CN117154910A - 具有集成的功率传输的机架驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机架驱动装置、一种计算机断层扫描装置、一种用于借助于机架驱动装置产生多相转子的转动运动的方法和一种相关的计算机程序产品。根据本发明的机架驱动装置具有：多相定子；多相转子；用于容纳患者的隧道状空腔；和调节单元，其中多相转子在空间上包围空腔；其中多相定子和多相转子形成多相电动机，以提供旋转场功率；其中借助于旋转场功率，一方面能够以第一份额的形式提供用于产生多相转子的转动运动的机械驱动功率，而另一方面能够以第二份额的形式提供有效负荷装置的供电功率；其中调节单元构成为用于，能够改变第一份额和/或第二份额。

Description

具有集成的功率传输的机架驱动装置
技术领域
本发明涉及一种机架驱动装置、一种计算机断层扫描装置、一种用于借助于机架驱动装置产生多相转子的转动运动的方法和一种相关的计算机程序产品。
背景技术
用于计算机断层扫描装置的传统的机架通常具有两个围绕隧道状空腔设置的载体环。这两个载体环通常能够相对于彼此转动地设置，使得这两个载体环中的一个形成固定的载体环，而这两个载体环中的另一个形成旋转的载体环。
当在旋转的载体环上设置有X射线辐射器和X射线探测器时，旋转的载体环通常围绕空腔旋转典型至少半圈，尤其是在转动运动中旋转多圈。为了执行转动运动需要机械驱动功率。
在转动运动时，由X射线辐射器产生的X射线辐射透射例如设置在空腔中的患者(或者以这种方式设置的对象)和与利用X射线辐射透射的患者有关的衰减曲线能够借助于X射线探测器检测并且用于重建断层图像。这种传统的X射线辐射器或X射线探测器是有效负荷，在运行时所述有效负荷在旋转的载体环上被供给电功率。
因此，传统的机架通常具有两个相互独立的功率传输系统，尤其是一个用于提供机械驱动功率的系统和另一个用于传输供电功率的系统。原则上，这种用于传输机械驱动功率的传统的机架驱动装置的多种变型方案都是已知的，所述机械驱动功率用于使旋转的载体环转动运动。传统的机架驱动装置尤其能够是直接驱动装置。传统的直接驱动装置例如能够构成为永久励磁同步电机，其中磁体设置在旋转的部件上并进而仅在固定的部件上提供用于直接驱动装置的功率。替选地，传统的机架能够经由传动装置和/或皮带驱动。例如，所提及的齿轮离合器、V形皮带驱动装置等。
供电功率的传输原则上能够非接触式或接触式地进行。接触式传输器通常包括电刷和滑环的装置，所述电刷和滑环相对于彼此接触并且可扭转，并且在此能够在固定的载体环和旋转的载体环之间以直流或交流电压传输供电功率。非接触式功率传输借助于置入磁芯的绕组规律地进行，所述绕组以交变电压运行，并且在固定的载体环和旋转的载体环上分别彼此相对地设置。在这方面，本领域技术人员同样已知现有技术中的不同的变型方案。
附加地，传统的机架能够包括用于传输数据尤其是所检测到的衰减曲线的数据传输系统。这种数据传输系统能够包括电容式、电阻式、电感式或光学式发射器或接收器。
传统的机架驱动装置通常设计为用于，能够在加速阶段中产生旋转的载体环的转动运动。尤其，在离开静止状态加速时，与达到旋转的载体环的期望速度的稍后的时间点相比需要高的机械驱动功率。相应地，在传统的机架驱动装置中保留功率储备，所述功率储备尤其在加速阶段中被调用，但是在紧接着加速阶段之后的后续阶段中需要少量程度的功率储备。
同时，所述系统需要大比例的结构空间来传输供电功率。根据传输器的配置，出现相应的维护耗费或磨损，例如由在电刷和滑环之间的摩擦引起。
发明内容
本发明所基于的目的是，提出一种机架驱动装置、一种计算机断层扫描装置、一种用于借助于机架驱动装置产生多相转子的转动运动的方法以及一种相关的计算机程序产品，其中需要较小的结构空间。
所述目的通过实施例所述的特征来实现。在后续说明中描述了有利的设计方案。
根据本发明的机架驱动装置具有：
-多相定子；
-多相转子；
-用于容纳患者的隧道状空腔；和
-调节单元，
-其中多相转子在空间上包围空腔；
-其中多相定子和多相转子形成多相电动机，以提供旋转场功率；
-其中借助于旋转场功率，一方面能够以第一份额的形式提供用于产生多相转子的转动运动的机械驱动功率，而另一方面能够以第二份额的形式提供有效负荷装置的供电功率；
-其中调节单元构成为用于，改变第一份额和/或第二份额。
根据本发明的用于产生机架驱动装置的多相转子的转动运动的方法包括以下步骤：
-在多相电动机中提供旋转场功率，使得一方面将旋转场功率的第一份额用作为机械驱动功率，以产生多相电动机的多相转子的转动运动，并且另一方面将旋转场功率的第二份额用作为有效负荷装置的供电功率。换言之，在多相电动机中尤其提供旋转场功率，使得一方面借助于旋转场功率以第一份额的形式提供用于产生多相电动机的多相转子的转动运动的机械驱动功率，并且另一方面以第二份额的形式给有效负荷装置提供供电功率。借助于所提供的旋转场功率，多相电动机尤其能够以机械驱动功率来驱动，并且有效负荷装置能够以供电功率来运行。
当在计算单元中执行计算机程序产品时，能够直接加载到机架驱动装置的调节单元的计算单元的存储器中的根据本发明的计算机程序产品具有用于执行所述方法的程序代码机构。
机架驱动装置或使用这种机架驱动装置尤其提供以下优点：不设置用于机械以及电功率传输的单独的系统。换言之，尤其省去单独的非接触式或接触式功率传输器，因为能够借助于机架驱动装置提供供电功率。在机架驱动装置中尤其集成有非接触式功率传输器。换言之，机架驱动装置附加地用作为非接触式功率传输器。因此通常能够节省结构空间。
优选地，尤其在根据本发明的机架驱动装置中，对于加速阶段保留的功率储备在加速阶段之后也被更好地利用。尤其，由于节省了结构空间，能够提高直接驱动装置的总功率，这有利地引起多相转子的更快的加速和/或更高的供电功率最大值。与传统的机架驱动装置相比，加速时间能够有利地减少到二分之一，特别有利地减少到四分之一至六分之一。根据本发明的机架驱动装置的加速时间尤其小于30s，优选小于10s，特别有利地小于5s。优选地，在没有电刷和滑环的情况下减少或省去维护耗费。
机架驱动装置尤其是用于驱动机架的驱动装置。所述机架驱动装置尤其是直接驱动装置。多相转子尤其由多相定子直接驱动。机架尤其设立为用于计算机断层扫描装置。机架驱动装置具有这种机械驱动功率，使得对应于旋转周期的360°的转动运动在小于2s，通常小于1s，优选小于0.5s内进行。换言之，机械驱动功率高到使得旋转周期能够接近0.2s。机械驱动功率优选能够高到使得在机架运行时外围设备的重力超过10g、20g和/或50g。
隧道状空腔通常是在机架驱动装置中的中央凹槽。空腔的直径通常大于10cm和/或小于150cm。多相转子的转动轴线通常对应于隧道状空腔的中心轴线。原则上可设想的是，多相定子附加地在空间上包围空腔。尤其，在隧道状空腔中能够支承患者。代替患者，替选地能够在隧道状空腔中设置有检查对象，例如用于材料测试。
多相定子和多相转子形成多相电动机，即电机。除了多相定子和多相转子之外，多相电动机能够具有至少一个另外的组件，所述组件与多相定子和多相转子一起构成为用于提供旋转场功率。通常情况下，多相电动机不仅由多相定子和多相转子构成。换言之，多相定子和多相转子是多相电动机的主要的但不是唯一的组件。
提供旋转场功率尤其包括：产生旋转场功率和/或吸收旋转场功率。提供旋转场功率尤其包括：产生旋转场，所述旋转场通常适合用于，在吸收旋转场功率的单元处做功。提供旋转场功率优选能够实现传输机械驱动功率和供电功率。
多相电动机尤其对称地构建。这表示：旋转场功率尤其能够在多相定子和多相转子之间来回传输。换言之，多相定子能够构成为用于产生旋转场功率，而多相转子能够构成为用于吸收旋转场功率。替选地或附加地，多相转子能够构成为用于产生旋转场功率，而多相定子能够构成为用于吸收旋转场功率。根据机架驱动装置的配置，旋转场功率能够通过多相定子和多相转子提供。
在定子侧，多相电动机的输入功率例如能够由电网端子和/或能量缓冲器提供。如果输入功率由电网端子提供，则机架驱动装置的正常运行尤其是电网运行。在转子侧，多相电动机的输入功率通常能够由能量缓冲器提供。机架驱动装置的这种运行尤其能够称为USV运行。多相电动机的运行，尤其是多相定子和/或多相转子的运行通常是有损耗的。所产生的旋转场功率的量值通常小于输入功率的量值。
多相电动机尤其具有异步机的驱动原理和/或是异步机。多相电动机尤其是异步电动机。多相绕组尤其形成三相电动机绕组。多相电动机通常构成有三个相。原则上，另一相数，例如两个相或多于三个相，尤其是六个相也是可行的。在本申请中使用的术语，尤其是包括前缀“三相”的术语，例如术语“多相电动机”、“多相定子”、“多相转子”、“旋转场功率”、“多相绕组”，通常一方面包括以三相进行的相应的运行，而另一方面包括以不等于三的相数进行的相应的运行。
多相电动机，尤其是多相绕组能够圆筒状或圆盘状地定向。圆筒状定向以已知的方式理解为：旋转场功率基本上沿径向方向传输，而在圆盘状定向的情况下，旋转场功率基本上沿轴向方向传输。
通过提供机械驱动功率，尤其相对于多相定子驱动多相转子。根据参考系统的选择，多相转子能够关于多相定子移动，或者反之亦然。多相转子尤其能够通过所提供的机械驱动功率驱动，其中多相转子通常执行转动运动。所述转动运动尤其是相对运动。通过提供供电功率尤其运行有效负荷装置。有效负荷装置尤其能够通过所提供的供电功率来运行或处于运行中。
多相定子尤其是多极的和/或具有至少一个多相绕组，所述多相绕组通常设置在定子磁轭中或其周围。定子磁轭例如具有铁。优选地，多相定子针对电网端子的三个相具有至少各一个多相绕组，其中多相定子连接到电网端子通常借助于固定的变流器进行。多相定子通常使用尤其是电输入功率来产生旋转场功率，尤其是在电网运行时。
在运行中，多相转子尤其吸收旋转场功率。吸收旋转场功率尤其能够实现提供机械驱动功率和供电功率。旋转场功率的吸收通常经由在多相定子或多相转子之间的气隙吸收。旋转场功率的吸收尤其无接触地进行。机械驱动功率和/或供电功率的可用性尤其取决于三相磁场功率的可用性。
多相转子通常具有与多相定子相同的极数和/或具有至少一个多相绕组，所述多相绕组通常设置在转子磁轭中或其周围。转子磁轭例如具有铁。优选地，多相转子针对电网端子的三个相具有至少各一个多相绕组。
机架驱动装置尤其设立为用于，一方面借助于旋转场功率以第一份额的形式提供用于产生多相转子的转动运动的机械驱动功率，而另一方面以第二份额的形式提供有效负荷装置的供电功率。一方面提供机械驱动功率，并且另一方面提供供电功率尤其表示：能够由多相电动机提供或已提供的、优选能够由多相定子产生或已产生的和/或能够由多相转子吸收或已吸收的旋转场功率能够至少部分地转换为机械驱动功率和至少部分地转换为供电功率。所提供的旋转场功率尤其能够划分为旋转场功率的第一份额和旋转场功率的第二份额。所提供的旋转场功率尤其用作为机械驱动功率，并且尤其同时用作为供电功率。第一份额尤其对应于机械驱动功率，而第二份额尤其对应于供电功率。能够在多相定子处吸收或已吸收的输入功率通常在旋转场功率中提供，所述旋转场功率能够在多相转子处部分地以机械工作功率和供电功率提供或可提供。原则上，旋转场功率、机械驱动功率或供电功率的这种提供是有损耗的。
借助于机械驱动功率尤其能够产生多相转子相对于多相定子的转动运动。转动运动的产生尤其在机架驱动装置的马达运行中进行，并且尤其包括在加速阶段中提高转动速度和/或在加速阶段之后在后续阶段中维持转动速度。转动速度的提高通常比维持转动速度需要更多的机械驱动功率。在后续阶段中维持转动速度能够包括机械驱动功率等于零的时间段和机械驱动功率大于零的另一时间段。原则上可以设想的是，借助于机械驱动功率降低转速和/或完全阻止转动运动，这例如在机架驱动装置的发电机运行中进行。
在加速阶段之后的时间段尤其能够设置用于有效负荷装置的满负荷运行。在加速阶段之后的时间段，尤其是后续阶段，尤其能够称为满负荷运行阶段。有效负荷装置的满负荷运行尤其定义为，使得有效负荷装置在满负荷运行的情况下在后续阶段中比在加速阶段中消耗更多的供电功率。在满负荷运行阶段中，供电功率例如能够达到最大值。在后续阶段或满负荷阶段之后能够重新进行加速阶段。加速阶段和后续阶段或满负荷运行阶段尤其能够规律地交替和/或时钟控制地发生。
在加速阶段中，供电功率通常大于零。换言之，在加速阶段中，有效负荷装置在运行中，通常功率降低。替选地或附加地，在加速阶段中供电功率能够等于零。
可吸收的或已吸收的旋转场功率，尤其是可提供或已提供的供电功率能够施加在用于有效负荷装置的多相电动机的输出端上。多相电动机的输出端，尤其是旋转式变流器或固定的变流器的输出端能够与有效负荷装置连接。在输出端上优选存在直流电压，替选地存在交流电压。有效负荷装置能够替选地或附加地形成机架驱动装置的一部分。有效负荷装置尤其能够集成到电路装置中，所述电路装置包括多相电动机，尤其是多相定子和多相转子。
有效负荷装置尤其不是机械驱动单元和/或不适宜驱动多相转子。换言之，供电功率尤其不用于多相转子的转动运动。有效负荷装置能够与多相定子或多相转子抗扭地连接。有效负荷装置能够电连接为，使得在电路装置中，多相定子位于多相转子和有效负荷装置之间，或者多相转子位于多相定子和有效负荷装置之间。
有效负荷装置能够设有多个电气有效负荷的并联和/或串联电路。供电功率尤其能够用于多个电气有效负荷。电气有效负荷例如能够被称作电消耗器。
可设想的是，有效负荷装置具有高压发生器和/或X射线辐射器，所述高压发生器和/或X射线辐射器以大于5kW，尤其大于50kW，优选大于150kW的供电功率运行。高压发生器和/或X射线辐射器通常有利于成像，并且在运行中消耗供电功率。在X射线辐射器中，电子通常借助于高压被加速为直至150KeV的能量。电子流例如位于10mA至1000mA之间，通常取决于高压或最大的供电功率。
调节单元尤其构成为用于调节多相电动机。多相电动机的调节包括：调节多相定子和/或调节多相转子。多相定子的调节尤其包括：调节固定式变流器。多相转子的调节尤其包括：调节旋转式变流器。
调节的调节目标尤其是机械驱动功率和/或供电功率。调节尤其包括：设定旋转场功率在机械驱动功率和供电功率之间的分配。调节尤其包括：为有效负荷装置馈入电压，尤其是幅度和/或相位角、频率和/或滑差和/或输出电流和/或输出电压，旋转场功率通常取决于此，和/或据此调节旋转场功率。因此，被控变量是电压，尤其是幅度和/或相位角、频率和/或滑差和/或输出电流和/或输出电压。被控变量通常分别对于多相定子和多相转子可用。调节尤其是面向场的调节。
调节单元通常与多相定子连接。固定式变流器能够连接在调节单元和多相定子之间。固定式变流器例如由优选三相的电网端子馈电和/或具有三相的输入端。原则上可设想的是，在固定式变流器和电网端子之间设有带有整流的电网电压的中间电路。在该情况下，固定式变流器优选能够附加地以逆变器的方式将直流电压转换为交流电压，或者固定式逆变器连接在固定式变流器上游。固定式变流器尤其能够是所谓的间接变流器，所述间接变流器通常代表由整流器和逆变器构成的组合。固定式变流器例如具有电容器。
调节单元尤其设立为用于调节多相定子，优选调节固定式变流器和/或固定式逆变器。调节尤其是对某种类型的异步机的面向场的调节。多相定子的调节尤其包括：馈入电压，尤其是幅度和/或相位角，和/或频率。
调节单元通常与多相转子连接。在调节单元和多相转子之间能够连接有旋转式变流器。旋转式变流器通常由尤其三相的多相转子馈电。旋转式变流器尤其能够包括旋转的整流器，所述旋转的整流器尤其为有效负荷装置提供直流电压与供电功率。原则上可以设想的是，在多相转子和旋转式变流器之间设有中间电路。在这种情况下，旋转式变流器优选能够附加地以逆变器的方式将直流电压转换为交流电压和/或相反地转换。旋转式变流器尤其能够是整流器。旋转式变流器例如具有电容器。
术语“固定式”在该情况下仅涉及变流器在多相定子上的布置。固定式变流器尤其能够被称为第一变流器或定子变流器。术语“旋转式”在该情况下仅涉及另一变流器在多相转子上的布置。旋转式变流器尤其能够称为另外的变流器或第二变流器或转子变流器。旋转式变流器能够与固定式变流器基本上相同或者也能够不同地构建。
调节单元尤其设立为用于调节多相转子，优选调节旋转式变流器。所述调节尤其是对于某种类型的异步机的面向场的调节。多相转子的调节尤其包括：馈入电压，尤其是幅度和/或相位角，和/或频率。
直接驱动装置能够包括用于测量转动运动的转速的传感器单元，尤其是用于测量多相转子相对于多相定子的机械转动频率的传感器单元。调节单元能够与传感器单元连接，以接收传感器单元的测量值。测量值能够是与时间相关的。
调节单元尤其能够借助于对多相定子的调节来改变第一份额，并且借助于对多相转子的调节来改变第二份额。改变尤其包括增加或减少。改变这两个份额中的一个能够进行为，使得在增加时减少另一份额和/或提高旋转场功率，其中在减少时提高另一份额和/或减少旋转场功率。对于第一份额和/或第二份额的改变，调节单元尤其改变多相定子的工作点，尤其是固定式变流器的工作点，和/或多相转子的工作点，尤其是旋转式变流器的工作点。
第一份额和第二份额之和尤其小于或等于100％的旋转场功率，尤其小于或等于100％的旋转场功率的总功率。绝对意义上，旋转场功率的总功率能够是可变的，尤其能够直至变化到最大值变化。最大值能够利用机架驱动装置的功率储备。
调节单元能够包括计算单元，在所述计算单元中程序代码机构映射场优化的调节。程序代码机构能够替选性地或附加地映射多相定子的工作点和/或多相转子的工作点的变化。工作原理的描述为：工作点尤其是三相电流频率的函数并且说明扭矩。扭矩-三相电流频率特性取决于多相转子的电阻值，由此通常影响转子中的损耗。尤其在后续阶段或满负荷运行阶段中，旋转的变流器模仿多相转子的电阻值。扭矩通常与机械驱动功率相关。扭矩能够借助于旋转场功率来提供。原则上可设想作用原理的替选的观察方式。
调节单元通常至少针对以下场景可以调节工作点：
-最大磁通量，以当例如在加速阶段中需要最大扭矩时，将机械驱动功率最大化；
-平衡磁通量，以与机械驱动功率相比提高供电功率。在这两种场景下，磁通量通常在时间上保持恒定。换言之，所述工作点是固定的。多相电动机通常不在饱和下运行。提高供电功率尤其能够如下进行：减少磁通量，并进而增大滑差。
替选地或者附加地，调节单元针对如下场景能够调节工作点：
-调制磁通量幅度，尤其当机械驱动功率为零而供电功率大于零时，调制磁通量幅度。原则上，在这种场景下可设想的是，机械驱动功率大于零。在这种场景下，多相电动机用作为变压器并且优选能够实现磁通量的时间上的变化。
原则上可以设想的是，调节单元构成为用于，通过设定机架驱动装置的滑差来改变第一份额和/或第二份额。多相定子的三相电流频率f1el(定子转动频率)减去多相转子的三相电流频率f2el(转子转动频率)通常说明多相转子的机械转动频率fmech：
fmech＝(f1el–f2el)/p；其中p对应于极对数量。
机架驱动装置的、尤其是多相电动机的滑差S如下得出：
S＝(f1el–fmech x p)/f1el＝f2el/f1el
因此，设定滑差能够有利地实现改变第一份额和/或第二份额。例如，降低磁通量和/或定子转动频率会引起滑差增大。转动运动，尤其是为此所需的机械驱动功率通常能够借助不同的调节变量组合产生，尤其借助由定子转动频率和转子转动频率构成的多个不同的组合产生。
调节单元能够具有用于接收控制信号的接口。控制信号能够描述至少一个调节目标和/或被控变量。调节单元优选构成为用于，根据控制信号来设定第一份额和/或第二份额。控制信号尤其能够包括第一份额和/或第二份额的期望值。控制信号能够是与时间相关的。控制信号能够附加地包括第一份额和/或第二份额的实际值。控制信号能够与机架驱动装置的用途和/或用户相关。所述用途能够是成像。用户能够是医生和/或机架驱动装置的操作员。
控制信号能够包括至少一个用于加速阶段的值和/或在加速阶段之后的值，优选分别用于第一份额和/或第二份额。用于加速阶段的值例如是期望速度，尤其是机架转速和/或机械转动频率，和/或驱动参数。机械驱动功率或扭矩与期望速度相关。在加速阶段之后的值尤其是有效负荷装置参数，例如在旋转的变流器的输出端处的中间回路电压预设。中间回路电压预设通常是恒定的。有效负荷装置参数能够包括在变换到满负荷运行阶段或加速阶段中时的时间点，使得机架驱动装置能够通过调整供电功率来抵消中间回路电压的骤降或超调。用于加速阶段的值或在加速阶段之后的值尤其能够是用于能量缓冲器的充电管理参数。充电管理参数尤其能够是充电电流、放电电流、SoC值的目标值。SoC值通常说明能量缓冲器的荷电水平。
调节单元能够以有线或无线的方式连接，以调节多相定子和/或多相转子。在后一种情况下，在调节路径中例如设有无线发射器和无线接收器，所述无线发射器和无线接收器尤其以光学、电容或电感的方式构成。有线连接能够包括使用电流或电阻调节路径，例如呈电刷和滑环的形式。
机架驱动装置的一个实施形式提出，调节单元构成为用于，以第二份额或第一份额为代价来提高第一份额或第二份额。实施形式尤其是有利的，因为因此不必提高旋转场功率。这尤其在如下情况下是有利的：由于功率储备不足而不能提高旋转场功率。
与根据本发明的方法相应地，一个实施形式以与装置的上述实施形式类似的方式提出，借助于调节单元来改变第一份额和/或第二份额。该实施形式的改进方案涉及：借助于调节单元设定第一份额，使得在多相转子的加速阶段中，第一份额与在加速阶段之后的第一份额相比提高，和/或借助于调节单元设定第二份额，使得在多相转子的加速阶段之后，第二份额与在加速阶段中的第二份额相比提高。
机架驱动装置的一个实施形式提出，调节单元构成为用于，在多相转子的加速阶段中以第二份额为代价提高第一份额。以之为代价尤其表示：在这两个份额之间的功率增量以基本上相同的水平被移位或重新分配。换言之，将第一份额提高该功率增量表示：同时将第二份额减小该功率增量。该实施形式是尤其有利的，因为在加速阶段中能够至少部分地弃用供电功率，尤其当有效负荷装置设立为用于成像时如此。成像优选不在加速阶段中进行，而是仅在达到期望速度之后执行，以便从增加的转动运动中在时间上获益。
与根据本发明的方法相应地，一个实施形式以与装置的上述实施形式类似的方式提出，在多相转子的加速阶段中，借助于调节单元以第二份额为代价提高第一份额。
机架驱动装置的一个实施形式提出，调节单元构成为用于，在多相转子的加速阶段之后以第一份额为代价提高第二份额。通常情况下，在后续阶段中，尤其在达到期望速度之后，有效负荷装置需要更多的供电功率，而多相转子需要更少的机械驱动功率，以维持期望速度。因此，能够以第一份额为代价将另一功率增量向第二份额的优势移位，而不必提供或调用功率储备。
与根据本发明的方法相应地，一个实施形式以与装置的上述实施形式类似的方式提出，在多相转子的加速阶段之后，借助于调节单元以第一份额为代价提高第二份额。
机架驱动装置的一个实施方案提出，调节单元构成为用于，操控多相电动机作为用于调制磁通量的变压器，以便改变第一份额和/或第二份额。该实施形式尤其在机架驱动装置的静止状态中是有利的，以便能够以第二份额的旋转场功率运行有效负荷装置。
机架驱动装置的一个实施形式提出，调节单元构成为用于，根据面向场的调节来改变第一份额和/或第二份额。面向场的调节尤其包括次级的调节，所述调节将所述被控变量中的至少一个被控变量映射在d和q坐标中。次级的调节尤其是多相电动机的在面向场的坐标中的机器方程。在面向场的调节中，滑差通常不是直接的被控变量。在面向场的调节中，滑差通常会发生改变。
与根据本发明的方法相应地，一个实施形式以与装置的上述实施形式类似的方式提出，根据面向场的调节借助于调节单元改变第一份额和/或第二份额。
一个实施形式提出，机架驱动装置包括与多相电动机电连接的能量缓冲器，其中调节单元构成为用于，根据可提供的旋转场功率对能量缓冲器进行放电或充电。能量缓冲器与多相转子电连接尤其表示：能量缓冲器和多相转子一起形成电路装置或者电路装置的一部分。能量缓冲器尤其能够是机架驱动装置或计算机断层扫描装置的一部分。
能量缓冲器能够与多相定子、固定式变流器、多相转子或旋转式变流器电连接。能量缓冲器能够与多相定子或多相转子抗扭地连接。在多相定子上的能量缓冲器提供以下优点：较少的质量可以旋转，并进而驱动功率能够是更低的。此外，通常在多相定子上比在多相转子上有更多的结构空间可用。
在多相转子上的能量缓冲器提供以下优点：总体上多相电动机能够是更小的或功率更弱，尤其当能量缓冲器与旋转式变流器和/或多相转子电连接和/或提供进一步的机械驱动功率和/或供电功率时如此。例如，在运行在峰值上需要大于5kW或50kW或150kW的需求的有效负荷装置的情况下，如果在多相转子上设有能量缓冲器以进行功率补偿，则旋转场功率能够至少降低到二分之一、三分之一或五分之一或十分之一。
能量缓冲器能够是电池和/或蓄电池和/或电容器，尤其是超级电容器和/或双层电容器。能量缓冲器尤其储存电能。能量缓冲器通常能够由多个能量缓冲单池构建，所述能量缓冲单池优选至少部分环形地在空间上包围空腔。能量缓冲器与多相转子电连接，使得可提供的旋转场功率能够为能量缓冲器充电。能量缓冲器提供以下优点：多相电动机的、尤其是多相转子和/或多相定子的功率储备能够更小或完全省去。对于直接驱动装置在满负荷和/或峰值负荷下的运行，例如在加速阶段中的运行，能量缓冲器能够有利地至少部分地补偿功率储备。这能够有利地实现成本优势，尤其通过节省在多相绕组处的材料来实现。替选地或附加地，减少在空腔附近的结构空间，使得空腔能够更大。
一个实施形式提出，能量缓冲器与多相电动机连接，并且能够借助于调节单元调节，使得除了第一份额之外，还能够借助于来自能量缓冲器的能量提供进一步的机械驱动功率，以产生多相转子的转动运动。进一步的机械驱动功率与第一份额和第二份额总和通常超过可吸收或已吸收的旋转场功率。换言之，至少在运行机架驱动装置的时间点，无法借助于旋转场功率提供进一步的机械驱动功率。原则上可设想的是，在运行机架驱动装置的另一时间点，旋转场功率的总功率能够对应于进一步的机械驱动功率、机械驱动功率和供电功率的总和。通过提供进一步的机械驱动功率，通常使能量缓冲器放电。尤其在加速阶段中，该实施形式是有利的和/或用于减少多相转子和/或多相定子的功率储备。
一个实施形式提出，能量缓冲器与多相电动机连接，并且能够借助于调节单元调节，使得在机架驱动装置的发电机运行中对能量缓冲器充电。能量缓冲器尤其能够以电能的形式储存多相电动机的动能，其中对能量缓冲器充电。能量缓冲器优选能够增强多相转子的制动。对能量缓冲器的充电尤其通过转换旋转的多相转子的惯性矩进行。
一个实施形式提出，能量缓冲器与有效负荷装置连接，并且能够借助于调节单元进行调节，使得除了第二份额之外，还能够借助于来自能量缓冲器的能量为有效负荷装置提供更多的供电功率。进一步的供电功率与第一份额和第二份额总和通常超过可吸收或已吸收的旋转场功率。通过提供更多的供电功率，通常使能量缓冲器放电。尤其在加速阶段之后和/或在满负荷运行阶段中，该实施形式是有利的和/或用于减少多相电动机的、尤其是多相转子和/或多相定子的功率储备。对此的另一优点是，从电网吸收的峰值功率优选降低。由此通常需要较低的电网端子功率。这对于尺寸确定得较小的电网端子是尤其有利的，所述电网端子设置用于运行根据本发明的机架驱动装置。
一个实施形式提出，能量缓冲器与多相电动机和有效负荷装置连接，使得能够仅借助于来自能量缓冲器的能量来提供旋转场功率。在这种情况下，能量缓冲器有利地用作为不间断地供电。换言之，当能量缓冲器的荷电水平大于零时，机架驱动装置优选在没有电网端子功率的情况下运转。当例如电网失效时，这种能量缓冲器是尤其有利的。该实施形式尤其能够通过如下方式实现：多相电动机的结构是对称的。调节单元优选构成为用于，识别电网失效并且相应地操控能量缓冲器。在第一观察中，在该实施形式中，关于旋转场功率的从多相定子到多相转子的通常的传输方向，进一步的机械驱动功率取代第一份额和/或进一步的供电功率取代第二份额。在第二观察中，旋转场功率的方向整体上反转，使得旋转场功率现在从多相转子传输给多相定子。
替选的实施形式提出，能够仅以所提供的机械驱动功率运行多相转子。该实施形式是尤其有利的，因为为此不需要能量缓冲器。
另一替选的实施形式提出，有效负荷装置能够仅以所提供的供电功率运行。该实施形式是尤其有利的，因为为此不需要能量缓冲器。
根据本发明的计算机断层扫描装置具有：
-机架驱动装置；
-固定式载体环；和
-旋转式载体环，
-其中所述固定式载体环与多相定子连接，并且旋转式载体环相对于多相转子抗扭地设置。换言之，旋转式载体环与多相转子一起相对于多相定子或固定式载体环转动。旋转式载体环和/或固定式载体环能够具有用于空腔的中央凹槽。固定式载体环的外部形状和/或旋转式载体环的外部形状能够是圆筒状或圆盘状的。
计算机断层扫描装置具有根据本发明的机架驱动装置，并进而共享与机架驱动装置有关之前提及的优点并且包括其实施形式。由于减少的结构空间，计算机断层扫描装置优选能够是更轻的，使得用于实现多相转子的期望速度的机械驱动功率能够更低。
计算机断层扫描装置能够包括接地滑环，所述接地滑环能够出于调控和/或操作性原因尤其设置用于确保安全运行。
一个实施形式提出，计算机断层扫描装置还具有X射线探测器，其中借助于旋转场功率能够向有效负荷装置的X射线辐射器提供供电功率。优选地，当计算机断层扫描装置的X射线探测器优选抗扭地设置在旋转式载体环上时，有效负荷装置包括X射线辐射器。X射线探测器和X射线辐射器尤其构成为用于成像，并且通常彼此相对地设置在旋转式载体环上。
计算机程序产品能够是计算机程序或包括计算机程序。计算机程序产品尤其具有描述根据本发明的方法步骤的程序代码机构。由此，根据本明的方法能够以限定的和可重复的方式执行，以及能够施加关于根据本发明的方法的转用的控制。计算机程序产品优选配置为，使得计算单元能够借助于计算机程序产品来执行根据本发明的方法步骤。程序代码机构尤其能够加载到计算单元的存储器中，并且通常借助于计算单元的处理器例如对存储器的访问来执行。当在计算单元中执行计算机程序产品，尤其是程序代码机构时，通常能够执行描述的方法的所有根据本发明的实施形式。计算机程序产品例如存储在物理的、计算机可读介质上和/或以数字的形式作为数据包保存在计算机网络中。计算机程序产品能够是物理的、计算机可读介质和/或在计算机网络中的数据包。因此，本发明也能够基于物理的、计算机可读介质和/或计算机网络中的数据包。物理的、计算机可读介质通常能够与计算单元直接连接，其方式例如为：将物理的、计算机可读介质置入DVD驱动装置中或插入USB端口中，由此计算单元尤其能够以读取的方式访问物理的、计算机可读介质。优选能够从计算机网络中调用数据包。计算机网络能够具有计算单元或者借助于广域网(WAN)或(无线)局域网连接(WLAN或LAN)与计算单元间接连接。例如，计算机程序产品能够以数字方式存储在计算机网络的存储位置处的云服务器上，借助于WAN经由互联网和/或借助于WLAN或LAN尤其通过调用指向计算机程序产品的存储位置的下载链接传输到计算单元上。
在装置的描述中提及的特征、优点或替选的实施形式同样能够转用于方法，并且反之亦然，尤其不仅在之前明确强调的情况中如此。换言之，方法的权利要求能够借助装置的特征来改进，并且反之亦然。尤其，根据本发明的装置能够在该方法中使用。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例详细描述和阐述本发明。原则上，在下面的附图说明中，基本上保持相同的结构和单元用与在相应的结构或单元首次出现时相同的附图标记命名。
附图示出：
图1示出常规的机架；
图2示出根据本发明的机架驱动装置；
图3示出在第一实施例中的机架驱动装置；
图4示出在第二实施例中的机架驱动装置；
图5示出根据本发明的计算机断层扫描装置；
图6示出在第一实施例中的断层扫描装置；
图7示出根据本发明的方法；
图8示出在第一运行方式中的在机架驱动装置中的功率流；
图9示出在第二运行方式中的在机架驱动装置中的功率流；
图10示出固定式变流器；和
图11示出旋转式变流器。
具体实施方式
图1示出常规的机架10的示意图。常规的机架10具有机架驱动装置11作为旋转的载体环的机械驱动装置，并且附加地具有在本实施例中的接触式功率传输系统12。接触式功率传输系统12设置转子上，所述转子在空间上包围用于容纳患者的隧道状空腔13。
图2示出根据本发明的机架驱动装置20的示意图。
机架驱动装置20具有多相定子21、多相转子22、用于容纳患者的隧道状空腔23和调节单元24。多相定子21和多相电动机22形成多相电动机，以提供旋转场功率。所示出的是具有外旋转体的多相电动机。替选地可设想具有内旋转体的多相电动机的实施方案。
多相转子22在空间上包围空腔23。附加地，在该实施例中，多相定子21在空间上包围空腔23。在该实施例中，旋转场功率基本上沿径向方向传输，这通常与多相定子21和多相转子22的圆筒状设计方案相关。替选地，旋转场功率能够基本上沿轴向方向传输，于是尤其多相定子21和多相转子22圆盘状地构成。
借助于旋转场功率一方面以第一份额的形式能够提供用于产生多相转子22的转动运动的机械驱动功率，而另一方面以第二份额的形式能够提供有效负荷装置25的供电功率。在图2中没有示出有效负荷装置25。原则上，有效负荷装置25能够与多相定子21或多相转子22抗扭地连接。
调节单元24构成为用于，能够改变第一份额和/或第二份额。在图2中，示出在旋转部分上的调节单元24。替选地，调节单元24能够固定地设置，使得调节单元24不随着多相转子22一起转动。
调节单元24优选构成为用于，以第二份额或第一份额为代价提高第一份额或第二份额。调节单元24还优选构成为用于，在多相转子22的加速阶段中以第二份额为代价提高第一份额。此外，调节单元24优选构成为用于，在多相转子22的加速阶段之后以第一份额为代价提高第二份额。调节单元24优选构成为用于，通过设定机架驱动装置20的滑差来改变第一份额和/或第二份额。替选地或附加地，调节单元24构成为用于，将多相电动机作为用于调制磁通量的变压器来操控，以便改变第一份额和/或第二份额。
图3示出在第一实施例中的图2的机架驱动装置20。在该实施例中，有效负荷装置25抗扭地设置在多相转子22上。
有效负荷装置25尤其具有高压发生器和/或X射线辐射器。所述或这些高压发生器和/或X射线辐射器优选能够以大于5kW，尤其大于50kW，特别有利地大于150kW的供电功率来运行，所述供电功率能够由机架驱动装置20提供。
图4示出在第二实施例中的图2的机架驱动装置20。
机架驱动装置20具有与多相电动机电连接的能量缓冲器26，所述能量缓冲器与多相转子22抗扭地连接。替选地，能量缓冲器26能够与多相定子21抗扭地连接。调节单元24构成为用于，根据可提供的旋转场功率使能量缓冲器26放电或充电。
优选地，能量缓冲器26与多相电动机连接，并且能够借助于调节单元24进行调节，使得除了第一份额之外，还能够借助于来自能量缓冲器26的能量提供进一步的机械驱动功率，以产生多相转子22的转动运动。替选地或者附加地，能量缓冲器26与多相电动机连接，并且能够借助于调节单元24进行调节，使得能量缓冲器26能够在机架驱动装置20的发电机运行中进行充电。有利地，能量缓冲器26与有效负荷装置25连接，并且能够借助于调节单元24进行调节，使得除了第二份额之外，有效负荷装置25的进一步的供电功率能够借助于来自能量缓冲器26的能量提供。替选地或者附加地，能量缓冲器26与多相电动机和有效负荷装置25连接，使得能够仅借助于来自能量缓冲器26的能量提供旋转场功率。
图5示出根据本发明的计算机断层扫描装置30的示意图。
计算机断层扫描装置30具有机架驱动装置20、固定式载体环31和旋转式载体环32。固定式载体环31与多相定子21连接。旋转式载体环32相对于多相转子22抗扭地设置。
固定式载体环31和/或旋转式载体环32能够由金属，例如铝或塑料制成。在由金属制成的设计方案中，固定式载体环和/或旋转式载体环能够设置为电气接地连接。可设想的是，利用附加的，尤其是金属的插入件或结构来增强塑料。固定式载体环31和/或旋转式载体环32的外部形状能够是圆筒状或圆盘状的。
固定式载体环31通常与多相定子31具有抗扭的连接。旋转式载体环32通常与多相转子32具有抗扭的连接。固定式载体环31经由底座通常与底部固定或者可以固定在底部上。
优选地，计算机断层扫描装置30具有X射线探测器33。借助于旋转场功率，能够为有效负荷装置25的X射线辐射器有利地提供供电功率。替选地或附加地，能够借助于旋转场功率为X射线探测器33提供供电功率。
图6示出在第一实施例中的计算机断层扫描装置30的示意性调节回路。与上述实施例相比，在该实施例中的多相转子22是内旋转体。多相定子21的多相绕组和多相转子22的多相绕组作为椭圆状单元示出，所述椭圆状单元环形地围绕空腔23设置。所示出的多相绕组的数量仅用于说明目的。
调节单元24根据多相转子22的机械转动频率调节固定式变流器28和旋转式变流器29。固定式变流器28和旋转式变流器29尤其通过设定被控变量来调节，优选通过为有效负荷装置25馈入电压、尤其是幅度和/或相位角、频率和/或滑差和/或输出电流和/或输出电压来调节。
图7示出一种根据本发明的用于借助于机架驱动装置20产生多相转子22的转动运动的方法的具有方法步骤S100至S102的流程图：
方法步骤S100的特征在于，在多相电动机中提供旋转场功率。
方法步骤S101的特征在于，一方面，将旋转场功率的第一份额用作为机械驱动功率，以产生多相电动机的多相转子22的转动运动。
方法步骤S102的特征在于，另一方面，将旋转场功率的第二份额用作为有效负荷装置25的供电功率。
此外，图7示出具有方法步骤S103和S104的可行的改进方案：
可选的方法步骤S103的特征在于，借助于调节单元24设定第一份额，使得在多相转子22的加速阶段中，与在加速阶段之后的第一份额相比，提高第一份额。
可选的方法步骤S104的特征在于，借助于调节单元24设定第二份额，使得在多相转子22的加速阶段之后，与在加速阶段中的第二份额相比，提高第二份额。
图8示出根据本发明的机架驱动装置20在第一运行方式中的功率流的流程图。
多相定子21尤其经由气隙提供旋转场功率Pδ，所述旋转场功率被划分为第一份额，即机械驱动功率Pmech，和第二份额，即供电功率P2v。固定式变流器28连接到具有输入功率的三相电网端子27上。从输入功率中产生旋转场功率Pδ，所述旋转场功率一方面提供机械驱动功率Pmech以产生多相转子22的转动运动，而另一方面为有效负荷装置25提供供电功率P2v。
图9示出机架驱动装置20在第二运行方式中的功率流的流程图。与在图8中示出的实施例相比，作为解释模型，旋转场功率的方向整体上反转，使得旋转场功率现在从多相转子22传输给多相定子21。此外，在该实施例中，在定子侧上设置有效负荷装置25，其中在转子侧上设置图8的有效负荷装置。
机架驱动装置20具有与多相电动机电连接的能量缓冲器26。能量缓冲器26与多相电动机和有效负荷装置25连接，使得能够仅借助于来自能量缓冲器26的能量提供旋转场功率。
图10示出固定式变流器28的电路装置。
图11示出旋转式变流器29的电路装置。从在图10和11中示出的电路装置能够看到多相电动机的对称性。
尽管通过优选的实施例在细节上予以说明和描述本发明，然而本发明并不受所公开的示例限制，而是在不会脱离本发明保护范围的情况下能由本领域技术人员从中推导出其它变型方案。

Claims (16)

1.一种机架驱动装置(20)，所述机架驱动装置(20)具有：
-多相定子(21)；
-多相转子(22)；
-用于容纳患者的隧道状空腔(23)；和
-调节单元(24)；
-其中所述多相转子(22)在空间上包围所述空腔(23)；
-其中所述多相定子(21)和所述多相转子(22)形成多相电动机，以提供旋转场功率；
-其中借助于旋转场功率，一方面能够以第一份额的形式提供用于产生所述多相转子(22)的转动运动的机械驱动功率，而另一方面能够以第二份额的形式提供有效负荷装置(25)的供电功率；
-其中所述调节单元(24)构成为用于，改变所述第一份额和/或所述第二份额。
2.根据权利要求1所述的机架驱动装置(20)，其中所述调节单元(24)构成为用于，以所述第二份额或所述第一份额为代价来提高所述第一份额或所述第二份额。
3.根据权利要求2所述的机架驱动装置(20)，其中所述调节单元(24)构成为用于，在所述多相转子(22)的加速阶段中以所述第二份额为代价提高所述第一份额，和/或在所述多相转子(22)的加速阶段之后以所述第一份额为代价提高所述第二份额。
4.根据上述权利要求中任一项所述的机架驱动装置(20)，其中所述调节单元(24)构成为用于，操控所述多相电动机作为用于调制磁通量的变压器，以便改变所述第一份额和/或所述第二份额。
5.根据上述权利要求中任一项所述的机架驱动装置(20)，其中所述调节单元(24)构成为用于，根据面向场的调节来改变所述第一份额和/或所述第二份额。
6.根据上述权利要求中任一项所述的机架驱动装置(20)，其中所述机架驱动装置(20)具有与所述多相电动机电连接的能量缓冲器(26)，其中所述调节单元(24)构成为用于，根据可提供的旋转场功率使所述能量缓冲器(26)放电或充电。
7.根据权利要求6所述的机架驱动装置(20)，其中所述能量缓冲器(26)与所述多相电动机连接，并且能够借助于所述调节单元(24)调节，使得除了所述第一份额之外，还能够借助于来自所述能量缓冲器(26)的能量提供进一步的机械驱动功率，以产生所述多相转子(22)的转动运动。
8.根据权利要求6或7所述的机架驱动装置(20)，其中所述能量缓冲器(26)与所述多相电动机连接，并且能够借助于所述调节单元(24)调节，使得在所述机架驱动装置(20)的发电机运行中能够使所述能量缓冲器(26)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的机架驱动装置(20)，其中所述能量缓冲器(26)与所述有效负荷装置(25)连接，并且能够借助于所述调节单元(24)调节，使得除了所述第二份额之外，还能够借助于来自所述能量缓冲器(26)的能量为所述有效负荷装置(25)提供进一步的供电功率。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的机架驱动装置(20)，其中所述能量缓冲器(26)与所述多相电动机和所述有效负荷装置(25)连接，使得能够仅借助于来自所述能量缓冲器(26)的能量来提供所述旋转场功率。
11.一种计算机断层扫描装置(30)，所述计算机断层扫描装置(30)具有：
-根据上述权利要求中任一项所述的机架驱动装置(20)；
-固定式载体环(31)；和
-旋转式载体环(32)，
-其中所述固定式载体环(31)与所述多相定子(21)连接，并且所述旋转式载体环(32)相对于所述多相转子(21)抗扭地设置。
12.根据权利要求11所述的计算机断层扫描装置(30)，所述计算机断层扫描装置(30)还具有X射线探测器(33)，
-其中借助于所述旋转场功率能够向所述有效负荷装置(25)的X射线辐射器提供所述供电功率。
13.一种用于借助于根据权利要求1至10中任一项所述的机架驱动装置(20)产生多相转子(22)的转动运动的方法，所述方法包括以下步骤：
-在多相电动机中提供旋转场功率，使得一方面将第一份额的所述旋转场功率用作为机械驱动功率，以产生所述多相电动机的所述多相转子的转动运动，并且另一方面将第二份额的所述旋转场功率用作为有效负荷装置的供电功率。
14.根据权利要求13所述的方法，其中借助于调节单元(24)设定所述第一份额，使得在所述多相转子(22)的加速阶段中，该第一份额与在所述加速阶段之后的第一份额相比升高。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中借助于所述调节单元(24)设定所述第二份额，使得在所述多相转子(22)的加速阶段之后，该第二份额与在所述加速阶段中的第二份额相比升高。
16.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品能够直接加载到机架驱动装置(20)的调节单元的计算单元的存储器中，所述计算机程序产品具有程序代码机构，以便当在所述计算单元中执行所述计算机程序产品时，执行根据权利要求13至15中任一项所述的方法。
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