DE102014219832A1 - Computer tomography device with a direct drive - Google Patents

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Andreas Dieges
Matthias Dorfner
Zeljko Jajtic
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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 EP 14175245 ist mehrpoliges Bauteil für einen neuartigen Direktantrieb bekannt, welches Bauteil mindestens zwei magnetische Pole aufweist, von denen einer einen Permanentmagneten und der andere keinen Permanentmagneten aufweist. From the non-prepublished patent application EP 14175245 is known multi-pole component for a novel direct drive, which component has at least two magnetic poles, one of which has a permanent magnet and the other no permanent magnet.

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:

1 eine Ansicht eines mehrpoligen (3-poligen) Bauteils eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts; 1 a view of a multi-pole (3-pin) component of a computed tomography device according to the invention;

2 eine Ansicht eines weiteren mehrpoligen (9-poligen) Bauteils eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts; 2 a view of another multi-pin (9-pin) component of a computed tomography device according to the invention;

3 eine Ansicht einer Stator-Rotor-Anordnung eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts; 3 a view of a stator-rotor assembly of a computed tomography device according to the invention;

4 ein ringförmiger Rotor mit Rotorsegmenten eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts; 4 an annular rotor with rotor segments of a computed tomography device according to the invention;

5 eine Ansicht eines Statorsegments eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts; und 5 a view of a stator segment of a computed tomography device according to the invention; and

6 ein Ausschnitt aus einem Statorsegment und einem gegenüberliegenden Rotorsegment eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts. 6 a detail of a stator and an opposite rotor segment of a computed tomography device according to the invention.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mehrpoligen (3-poligen) Bauteils 10. Das mehrpolige Bauteil 10 umfasst eine Oberseite 11, eine Unterseite 12 und einen ersten magnetischen Pol 13, der eine Oberfläche 14 auf der Oberseite 11 besitzt. Des Weiteren umfasst das mehrpolige Bauteil 10 einen zweiten magnetischen Pol 15, der eine Oberfläche 16 in einer tangentialen Richtung 22 benachbart zu dem ersten magnetischen Pol 13 auf der Oberseite 11 besitzt, und eine weichmagnetische Vorrichtung 17, wobei diese Vorrichtung 17 eine Ausnehmung 18 zwischen dem ersten magnetischen Pol 13 und dem zweiten magnetischen Pol 15 aufweist. Eine senkrechte Richtung 19 ist von der Oberseite 11 zu der Unterseite 12 senkrecht zu einer tangentialen Richtung 22 gerichtet. Das mehrpolige Bauteil 10 erstreckt sich in einer axialen Richtung 26, die senkrecht zu den tangentialen Richtungen 22, 24 und den senkrechten Richtungen 19, 25 verläuft. Die tangentialen Richtungen 22, 24 verlaufen in einer Schnittebene senkrecht zu der axialen Richtung 26 und weisen in der Schnittebene bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 leicht unterschiedliche Richtungen auf. Dies ist darin begründet, dass die Oberfläche 14 des ersten magnetischen Pols 13 und die Oberfläche 16 des zweiten magnetischen Pols 15 in der Schnittebene nicht oder nicht vollständig parallel zueinander verlaufen. 1 shows an embodiment of a multi-pole (3-pin) component 10 , The multipolar component 10 includes a top 11 , a bottom 12 and a first magnetic pole 13 that a surface 14 on the top 11 has. Furthermore, the multipole component comprises 10 a second magnetic pole 15 that a surface 16 in a tangential direction 22 adjacent to the first magnetic pole 13 on the top 11 has, and a soft magnetic device 17 , this device 17 a recess 18 between the first magnetic pole 13 and the second magnetic pole 15 having. A vertical direction 19 is from the top 11 to the bottom 12 perpendicular to a tangential direction 22 directed. The multipolar component 10 extends in an axial direction 26 , the perpendicular to the tangential directions 22 . 24 and the vertical directions 19 . 25 runs. The tangential directions 22 . 24 run in a sectional plane perpendicular to the axial direction 26 and indicate in the cutting plane in the embodiment according to 1 slightly different directions. This is due to the fact that the surface 14 of the first magnetic pole 13 and the surface 16 of the second magnetic pole 15 not in the cutting plane or not completely parallel to each other.

Eine erste tangentiale Richtung 22 verläuft in Richtung einer Tangente an die Oberfläche 14 des ersten magnetischen Pols 13 in der Schnittebene. Eine weitere tangentiale Richtung 24 verläuft in einer Richtung einer Tangente an der Oberfläche 16 des zweiten magnetischen Pols 15. Entsprechend gibt es eine senkrechte Richtung 25 von der Oberseite 11 zu der Unterseite 12 senkrecht zu der ersten tangentialen Richtung 22 gerichtet und eine senkrechte Richtung 25 von der Oberseite 11 zu der Unterseite 12 senkrecht zu der weiteren tangentialen Richtung 24. Der erste magnetische Pol 13 weist einen Permanentmagneten 20 mit einer Magnetisierung in einer Richtung 21 auf. Der zweite magnetische Pol 15 weist keinen Permanentmagneten auf. Die Richtung 21 der Magnetisierung des Permanentmagneten 20 verläuft überwiegend auf einer Linie 23 parallel zu einer senkrechten Richtung 19. Der Permanentmagnet 20 weist so an seinem ersten axialen Ende an der Oberfläche 14 des ersten magnetischen Pols 13 einen Nordpol und an der gegenüberliegenden Seite an seinem zweiten axialen Ende einen Südpol auf. A first tangential direction 22 runs in the direction of a tangent to the surface 14 of the first magnetic pole 13 in the cutting plane. Another tangential direction 24 runs in a direction of a tangent to the surface 16 of the second magnetic pole 15 , Accordingly, there is a vertical direction 25 from the top 11 to the bottom 12 perpendicular to the first tangential direction 22 directed and a vertical direction 25 from the top 11 to the bottom 12 perpendicular to the other tangential direction 24 , The first magnetic pole 13 has a permanent magnet 20 with a magnetization in one direction 21 on. The second magnetic pole 15 has no permanent magnet. The direction 21 the magnetization of the permanent magnet 20 runs mostly on a line 23 parallel to a vertical direction 19 , The permanent magnet 20 thus has its first axial end on the surface 14 of the first magnetic pole 13 a north pole and on the opposite side at its second axial end of a south pole.

Die Permanentmagnete können beispielsweise mit einem Kleber (z.B. einem 2k-Strukturkleber) auf der weichmagnetischen Vorrichtung 17 verklebt werden. Der zweite magnetische Pol 15 kann gegenüber dem ersten magnetischen Pol 13 aus der Oberseite 11 herausragen, um dessen Verschleiß zu minimieren. In 1 kann man das daran gut erkennen, dass eine Ecke des Permanentmagneten 20 gegenüber einer in tangentialer Richtung 22 benachbarten Ecke des zweiten magnetischen Pols 15 zurückgesetzt ist. Die Ausnehmung 18 verläuft entlang der Richtung 21 der Magnetisierung. Die Ausnehmung ist in dem Ausführungsbeispiel der 1 leer und weist damit eine geringe relative Permeabilitätszahl auf, die kleiner als 2 ist. Die weichmagnetische Vorrichtung 17 besteht aus in der axialen Richtung 26 geschichteten Blechen aus einem ferromagnetischen Metall und weist den zweiten magnetischen Pol 15 aus den Blechen gebildet auf. The permanent magnets can, for example, with an adhesive (eg, a 2k structural adhesive) on the soft magnetic device 17 be glued. The second magnetic pole 15 may be opposite to the first magnetic pole 13 from the top 11 protrude to minimize its wear. In 1 You can see that well, that a corner of the permanent magnet 20 opposite one in the tangential direction 22 adjacent corner of the second magnetic pole 15 is reset. The recess 18 runs along the direction 21 the magnetization. The recess is in the embodiment of 1 empty and thus has a low relative permeability, which is less than 2. The soft magnetic device 17 consists of in the axial direction 26 layered sheets of a ferromagnetic metal and has the second magnetic pole 15 formed from the sheets on.

Das mehrpolige Bauteil 10 weist einen weiteren zweiten magnetischen Pol 15 ohne Permanentmagneten auf, der eine Oberfläche auf der Oberseite 11 besitzt, wobei in tangentialen Richtungen 22, 24 der erste magnetische Pol 13 sich zwischen dem weiteren zweiten magnetischen Pol 15 und dem zweiten magnetischen Pol 15 befindet. The multipolar component 10 has another second magnetic pole 15 without permanent magnets on, which has a surface on top 11 possesses, being in tangential directions 22 . 24 the first magnetic pole 13 between the other second magnetic pole 15 and the second magnetic pole 15 located.

Die Unterseite 12 und/oder auch das gesamte mehrpolige Bauteil kann vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass es an den ringförmigen Rotor, auf welchen es aufgebracht wird, angepasst geformt ist, also insbesondere leicht gekrümmt. Die Bauteile können derart besonders einfach und effektiv auf dem ringförmigen Rotor befestigt werden, z.B. verklebt werden. Zusätzlich können wegen des Klebespalts zwischen dem Rotor und dem mehrpoligen Bauteil bzw. Rotorsegment z.B. kleine Noppen an der Unterseite angeordnet sein. The bottom 12 and / or the entire multi-pole component can advantageously be designed such that it is adapted to the annular rotor on which it is applied, so in particular slightly curved. The components can be attached to the ring-shaped rotor in a particularly simple and effective manner, for example by gluing. In addition, because of the adhesive gap between the rotor and the multi-pole component or rotor segment, for example, small nubs may be arranged on the underside.

In der 2 ist ein weiteres mehrpoliges, in diesem Fall 9-poliges Bauteil 10 gezeigt, welches vier erste magnetische Pole 13 und fünf zweite magnetische Pole 15 aufweist. Die ersten magnetischen Pole 13 werden wiederum von Permanentmagneten 20 gebildet und wechseln sich in ihrer Abfolge mit den zweiten magnetischen Polen 15, welche Teil der weichmagnetischen Vorrichtung 17 sind, ab, beginnend mit einem zweiten magnetischen Pol 15. Zur Verdeutlichung der tangentialen Ausbildung des mehrpoligen Bauteils und der gekrümmten Unterseite 12 zur besseren Anpassung an den Rotor 2 ist der Rotor 2 ebenfalls angedeutet gezeigt. Ein Rotorsegment 4 wird von einem oder mehreren in Umfangsrichtung des Rotors aneinandergefügten mehrpoligen Bauteilen gebildet, wobei es auch möglich ist, z.B. für eine größere Spurbreite und damit ein höheres Drehmoment, zwei oder mehr mehrpolige Bauteile 10 in axialer Richtung 26 nebeneinander anzuordnen. In the 2 is another multi-pole, in this case 9-pin component 10 shown which four first magnetic poles 13 and five second magnetic poles 15 having. The first magnetic poles 13 in turn are made of permanent magnets 20 formed and alternate in their sequence with the second magnetic poles 15 which part of the soft magnetic device 17 are starting from, starting with a second magnetic pole 15 , To illustrate the tangential design of the multipole component and the curved bottom 12 for better adaptation to the rotor 2 is the rotor 2 also shown indicated. A rotor segment 4 is formed by one or more mutually joined in the circumferential direction of the rotor multi-pole components, and it is also possible, for example, for a larger track width and thus a higher torque, two or more multi-pole components 10 in the axial direction 26 to arrange next to each other.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Computertomographiegerät bzw. eine Ausgestaltung der Anordnung der Statorsegmente eines solchen Gerätes. Das Computertomographiegerät weist einen Stator 1 auf, welcher im Allgemeinen statisch angeordnet ist, und einen ringförmigen Rotor 2, welcher im Allgemeinen drehbar zu dem Stator 1 angeordnet ist und um eine Drehachse 5 rotiert werden kann. Der Stator weist mindestens zwei diametral zueinander angeordnete Statorsegmente 3, im gezeigten Fall z.B. zwei Paare von diametral zueinander angeordneten Statorsegmenten 3 auf, welche z.B. in einem stationären Träger angeordnet sein können. Zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 2 befindet sich ein Luftspalt 30. Der ringförmige Rotor 2 ist im Allgemeinen innerhalb des Stators angeordnet. Jedes Statorsegment 3 weist mindestens eine stromdurchflossene Wicklung auf. In der 5 ist die Anordnung eines Statorsegments 3 relativ zu dem ringförmigen Rotor 2 nochmal beispielhaft gezeigt, wobei ein Blechpaket 6, ein Haltebügel 7 und eine Wicklung 8 angedeutet sind. 3 shows a computed tomography device according to the invention or an embodiment of the arrangement of the stator segments of such a device. The computed tomography device has a stator 1 which is generally arranged statically, and an annular rotor 2 which is generally rotatable with respect to the stator 1 is arranged and about a rotation axis 5 can be rotated. The stator has at least two stator segments arranged diametrically opposite one another 3 in the case shown, for example, two pairs of diametrically opposed stator segments 3 on, which may be arranged for example in a stationary support. Between the stator 1 and the rotor 2 there is an air gap 30 , The annular rotor 2 is generally located inside the stator. Each stator segment 3 has at least one current-carrying winding. In the 5 is the arrangement of a stator segment 3 relative to the annular rotor 2 shown again by way of example, with a laminated core 6 , a headband 7 and a winding 8th are indicated.

In der 4 ist ein Rotor 2 eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts näher gezeigt, welcher auf seinem äußeren Umfang eine Vielzahl von Rotorsegmenten 4 aufweist. Jedes der Rotorsegmente weist dabei mindestens ein mehrpoliges Bauteil entsprechend der obigen Beschreibung auf. Im gezeigten Fall weist jedes Rotorsegment genau ein mehrpoliges Bauteil auf, wobei ein mehrpoliges Bauteil genau 9 magnetische Pole aufweist, wie in 2 gezeigt. Von den 9 magnetischen Polen werden jeweils vier von Permanentmagneten gebildet und fünf von magnetischen Polen ohne Permanentmagnete (weichmagnetische Pole). Durch die entlang des Umfangs unterbrechungsfreie Anordnung von mehrpoligen Bauteilen kann sich die Gesamtzahl der Pole reduzieren, da der weichmagnetische Pol eines ersten Bauteils und der weichmagnetische Pol eines direkt daneben angeordneten zweiten Bauteils einen einzigen Pol bildet. So können z.B. 25 Rotorsegmente des Rotors unterbrechungsfrei aneinander entlang des Umfangs des Rotors angeordnet sein, um einen 200-poligen Motor (2p = 100) zu realisieren. Weitere, andere Ausbildungen mit mehr oder weniger Rotorsegmenten und mehr oder weniger Polen sind jederzeit möglich. In the 4 is a rotor 2 a computer tomography device according to the invention shown in more detail, which on its outer circumference a plurality of rotor segments 4 having. Each of the rotor segments has at least one multi-pole component according to the above description. In the case shown, each rotor segment has exactly one multi-pole component, wherein a multi-pole component has exactly 9 magnetic poles, as in FIG 2 shown. Of the 9 magnetic poles, four are each formed by permanent magnets and five by magnetic poles without permanent magnets (soft magnetic poles). By along the circumference uninterruptible arrangement of multi-pole components, the total number of poles can reduce, since the soft magnetic pole of a first component and the soft magnetic pole of a directly adjacent second component forms a single pole. For example, 25 rotor segments of the rotor can be arranged without interruption along the circumference of the rotor in order to realize a 200-pole motor (2p = 100). Further, other training with more or less rotor segments and more or less poles are possible at any time.

In der 5 ist ein Ausschnitt aus einer Rotor-Stator-Anordnung eines erfindungsgemäßen Computertomographiegeräts gezeigt, wobei der Rotor ringförmig innerhalb des Stators angeordnet ist. Der Stator weist dabei zwei diametral zueinander angeordnete Statorsegmente auf, von denen in der Zeichnung lediglich ein Statorsegment gezeigt ist. Das Statorsegment erstreckt sich entlang des Umfangs über einen Sektor von z.B. ca. 20°, kann aber auch größer oder kleiner ausgebildet sein. Das zweite Statorsegment entspricht in seiner Größe und Ausdehnung etwa dem ersten Statorsegment und ist entlang des Umfangs diametral zu diesem angeordnet. Bei Bedarf kann zur schnellen Beschleunigung und schnelleren Erreichen der Endgeschwindigkeit des Rotors auch eine Anordnung von mehr als zwei Statorsegmenten, z.B. vier oder sechs Statorsegmenten, vorgesehen sein, wobei diese bevorzugt paarweise diametral zueinander angeordnet sind. Es kann auch eine Vollbelegung des Stators mit Statorsegmenten vorgesehen sein, d.h. eine Statorbestückung mit der geometrisch maximal möglichen Anzahl von Statorsegmenten am Umfang. In the 5 a section of a rotor-stator assembly of a computed tomography device according to the invention is shown, wherein the rotor is arranged annularly within the stator. The stator has two diametrically opposed stator segments, of which only one stator segment is shown in the drawing. The stator segment extends along the circumference over a sector of, for example, about 20 °, but may also be formed larger or smaller. The second stator segment corresponds in size and extent approximately to the first stator segment and is arranged along the circumference diametrically thereto. If required, an arrangement of more than two stator segments, for example four or six stator segments, can be provided for rapid acceleration and faster achievement of the final speed of the rotor, wherein these are preferably arranged in pairs diametrically opposite each other. It can also be a full occupancy of the stator can be provided with stator segments, ie a stator assembly with the geometrically maximum possible number of stator segments on the circumference.

6 zeigt zur weiteren Verdeutlichung die Relativlage zwischen Statorsegment 3 und mehrpoligem Bauteil 10 eines Rotorsegments, von denen jeweils nur Ausschnitte gezeigt sind. Zwischen dem Statorsegment 3 und dem Rotorsegment ist ein Luftspalt 30 vorhanden, welcher das magnetische Zusammenwirken zwischen Statorsegment und Rotorsegment ermöglicht. Ein typischer Aufbau eines Statorsegments 3 ist ausschnittsweise gezeigt. So weist das Statorsegment einen Grundkörper 31 mit mindestens einem, im Allgemeinen einer Vielzahl von Zähnen 28 auf. Zwischen den Zähnen 28 befinden sich Nuten 29. Auf die Zähne 28 sind jeweils stromdurchflossene Wicklungen 27 aufgewickelt. Die Wicklungen 27 können z.B. als Zahnspulenwicklungen ausgebildet sein. In einem Betrieb des Computertomographiegeräts können die Wicklungen 27, die in unterschiedlichen Nuten 29 liegen, z.B. mit Wechselströmen unterschiedlicher Phasen einer Dreiphasenwechselstromquelle, beispielsweise eines Umrichters, bestromt werden, um ein sich in tangentialer Richtung entlang des Statorsegments änderndes Magnetfeld zu erzeugen, dass eine relative Rotationsbewegung des Rotors in der tangentialen Richtung bewirkt. 6 shows for further clarification, the relative position between the stator 3 and multipole component 10 a rotor segment, of which only sections are shown. Between the stator segment 3 and the rotor segment is an air gap 30 present, which allows the magnetic interaction between stator segment and rotor segment. A typical structure of a stator segment 3 is shown in sections. Thus, the stator segment has a base body 31 with at least one, generally a plurality of teeth 28 on. Between the teeth 28 there are grooves 29 , On the teeth 28 are each current-carrying windings 27 wound. The windings 27 For example, they can be designed as tooth coil windings. In an operation of the computed tomography device, the windings can 27 that are in different grooves 29 are energized, for example, with alternating currents of different phases of a three-phase AC power source, such as an inverter, to generate a tangential in the tangential direction along the stator segment changing magnetic field that causes a relative rotational movement of the rotor in the tangential direction.

In einer Ausführungsform sind die Rotorsegmente vergossen, so dass die jeweilige zwischen Permanentmagnet und zweitem magnetischem Pol verbleibende Aussparung 18 verfüllt wird. Der Verguss kann aus einer PU-Vergussmasse bestehen. In one embodiment, the rotor segments are potted, so that the respective remaining between the permanent magnet and the second magnetic pole recess 18 is filled. The potting can consist of a PU potting compound.

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.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 14175245 [0004] EP 14175245 [0004]

Claims (9)

Computertomographiegerät mit einem Stator (1) und einen relativ dazu rotierbaren ringförmigen Rotor (2), wobei das Computertomographiegerät einen hochpolig permanenterregten elektrischen Direktantrieb zur Erzeugung der Rotationsbewegung des Rotors (2) aufweist, wobei der Stator (1) als aktive Komponente mindestens ein Statorsegment (3) mit stromdurchflossenen Wicklungen (8, 27) und der Rotor (2) mindestens ein Rotorsegment (4) mit jeweils mindestens einem mehrpoligen Bauteil (10) aufweist, wobei die stromdurchflossenen Wicklungen (8, 27) mit dem jeweiligen mehrpoligen Bauteil (10) über einen Luftspalt (30) zwischen Stator (1) und Rotor (2) magnetisch zusammenwirken, und wobei jedes mehrpolige Bauteil (10) derart ausgebildet ist, dass es – eine Oberseite (11) und eine Unterseite (12), – einen ersten magnetischen Pol (13), der eine Oberfläche (14) auf der Oberseite (11) besitzt, – einen zweiten magnetischen Pol (15), der eine Oberfläche (16) in einer tangentialen Richtung (22, 24) benachbart zu dem ersten magnetischen Pol (13) auf der Oberseite (11) besitzt, und – eine weichmagnetische Vorrichtung (17), die eine Ausnehmung (18) zwischen dem ersten magnetischen Pol (13) und dem zweiten magnetischen Pol (15) aufweist, umfasst, – wobei eine senkrechte Richtung (19, 25) von der Oberseite (11) zu der Unterseite (12) senkrecht zu einer tangentialen Richtung (22, 24) gerichtet ist, und – wobei der erste magnetische Pol (13) einen Permanentmagneten (20) mit einer Magnetisierung in einer Richtung (21) und der zweite magnetische Pol (15) keinen Permanentmagneten aufweisen. Computer tomography device with a stator ( 1 ) and a rotatable annular rotor ( 2 ), wherein the computed tomography device is a high-pole permanent-magnet electric direct drive for generating the rotational movement of the rotor ( 2 ), wherein the stator ( 1 ) as active component at least one stator segment ( 3 ) with current-carrying windings ( 8th . 27 ) and the rotor ( 2 ) at least one rotor segment ( 4 ) each having at least one multi-pole component ( 10 ), wherein the current-carrying windings ( 8th . 27 ) with the respective multi-pole component ( 10 ) via an air gap ( 30 ) between stator ( 1 ) and rotor ( 2 ) interact magnetically, and wherein each multipole component ( 10 ) is designed such that - a top side ( 11 ) and a bottom ( 12 ), - a first magnetic pole ( 13 ), which has a surface ( 14 ) on the top ( 11 ), - a second magnetic pole ( 15 ), which has a surface ( 16 ) in a tangential direction ( 22 . 24 ) adjacent to the first magnetic pole ( 13 ) on the top ( 11 ), and - a soft magnetic device ( 17 ), which has a recess ( 18 ) between the first magnetic pole ( 13 ) and the second magnetic pole ( 15 ), wherein - a vertical direction ( 19 . 25 ) from the top ( 11 ) to the bottom ( 12 ) perpendicular to a tangential direction ( 22 . 24 ), and - wherein the first magnetic pole ( 13 ) a permanent magnet ( 20 ) with a magnetization in one direction ( 21 ) and the second magnetic pole ( 15 ) have no permanent magnet. Computertomographiegerät nach Anspruch 1, wobei das mehrpolige Bauteil (10) einen weiteren ersten magnetischen Pol (13) ohne Permanentmagneten aufweist, der eine Oberfläche (14) auf der Oberseite (11) besitzt, wobei in tangentialen Richtungen der erste magnetische Pol (13) sich zwischen dem weiteren ersten magnetischen Pol (13) und dem zweiten magnetischen Pol (15) befindet. Computed tomography device according to claim 1, wherein the multipolar component ( 10 ) a further first magnetic pole ( 13 ) without permanent magnets having a surface ( 14 ) on the top ( 11 ), wherein in tangential directions the first magnetic pole ( 13 ) between the further first magnetic pole ( 13 ) and the second magnetic pole ( 15 ) is located. Computertomographiegerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes mehrpolige Bauteil (10) mindestens einen weiteren ersten magnetischen Pol (13), der eine Oberfläche (14) auf der Oberseite (11) besitzt, und mindestens einen weiteren zweiten magnetischen Pol (15), der eine Oberfläche (16) in einer tangentialen Richtung (22, 24) benachbart zu dem ersten magnetischen Pol (13) auf der Oberseite (11) besitzt, aufweist, wobei der mindestens eine weitere erste magnetische Pol (13) einen Permanentmagneten (20) und der mindestens eine weitere zweite magnetische Pol (15) keinen Permanentmagneten aufweist, und wobei die ersten und die zweiten magnetischen Pole in tangentialer Richtung (22, 24) in abwechselnder Abfolge angeordnet sind, wobei die weichmagnetische Vorrichtung jeweils eine Ausnehmung (18) zwischen den magnetischen Polen aufweist. Computed tomography device according to claim 1 or 2, wherein each multi-pole component ( 10 ) at least one further first magnetic pole ( 13 ), which has a surface ( 14 ) on the top ( 11 ), and at least one further second magnetic pole ( 15 ), which has a surface ( 16 ) in a tangential direction ( 22 . 24 ) adjacent to the first magnetic pole ( 13 ) on the top ( 11 ), wherein the at least one further first magnetic pole ( 13 ) a permanent magnet ( 20 ) and the at least one further second magnetic pole ( 15 ) has no permanent magnet, and wherein the first and the second magnetic poles in the tangential direction ( 22 . 24 ) are arranged in alternating sequence, wherein the soft magnetic device each have a recess ( 18 ) between the magnetic poles. Computertomographiegerät nach Anspruch 3, wobei jedes mehrpolige Bauteil (10) eine Vielzahl von ersten magnetischen Polen (13) und eine Vielzahl von zweiten magnetischen Polen (15), insbesondere genau vier erste magnetische Pole (13) und fünf zweite magnetische Pole (15), aufweist. Computed tomography device according to claim 3, wherein each multipole component ( 10 ) a plurality of first magnetic poles ( 13 ) and a plurality of second magnetic poles ( 15 ), in particular exactly four first magnetic poles ( 13 ) and five second magnetic poles ( 15 ), having. Computertomographiegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Stator (1) mindestens ein Paar, insbesondere zwei Paare, von jeweils diametral zueinander angeordneten Statorsegmenten (3) aufweist. Computed tomography device according to one of the preceding claims, wherein the stator ( 1 ) at least one pair, in particular two pairs, of in each case diametrically arranged stator segments (US Pat. 3 ) having. Computertomographiegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der ringförmige Rotor (2) entlang seines Umfangs eine Vielzahl, insbesondere mindestens sechs, Rotorsegmente (4) mit jeweils mindestens einem mehrpoligen Bauteil (10) aufweist. Computed tomography device according to one of the preceding claims, wherein the annular rotor ( 2 ) along its circumference a plurality, in particular at least six, rotor segments ( 4 ) each having at least one multi-pole component ( 10 ) having. Computertomographiegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite magnetische Pol (15) gegenüber dem ersten magnetischen Pol (13) aus der Oberseite (11) herausragt. Computed tomography device according to one of the preceding claims, wherein the second magnetic pole ( 15 ) with respect to the first magnetic pole ( 13 ) from the top ( 11 ) stands out. Computertomographiegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mehrpoligen Bauteile (10) entlang ihrer Unterseite an die Krümmung des ringförmigen Rotors (2) angepasst angeordnet sind. Computed tomography device according to one of the preceding claims, wherein the multipolar components ( 10 ) along its underside to the curvature of the annular rotor ( 2 ) are arranged adjusted. Computertomographiegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mehrpoligen Bauteile (10) auf dem ringförmigen Rotor (2) durch Verklebung oder Verguß befestigt sind. Computed tomography device according to one of the preceding claims, wherein the multipolar components ( 10 ) on the annular rotor ( 2 ) are attached by gluing or casting.
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