DE102014219832A1 - Computer tomography device with a direct drive - Google Patents
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Abstract
Für einen besonders leistungsfähigen, gleichzeitig hochqualitativen und kostengünstigen Antrieb besitzt ein Computertomographiegerät einen Stator und einen relativ dazu rotierbaren ringförmigen Rotor, wobei das Computertomographiegerät einen hochpolig permanenterregten elektrischen Direktantrieb zur Erzeugung der Rotationsbewegung des Rotors aufweist, wobei der Stator als aktive Komponenten mindestens ein Statorsegment mit stromdurchflossenen Wicklungen und der Rotor mindestens ein Rotorsegment mit jeweils mindestens einem mehrpoligen Bauteil aufweist, wobei die stromdurchflossenen Wicklungen mit dem jeweiligen mehrpoligen Bauteil über einen Luftspalt zwischen Stator und Rotor magnetisch zusammenwirken, und wobei jedes mehrpolige Bauteil derart ausgebildet ist, dass es eine Oberseite und eine Unterseite, einen ersten magnetischen Pol, der eine Oberfläche auf der Oberseite besitzt, einen zweiten magnetischen Pol, der eine Oberfläche in einer tangentialen Richtung benachbart zu dem ersten magnetischen Pol auf der Oberseite besitzt, und eine weichmagnetische Vorrichtung, die eine Ausnehmung zwischen dem ersten magnetischen Pol und dem zweiten magnetischen Pol aufweist, umfasst, wobei eine senkrechte Richtung von der Oberseite zu der Unterseite senkrecht zu einer tangentialen Richtung gerichtet ist, und wobei der erste magnetische Pol einen Permanentmagneten mit einer Magnetisierung in einer Richtung und der zweite magnetische Pol keinen Permanentmagneten aufweisen.For a particularly powerful, at the same time high-quality and cost-effective drive has a computer tomography device a stator and a rotatable relative thereto annular rotor, the computed tomography device has a high-pole permanent-magnet direct electrical drive to generate the rotational movement of the rotor, the stator as active components at least one stator segment with current flowing through Windings and the rotor has at least one rotor segment, each having at least one multi-pole component, wherein the current-carrying windings magnetically interact with the respective multi-pole component via an air gap between the stator and rotor, and wherein each multi-pole component is formed such that it has an upper side and a lower side a first magnetic pole having a surface on top, a second magnetic pole having a surface adjacent in a tangential direction the first magnetic pole on the upper side, and a soft magnetic device having a recess between the first magnetic pole and the second magnetic pole, wherein a vertical direction is directed from the upper side to the lower side perpendicular to a tangential direction, and wherein the first magnetic pole has a permanent magnet with a magnetization in one direction and the second magnetic pole has no permanent magnet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Computertomographiegerät mit einem Stator und einem relativ dazu rotierbaren ringförmigen Rotor und einem hochpolig permanenterregten elektrischen Direktantrieb zur Erzeugung der Rotationsbewegung des Rotors gemäß dem Patentanspruch 1. The invention relates to a computed tomography device having a stator and a rotor rotatable relative thereto and a high-pole permanently excited direct electrical drive for generating the rotational movement of the rotor according to claim 1.
Ein Computertomographiegerät (CT) weist i.A. sowohl einen ringförmigen Stator als auch einen ringförmigen Rotor auf, wobei auf dem Rotor eine Röntgenquelle und ein fächerförmiger Röntgendetektor angeordnet sind. Der Rotor muss mit sehr hoher Präzision und großer Geschwindigkeit um ein zentral angeordnetes Untersuchungsobjekt rotieren, um die notwendigen Anforderungen für hochqualitative Röntgenbildgebung zu erfüllen. Beispielsweise muss der Röntgendetektor auf einer Kreisbahn von ca. 1 m Durchmesser und mit einer Geschwindigkeit von ca. 200 bis 400 rpm um das Untersuchungsobjekt rotieren. Die rotierende Anordnung hat z.B. eine Masse von ca. 500 bis 600 kg. A computed tomography (CT) device i.A. both an annular stator and an annular rotor, wherein on the rotor, an X-ray source and a fan-shaped X-ray detector are arranged. The rotor has to rotate around a centrally arranged object of investigation with very high precision and high speed in order to meet the necessary requirements for high-quality X-ray imaging. For example, the X-ray detector has to rotate on a circular path of about 1 m in diameter and at a speed of about 200 to 400 rpm around the examination subject. The rotating arrangement has e.g. a mass of about 500 to 600 kg.
In bekannten Computertomographiegeräten erfolgt der Antrieb einer solchen Anordnung mittels eines Zahnriemenantriebs oder eines Direktantriebs nach dem Stand der Technik. Ein Zahnriemenantrieb ist dabei relativ kostengünstig, erfordert jedoch auch einen hohen Wartungsbedarf und besitzt eine geringe Dynamik. Ein CT mit einem bekannten (elektrischer) Direktantrieb ist z.B. folgendermaßen aufgebaut: Der ringförmige Stator weist mindestens ein Statorsegment (auch: Primärteil) auf, welches als mit bestrombaren Spulen bestückte Blechpakete ausgebildet ist, auf den ringförmigen und im Allgemeinen facettierten Rotor sind Permanentmagnete aufgebracht (auch: Sekundärteil). Dadurch entstehen folgende Nachteile: Die Permanentmagnete müssen i.A. auf den ringförmigen Rotorträger geklebt werden; wenn der Rotorträger Facetten aufweist, können quaderförmige Magnete auf dem Rotorträgerring montiert werden, was jedoch sehr teuer ist; wenn der Rotorträger keine Facetten aufweist, müssen gebogene Schalenmagnete auf dem Rotorträger montiert werden, welche ebenfalls sehr teuer sind. Insgesamt ist der Bedarf an temperaturbeständigen Selten-Erd-Magneten sehr hoch. In known computed tomography devices, the drive of such an arrangement is effected by means of a toothed belt drive or a direct drive according to the prior art. A belt drive is relatively inexpensive, but also requires a high maintenance and has low dynamics. A CT with a known (electric) direct drive is e.g. The ring-shaped stator has at least one stator segment (also: primary part), which is designed as laminated cores equipped with energizable coils, on the annular and generally faceted rotor permanent magnets are applied (also: secondary part). This results in the following disadvantages: The permanent magnets must i.A. are glued to the annular rotor carrier; if the rotor carrier has facets, cuboidal magnets can be mounted on the rotor carrier ring, which is very expensive; If the rotor carrier has no facets, bent shell magnets must be mounted on the rotor arm, which are also very expensive. Overall, the need for temperature-resistant rare earth magnets is very high.
Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Computertomographiegerät mit einem Antrieb bereitzustellen, welches die Probleme aus dem Stand der Technik vermeidet. It is an object of the present invention to provide a computed tomography device with a drive, which avoids the problems of the prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Computertomographiegerät mit einem Direktantrieb gemäß dem Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche. The object is achieved by a computed tomography device with a direct drive according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Computertomographiegerät besitzt einen Stator und einen relativ dazu rotierbaren ringförmigen Rotor, wobei das Computertomographiegerät einen hochpolig permanenterregten elektrischen Direktantrieb zur Erzeugung der Rotationsbewegung des Rotors aufweist, wobei der Stator als aktive Komponenten mindestens ein Statorsegment, insbesondere mindestens zwei diametral zueinander angeordnete Statorsegmente, mit stromdurchflossenen Wicklungen und der Rotor mindestens ein, insbesondere mindestens zwei Rotorsegmente, mit jeweils mindestens einem mehrpoligen Bauteil aufweist, wobei die stromdurchflossenen Wicklungen mit dem jeweiligen mehrpoligen Bauteil über einen Luftspalt zwischen Stator und Rotor magnetisch zusammenwirken, und wobei jedes mehrpolige Bauteil derart ausgebildet ist, dass es eine Oberseite und eine Unterseite, einen ersten magnetischen Pol, der eine Oberfläche auf der Oberseite besitzt, einen zweiten magnetischen Pol, der eine Oberfläche in einer tangentialen Richtung benachbart zu dem ersten magnetischen Pol auf der Oberseite besitzt, und eine weichmagnetische Vorrichtung, die eine Ausnehmung zwischen dem ersten magnetischen Pol und dem zweiten magnetischen Pol aufweist, umfasst, wobei eine senkrechte Richtung von der Oberseite zu der Unterseite senkrecht zu einer tangentialen Richtung gerichtet ist, und wobei der erste magnetische Pol einen Permanentmagneten mit einer Magnetisierung in einer Richtung und der zweite magnetische Pol keinen Permanentmagneten aufweisen. The computed tomography device according to the invention has a stator and a rotatable relative to annular rotor, the computed tomography device has a high-pole permanent-magnet electric direct drive to generate the rotational movement of the rotor, the stator as active components at least one stator, in particular at least two diametrically opposed stator segments, with current flowing through Windings and the rotor at least one, in particular at least two rotor segments, each having at least one multi-pole component, wherein the current-carrying windings magnetically interact with the respective multi-pole component via an air gap between the stator and rotor, and wherein each multi-pole component is designed such that it a top and a bottom, a first magnetic pole having a surface on top, a second magnetic pole having a surface in a tange and a soft magnetic device having a recess between the first magnetic pole and the second magnetic pole, wherein a vertical direction from the top to the bottom perpendicular to a tangential direction and wherein the first magnetic pole has a permanent magnet with a magnetization in one direction and the second magnetic pole has no permanent magnet.
Der Rotor des erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts trägt im Allgemeinen einen Röntgendetektor, z.B. einen fächerförmigen Röntgendetektor, und eine Röntgenquelle (Röntgenstrahler) und rotiert zur Aufnahme von einer Vielzahl von Röntgenbildern um ein Untersuchungsobjekt, welches im Inneren des ringförmigen Rotors angeordnet ist. The rotor of the computed tomography device according to the invention generally carries an X-ray detector, e.g. a fan-shaped X-ray detector, and an X-ray source (X-ray source), and rotates to receive a plurality of X-ray images around an examination subject disposed inside the annular rotor.
Außerdem kann vorteilhaft kostengünstig ein mehrpoliges Bauteil einen geringen Anteil an kostenintensiven Teilen trotz hoher Anforderungen an die Qualität eines elektrischen Antriebs mit mehrpoligem Bauteil aufweisen. Kostenintensive Bauteile sind z.B. Permanentmagnete. In addition, advantageously a cost-effective multipolar component can have a small proportion of cost-intensive parts despite high demands on the quality of an electric drive with mehrpoligem component. Costly components are e.g. Permanent magnets.
Ein magnetischer Pol, insbesondere der erste magnetische Pol oder der zweite magnetische Pol, ist ein Ort, in dessen Umgebung die magnetische Feldstärke besonders hoch ist. Dies wird vorteilhaft bei dem ersten magnetischen Pol dadurch erreicht, dass der erste magnetische Pol einen Permanentmagneten aufweist. Der zweite magnetische Pol umfasst hierfür vorteilhaft ein weichmagnetisches Material, das magnetisch besser leitend ist als die Umgebung des zweiten magnetischen Pols. A magnetic pole, in particular the first magnetic pole or the second magnetic pole, is a location in the vicinity of which the magnetic field strength is particularly high. This is advantageously achieved in the first magnetic pole, the first magnetic pole has a permanent magnet. For this purpose, the second magnetic pole advantageously comprises a soft-magnetic material which is magnetically more conductive than the surroundings of the second magnetic pole.
Der zweite magnetische Pol kann hierfür vorteilhaft kostengünstig in einer hohen Qualität ferromagnetische Metalle wie zum Beispiel Eisen, Kobalt, Nickel oder ferromagnetischen Legierungen wie zum Beispiel Eisen-Silizium-Legierungen (Blech, Dynamoblech) oder Eisen-Kobalt-Legierungen aufweisen, um das Magnetfeld im zweiten magnetischen Pol zu konzentrieren. Die ferromagnetischen Metalle bzw. Legierungen können vorteilhaft kostengünstig in hoher Qualität z.B. durch Umformen und/oder Stanzen in den erforderlichen Maßen hergestellt werden. Die relative Permeabilitätszahl ferromagnetischer Stoffe ist deutlich größer als 1. Vorteilhaft hat Eisen oder bestimmte ferromagnetische Eisenlegierungen, wie z.B. Eisen-Silizium-Legierungen, eine relative Permeabilitätszahl von größer als 300. So kann vorteilhaft kostengünstig in einer hohen Qualität Eisen oder bestimmte ferromagnetische Eisenlegierungen, wie z.B. Eisen-Silizium-Legierungen, das Magnetfeld im zweiten magnetischen Pol konzentrieren. For this purpose, the second magnetic pole can advantageously have high-quality ferromagnetic metals such as iron, cobalt, nickel or ferromagnetic alloys such as iron-silicon alloys (sheet metal, dynamo sheet) or iron-cobalt alloys, for example, in order to increase the magnetic field in the concentrate second magnetic pole. The ferromagnetic metals or alloys can advantageously be inexpensively produced in high quality, e.g. be made by forming and / or punching in the required dimensions. The relative permeability of ferromagnetic materials is significantly greater than 1. Advantageously, iron or certain ferromagnetic iron alloys, such as e.g. Iron-silicon alloys, a relative permeability greater than 300. Thus, advantageously, cost-effective, high quality iron or certain ferro-ferromagnetic iron alloys, e.g. Iron-silicon alloys that focus magnetic field in the second magnetic pole.
Vorteilhaft muss der zweite magnetische Pol auch nicht zwingend eine Wicklung aufweisen, die ein Magnetfeld erzeugt, das im Wesentlichen zeitlich konstant ist. So kann bei dem zweiten magnetischen Pol vorteilhaft auf einen Permanentmagneten verzichtet werden. Advantageously, the second magnetic pole does not necessarily have to have a winding which generates a magnetic field which is essentially constant over time. Thus, a permanent magnet can advantageously be dispensed with in the case of the second magnetic pole.
Die weichmagnetische Vorrichtung kann einen magnetischen Fluss zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Pol führen. So kann der zweite magnetische Pol aus einem weichmagnetischen Material bestehen. The soft magnetic device may conduct a magnetic flux between the first and second magnetic poles. Thus, the second magnetic pole may be made of a soft magnetic material.
Da Permanentmagnete im Allgemeinen von kostenintensiven Selten-Erd-Magneten gebildet werden, wird der Bedarf an solchen Permanentmagneten bei nahezu gleich bleibender Performance halbiert, die Herstellungskosten für ein erfindungsgemäßes CT mit einem derartigen Direktantrieb sind also deutlich geringer. Since permanent magnets are generally formed by costly rare-earth magnets, the need for such permanent magnets is halved with almost constant performance, the production costs for a CT according to the invention with such a direct drive are thus significantly lower.
Bei dem erfindungsgemäßen Computertomographiegerät mit den verwendeten mehrpoligen Bauteilen können die Rotorsegmente besonders einfach und ohne Einbuße bei der Qualität des Antriebs kraft- und formschlüssig an die Krümmung des ringförmigen Rotors angepasst gebaut und aufgebracht werden. In vorteilhafter Weise sind hierfür die mehrpoligen Bauteile zumindest entlang ihrer Unterseite an die Krümmung des ringförmigen Rotors angepasst geformt und angeordnet. Dies ist mit herkömmlichen Direktantrieben nur dann möglich, wenn aufwändige Schalenmagnete verwendet wurden bzw. bereits der ringförmige Rotor durch zusätzliche Bearbeitung, z.B. Fräsen, eine facettierte Außenfläche zum Kleben von quaderförmigen Permanentmagneten erhält, was aber beides sehr aufwändig ist. Bei dem erfindungsgemäßen Computertomographiegerät kann bei der Herstellung des Rotors ganz einfach ein ringförmiger Träger mit einer gerundeten Außenfläche verwendet werden, auf der die Rotorsegmente befestigt werden. In the computed tomography device according to the invention with the multi-pole components used, the rotor segments can be built and applied particularly simple and without loss of the quality of the drive force and form fit to the curvature of the annular rotor. For this purpose, the multi-pole components are advantageously adapted and arranged at least along their underside to the curvature of the annular rotor. This is possible with conventional direct drives only if elaborate shell magnets were used or already the annular rotor by additional processing, e.g. Milling, a faceted outer surface for bonding cuboid permanent magnet receives, but both are very complex. In the computed tomography device according to the invention can be used in the manufacture of the rotor quite simply an annular carrier with a rounded outer surface on which the rotor segments are attached.
Das erfindungsgemäße Computertomographiegerät bzw. der verwendete Direktantrieb ist gegenüber einem wartungsintensiven Zahnriemenantrieb sehr pflegeleicht und besitzt auch ohne Aufwand eine hohe Lebensdauer. The computed tomography device according to the invention or the direct drive used is very easy to maintain compared to a maintenance-intensive toothed belt drive and also has a long service life without any outlay.
Der magnetische Rückschluss bei bekannten Direktantrieben erfolgt über den ringförmigen, im Allgemeinen aus massivem Stahl gefertigten Rotor. Bei dem erfindungsgemäßen Computertomographiegerät kann der magnetische Rückschluss in das Rotorsegment integriert ausgeführt werden, durch das Vorhandensein der weichmagnetischen Vorrichtung (z.B. Blech, Dynamoblech, z.B. als lamellenförmiges Blechpaket ausgebildet). Dies führt zu dem Vorteil, dass die Eisenverluste im Rotor gegenüber den bekannten CT-Direktantrieben mit massivem Eisenrückschluss reduziert werden. The magnetic return in known direct drives via the annular, generally made of solid steel rotor. In the computed tomography apparatus according to the present invention, the magnetic flux can be made integral with the rotor segment by the presence of the soft magnetic device (e.g., plate, dynamo plate, e.g., a lamellar laminated core). This leads to the advantage that the iron losses in the rotor are reduced compared to the known CT direct drives with solid iron yoke.
Das oder die Statorsegmente können z.B. in einem stationären Lager angeordnet sein. Ein typisches Statorsegment kann die Form eines Ringsegmentes aufweisen das sich in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 20° erstreckt, aber auch kleiner oder größer ausgebildet sein. Die Statorsegmente können auch zusammen einen vollständigen Ring bilden. Das Drehmoment des Antriebs kann durch die Anzahl der Statorsegmente nach Bedarf skaliert werden. The stator segment (s) may be e.g. be arranged in a stationary warehouse. A typical stator segment may have the shape of a ring segment extending in the circumferential direction over an angle of about 20 °, but also be formed smaller or larger. The stator segments can also form a complete ring together. The torque of the drive can be scaled by the number of stator segments as needed.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist das mehrpolige Bauteil einen weiteren ersten magnetischen Pol ohne Permanentmagneten auf, der eine Oberfläche auf der Oberseite besitzt, wobei in tangentialen Richtungen der erste magnetische Pol sich zwischen dem weiteren ersten magnetischen Pol und dem zweiten magnetischen Pol befindet. So können zu beiden Seiten des Permanentmagneten Bereiche ohne Permanentmagnete platzsparend mit geringem zusätzlichen Platzbedarf neben der Anordnung magnetischer Pole zur Verfügung gestellt werden. According to one embodiment of the invention, the multi-pole component has a further first magnetic pole without permanent magnets, which has a surface on the top, wherein in tangential directions of the first magnetic pole is between the other first magnetic pole and the second magnetic pole. Thus, areas without permanent magnets can be made available on both sides of the permanent magnet to save space with little additional space required in addition to the arrangement of magnetic poles.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist jedes mehrpolige Bauteil mindestens einen weiteren ersten magnetischen Pol, der eine Oberfläche auf der Oberseite besitzt, und mindestens einen weiteren zweiten magnetischen Pol, der eine Oberfläche in einer tangentialen Richtung benachbart zu dem ersten magnetischen Pol auf der Oberseite besitzt, auf, wobei der mindestens eine weitere erste magnetische Pol einen Permanentmagneten und der mindestens eine weitere zweite magnetische Pol keinen Permanentmagneten aufweist, und wobei die ersten und die zweiten magnetischen Pole in tangentialer Richtung in abwechselnder Abfolge angeordnet sind, wobei die weichmagnetische Vorrichtung jeweils eine Ausnehmung zwischen den magnetischen Polen aufweist. Auf diese Weise umfasst das mehrpolige Bauteil mehrere magnetische Pole, um den Montageaufwand bei der Herstellung oder Wartung der Rotorsegmente gering zu halten. Besonders vorteilhaft weist jedes mehrpolige Bauteil eine Vielzahl von ersten magnetischen Polen und eine Vielzahl von zweiten magnetischen Polen, insbesondere genau vier erste magnetische Pole und fünf zweite magnetische Pole, auf. According to a further embodiment of the invention, each multi-pole component has at least one further first magnetic pole which has a surface on the upper side, and at least one further second magnetic pole which has a surface in a tangential direction adjacent to the first magnetic pole on the The upper side has, wherein the at least one further first magnetic pole has a permanent magnet and the at least one further second magnetic pole has no permanent magnet, and wherein the first and the second magnetic poles are arranged in the tangential direction in an alternating sequence, wherein the soft magnetic device respectively has a recess between the magnetic poles. In this way, the multi-pole component comprises a plurality of magnetic poles in order to minimize the assembly effort in the manufacture or maintenance of the rotor segments. Particularly advantageously, each multi-pole component has a plurality of first magnetic poles and a plurality of second magnetic poles, in particular exactly four first magnetic poles and five second magnetic poles.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Stator mindestens ein Paar, insbesondere mindestens zwei Paare, von jeweils diametral zueinander angeordneten Statorsegmenten auf. Durch mehr als ein Statorsegment können bei Bedarf auch höhere Drehmomentanforderungen erfüllt werden. Die Statorsegmente können je nach Anwendung dimensioniert sein. So kann ein typisches Statorsegment wiederum eine tangentiale Erstreckung entlang des Umfangs von etwa 20° einnehmen, aber auch kleiner oder größer ausgebildet sein. Die Statorsegmente müssen nicht alle zueinander symmetrisch angeordnet sein, es ist jedoch für einen gleichmäßigen Antrieb vorteilhaft, wenn sie jeweils paarweise diametral zueinander angeordnet sind. According to a further embodiment of the invention, the stator has at least one pair, in particular at least two pairs, of in each case diametrically arranged stator segments. With more than one stator segment, higher torque requirements can be met if required. The stator segments can be dimensioned depending on the application. For example, a typical stator segment can again assume a tangential extension along the circumference of approximately 20 °, but can also be smaller or larger. The stator segments need not all be arranged symmetrically with respect to each other, but it is advantageous for a uniform drive if they are arranged in pairs diametrically opposite each other.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der ringförmige Rotor entlang seines Umfangs eine Vielzahl, insbesondere mindestens sechs, Rotorsegmente mit jeweils mindestens einem mehrpoligen Bauteil auf. Hierdurch kann ein Computertomographiegerät mit einem hochqualitativen Antrieb und hoher Leistung zur Verfügung gestellt werden. Die drehmomentbildende aktive Spurbreite, also die Erstreckung der magnetischen Pole der mehrpoligen Bauteile bzw. der Rotorsegmente in axialer Richtung kann typischerweise etwa 10 bis 30 mm betragen. Um das Drehmoment zu steigern, können entlang des Umfangs des Rotors jedoch auch jeweils zwei oder mehr Rotorsegmente in axialer Richtung nebeneinander angeordnet und somit die aktive Spurbreite verdoppelt oder vervielfacht werden. Die Spurbreite kann dann entsprechend etwa 20 bis 60 mm oder mehr betragen. Entsprechend der Spurbreite des Rotors muss auch die korrespondierende Spurbreite bzw. axiale Breite der Statorsegmente erhöht werden. According to a further embodiment of the invention, the annular rotor along its circumference on a plurality, in particular at least six, rotor segments, each having at least one multi-pole component. As a result, a computed tomography device with a high-quality drive and high performance can be provided. The torque-forming active track width, ie the extent of the magnetic poles of the multipolar components or the rotor segments in the axial direction may typically be about 10 to 30 mm. In order to increase the torque, however, along the circumference of the rotor, two or more rotor segments can also be arranged next to one another in the axial direction, and thus the active track width can be doubled or multiplied. The track width may then be corresponding to about 20 to 60 mm or more. Corresponding to the track width of the rotor, the corresponding track width or axial width of the stator segments must also be increased.
In vorteilhafter Weise ragt der zweite magnetische Pol gegenüber dem ersten magnetischen Pol aus der Oberseite heraus. So kann der Überhang, der sich durch das Herausragen des zweiten magnetischen Pols ergibt, den Permanentmagneten vorteilhaft schützen, insbesondere vor einem mechanischen Einwirken, beispielsweise vor Verunreinigung im Luftspalt und der Überhang kann zusätzlich die Vorschubkraft erhöhen. Advantageously, the second magnetic pole protrudes from the upper side with respect to the first magnetic pole. Thus, the overhang, which results from the protruding of the second magnetic pole, protect the permanent magnet advantageous, in particular against mechanical action, for example, from contamination in the air gap and the overhang can additionally increase the feed force.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die mehrpoligen Bauteile auf dem ringförmigen Rotor durch Verklebung befestigt. According to a further embodiment of the invention, the multi-pole components are mounted on the annular rotor by gluing.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen: The invention and further advantageous embodiments according to features of the subclaims are explained in more detail below with reference to schematically illustrated embodiments in the drawing, without thereby limiting the invention to these embodiments. Show it:
Eine erste tangentiale Richtung
Die Permanentmagnete können beispielsweise mit einem Kleber (z.B. einem 2k-Strukturkleber) auf der weichmagnetischen Vorrichtung
Das mehrpolige Bauteil
Die Unterseite
In der
In der
In der
In einer Ausführungsform sind die Rotorsegmente vergossen, so dass die jeweilige zwischen Permanentmagnet und zweitem magnetischem Pol verbleibende Aussparung
In einer Ausführungsform sind die Permanentmagnete des Rotorsegments entlang des Umfangs (in tangentialer Richtung) wenigstens 2-fach unterteilt ausgeführt, um die Wirbelstromverluste in den Permanentmagneten und damit deren thermische Belastung herabzusetzen. In one embodiment, the permanent magnets of the rotor segment are divided along the circumference (in the tangential direction) at least twice, in order to reduce the eddy current losses in the permanent magnets and thus their thermal load.
Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für einen besonders leistungsfähigen, gleichzeitig hochqualitativen und kostengünstigen Antrieb besitzt ein Computertomographiegerät einen Stator und einen relativ dazu rotierbaren ringförmigen Rotor, wobei das Computertomographiegerät einen hochpolig permanenterregten elektrischen Direktantrieb zur Erzeugung der Rotationsbewegung des Rotors aufweist, wobei der Stator als aktive Komponenten mindestens ein Statorsegment, insbesondere zwei diametral zueinander angeordnete Statorsegmente, mit stromdurchflossenen Wicklungen und der Rotor mindestens ein Rotorsegment, insbesondere mindestens sechs Rotorsegmente, mit jeweils mindestens einem mehrpoligen Bauteil aufweist, wobei die stromdurchflossenen Wicklungen mit dem jeweiligen mehrpoligen Bauteil über einen Luftspalt zwischen Stator und Rotor magnetisch zusammenwirken, und wobei jedes mehrpolige Bauteil derart ausgebildet ist, dass es eine Oberseite und eine Unterseite, einen ersten magnetischen Pol, der eine Oberfläche auf der Oberseite besitzt, einen zweiten magnetischen Pol, der eine Oberfläche in einer tangentialen Richtung benachbart zu dem ersten magnetischen Pol auf der Oberseite besitzt, und eine weichmagnetische Vorrichtung, die eine Ausnehmung zwischen dem ersten magnetischen Pol und dem zweiten magnetischen Pol aufweist, umfasst, wobei eine senkrechte Richtung von der Oberseite zu der Unterseite senkrecht zu einer tangentialen Richtung gerichtet ist, und wobei der erste magnetische Pol einen Permanentmagneten mit einer Magnetisierung in einer Richtung und der zweite magnetische Pol keinen Permanentmagneten aufweisen. The invention can be briefly summarized in the following way: For a particularly powerful, high-quality and cost-effective drive has a computed tomography device a stator and a rotatable relative thereto annular rotor, the computed tomography device has a high-pole permanent-magnet electric direct drive to generate the rotational movement of the rotor, the stator has as active components at least one stator segment, in particular two stator segments arranged diametrically opposite one another, with current-carrying windings and the rotor has at least one rotor segment, in particular at least six rotor segments, each having at least one multi-pole component, wherein the current-carrying windings with the respective multi-pole component via a Air gap between the stator and rotor magnetically cooperate, and wherein each multipolar device is formed such that it has an upper side and a lower side e, a first magnetic pole having a surface on the upper side, a second magnetic pole having a surface in a tangential direction adjacent to the first magnetic pole on the upper side, and a soft magnetic device having a recess between the first magnetic pole Pol and the second magnetic pole, wherein a vertical direction is directed from the top to the bottom perpendicular to a tangential direction, and wherein the first magnetic pole having a permanent magnet with a magnetization in one direction and the second magnetic pole having no permanent magnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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