可包括图3中的视图被遮挡的附加轴承。轴颈轴承316被设计成支撑径向负载，并且推力轴承318被设计成支撑轴向负载。以此方式，管理套筒上的负载以实现有效的套筒旋转。

轴承中的每个轴承包括界面320，其中工作流体(例如，液体金属)用作润滑剂和支撑负载。界面的厚度可基于诸如轴承中使用的液体金属或其他工作流体的类型、部件的制造公差、预期的系统操作温度等之类的因素来选择。因此，在一个用例示例中，液体金属界面可为大约5微米(μm)至40μm。在一个示例中，用作轴承组件中的工作流体的液体金属可包括镓、锡、铟、它们的组合等。然而，已设想了除液体金属之外的工作流体，此类油脂、油、它们的组合等。

在所示实施方案中，阳极310耦接到套筒组件306。然而，如前所述，已设想了阳极耦接到旋转轴组件的实施方案。阳极310包括焦点322，该焦点用作在x射线源300操作期间从阴极324接收电子束的表面。

阴极324可从控制器(诸如图2所示的x射线控制器210)接收信号，以生成朝向阳极310的表面定向的电子束。当来自阴极324的电子束撞击阳极310的焦点322时，生成x射线束326。x射线穿过外壳302中的x射线窗口328发射。

转子330和定子332也设置在x射线源300中。在例示的实施方案中，转子330耦接到套筒组件306，并且被设计成向其赋予旋转运动。然而，在其中轴组件旋转的实施方案中，转子可耦接到轴组件中的第一轴和第二轴。定子332被示出为定位在低压封装件304的外部。然而，已设想了其他合适的定子位置。通常，转子和定子可包括绕组、磁体、电连接件等，它们电磁相互作用以响应于从例如图2所示的x射线控制器210接收控制命令而生成转子旋转。旋转轴线350和径向轴线352在图3至图4中提供以供参考。

图4示出了流体动力轴承系统400的另一个示例。应当理解，图4所示的轴承系统400可包括在上文参照图1至图3所述的x射线源中。流体动力轴承系统400包括轴402和套筒404。阳极406被示出为附接到套筒404。因此，在系统使用期间，套筒组件旋转，而轴组件保持相对固定。然而，如前所述，已设想了其中套筒组件保持固定而轴组件旋转的实施方案。

流体动力轴承系统400包括多个轴承。轴承中的每个包括在轴402的一部分与套筒404之间的流体界面408(例如，液体金属界面)。应当理解，流体界面围绕轴402周向延伸。在例示的实施方案中，轴承包括第一轴颈轴承410、第二轴颈轴承412和推力轴承414。然而，已设想了用于系统的其他轴承布置，诸如具有不同量的轴颈轴承和/或推力轴承的布置。轴颈轴承支撑径向负载，并且推力轴承支撑轴向负载。

轴402被示出为具有与第一轴颈轴承410和第二轴颈轴承412相关联的人字形沟槽416。套筒404还可包括沟槽(例如，螺旋沟槽)，示意性地示于418处。这些沟槽(例如，人字形沟槽和螺旋沟槽)可结合起作用以在工作流体(例如，液体金属)中生成压力来支撑轴承负载。因此，应当理解，本文所述的轴承可以是自作用轴承，其被设计成使用轴承界面处的表面几何形状来生成压力。然而，已设想到具有另选沟槽图案的轴承实施方案或省略沟槽的至少一部分以改变轴承的流动动力学的实施方案。

推力轴承414包括从轴402的主体422朝向套筒主体中的互补区段424径向延伸的凸缘420。轴承系统400还可包括定位在第一轴颈轴承410与第二轴颈轴承412之间的贮存器426。贮存器426可形成为具有环形形状的沟槽，从而允许在轴承中保持额外体积的工作流体(例如，液体金属)，如果需要的话。

流体动力轴承系统400还可包括密封件，该密封件被设计成减少从轴承泄漏的流体的量。密封件可以是旋转迷宫式密封件，其提供阻止液体金属沿轴向方向流动的迂回路径。然而，已设想到附加或另选类型的合适的密封件或密封件的组合，诸如毛细管密封件、流体动力学密封件、凸缘密封件、箔密封件等。第一密封件428示出为从第一轴颈轴承410轴向向外(经由箭头429指示)定位。第二密封件430被示出为从推力轴承414轴向向外(经由箭头432指示)定位。

轴402的表面434可具有对应于预期或预计轴承磨损图案的凹陷区段。使凹陷区段成形，其中这些凹陷区段通过降低由于轴和/或套筒的热形状变化、由相对高的负载引起的套筒的弯曲等引起的轴和套筒在轴承旋转期间接触的可能性而减少轴承磨损。凹陷区段可各自表现出关于轴承的旋转轴线350的不对称性。此外，在一些示例中，凹陷区段可关于其轴向深度轮廓具有局部不对称性。此外，在一个用例示例中，凹陷区段中的每个可具有周向不对称性，但可围绕贮存器426轴向布置成对称的图案。

图5示出了具有第一凹陷区段500和第二凹陷区段502的轴402的详细视图。如前所述，凹陷区段500和502可具有与轴的预期磨损图案匹配的深度轮廓。详细地说，在某些情况下，凹陷区段中的每个可具体地具有周向和/或轴向不对称性，从而允许区段的深度被精细地定制以与轴402的预期磨损图案精确地匹配。提供轴402的中心轴线550和径向轴线552以供参考。在一个示例中，凹陷区段500和502中的每个可具有围绕中心轴线550的周向不对称性。附加地或另选地，凹陷区段500和502中的每个可沿着中心轴线具有不对称的深度轮廓。还应当理解，凹陷区段500和502从轴的轴承表面向内延伸。

可使用预测建模和/或经由使用x射线源的经验测试来计算预期磨损图案，其中流体动力轴承具有不包括凹陷区段的固定部件。在一个用例示例中，可产生机械负载和热负载条件，并且可减小轴承的旋转速度，直到如由加速度计或马达驱动变化所感测到的在部件之间观察到接触，以确定轴的预期磨损图案。然而，已设想了用于确定磨损图案的其他合适的技术。

第一凹陷区段500被示出为定位在对应于图4所示的第一轴颈轴承410的第一轴颈轴承区段504的外部轴向侧上，并且第二凹陷区段502被示出为定位在对应于图4所示的第二轴颈轴承412的第二轴颈轴承区段506的相对外部轴向侧上。再次示出了第一轴颈轴承区段504和第二轴颈轴承区段506之间的贮存器426。然而，在其他示例中可使用其他凹陷区段位置，这些凹陷区段位置对应于预期轴承间隙由于热变形、负载等而闭合并且导致接触(例如，摩擦)并且在一些情况下导致轴承故障的位置。例如，在一个用例示例中，可形成凹陷区段，其中预期出现介于0μm和6μm之间的流体膜。轴402还可包括在510处示意性地指示的基准，以允许在制造、安装等期间确定轴的取向。

图6示出了图5所示的轴402上的示例性预期磨损图案的图形实施方案600。应当理解，预期磨损图案以举例的方式提供。

在曲线图中，轴的长度在横坐标上指示，并且流体膜厚度(例如，液体金属膜厚度)在纵坐标上指示。对应于预期磨损图案的固定部件的凹陷区段经由虚线602和604指示。应当理解，从轴移除材料以形成凹陷区段。可使用用于形成凹陷区段的各种制造技术，诸如激光蚀刻、电化学机加工、磨削、砂磨等。本文参照图10更详细地讨论用于形成凹陷区段的制造技术。

贮存器的深度也在606处指示。已经发现的是，将凹陷区段形成到轴中可导致显著的性能改善。例如，在一种用例场景中，已经发现的是，通过利用轴中的凹陷区段，与不考虑由套筒和轴热变形、套筒负载等引起的预期磨损的轴承相比，轴承可表现出大约25％的性能改善。然而，应当理解，性能增益可基于多种设计因素而变化，诸如目标的尺寸、轴承的预期操作温度和速度、轴承中使用的液体金属的类型等。

图7至图8示出了针对可包括在CT成像系统中的机架700的不同控制方案。因此，应当理解，机架700可以是图1至图2所示的机架102的示例。因此，图2所示的机架马达控制器212和/或x射线控制器210可将控制信号发送到图7至图8所示的机架700，以允许系统执行控制方案。

机架700被示出为包括x射线源中的轴承系统702。轴承系统702包括固定部件704(例如，轴)和旋转部件706(例如，套筒)。固定部件704同样包括凹陷区段708。应当理解，凹陷区段708围绕固定部件的圆周不对称，并且可具有对应于预期轴承磨损图案的深度轮廓。在机架中的停止和启动命令操作期间实施控制方案以减少轴承磨损。

具体转到图7，示出了在机架控制器已经接收到机架停止命令之后发生的机架700的控制技术。响应于接收到停止命令，机架700可围绕纵向轴线710旋转到着陆位置(例如，周向位置)，其中凹陷区段708与流体动力轴承中的液体金属或其他合适的工作流体的最小间隙712间隔开。以此方式，可以选择凹陷区段708在停止条件期间的着陆位置以减少在后续机架启动期间发生的轴承磨损。应当理解，最小间隙与重力轴线714对准。

图8示出了在已经接收到启动命令之后并且在轴承的凹陷区段708已经着陆在被定位成与最小间隙712间隔开的期望止动件中之后机架700被控制。如图8所示，轴承系统702围绕纵向轴线710旋转，经由箭头800所示，并且由于轴承操作期间轴承表面中的沟槽所生成的压力，最小间隙712的尺寸已增大。

图9示出了用于操作成像系统的方法900。方法900以及本文所述的其他控制策略可由以上参照图1至图8所述的系统、组件、部件、设备等中的任一者来实现。然而，在其他示例中，方法900可由其他合适的系统、组件、部件、设备等执行。用于执行方法900和/或本文所述的其他控制策略的指令可至少部分地由处理器基于存储在存储器(例如，非暂态存储器)中的指令来执行。

在902处，该方法包括响应于接收到停止命令，将机架旋转到其中固定部件的凹陷区段着陆在与固定部件和旋转部件之间的液体金属中的最小间隙间隔开的位置处的位置中。例如，最小间隙可位于轴承的顶侧处，并且凹陷区段可着陆在轴承的底侧附近。然而，在其他示例中，可以使用轴承的凹陷区段的其他合适着陆位置。

接下来，在904处，该方法包括响应于接收到启动命令并且当固定部件的凹陷区段处于与最小间隙间隔开的着陆位置处时，使机架围绕纵向轴线旋转。以此方式，机架旋转可在凹陷区段具有较少机会引起轴承磨损的位置处启动。因此，轴承的寿命进一步增加。

图10示出了用于制造流体动力轴承中的轴或其他固定部件的方法1000，预定用于例如x射线源。应当理解，可实现方法1000以制造任何轴承系统中的固定部件，如上文参照图1至图8所述。此外，方法1000可经由包括控制器和存储器的一个或多个制造设备来执行。因此，设备可响应于例如编程命令和/或用户命令来实现该方法。

在1002处，该方法包括经由轴上的指示器确定轴的取向。例如，可识别轴上的基准以允许为轴建立共同的参照系。在一个用例示例中，轴可耦接到被设计成使轴旋转的芯轴。然而，在其他示例中，可使用其他合适的制造设备来操纵轴。

接下来，在1004处，该方法包括在轴中生成沟槽和凹陷区段。在一个示例中，可以重叠的时间间隔制造轴的沟槽和凹陷区段。然而，在其他示例中，沟槽和凹陷区段可以顺序步骤制造。此外，在一个示例中，沟槽和/或凹陷区段可使用激光加工来制造。在此类示例中，激光的停留时间和通过可用于控制凹陷区段和/或沟槽的轮廓(例如，位置、深度等)。在某些情况下，激光加工可在轴中留下可识别的图案，诸如材料的不均匀烧蚀凹坑，其可以矩阵状图案或类似焊池线出现。然而，在其他示例中，电化学机加工、磨削(例如，圆形突出部磨削)和/或砂磨可用于制造凹陷区段。

提供具有固定部件的流体动力轴承的技术效果是减少轴承磨损，该固定部件具有对应于预期轴承磨损图案的凹陷区段。

在另一个表示中，x射线管设有具有周向不对称的凹槽的液体金属轴承，该凹槽的深度轮廓基本上与预期的摩擦磨损图案匹配，并且其中该周向不对称的凹槽不同于多个人字形沟槽，该多个人字形沟槽被构造成在x射线管操作期间在液体金属界面中生成压力。

当介绍本公开的各种实施方案的元件时，词语“一个”、“一种”和“该”旨在意指存在这些元件中的一个或多个元件。术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、量或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区分开。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的元件之外还可存在附加元件。如本文使用术语“连接到”、“联接到”等，一个对象(例如，材料、元件、结构、构件等)可以连接到或联接到另一个对象，而无论该一个对象是否直接连接或联接到另一个对象，或者在该一个对象和另一个对象之间是否存在一个或多个介入对象。此外，应当理解，对本公开的“一个实施方案”或“实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。如本文所述，除非另外指明，否则“大约”和“基本上”是指在正负百分之五内的值。

除了任何先前指示的修改之外，本领域技术人员可以在不脱离本描述的实质和范围的情况下设计出许多其他变型和替换布置，并且所附权利要求书旨在覆盖此类修改和布置。因此，尽管上面已经结合当前被认为是最实际和最优选的方面对信息进行了具体和详细的描述，但对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，在不脱离本文阐述的原理和概念的情况下，可以进行许多修改，包括但不限于形式、功能、操作方式和使用。同样，如本文所使用的，在所有方面，示例和实施方案仅意图是说明性的，并且不应以任何方式解释为限制性的。

Claims (11)

1.一种系统，所述系统包括：

流体动力轴承，所述流体动力轴承包括：

旋转部件，所述旋转部件被构造成附接到阳极；

固定部件，所述固定部件包括：

轴承表面，所述轴承表面具有多个沟槽，所述多个沟槽被构造成在所述旋转部件的旋转期间在流体界面中生成压力；并且

其中所述轴承表面包括基于预期磨损图案而确定轮廓的至少一个凹陷区段。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个凹陷区段的几何形状对应于预计在系统操作期间发生的所述固定部件中的磨损图案。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个凹陷区段围绕所述固定部件的圆周是不对称的。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个凹陷区段是激光蚀刻的。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体动力轴承是轴颈轴承。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个沟槽是人字形沟槽。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体动力轴承是液体金属轴承。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体动力轴承是跨式轴承，并且其中所述固定部件在相对的轴向端部处固定地附接到外壳。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括：

机架，所述机架被构造成围绕纵向轴线旋转并且包括具有所述流体动力轴承的x射线管，其中所述系统还包括：

存储器，所述存储器存储指令；以及

处理器，所述处理器电耦合至所述存储器并且在执行所述指令时被配置为：

响应于接收到停止命令，将所述机架旋转到其中所述固定部件的所述至少一个凹陷区段着陆在与所述固定部件和所述旋转部件之间的液体金属中的最小间隙间隔开的位置处的位置中。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括：

存储器，所述存储器存储指令；并且

其中所述处理器电耦合至所述存储器并且在执行所述指令时被配置为：

响应于接收到启动命令并且当所述固定部件处于与所述最小间隙间隔开的所述着陆位置时，使所述机架围绕所述纵向轴线旋转。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体动力轴承是轴颈轴承，并且其中所述至少一个凹陷区段与推力轴承间隔开。

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