DE102008042700A1

DE102008042700A1 - Induktiver Drehübertrager mit verlustarmer Zuleitung

Info

Publication number: DE102008042700A1
Application number: DE102008042700A
Authority: DE
Inventors: Nils Krumme; Michael Tekloth; Michael Bley; Arno Zimpfer
Original assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Current assignee: Schleifring GmbH
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US8242639B2; US20100090536A1

Abstract

Beschrieben wird ein induktiver Drehübertrager für Computertomographen, umfassend einen Inverter und einen induktiven Drehkoppler. Eine Primärwicklung des induktiven Drehkopplers wird über eine Leitung durch den Inverter gespeist, wobei die durch den induktiven Drehkoppler übertragene Energie durch eine Sekundärwicklung an eine Last abgegeben wird. Die Leitung umfasst wenigstens zwei Koaxialleitungen, deren Schirme auf dem größten Teil ihrer Länge miteinander verbunden sind, wobei die Innenleiter durch den Inverter (10) jeweils mit Spannungen versorgt werden, deren Summe im Wesentlichen gleich Null ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen induktiven kontaktlosen Drehübertrager insbesondere für Computertomographen sowie eine Leiteranordnung zur Übertragung der elektrischen Energie vom Inverter zu einem stationären Koppler des induktiven Drehübertragers.
Stand der Technik
In der US 7,054,411 B2 ist ein kontaktloser induktiver Drehübertrager zur Leistungsübertragung in einem Computertomographen offenbart. Mit einem Leistungsinverter wird eine Wechselspannung in einem Bereich von typischerweise 10 kHz bis 100 kHz erzeugt. Diese wird in die Primärwicklung eines induktiven kontaktlosen Drehübertragers eingespeist. Diese Primärwicklung ist mit dem stationären Teil der Gantry des Computertomographen verbunden. Beweglich hierzu angeordnet ist die Sekundärwicklung am rotierenden Teil der Gantry. Sie ist magnetisch mit der Primärwicklung verkoppelt. Die zur Sekundärwicklung übertragene Wechselspannung wird mittels eines Gleichrichtersatzes gleichgerichtet und durch nachfolgende Kondensatoren geglättet. Diese Gleichspannung kann dann zur Versorgung verschiedener Elektronikkomponenten eingesetzt werden. Weiterhin wird über eine zweite Sekundärwicklung Energie zur Speisung der Röntgenröhre ausgekoppelt. Hierzu wird die Wechselspannung der Sekundärwicklung des Drehübertragers in einen Hochspannungsübertrager eingespeist, an dessen Ausgangsseite die Kaskade zur Erzeugung einer Hochspannung in einer Größenordnung von 100 kV angeordnet ist. Mit dieser Hochspannung wird die Röntgenröhre versorgt.
Die hier zu übertragenden Leistungen liegen in einem Bereich von 10 kW bis weit über 100 kW. Der Leistungsinverter, der eine Wechselspannung in dieser Leistungsklasse erzeugt, wird üblicherweise abgesetzt von der Gantry des Computertomographen installiert. So kann die Gantry, in der der Patient untersucht wird, möglichst klein und elegant gestaltet werden. Zudem wird die Kühlung der Gantry vereinfacht, da hier nicht noch zusätzlich die Verlustleistung des Inverters abgeführt werden muss. Problematisch ist die elektrische Verbindung zwischen Inverter und der Primärseite des induktiven Leistungsübertragers. So muss hier über ein Kabel von mehreren Metern Länge die benötigte Energie als mittelfrequentes Signal übertragen werden. In konventionellen Kabeln treten hohe Verluste in der Leitung auf, die einerseits zu einer deutlichen Reduzierung des Wirkungsgrades der gesamten Anordnung und andererseits zu einer Erwärmung des Kabels in einem Maße führen, dass dieses zusätzlich gekühlt werden muss.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computertomographen mit Drehübertrager, einen Drehübertrager, sowie die Kabelverbindung zwischen dem Leistungsinverter und einem induktiven Drehübertrager dahingehend auszugestalten, dass auch bei hohen übertragenen Leistungen in einer Größenordnung von 100 kW die Verluste in dem Leitungssystem gering bleiben, so dass dieses nicht zusätzlich gekühlt werden muss.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der induktive Drehübertrager insbesondere für Computertomographen umfasst einen Inverter 10 und einen induktiven Drehkoppler 29. Der Inverter 10 wandelt die gleichgerichtete Eingangsspannung des Versorgungsnetzes in eine mittelfrequente Spannung mit einem typischen Frequenzbereich von 10 kHz bis 100 kHz um. Er besteht typischerweise aus einer Vollbrücken- oder auch Halbbrückenschaltung, bevorzugt mit IGBTs aufgebaut. Zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen kann der Inverter auch Filterelemente, wie beispielsweise Induktivitäten 28 oder Kapazitäten 27 aufweisen. Weiterhin ist vorteilhafterweise wenigstens eine Serienkapazität 27 dahingehend dimensioniert, dass sie die Streuinduktivität des Drehkopplers 29 in einer vorgegebenen Resonanzfrequenz kompensiert. Der Inverter wird dann vorzugsweise unmittelbar bei oder in der Nähe dieser Resonanz frequenz betrieben, so dass die Impedanz aus Serienkondensator und Streuinduktivität des Drehkopplers minimal sind. Die Ausgangsspannung des Inverters wird über eine erste Leitung an die Primärwicklung des induktiven Drehkopplers übertragen. Diese Primärwicklung ist typischerweise stationär angeordnet. Gegenüber dieser drehbar magnetisch verkoppelt ist eine Sekundärwicklung, welche über eine zweite Leitung mit der Last 16 elektrisch leitend verbunden ist. Vorteilhafterweise weise wird das Ausgangssignal der Sekundärwicklung über einen Gleichrichter und Filterkondensatoren gleichgerichtet und gesiebt. Ein anschließender Spannungswandler oder Inverter setzt dann die Spannung in die verschiedenen Spannungen für die verschiedenen Elektronikbaugruppen auf dem rotierenden Teil des Computertomographen um. Alternativ bzw. zusätzlich kann die Wechselspannung am Ausgang der Sekundärwicklung einem weiteren Transformator, wie z. B. einem Hochspannungstransformator zugeführt werden.
Entsprechend der Erfindung umfasst die Leitung wenigstens zwei Koaxialleitungen 12, 13, deren Schirme auf dem größten Teil ihrer Länge elektrisch miteinander verbunden sind. Die Innenleiter der Koaxialleitungen werden mit Spannungen versorgt, deren Summe im Wesentlichen gleich Null ist. Jede dieser koaxialen Leitungen 12, 13 weist eine bestimmte Kapazität zwischen Innenleiter und Schirm im Inneren der Leitung selbst auf. Dadurch, dass die Spannungen in der Summe Null ergeben, ergeben auch die kapazitiven Ströme der gesamten Leitungsanordnung an jedem Punkt der Leitung ebenfalls den Wert Null, wenn sie erfindungsgemäß an jedem Punkt der Leitung zusammen fließen können. Zur anschaulicheren Darstellung sei die Leitung sei mit ihrer Längsachse entlang der X-Achse angeordnet. Der Begriff des Punktes einer Leitung bezieht sich auf die Länge der Leitung, d. h. auf einen Punkt der X-Achse. Durch die Erfindung ergeben sich auch die geringsten Verluste durch kapazitive Ströme, die bei konventionellen Leitungen über die ganze Länge der Leitung fließen würden. Weiterhin können sich durch die Verbindung der Schirme der Leitungen Wirbelströme an jedem Stück über die Länge der Leitung zumindest teilweise kompensieren, so dass sich auch die Verluste durch Magnetfelder in dem Leitungssystem kompensieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Leitung genau zwei Koaxialleitungen 12, 13. Die Innenleiter dieser beiden Koaxialleitungen werden mit gleich hohen Spannungen entgegengesetzter Polarität gespeist. Dadurch kann eben der zuvor beschriebene Effekt erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Inverter 10 eine Drei-Phasen-Brückenschaltung auf, welche ein dreiphasiges Wechselsignal erzeugt. Bei diesem Signal ist die Summe der Spannungen näherungsweise gleich 0 V. Ein Drei-Phasen-Inverter ist besonders günstig herstellbar. Insbesondere verteilt sich hier die elektrische Last auf drei Leistungsschalterstufen, welche entsprechend kleiner dimensioniert werden können als eine einzige Stufe.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Inverter 10 eine Vollbrückenschaltung auf und erzeugt ein symmetrisches Wechselsignal.
In einer anderen Alternative der Erfindung weist der Inverter 10 eine Halbbrückenschaltung auf. Um nun ein symmetrisches Wechselsignal zu erzeugen, ist ein Transformator 11 zwischen den Inverter 10 und die Leitung geschaltet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Isolationstransformator 11 zwischen Inverter 10 und Leitung geschaltet. Dieser Isolationstransformator 11 kann Potenzialverschiebungen zwischen der Gantry des Computertomographen mit dem Drehübertrager 29 und der Inverterschaltung 10 zulassen und auch parasitäre Ströme unterbrechen.
Es ist besonderes vorteilhaft, wenn die wenigstens zwei Koaxialleitungen 12, 13 auf ihrer gesamten Länge elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Dadurch kann der erfindungsgemäße Effekt besonders wirkungsvoll erreicht werden.
Weiterhin ist es besonders günstig, wenn die wenigstens zwei Koaxialleitungen flächig miteinander verbunden sind. Dadurch sind die Übergangswiderstände am geringsten und die Kompensation der Magnetfelder am Besten. Dadurch lässt sich eine Minimierung der Verluste erzielen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Koaxialleitungen 12 und 13 durch eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen miteinander verbunden. Diese Verbindungen können beispielsweise Lötstellen oder auch kurze Verbindungsleitungen sein. Eine solche Ausgestaltung ist manchmal aus fertigungstechnischen Gründen notwendig, wenn beispielsweise eine Lötverbindung über die ganze Länge einer Koaxialleitung nicht möglich ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Schirme der wenigstens zwei Koaxialleitungen mit einer Schaltungsmasse bzw. einem Schutzleiter verbunden sind. Damit können evt. fließende Ausgleichsströme einerseits auf eine Masse rückgeführt und andererseits im Falle einer Schutzleiterverbindung auch eine Schutzerdung erreicht werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Leitungsanordnung zur Ankopplung einer Last 16 an einen Inverter 10. Die Leitungsanordnung umfasst die wenigstens zwei Koaxialleitungen 12, 13, deren Schirme auf dem größten Teil ihrer Länge miteinander verbunden sind. Weiterhin werden die Innenleiter mit Spannung versorgt, deren gesamte Summe im Wesentlichen gleich Null ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Leitungsanordnung, welche exakt zwei Koaxialleitungen 12, 13 umfasst, bei denen die Innenleiter jeweils mit gleich hohen Spannungen entgegengesetzter Polarität versorgt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Leitungsanordnung, bei der an wenigstens einem Ende ein Isolationstransformator mit einem Mittelabgriff vorgesehen ist. Hierbei werden die Wicklungsenden einer Wicklung mit den Innenleitern der beiden Koaxialleitungen und der Mittelabgriff dieser Wicklung mit den Schirmen verbunden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Schirme der wenigstens zwei Koaxialleitungen 12, 13 mit einer Schaltungsmasse bzw. einem Schutzleiter verbunden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Kabel mit zwei Innenleitern und einem gemeinsamen Schirm wie ein Twinax-Kabel.
Eine weitere Ausführung der Erfindung betrifft ein Koaxialkabel bei welchem der Innenleiter als HF-Litze ausgeführt ist. Der Aussenleiter kann auch als HF-Litze, als normales Schirmgeflecht oder Folie ausgeführt sein. Eine HF-Litze ist eine Litze aus einer Vielzahl von Drähten, die alle voneinander isoliert sind. Vorteilhafterweise werden hier Kupferlackdrahte eingesetzt. Eine HF-Litze hat bei mittelfrequenten Strömen geringere Verluste als ein einzelner Draht oder eine Litze mit nicht voneinander isolierten Drähten.
In einer anderen Ausgestaltung hat das Koaxialkabel einen weiteren Schirm, der ein- oder beidseitig aufgelegt sein kann. Der Schirm kann auch als HF-Litze, als normales Schirmgeflecht oder Folie ausgeführt sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Koaxialleitungen über ihre Länge in mindestens zwei Teilstücke aufgeteilt. An den Übergängen zwischen den Teilstücken sind die beiden Innenleiter über Kreuz miteinander verbunden. Es werden somit Hin- und Rückleiter vertauscht.
Zur Symmetrierung der kapazitiven Ableitströme beider Leiter gegen den äußeren Schirm kann mindestens einer der Leiter mit einem zusätzlichen Kondensator gegen das Potential, auf welchem der Schirm liegt, kontaktiert werden.
Weiterhin sind alle zuvor beschriebenen Ausführungsformen bzw. Schaltungsvarianten, die im Bezug auf einen induktiven Drehübertrager erläutert wurden, auch mit dieser allgemeinen Leitungsanordnung realisierbar. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Leiteranordnung auch in jedem anderen Bereich der Energieübertragung eingesetzt werden.
Insbesondere kann sowohl bei der Leitungsanordnung als auch bei dem induktiven Drehübertrager noch eine beliebige Art von Symmetrierübertrager, wie ein Balun oder auch ein Guanella vorgesehen werden. Ein solcher Symmetrierübertrager kann auf einer Seite der Leitung oder auf beiden Seiten der Leitung angebracht werden, um die Symmetrierung des Signals durch die Leitung und somit die Verluste sowie die Abstrahlung ungewünschter Energie zu optimieren.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Computertomograph mit einem Drehübertrager zur Leistungsübertragung, wie hierin beschrieben. Die erfindungsgemäße Leitungsanordnung kann aber auch an anderer Stelle, beispielsweise zur Speisung des Antriebsmotors oder der Röntgenröhre in Computertomographen eingesetzt werden.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
1 zeigt in allgemeiner Form schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung.
2 zeigt schematisch eine detailliertere Darstellung eines Drehübertragers.
3 zeigt eine besonders stark vereinfachte Ausgestaltung der Erfindung.
4 zeigt eine Schaltungsvariante mit einer Vollbrückenschaltung.
5 zeigt erfindungsgemäße Leitung mit zwei Leitern im Schnitt.
6 zeigt erfindungsgemäße Leitung mit drei Leitern im Schnitt.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer symmetrischen Doppelleitung
8 zeigt einen Computertomographen.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer beispielhaften Inverterschaltung in Form einer Halbbrückenschaltung sowie einer speziellen Ausgestaltung einer Last.
Die Inverterschaltung 10 umfasst zwei Spannungsquellen 20 und 21, die eine symmetrische Versorgungsspannung erzeugen. Die beiden Leistungsschalter 22 und 23, hier beispielhaft als IGBT dargestellt, schalten den Ausgang abwechselnd gegen die positive Spannung der ersten Spannungsquelle 20 oder gegen die negative Spannung der zweiten Spannungsquelle 21. Die Ansteuerung der Leistungsschalter erfolgt durch die Steuereinheit 24. Zum Schutz der IGBTs und zur Übernahme eines inversen Stroms sind die Freilaufdioden 25 und 26 vorgesehen. Die Last des Inverters wird durch eine Serienkapazität 27 sowie durch eine Serieninduktivität 28 in Verbindung mit den übrigen Bauteilen zu einem Serienresonanzkreis ergänzt, der bei einer vorgegebenen Serienresonanzfrequenz arbeitet. Dieser Serienresonanzkreis ist an dem Bezugspunkt zwischen den beiden Spannungsquellen angeschlossen. Die Steuerung der Leistungsschalter mittels der Steuereinheit 24 erfolgt derart, dass die Schaltung vorzugsweise bei der Serienresonanzfrequenz oder nahe der Serienresonanzfrequenz betrieben wird. Zur galvanischen Trennung des Lastkreises von dem Inverter sowie zur Erzeugung einer symmetrischen bipolaren Ausgangsspannung ist ein Isolationstransformator 11 vorgesehen. Dieser erzeugt an seinen beiden Wicklungsenden eine symmetrische Ausgangsspannung bezogen auf den mittleren Wicklungsabgriff. Das Signal des Isolationstransformators 11 wird nun über eine Leitung an die Primärwick lung des Drehübertragers 29 gelegt. Die Leitung besteht hier aus einer ersten Koaxialleitung 12 und einer zweiten Koaxialleitung 13. Die Schirme der beiden Leitungen sind über eine Verbindung 14 über die Länge der beiden Leitungen miteinander verbunden. Gleichzeitig sind die Schirme auf Seiten des Isolationstransformators mit dessen Mittelabgriff und auf Seiten des Drehübertragers 29 ebenfalls mit dem Mittelabgriff dessen Primärwicklung verbunden.
Auf der Sekundärseite des Drehübertragers 29 ist hier beispielhaft eine Sekundärwicklung mit Mittelabgriff dargestellt. Zur Verbindung dieser Sekundärwicklung mit weiteren Bauteilen kann auch eine erfindungsgemäße Leitungsanordnung (hier nicht dargestellt) eingesetzt werden. Die Sekundärwicklung liefert über die beiden Gleichrichterdioden 30 und 32 sowie die Glättungskondensatoren 31 und 33 ein Gleichspannungssignal an die Last 34. Diese Last kann eine beliebige elektronische Baugruppe am rotierenden Teil des Computertomographen oder auch ein Hochspannungsgenerator zur Speisung der Röntgenröhre sein.
In 2 ist schematisch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung mit detaillierter Darstellung eines Drehübertragers offenbart.
Der hier vereinfacht dargestellte Inverter 10 speist wieder über den Isolationstransformator 11 die Leitung aus der ersten Koaxialleitung 12 sowie der zweiten Koaxialleitung 13, welche beide über die Verbindung 14 mit ihren Schirmen miteinander verbunden sind. Das Signal am Ausgang der Leitung wird in die beiden Koppelleiter 40 und 41 eingespeist. Beide Koppelleiter sind an ihren Enden zu einem Endpunkt 42 zusammengefasst, welcher wiederum mit den Schirmen der beiden Koaxialleitungen 12 und 13 verbunden ist. Der durch die Koppelleiter fließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, welches von der in Drehrichtung 43 beweglichen Auskoppelspule abgegriffen und an die Last 16 weitergeleitet wird.
In 3 ist noch eine besonders stark vereinfachte Ausgestaltung der Erfindung angegeben.
Ein Inverter 10 speist über den Isolationstransformator 11, welcher insbesondere ein symmetrisches Ausgangssignal erzeugt, eine Leitung mit einem ersten Koaxialleiter 12 und einem zweiten Koaxialleiter 13, deren Schirme über die Verbindung 14 über die gesamte Länge miteinander verbunden sind. Am Ausgang der Leitung ist ein Ausgangsübertrager 15, welcher beispielsweise ein Drehübertrager sein kann, angekoppelt.
In 4 ist eine Schaltungsvariante mit einer Vollbrückenschaltung (H-Brückenschaltung) offenbart. Diese Vollbrückenschaltung weist die meisten Komponenten der zuvor beschriebenen Halbbrückenschaltung sowie einen zweiten Satz IGBTs 52, 53 mit Freilaufdioden 55, 56 und einer Ansteuerschaltung 54 auf. Die Versorgungsspannung ist hier nur durch eine erste Spannungsquelle 20 realisiert. Im Ausgangsbereich befinden sich zwei Serienkapazitäten 27 und 57 sowie zwei Serieninduktivitäten 28 und 58. Diese wurden hier beispielhaft aus Symmetrie gründen eingezeichnet. Selbstverständlich könnte auch nur jeweils eine Serieninduktivitäten bzw. Serienkapazität verwendet werden. Alternativ zu jeder Serieninduktivität dieses Dokuments kann grundsätzlich auch eine Streuinduktivität eines Übertragers, insbesondere eines Drehübertragers verwendet werden. Die Serieninduktivitäten 28 und 58 können auch als stromkompensierte Drossel realisiert sein. Abweichend zu der zuvor beschriebenen Halbbrückenschaltung ist hier die Schirmverbindung 14 der Leitung mit dem negativen Strompfad aus dem negativen Ausgang der Spannungsquelle 20 verbunden. Dieses Potenzial wurde hier als willkürliches Bezugspotenzial gewählt. Ebenso wäre auch eine Verbindung mit dem positiven Strompfad möglich. Weil hier die Schirme auf einem zur Ausgangsspannung unsymmetrischen Potenzial liegen, wurde auch die Mittelanzapfung des Drehübertragers 29 nicht an die Schirme 14 angeschlossen. Ein solcher Anschluß ist jedoch möglich. Aufgrund der beiden Serienkapazitäten 27 und 57 ist der Lastkreis galvanisch vom Inverter getrennt. Daher kann auch das Potenzial des Schirms frei gewählt werden.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Leitung mit zwei Leitern im Schnitt. Hier sind die beiden Koaxialleitungen 12 und 13 im Schnitt mit ihren in der Mitte dargestellten Innenleitern gezeigt. Die Verbindung 14 ist hier beispielsweise als Lötverbindung zwischen den Außenleitern ausgeführt.
6 zeigt eine Ausführungsform mit drei Leitungen im Schnitt. Hier ist basierend auf der 5 noch eine dritte Leitung 50 mit angeordnet und elektrisch mit den beiden anderen Leitungen über ihre ganze Länge verbunden. Grundsätzlich ist die Leiteranzahl nach der Erfindung nicht beschränkt. So können auch Leitungen mit einer höheren Anzahl Leitern realisiert sein.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer symmetrischen Doppelleitung. Hier sind die beiden Koaxialleitungen 12 und 13 über einen Verbindungssteg 14 miteinander verbunden.
8 zeigt einen Computertomographen. Der Computertomograph (CT-Scanner) besteht aus zwei mechanischen Hauptbestandteilen. Ein stationäres Teil 2 dient als Basis und Träger des ganzen Gerätes, in denen sich das rotierende Teil 1 dreht. Der Patient 104 wird auf einer Liege 107 in der Öffnung des rotierenden Teils positioniert. Zur Abtastung des Patienten mittels Röntgenstrahlen 102 ist eine Röntgenröhre 101 sowie ein dieser gegenüberliegend angeordneter Detektor 103 vorgesehen. Röntgenröhre 101 und Detektor 103 sind auf dem rotierenden Teil 1 drehbar angeordnet. Ein Drehübertrager 3 dient zur elektrischen Verbindung zwischen dem rotierenden Teil 1 und dem stationären Teil 2. Hierbei werden einerseits die hohe elektrische Leistung zur Speisung der Röntgenröhre 101 in Richtung des rotierenden Teils 1 und gleichzeitig die Rohdaten des Bildes in der entgegengesetzten Richtung übertragen. Parallel hierzu ist eine Kommunikation von Steuerinformationen in beiden Richtungen vorgesehen. Eine Auswerte- und Steuereinheit 106 dient zur Bedienung des Computertomographen sowie zur Anzeige der erzeugten Bilder. Die Kommunikation mit dem Computertomographen erfolgt über eine bidirektionale Verbindung 105.

1: Rotierendes Teil
2: Stationäres Teil
3: Drehübertrager
10: Inverter
11: Isolationstransformator
12: erste Koaxialleitung
13: zweite Koaxialleitung
14: Verbindung der Schirme
15: Ausgangsübertrager
16: Last
20: erste Spannungsquelle
21: zweite Spannungsquelle
22: erster Leistungsschalter
23: zweiter Leistungsschalter
24: Steuereinheit
25: erste Freilaufdiode
26: zweite Freilaufdiode
27: Serienkapazität
28: Serieninduktivität
29: Induktiver Drehkoppler
30: erste Gleichrichterdiode
31: zweite Gleichrichterdiode
32: erster Siebkondensator
33: zweiter Siebkondensator
34: Last
40: erster Koppelleiter
41: zweiter Koppelleiter
42: Endpunkt der Koppelleiter
43: Drehrichtung
44: Auskoppelspule
50: dritte Koaxialleitung
52: erster Leistungsschalter
53: zweiter Leistungsschalter
54: Ansteuerung der Leistungsschalter
55: erste Freilaufdiode
56: zweite Freilaufdiode
57: Serienkapazität
58: Serieninduktivität
101: Röntgenröhre
102: Röntgenstrahlung
103: Detektor
104: Patient
105: bidirektionale Verbindung
106: Auswerte- und Steuereinheit
107: Patientenliege

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 7054411 B2 [0002]

Claims

Induktiver Drehübertrager umfassend einen Inverter (10) und einen induktiven Drehkoppler (29), wobei eine Primärwicklung des induktiven Drehkopplers (29) über eine erste Leitung durch den Inverter (10) gespeist wird und die durch den induktiven Drehkoppler (29) übertragene Energie durch eine Sekundärwicklung über eine zweite Leitung an eine Last (16) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Leitungen wenigstens zwei Koaxialleitungen (12, 13) umfasst, deren Schirme auf dem größten Teil ihrer Länge miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Innenleiter durch den Inverter (10) jeweils mit Spannungen versorgt werden, deren Summe im wesentlichen gleich Null ist.
Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Leitungen zwei Koaxialleitungen (12, 13) umfasst, wobei die Innenleiter der beiden Koaxialleitungen jeweils mit gleich hohen Spannungen entgegengesetzter Polarität versorgt werden.
Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (10) eine 3-Phasen-Brückenschaltung aufweist und ein 3-phasiges Wechselsignal erzeugt.
Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (10) eine Vollbrückenschaltung aufweist und ein symmetrisches Wechselsignal erzeugt.
Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (10) eine Halbbrückenschaltung aufweist und ein Transformator (11) zur Erzeugung eines symmetrischen Wechselsignals zwischen Inverter (10) und Leitung geschaltet ist.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolationstransformator (11) zwischen Inverter (10) und Leitung geschaltet ist.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Koaxialleitungen (12, 13) auf ihrer gesamten Länge elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Koaxialleitungen (12, 13) flächig elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Koaxialleitungen (12, 13) durch eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen miteinander verbunden sind.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme der wenigstens zwei Koaxialleitungen (12, 13) mit einer Schaltungsmasse und/oder einem Schutzleiter verbunden sind.
Induktiver Drehübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Leitungen wenigstens eine Koaxialleitung (12, 13) umfasst, wobei die Summe der durch den Innenleiter und den Ausseleiter fliessenden Ströme im wesentlichen gleich Null ist.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Koaxialleitung (12, 13) einen Inneleiter mit HF-Litze und einen Aussenleiter wahlweise mit HF-Litze, Schirmgeflecht oder Folie umfasst.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Koaxialleitung (12, 13) einen weiteren Schirm umfasst.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Koaxialleitung (12, 13) in wenigstens zwei teilstücke aufgeteilt ist, wobei zwischen den Teilstücken jeweils Hin- und Rückleiter vertauscht werden.
Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Innenleiter einer Koaxialleitung (12, 13) elektrisch durch eine Kapazität mit einem Aussenleiter verbunden ist, um die Ableitströme zu symmetrieren.
Leitungsanordnung zur Ankoppelung einer Last (16) an einen Inverter (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung wenigstens zwei Koaxialleitungen (12, 13) umfasst, deren Schirme auf dem größten Teil ihrer Länge elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die Innenleiter jeweils mit Spannungen versorgt werden, deren gesamte Summe im Wesentlichen gleich Null ist.
Leitungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsanordnung zwei Koaxialleitungen (12, 13) umfasst, wobei die Innenleiter der beiden Koaxialleitungen jeweils mit gleich hohen Spannungen entgegengesetzter Polarität versorgt werden.
Leitungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Ende der Leitungsanordnung ein Isolationstransformator mit einem Mittelabgriff vorgesehen ist, wobei die Wicklungsenden mit den Innenleitern der beiden Koaxialleitungen und der Mittelabgriff mit den Schirmen verbunden ist.
Leitungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme der wenigstens zwei Koaxialleitungen (12, 13) mit einer Schaltungsmasse und/oder einem Schutzleiter verbunden sind.
Computertomograph umfassend einen Drehübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder eine Leitungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14.