DE102017131317A1

DE102017131317A1 - Statorloser Elektromotor für ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem und Verfahren dafür

Info

Publication number: DE102017131317A1
Application number: DE102017131317.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Garcia; Tamer Fahed Khalaf; Jason Montclair Pittman; Anton Linz; William John Bonneau; Chinmoy Goswami; Vandana Rallabandi; Rahul Radhakrishna PILLAI; Srinivas Satya Sai Mallampalli; Suma Memana Narayana Bhat; Viswanathan Kanakasabai
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2017-01-03
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-07-05
Also published as: KR20180080135A; US10330754B2; US20180188340A1; JP2018114268A; CN108333541A; KR102026008B1; JP6660368B2; CN108333541B

Abstract

Es ist ein statorloser Elektromotor (86) für ein MR-Bildgebungssystem (10) geschaffen. Der statorlose Elektromotor (86) enthält einen Körper (88), einen drehbaren Rotor (90), der mit dem Körper (88) verbunden ist, und wenigstens eine Spulenwicklung (92), die an dem Rotor (90) angeordnet ist. Die wenigstens eine Spulenwicklung (92) ist derart angeordnet, dass sie den Rotor (90) in Drehung versetzt, wenn sie in Gegenwart eines Magnetfeldes (94), das durch eine Magnetanordnung (56) des MR-Bildgebungssystems (10) erzeugt wird, durch einen elektrischen Strom erregt ist.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der Erfindung betreffen allgemein Magnetresonanz(MR)-Bildgebungssysteme und insbesondere einen statorlosen Elektromotor für ein MR-Bildgebungssystem und Verfahren dafür.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
MR-Bildgebung ist eine weithin anerkannte und kommerziell verfügbare Technik zur Gewinnung digitalisierter visueller Bilder, die die innere Struktur von Objekten mit beträchtlichen Beständen von Atomkernen, die für eine kernmagnetische Resonanz („NMR“, nuclear magnetic resonance) empfindlich sind, darstellen. Viele MR-Bildgebungssysteme verwenden supraleitende Magnete, um ein Objekt / einen Patienten durch Anlegen eines starken Hauptmagnetfeldes an die Kerne in dem abzubildenden Objekt zu scannen. Die Kerne werden durch ein Hochfrequenz („RF“, radio frequency)-Signal / einen HF-Impuls angeregt, das bzw. der durch eine HF-Spule bei charakteristischen NMR(Larmor)-Frequenzen ausgesandt wird. Durch eine räumliche Störung lokal begrenzter Magnetfelder, die das Objekt umgeben, und eine Analyse der resultierenden HF-Antworten von den Kernen, wenn die angeregten Protonen zu ihrem energieärmeren Normalzustand zurück relaxieren, wird eine Karte oder ein Bild dieser Kernantworten als Funktion ihrer räumlichen Position generiert und angezeigt. Ein Bild der Kernantworten liefert eine nichtinvasive Ansicht einer inneren Struktur eines Objektes.
Viele MR-Bildgebungssysteme verwenden Gebläse, die durch Elektromotoren angetrieben sind, um die Elektronik innerhalb desselben allgemeinen Bereiches wie die supraleitenden Magnete zu kühlen. Viele derartige Elektromotoren enthalten jedoch eisenhaltige Komponenten, z.B. Statoren, in denen das durch die supraleitenden Magnete eingeprägte Magnetfeld eine Magnetkraft induzieren kann, ohne dass die Komponenten durch einen elektrischen Strom gespeist werden. Demzufolge werden die eisenhaltigen Komponenten vieler derartiger Elektromotoren zu dem Zentrum des starken Magnetfeldes hin, z.B. in Richtung der supraleitenden Magnete, angezogen, wenn die Elektromotoren nicht im Betrieb sind. Unter bestimmten Umständen kann die Anziehung der eisenhaltigen Komponenten innerhalb derartiger Elektromotoren die Elektromotoren veranlassen, sich mit hohen Geschwindigkeiten, offensiv zu den supraleitenden Magneten hin zu bewegen. Derartige offensive Bewegungen der Elektromotoren können jedoch eine schwere Körperverletzung an Personen hervorrufen, die von den Elektromotoren getroffen und/oder durch die Elektromotoren gegen die supraleitenden Magnete gedrückt werden.
Was folglich benötigt wird, sind ein statorloser Elektromotor für ein MR-Bildgebungssystem sowie Verfahren hierfür.
KURZBESCHREIBUNG
In einem Aspekt ist ein statorloser Elektromotor für ein MR-Bildgebungssystem geschaffen. Der statorlose Elektromotor enthält einen Körper, einen drehbaren Rotor, der mit dem Körper verbunden ist, und wenigstens eine Spulenwicklung, die an dem Rotor angeordnet ist. Die wenigstens eine Spulenwicklung ist derart angeordnet, dass sie den Rotor dreht, wenn sie in Gegenwart eines durch eine Magnetanordnung des MR-Bildgebungssystems erzeugten Magnetfeldes durch einen elektrischen Strom erregt wird.
In dem zuvor erwähnten statorlosen Elektromotor kann das Magnetfeld ein Streufeld außerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung sein.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten statorlosen Elektromotors kann der elektrische Strom ein Wechselstrom sein.
Zusätzlich kann der statorlose Elektromotor ferner aufweisen: einen Sensor, der an dem Rotor angeordnet und betriebsfähig ist, um eine Drehzahl des Rotors zu messen; einen Gleichrichter, der betriebsfähig ist, um den elektrischen Strom zu liefern; und einen Wechselrichter, der zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet und betriebsfähig ist, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung basierend wenigstens zum Teil auf der Drehzahl des Rotors zu steuern.
In anderen Ausführungsformen des statorlosen Elektromotors kann der elektrische Strom ein Gleichstrom sein.
Zusätzlich kann der statorlose Elektromotor ferner einen Gleichrichter, der betriebsfähig ist, um den elektrischen Strom zu liefern, und einen rotierenden Wechselrichter aufweisen, der zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet und betriebsfähig ist, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung zu steuern.
Als eine Alternative kann der statorlose Elektromotor ferner wenigstens eine Kommutatorbürste aufweisen, die betriebsfähig ist, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung zu steuern.
In jedem beliebigen vorstehend erwähnten statorlosen Elektromotor kann der Rotor betriebsfähig sein, um wenigstens entweder ein Gebläse und/oder eine Flüssigkeitspumpe anzutreiben.
Zusätzlich kann das Gebläse betriebsfähig sein, um wenigstens entweder einen Patienten, der innerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung angeordnet ist, und/oder eine oder mehrere elektrische Komponenten des MR-Bildgebungssystems zu kühlen.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten statorlosen Elektromotors induziert das Magnetfeld keine Magnetkraft in dem statorlosen Motor, wenn die wenigstens eine Spulenwicklung nicht erregt ist.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Energieversorgung eines statorlosen Elektromotors geschaffen. Das Verfahren enthält: Erzeugen eines Magnetfeldes mittels einer Magnetanordnung eines MR-Bildgebungssystems; Erregen wenigstens einer Spulenwicklung durch einen elektrischen Strom, wobei die wenigstens eine Spulenwicklung innerhalb des Magnetfeldes an einem drehbaren Rotor angeordnet ist, der mit einem Körper des statorlosen Elektromotors verbunden ist; und Drehen des Rotors durch die eine oder mehreren erregten Spulenwicklungen in Gegenwart des Magnetfeldes.
In dem zuvor erwähnten Verfahren kann das Magnetfeld ein Streufeld außerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung sein.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Verfahrens kann der elektrische Strom ein Wechselstrom sein, und das Verfahren kann ferner aufweisen: Messen einer Drehzahl des Rotors mittels eines Sensors, der an dem Rotor angeordnet ist; Zuführen des elektrischen Stroms zu einem Wechselrichter über einen Gleichrichter, wobei der Wechselrichter zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet ist; und Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung über den Wechselrichter basierend wenigstens zum Teil auf der Drehzahl des Rotors.
In anderen Ausführungsformen des Verfahrens kann der elektrische Strom ein Gleichstrom sein, und das Verfahren kann ferner aufweisen: Liefern des elektrischen Stroms zu einem rotierenden Wechselrichter über einen Gleichrichter, wobei der rotierende Wechselrichter zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet ist; und Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung über den rotierenden Wechselrichter.
In noch weiteren Ausführungsformen des Verfahrens kann der elektrische Strom ein Gleichstrom sein, und das Verfahren kann ferner ein Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung über wenigstens eine Kommutatorbürste aufweisen.
Jedes beliebige vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner ein Antreiben wenigstens entweder eines Gebläses und/oder einer Flüssigkeitspumpe über den Rotor aufweisen.
Zusätzlich kann das Gebläse wenigstens entweder einen Patienten innerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung und/oder eine oder mehrere elektrische Komponenten des MR-Bildgebungssystems kühlen.
In jedem beliebigen vorstehend erwähnten Verfahren kann das Magnetfeld keine Magnetkraft in dem statorlosen Motor induzieren, wenn die wenigstens eine Spulenwicklung nicht erregt ist.
In einem noch weiteren Aspekt ist ein MR-Bildgebungssystem geschaffen. Das MR-Bildgebungssystem enthält eine Magnetanordnung, die betriebsfähig ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und einen statorlosen Elektromotor. Der statorlose Motor enthält einen Körper, einen drehbaren Rotor, der mit dem Körper verbunden ist, und wenigstens eine Spulenwicklung, die an dem Rotor angeordnet ist. Die wenigstens eine Spulenwicklung ist derart angeordnet, dass sie den Rotor in Drehung versetzt, wenn sie in Gegenwart des Magnetfeldes durch einen elektrischen Strom erregt wird.
In bevorzugten Ausführungsformen des MR-Bildgebungssystems induziert das Magnetfeld keine Magnetkraft in dem statorlosen Motor, wenn die wenigstens eine Spulenwicklung nicht erregt ist.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird durch das Lesen der folgenden Beschreibung nicht beschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden, worin nachstehend zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften MR-Bildgebungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer Magnetanordnung des MR-Bildgebungssystems nach 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Perspektivansicht eines statorlosen Elektromotors für das MR-Bildgebungssystem nach Anspruch 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Perspektivansicht eines Rotors und wenigstens einer Spulenwicklung des statorlosen Elektromotors nach 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Ansicht von oben auf die Magnetanordnung nach 2 unter Darstellung eines B₀-Magnetfeldes, das durch supraleitende Spulen der Magnetanordnung erzeugt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 ein Diagramm, das die Ausrichtung eines Rotors des statorlosen Elektromotors nach 3 in Bezug auf das B₀-Magnetfeld nach 5 darstellt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 eine Grafik, die die Flussdichte des B₀-Magnetfeldes nach 5 über dem Rotor nach 6 darstellt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
8 ein Diagramm des statorlosen Elektromotors nach 3, wobei der statorlose Elektromotor durch einen Wechselstrom versorgt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9 eine Grafik, die ein Zeitablaufmuster der Erregung wenigstens einer Spulenwicklung des statorlosen Elektromotors nach 8 darstellt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
10 ein Diagramm des statorlosen Elektromotors nach 3, wobei der statorlose Elektromotor durch einen Gleichstrom und einen rotierenden Wechselrichter versorgt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
11 ein Diagramm des statorlosen Elektromotors nach 3, wobei der statorlose Elektromotor durch einen Gleichstrom und wenigstens eine Kommutatorbürste versorgt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
12 eine Perspektivansicht der Magnetanordnung nach 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nachstehend im Einzelnen auf beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wenn es möglich ist, beziehen sich die gleichen Bezugszeichen, die überall in den Zeichnungen verwendet werden, auf dieselben oder ähnliche Teile ohne eine wiederholte Beschreibung.
In dem hierin verwendeten Sinne zeigen die Ausdrücke „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“ und „etwa“ Bedingungen innerhalb vernünftigerweise erreichbarer Herstellungs- und Montagetoleranzen im Verhältnis zu idealen gewünschten Bedingungen an, die zur Erreichung des Funktionszweckes einer Komponente oder Anordnung geeignet sind. In dem hierin verwendeten Sinne bedeuten „elektrisch gekoppelt“, „elektrisch verbunden“ und „elektrische Verbindung“, dass die in Bezug genommenen Elemente derart direkt oder indirekt verbunden sind, dass ein elektrischer Strom von einem zu dem anderen fließen kann. Die Verbindung kann eine direkte leitende Verbindung, d.h. ohne ein dazwischen geschaltetes kapazitives, induktives oder aktives Element, eine induktive Verbindung, eine kapazitive Verbindung und/oder eine beliebige sonstige geeignete elektrische Verbindung umfassen. Es können dazwischen geschaltete Komponenten vorhanden sein.
Ferner soll verstanden werden, dass, während die hierin offenbarten Ausführungsformen in Bezug auf ein MR-Bildgebungssystem beschrieben sind, diese Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf andere Systeme und Verfahren, die starke Magnetfelder verwenden, anwendbar sein können. Noch weiter können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie erkannt wird, dazu verwendet werden, allgemein ein Gewebe zu analysieren, und sie sind nicht auf menschliches Gewebe beschränkt.
Indem nun auf 1 Bezug genommen wird, sind die Hauptkomponenten eines MR-Bildgebungssystems 10, das eine Ausführungsform der Erfindung verkörpert, veranschaulicht. Ein Betrieb des Systems 10 wird von einer Bedienerkonsole 12 aus gesteuert, die eine Tastatur oder eine andere Eingabevorrichtung 14, ein Bedienfeld 16 und einen Anzeigebildschirm 18 enthält. Die Konsole 12 kommuniziert über eine Verbindung 20 mit einem gesonderten Computersystem 22, das einem Bediener ermöglicht, die Erzeugung und Anzeige von Bildern auf dem Anzeigebildschirm 18 zu steuern. Das Computersystem 22 enthält eine Anzahl von Modulen, die über eine Busplatine 24 miteinander kommunizieren. Zu diesen gehören ein Bildprozessormodul 26, ein CPU-Modul 28 und ein Speichermodul 30, das einen Bildspeicher zur Speicherung von Bilddatenarrays enthalten kann. Das Computersystem 22 kommuniziert mit einer gesonderten Systemsteuerung oder Steuereinheit 32 über eine serielle Hochgeschwindigkeitsverbindung 34. Die Eingabevorrichtung 14 kann eine Maus, einen Joystick, eine Tastatur, einen Trackball, einen durch Berührung betätigten Bildschirm, eine Lichtwand, eine Sprachsteuerung oder irgendeine ähnliche oder äquivalente Eingabevorrichtung enthalten und kann zur interaktiven Geometrievorschrift verwendet werden. Das Computersystem 22 und die MR-Bildgebungssystemsteuerung 32 bilden gemeinsam eine „MR-Bildgebungssteuereinrichtung“ 36.
Die MR-Bildgebungssystemsteuerung 32 enthält einen Satz Module, die über eine Busplatine 38 miteinander verbunden sind. Zu diesen gehören ein CPU-Modul 40 und ein Pulsgeneratormodul 42, das mit der Bedienkonsole 12 über eine serielle Verbindung 44 verbunden ist. Gerade über diese Verbindung 44 empfängt die Systemsteuerung 32 Befehle von dem Bediener, um die Scansequenz, die durchgeführt werden soll, anzuzeigen. Das Pulsgeneratormodul 42 betreibt die Systemkomponenten, um die gewünschte Scansequenz auszuführen, und erzeugt Daten, die die Zeitsteuerung, Stärke und Gestalt der erzeugten HF-Impulse sowie den Zeitablauf und die Länge des Datenakquisitionsfensters anzeigen. Das Pulsgeneratormodul 42 ist mit einem Satz Gradientenverstärker 46 verbunden, um den Zeitablauf und die Gestalt der Gradientenimpulse anzuzeigen, die während des Scanvorgangs erzeugt werden. Das Pulsgeneratormodul 42 kann ferner Patientendaten von einer physiologischen Akquisitionssteuerung 48 empfangen, die Signale von einer Anzahl verschiedener Sensoren, die an den Patienten angeschlossen sind, wie etwa EKG-Signale von an den Patienten angeschlossenen Elektroden, empfängt. Und schließlich ist das Pulsgeneratormodul 42 mit einer Scanraumschnittstellenschaltung 50 verbunden, die Signale von verschiedenen Sensoren empfängt, die dem Zustand des Patienten und des Magnetsystems zugeordnet sind. Auch durch die Scanraumschnittstellenschaltung 50 empfängt ein Patientenpositionierungssystem 52 Befehle, um den Patienten zu der gewünschten Position für den Scan zu bewegen.
Das Pulsgeneratormodul 42 betreibt die Gradientenverstärker 46, um eine gewünschte Zeitsteuerung und Gestalt der Gradientenimpulse, die während des Scans erzeugt werden, zu erreichen. Die Gradientensignalformen, die durch das Pulsgeneratormodul 42 erzeugt werden, werden auf das Gradientenverstärkersystem 46 angewandt, das Gx-, Gy- und Gz-Verstärker aufweist. Jeder Gradientenverstärker regt eine zugehörige physikalische Gradientenspule in einer Gradientenspulenanordnung, die allgemein mit 54 bezeichnet ist, an, um die Magnetfeldgradienten zu erzeugen, die zur räumlichen Kodierung akquirierter Signale verwendet werden. Die Gradientenspulenanordnung 54 bildet einen Teil einer Magnetanordnung 56, die ferner einen Polarisationsmagneten 58 (der im Betrieb ein homogenes longitudinales Magnetfeld B₀ durch ein Zielvolumen / eine Bohrung 60 hindurch bereitstellt, das/die von der Magnetanordnung 56 umschlossen ist) und eine Ganzkörper(Sende- und Empfangs-)HF-Spule 62 enthält (die im Betrieb ein transversales Magnetfeld B₁, das im Wesentlichen senkrecht zu B₀ steht, durch das Zielvolumen 60 hinweg liefert).
Die resultierenden Signale, die durch die angeregten Kerne in dem Patienten emittiert werden, können durch dieselbe HF-Spule 62 erfasst und durch den Sende-/Empfangsschalter 64 an einen Vorverstärker 66 gekoppelt werden. Die verstärkten Magnetresonanz („MR“)-Signale werden in dem Empfängerabschnitt eines Transceivers 68 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Der Sende-/Empfangsschalter 64 wird durch ein Signal von dem Pulsgeneratormodul 42 gesteuert, um während des Sendemodus einen HF-Verstärker 70 mit der HF-Spule 62 elektrisch zu verbinden und um während des Empfangsmodus den Vorverstärker 66 mit der HF-Spule 62 zu verbinden. Der Sende-/Empfangsschalter 64 kann ferner die Verwendung einer gesonderten HF-Spule (z.B. einer Oberflächenspule) in dem Sende- oder Empfangsmodus ermöglichen.
Die durch die HF-Spule 62 aufgenommenen MR-Signale werden durch das Transceivermodul 68 digitalisiert und zu einem Speichermodul 72 in der Systemsteuerung 32 übertragen. Ein Scanvorgang ist abgeschlossen, wenn ein Array von k-Raum-Rohdaten in dem Speichermodul 72 akquiriert worden ist. Diese k-Raum-Rohdaten/-werte werden zu gesonderten k-Raum-Datenarrays für jedes Bild, das rekonstruiert werden soll, umorganisiert, und jedes von diesen wird einem Arrayprozessor 76 zugeführt, der arbeitet, um eine Fourier-Transformation der Daten zu einem Array von Bilddaten durchzuführen. Diese Bilddaten werden über die serielle Verbindung 34 zu dem Computersystem 22 übermittelt, wo sie in dem Speicher 30 gespeichert werden. Als Reaktion auf von der Bedienkonsole 12 empfangene Befehle können diese Bilddaten in einem Langzeitspeicher archiviert werden, oder sie können durch den Bildprozessor 26 weiterverarbeitet und zu der Bedienkonsole 12 übermittelt und auf der Anzeige 18 präsentiert werden.
Wie in 2 veranschaulicht, ist eine schematische Seitenansicht der Magnetanordnung 56 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die Magnetanordnung 56 weist eine zylindrische Gestalt mit einer Mittelachse 78 auf. Die Magnetanordnung 56 enthält einen Kryostat 80 und eine oder mehrere radial ausgerichtete, in Längsrichtung voneinander beabstandete supraleitende Spulen 82, die den Polarisationsmagneten 58 bilden. Die supraleitenden Spulen 82 sind in der Lage, große elektrische Ströme zu führen, und sind dazu ausgelegt, das B₀-Feld innerhalb des Patienten / Zielvolumens 60 zu erzeugen. Wie erkannt wird, kann die Magnetanordnung 56 ferner sowohl eine Anschlussabschirmung als auch ein (nicht veranschaulichtes) Vakuumgefäß enthalten, das den Kryostat 80 umgibt, um bei der Isolation des Kryostats 80 gegen Wärme, die durch den Rest des MR-Bildgebungssystems 10 ( 1) erzeugt wird, zu unterstützen. Die Magnetanordnung 56 kann noch weiter weitere Elemente, wie etwa Abdeckungen, Halterungen, Aufhängeelemente, Endkappen, Klammern, etc. (nicht veranschaulicht), enthalten. Während die in den 1 und 2 veranschaulichte Ausführungsform der Magnetanordnung 56 eine zylindrische Topologie verwendet, sollte verstanden werden, dass andere Topologien als zylindrische verwendet werden können. Zum Beispiel kann eine flache Geometrie in einem geteilt offenen MR-Bildgebungssystem ebenfalls Ausführungsformen der Erfindung, wie sie nachstehend beschrieben sind, verwenden. Wie ferner in 2 veranschaulicht, wird ein Patient / abgebildetes Objekt in die Magnetanordnung eingeführt.
Indem nun auf die 3 und 4 verwiesen wird, kann das MR-Bildgebungssystem 10 einen statorlosen Elektromotor 86 enthalten, der einen Körper 88, einen drehbaren Rotor 90, der mit dem Körper 88 verbunden ist, und wenigstens eine an dem Rotor 90 angeordnete Spulenwicklung 92 enthält. Wie erkannt wird, kann die Spulenwicklung 92 durch gesonderte und gruppierte Axialwicklungen gebildet sein.
Indem zu 5 gewechselt wird, ist eine Draufsicht von oben auf einen horizontalen Schnitt durch die Magnetanordnung 56 veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht, ist der statorlose Elektromotor 86 in der Nähe der Magnetanordnung 56 derart angeordnet, dass das (durch Magnetfeldlinien 94 dargestellte) B₀-Feld, das durch die supraleitenden Spuren 82 erzeugt wird, durch den statorlosen Elektromotor 86 hindurchtritt. Wie erkannt wird, kann in Ausführungsformen der Teil des B₀-Feldes, der durch den statorlosen Elektromotor 86 hindurchtritt, ein Streu-/Randfeld in der Größenordnung von etwa 0,001 T für ein entsprechendes B₀-Feld in der Größenordnung zwischen etwa 1,5 T und 3 T sein. In dem hierin verwendeten Sinne beziehen sich die Ausdrücke „Streufeld“ und „Randfeld“ auf die Abschnitte der Magnetfeldlinien 94 des B₀-Feldes, die außerhalb der Bohrung 60 verlaufen. Wie ferner in den 5 und 6 veranschaulicht, sind die Spulenwicklungen 92 derart angeordnet, dass sie den Rotor 90 in Drehung versetzen, wenn sie in der Gegenwart des B₀-Feldes durch einen elektrischen Strom erregt werden. Ferner können, obwohl das die Spulenwicklungen 92 antreibende Magnetfeld als das B₀-Feld beschrieben ist, andere Magnetfelder, die für längere Zeiträume relativ gleichförmig sind, verwendet werden.
Zum Beispiel ist in 6 eine Ausführungsform des statorlosen Elektromotors 86 veranschaulicht, der drei Sätze von Spulenwicklungen 92 aufweist, wobei jede der Spulenwicklungen 92 dargestellt ist, wie sie zwei übereinstimmende Querschnittsabschnitte A/A‘, B/B‘ und C/C‘ aufweist. Wie erkannt wird, fließt ein elektrischer Strom, wenn die Spulenwicklungen 92 erregt sind, in der Richtung, die aus dem Zeichnungsblatt heraus verläuft, an den Querschnitten A, B und C und in der Richtung, die in das Zeichnungsblatt hinein verläuft, an den Querschnitten A‘, B‘ und C‘. In anderen Worten fließt der elektrische Strom, wenn die durch A und A‘ dargestellte Spulenwicklung 92 erregt wird, von A aus dem Zeichnungsblatt heraus, entlang des (nicht veranschaulichten) Teils der Spulenwicklung 92, der bogenförmig aus dem Zeichnungsblatt herausführt und mit A‘ verbunden ist, von A‘ aus in das Zeichnungsblatt hinein und entlang des (nicht veranschaulichten) Teils der Spulenwicklung 92, der bogenförmig in das Zeichnungsblatt hineinführt und wieder mit A verbunden ist. Der elektrische Strom fließt zwischen B und B‘ sowie C und C‘ in ähnlicher Weise. Wie verstanden wird, erfährt die Spulenwicklung, wenn die Spulenwicklungen 92 in der Gegenwart des B₀-Feldes erregt werden, eine orthogonale Kraft, d.h. die Lorentzkraft, basierend auf der Beziehung zwischen der Richtung des Stroms, der durch die Spulenwicklungen 92 fließt, und der Richtung der Magnetfeldlinien 94 gemäß der sogenannten magnetischen „Linke-Hand-Regel“. Wie in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert ist, kann die Erregung der Spulenwicklungen 92 somit derart gesteuert / zeitlich getaktet werden, dass die kollektive orthogonale Kraft, die die Spulenwicklungen 92 erfahren, den Rotor 90 veranlasst, in einer Richtung im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn zu rotieren. Wenn z.B. die Spulenwicklungen A/A‘, B/B‘ und C/C‘ in der korrekt gesteuerten Weise, wie vorstehend beschrieben, erregt werden, wird der Rotor 90 veranlasst, im Gegenuhrzeigersinn um eine Achse 96 herum zu rotieren. Wie erkannt wird, kann die Drehrichtung des Rotors 90 durch Umkehrung der Richtung des Stroms, der durch die Spulenwicklungen A/A‘, B/B‘ und C/C‘ fließt, oder durch Umkehrung der Richtung der Magnetfeldlinien 94 umgedreht werden.
Ferner, und indem nun auf die 5 und 7 Bezug genommen wird, wird erkannt, dass in Ausführungsformen die Steuerung / Taktung der Spulenwicklungen 92 wenigstens zum Teil auf der Flussdichte des B₀-Feldes über dem Rotor 90 (wie durch die Grafik in 7 dargestellt) basieren kann, die infolge der Verteilung der Magnetfeldlinien 94 (wie am besten in 5 zu sehen) variiert. Zum Beispiel kann, wie in 7 veranschaulicht, die Flussdichte über dem Rotor 90 an dessen zu den supraleitenden Spulen 82 nächsten Punkt 98 am größten und an dessen von den supraleitenden Spulen 82 am weitesten entfernten Punkt 100 am kleinsten sein. Somit erfahren die Spulenwicklungen 92 unterschiedliche Kraftniveaus, während sie an dem Rotor 90 rings um die Achse 96 rotieren.
Indem nun zu 8 gewechselt wird, können die Spulenwicklungen 92 in Ausführungsformen durch einen Wechselstrom erregt werden. In derartigen Ausführungsformen kann der statorlose Elektromotor 86 einen Gleichrichter 102 und einen Wechselrichter 104 enthalten, der zwischen dem Gleichrichter 102 und den Spulenwicklungen 92 angeordnet ist. Wie erkannt wird, kann der Gleichrichter 102 dem Wechselrichter 104 einen Wechselstrom zuführen, und der Wechselrichter 104 kann das Schalten des elektrischen Stroms zu den Spulenwicklungen 92 steuern / leiten. Wie verstanden wird, bezieht sich der Ausdruck „Schalten“, wie er hierin in Bezug auf einen elektrischen Strom und die Spulenwicklungen 92 verwendet wird, auf die Zeitsteuerung der Erregung der Spulenwicklungen 92. Zum Beispiel kann der Wechselstrom in Ausführungsformen ein Drehstrom sein, was in 8 durch die drei Sätze elektrischer Verbindungen zwischen dem Gleichrichter 102, dem Wechselrichter 104 und den Spulenwicklungen 92 angezeigt ist. Der Gleichrichter 102 kann einen Quellenkraftstrom von einem Generator 106 empfangen, und der Wechselrichter 104 kann mit den Spulenwicklungen 92 über Schleifringe 108 elektrisch verbunden sein.
Wie weiter in 8 veranschaulicht, kann der statorlose Elektromotor 86 in Ausführungsformen ferner einen an dem Rotor 90 angeordneten Sensor 110 enthalten, der die Drehzahl des Rotors 90 um die Achse 96 misst. Wie erkannt wird, kann der Sensor 110 von einer beliebigen Bauart eines Drehzahlsensors, um einen Halleffekt-Sensor zu enthalten, sein. In derartigen Ausführungsformen kann der Wechselrichter 104 mit dem Sensor 110 derart in elektrischer Kommunikationsverbindung stehen, dass der Wechselrichter 104 das Schalten des elektrischen Stroms zu den Spulenwicklungen 92 basierend wenigstens zum Teil auf der Drehzahl des Rotors 90 steuert. Zum Beispiel kann der Sensor 110 als ein Rückmeldemechanismus funktionieren, der dem Wechselrichter 104 ermöglicht, die Zeitsteuerung der Erregung der Spulenwicklungen 92 gemäß dem in 9 dargestellten Zeitsteuerungsmuster anzupassen / zu steuern, das, wie erkannt wird, einer Drehzahl von dreitausend Umdrehungen pro Minute („U/min“) entsprechen kann.
Unter Verweis auf Figur 10 können die Spulenwicklungen 92 in Ausführungsformen durch einen Gleichstrom erregt werden. In derartigen Ausführungsformen kann der statorlose Elektromotor 86 einen Gleichrichter 112 und einen rotierenden Wechselrichter 114 enthalten, der zwischen dem Gleichrichter 112 und den Spulenwicklungen 92 angeordnet ist. Der Gleichrichter 112, der einen elektrischen Quellenstrom von einem Generator 116 empfangen kann, führt einen elektrischen Strom dem rotierenden Wechselrichter 114 zu, der wiederum das Schalten des elektrischen Stroms zu den Spulenwicklungen 92 steuert. Der Gleichrichter 112 kann mit dem rotierenden Wechselrichter 114 über Schleifringe 118 elektrisch verbunden sein. Alternativ, und wie in 11 veranschaulicht, kann der statorlose Elektromotor 86 in Ausführungsformen, in denen die Spulenwicklungen 92 mit einem Gleichstrom gespeist werden, anstelle des rotierenden Wechselrichter 114 wenigstens eine Kommutatorbürste 120, z.B. einen getakteten Kommutator, enthalten, die das Schalten des elektrischen Stroms zu den Spulenwicklungen 92 steuert.
Wie in 12 veranschaulicht, kann der statorlose Elektromotor 86 in Ausführungsformen ein Gebläse / eine Flüssigkeitspumpe 122 antreiben, das bzw. die einen Patienten innerhalb der Bohrung 60 und/oder eine oder mehrere elektrische Komponenten des MR-Bildgebungssystems kühlt. Zum Beispiel kann das Gebläse / die Flüssigkeitspumpe 122 wirksam sein, um Luft, ein Kühlmittel und/oder ein hydraulisches Fluid durch eine Reihe von Kanälen / Rohren 124 zu führen, die die Luft / das Kühlmittel und/oder das hydraulische Fluid auf verschiedene Teile der Magnetanordnung 56 verteilen.
Ferner kann, wie erkannt wird, der statorlose Elektromotor 86 in Ausführungsformen aus Materialien hergestellt sein, die keine induzierte Magnetkraft in der Gegenwart des B₀-Feldes erfahren, wenn die Spulenwicklungen 92 nicht erregt sind. Zum Beispiel kann der statorlose Elektromotor 86 aus Materialien, wie etwa Kunststoffen und/oder Kupfer, hergestellt sein, die nicht diamagnetisch, paramagnetisch oder ferromagnetisch sind.
Schließlich sollte ferner verstanden werden, dass das System 10 die erforderliche Elektronik, Software, Memory, Speicher, Datenbanken, Firmware, Logik/Zustandsmaschinen, Mikroprozessoren, Kommunikationsverbindungen, Anzeigen oder andere visuelle oder akustische Benutzerschnittstellen, Druckervorrichtungen und/oder andere Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen enthalten kann, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen und/oder um die hierin beschriebenen Ergebnisse zu erreichen. Zum Beispiel kann das System, wie vorstehend erwähnt, wenigstens einen Prozessor und Systemspeicher-/Datenspeicherstrukturen, zu denen ein Direktzugriffsspeicher („RAM“, random access memory) und ein Nur-Lese-Speicher („ROM“, read only memory) gehören, enthalten. Der wenigstens eine Prozessor des Systems 10 kann einen oder mehrere herkömmliche Mikroprozessoren und einen oder mehrere ergänzende Coprozessoren, wie etwa mathematische Coprozessoren oder dergleichen, enthalten. Die hierin erläuterten Datenspeicherstrukturen können eine geeignete Kombination aus magnetischem, optischem und/oder Halbleiterspeicher enthalten und können z.B. RAM, ROM, ein Flash-Laufwerk, eine optische Scheibe, wie etwa eine Compact-Disc und/oder eine Festplatte oder ein Festplattenlaufwerk, enthalten.
Außerdem kann eine Softwareanwendung, die die Steuereinrichtung anpasst, um die hierin offenbarten Verfahren durchzuführen, in einen Hauptspeicher des wenigstens einen Prozessors aus einem computerlesbaren Medium gelesen werden. Der Ausdruck „computerlesbares Medium“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein beliebiges Medium, das Instruktionen zu dem wenigstens einen Prozessor des Systems 10 (oder einem beliebigen sonstigen Prozessor einer hierin beschriebenen Vorrichtung) zur Ausführung zuführt oder an der Zuführung derartiger Instruktionen beteiligt ist. Ein derartiges Medium kann viele Formen einnehmen, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, nicht flüchtige Medien und flüchtige Medien gehören. Zu nicht flüchtigen Medien gehören z.B. optische, magnetische oder optomagnetische Scheiben, wie etwa ein Memory. Zu flüchtigen Medien gehören ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM), der gewöhnlich den Hauptspeicher bildet. Zu üblichen Formen computerlesbarer Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine flexible Platte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges sonstiges magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges sonstiges optisches Medium, ein RAM, ein PROM, ein EPROM oder ein EEPROM (elektronisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher), ein FLASH-EEPROM, ein beliebiger sonstiger Speicherchip oder -modul oder ein beliebiges sonstiges Medium, aus dem ein Computer lesen kann.
Während in Ausführungsformen die Ausführung von Folgen von Instruktionen in der Softwareanwendung wenigstens einen Prozessor veranlasst, die hierin beschriebenen Verfahren / Prozesse durchzuführen, kann eine festverdrahtete Schaltung anstelle von oder in Kombination mit Softwareinstruktionen zur Implementierung der Verfahren / Prozesse der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Folglich sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Kombination aus Hardware und/oder Software beschränkt.
Es sollte ferner verstanden werden, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht beschränkend sein soll. Zum Beispiel können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (und/oder deren Aspekte) in Kombination miteinander verwendet werden. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren Umfang abzuweichen.
Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform ein statorloser Elektromotor für ein MR-Bildgebungssystem geschaffen. Der statorlose Elektromotor enthält einen Körper, einen mit dem Körper verbundenen drehbaren Rotor und wenigstens eine an dem Rotor angeordnete Spulenwicklung. Die wenigstens eine Spulenwicklung ist derart angeordnet, dass sie den Rotor in Drehung versetzt, wenn sie in Gegenwart eines durch eine Magnetanordnung des MR-Bildgebungssystems erzeugten Magnetfeldes durch einen elektrischen Strom erregt wird. In bestimmten Ausführungsformen ist das Magnetfeld ein Streufeld außerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung. In bestimmten Ausführungsformen ist der elektrische Strom ein Wechselstrom. In bestimmten Ausführungsformen enthält der statorlose Elektromotor ferner einen Sensor, der an dem Rotor angeordnet und betriebsfähig ist, um eine Drehzahl des Rotors zu messen, einen Gleichrichter, der betriebsfähig ist, um den elektrischen Strom zuzuführen, und einen Wechselrichter, der zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet ist. Der Wechselrichter ist betriebsfähig, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung basierend wenigstens zum Teil auf der Drehzahl des Rotors zu steuern. In bestimmten Ausführungsformen ist der elektrische Strom ein Gleichstrom. In bestimmten Ausführungsformen enthält der statorlose Elektromotor ferner einen Gleichrichter, der betriebsfähig ist, um den elektrischen Strom zu liefern, und einen rotierenden Wechselrichter, der zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet ist. Der rotierende Wechselrichter ist betriebsfähig, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung zu steuern. In bestimmten Ausführungsformen enthält der statorlose Elektromotor ferner wenigstens eine Kommutatorbürste, die betriebsfähig ist, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung zu steuern. In bestimmten Ausführungsformen ist der Rotor betriebsfähig, um wenigstens entweder ein Gebläse und/oder eine Flüssigkeitspumpe anzutreiben. In bestimmten Ausführungsformen ist das Gebläse betriebsfähig, um wenigstens eines der folgenden zu kühlen: einen Patienten, der innerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung angeordnet ist; und/oder eine oder mehrere elektrische Komponenten des MR-Bildgebungssystems. In bestimmten Ausführungsformen induziert das Magnetfeld keine Magnetkraft in dem statorlosen Motor, wenn die wenigstens eine Spulenwicklung nicht erregt ist.
Andere Ausführungsformen sorgen für ein Verfahren zur Versorgung eines statorlosen Elektromotors mit Energie. Das Verfahren enthält: Erzeugen eines Magnetfeldes mittels einer Magnetanordnung eines MR-Bildgebungssystems; Erregen wenigstens einer Spulenwicklung durch einen elektrischen Strom, wobei die wenigstens eine Spulenwicklung innerhalb des Magnetfeldes an einem drehbaren Rotor angeordnet ist, der mit einem Körper des statorlosen Elektromotors verbunden ist; und Drehen des Rotors mittels der einen oder mehreren erregten Spulenwicklungen in Gegenwart des Magnetfeldes. In bestimmten Ausführungsformen ist das Magnetfeld ein Streufeld außerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung. In bestimmten Ausführungsformen ist der elektrische Strom ein Wechselstrom, und das Verfahren enthält ferner: Messen der Drehzahl des Rotors mittels eines Sensors, der an dem Rotor angeordnet ist; Zuführen des elektrischen Stroms zu einem Wechselrichter über einen Gleichrichter, wobei der Wechselrichter zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet ist; und Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung über den Wechselrichter basierend wenigstens zum Teil auf der Drehzahl des Rotors. In bestimmten Ausführungsformen ist der elektrische Strom ein Gleichstrom, und das Verfahren enthält ferner: Zuführen des elektrischen Stroms zu einem rotierenden Wechselrichter über einen Gleichrichter, wobei der rotierende Wechselrichter zwischen dem Gleichrichter und der wenigstens einen Spulenwicklung angeordnet ist; und Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung über den rotierenden Wechselrichter. In bestimmten Ausführungsformen ist der elektrische Strom ein Gleichstrom, und das Verfahren enthält ferner: Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung über wenigstens eine Kommutatorbürste. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Verfahren ferner ein Antreiben wenigstens entweder eines Gebläses und/oder einer Flüssigkeitspumpe über den Rotor. In bestimmten Ausführungsformen kühlt das Gebläse wenigstens eines: einen Patienten innerhalb einer Bohrung der Magnetanordnung; und/oder eine oder mehrere elektrische Komponenten des MR-Bildgebungssystems. In bestimmten Ausführungsformen induziert das Magnetfeld keine Magnetkraft in dem statorlosen Motor, wenn die wenigstens eine Spulenwicklung nicht erregt ist.
Noch weitere Ausführungsformen sorgen für ein MR-Bildgebungssystem. Das MR-Bildgebungssystem enthält eine Magnetanordnung, die betriebsfähig ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und einen statorlosen Elektromotor. Der statorlose Motor enthält einen Körper, einen drehbaren Rotor, der mit dem Körper verbunden ist, und wenigstens eine Spulenwicklung, die an dem Rotor angeordnet ist. Die wenigstens eine Spulenwicklung ist derart angeordnet, dass sie den Rotor dreht, wenn sie in Gegenwart des Magnetfeldes durch einen elektrischen Strom erregt wird. In bestimmten Ausführungsformen induziert das Magnetfeld keine Magnetkraft in dem statorlosen Motor, wenn die wenigstens eine Spulenwicklung nicht erregt ist.
Demgemäß sorgen, wie erkannt wird, einige Ausführungsformen der Erfindung durch Verwendung des B₀-Feldes, das durch die supraleitenden Spulen 82 eines MR-Bildgebungssystems 10 erzeugt wird, für einen statorlosen Elektromotor 86, der keine Magnetkraft erfährt, wenn die Spulenwicklungen 92 nicht erregt sind. Somit sorgen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für Elektromotoren, die in enger Nähe zu starken Magneten, z.B. supraleitenden Spulen zur MR-Bildgebung, verwendet werden können, mit reduziertem Risiko, dass derartige Elektromotoren in Richtung der starken Magnete stark beschleunigt werden. Somit sorgen einige Ausführungsformen der Erfindung für sicherere Elektromotoren zur Verwendung in MR-Bildgebungssystemen. Außerdem sorgen einige Ausführungsformen für einen Elektromotor, der an zahlreichen Stellen innerhalb eines MR-Bildgebungssystems angeordnet werden kann, was es somit ermöglicht, eine Luftströmung über Gebläse je nach Bedarf lokal zu erzeugen, was wiederum den Bedarf an langen Schläuchen und/oder komplexer Luftführung reduziert.
Außerdem sind, obwohl die Dimensionen und Arten von Materialien, die hierin beschrieben sind, dazu bestimmt sind, die Parameter der Erfindung zu definieren, diese keinesfalls beschränkend, und sie stellen beispielhafte Ausführungsformen dar. Es werden sich viele weitere Ausführungsformen Fachleuten auf dem Gebiet bei einer Durchsicht der vorstehenden Beschreibung erschließen. Der Schutzumfang der Erfindung sollte folglich unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gemeinsam mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden. In den beigefügten Ansprüchen werden die Ausdrücke „enthalten“ und „in der/dem/denen“ als die sprachlichen Äquivalente der jeweiligen Ausdrücke „aufweisen“ und „worin“ verwendet. Außerdem werden Ausdrücke, wie etwa „erste“, „zweite“, „dritte“, „obere“, „untere“, „oben“, „unten“, etc. in den folgenden Ansprüchen lediglich als Bezeichnungen verwendet, und sie sind nicht dazu bestimmt, ihren Objekten numerische oder positionsmäßige Anforderungen aufzuerlegen. Ferner sind die Merkmale der folgenden Ansprüche nicht in dem Format Mittel-plus-Funktion geschrieben, und sie sollen nicht als solche interpretiert werden, sofern und bis derartige Anspruchsmerkmale nicht ausdrücklich die Formulierung „Mittel zur“, gefolgt durch eine Angabe der Funktion, ohne eine weitere Struktur verwenden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Ausführungsformen der Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die einem Fachmann auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
In dem hierin verwendeten Sinne sollte ein Element oder Schritt, das bzw. der in der Einzahl angegeben und dem das Wort „ein“ oder „eine“ vorangestellt ist, derart verstanden werden, dass es mehrere derartige Elemente oder Schritte nicht ausschließt, sofern ein derartiger Ausschluss nicht explizit angegeben ist. Außerdem sollen Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung nicht derart interpretiert werden, als würden sie die Existenz weiterer Ausführungsformen, die ebenfalls die angegebenen Merkmale enthalten, ausschließen. Darüber hinaus können, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, Ausführungsformen, die ein Element oder mehrere Elemente mit einer bestimmten Eigenschaft „aufweisen“, „enthalten“ oder „haben“, zusätzlich derartige Elemente enthalten, die diese Eigenschaft nicht haben. Da bestimmte Änderungen an der vorstehend beschriebenen Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von dem Rahmen und Umfang der hierin umfassten Erfindung abgewichen wird, besteht die Absicht, dass der gesamte Gegenstand der vorstehenden Beschreibung, der in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist, lediglich als Beispiele, die das erfinderische Konzept hierin veranschaulichen, interpretiert werden soll und nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll.
Es ist ein statorloser Elektromotor 86 für ein MR-Bildgebungssystem 10 geschaffen. Der statorlose Elektromotor 86 enthält einen Körper 88, einen drehbaren Rotor 90, der mit dem Körper 88 verbunden ist, und wenigstens eine Spulenwicklung 92, die an dem Rotor 90 angeordnet ist. Die wenigstens eine Spulenwicklung 92 ist derart angeordnet, dass sie den Rotor 90 in Drehung versetzt, wenn sie in Gegenwart eines Magnetfeldes 94, das durch eine Magnetanordnung 56 des MR-Bildgebungssystems 10 erzeugt wird, durch einen elektrischen Strom erregt ist.

Claims

Statorloser Elektromotor (86) für ein MR-Bildgebungssystem (10), der aufweist: einen Körper (88); einen drehbaren Rotor (90), der mit dem Körper (88) verbunden ist; wenigstens eine Spulenwicklung (92), die an dem Rotor (90) angeordnet ist; und wobei die wenigstens eine Spulenwicklung (92) derart angeordnet ist, dass sie den Rotor (90) in Drehung versetzt, wenn sie in Gegenwart eines durch eine Magnetanordnung (56) des MR-Bildgebungssystems (10) erzeugten Magnetfeldes (94) durch einen elektrischen Strom erregt ist.
Statorloser Elektromotor (86) nach Anspruch 1, wobei das Magnetfeld (94) ein Streufeld außerhalb einer Bohrung (60) der Magnetanordnung (56) ist.
Statorloser Elektromotor (86) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektrische Strom ein Wechselstrom ist.
Statorloser Elektromotor (86) nach Anspruch 3, der ferner aufweist: einen Sensor (110), der an dem Rotor (90) angeordnet und betriebsfähig ist, um eine Drehzahl des Rotors (90) zu messen; einen Gleichrichter (102), der betriebsfähig ist, um den elektrischen Strom zu liefern; einen Wechselrichter (104), der zwischen dem Gleichrichter (102) und der wenigstens einen Spulenwicklung (92) angeordnet und betriebsfähig ist, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens eine Spulenwicklung (92) basierend wenigstens zum Teil auf der Drehzahl des Rotors (90) zu steuern.
Statorloser Elektromotor (86) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektrische Strom ein Gleichstrom ist.
Statorloser Elektromotor (86) nach Anspruch 5, der ferner aufweist: einen Gleichrichter (112), der betriebsfähig ist, um den elektrischen Strom zu liefern; und einen rotierenden Wechselrichter (114), der zwischen dem Gleichrichter (112) und der wenigstens einen Spulenwicklung (92) angeordnet und betriebsfähig ist, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung (92) zu steuern; und/oder wenigstens eine Kommutatorbürste (120), die betriebsfähig ist, um das Schalten des elektrischen Stroms zu der wenigstens einen Spulenwicklung (92) zu steuern.
Statorloser Elektromotor (86) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (90) betriebsfähig ist, um wenigstens entweder ein Gebläse und/oder eine Flüssigkeitspumpe (122) anzutreiben; wobei das Gebläse (122) vorzugsweise betriebsfähig ist, um wenigstens eines der folgenden zu kühlen: einen Patienten (84), der innerhalb einer Bohrung (60) der Magnetanordnung (56) angeordnet ist; und/oder eine oder mehrere elektrische Komponenten des MR-Bildgebungssystems (10).
Statorloser Elektromotor (86) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetfeld (94) keine Magnetkraft in dem statorlosen Motor (86) induziert, wenn die wenigstens eine Spulenwicklung (92) nicht erregt ist.
Verfahren zur Versorgung eines statorlosen Elektromotors (86), das aufweist: Erzeugen eines Magnetfeldes (94) mittels einer Magnetanordnung (56) eines MR-Bildgebungssystems (10); Erregen wenigstens einer Spulenwicklung (92) durch einen elektrischen Strom, wobei die wenigstens eine Spulenwicklung (92) innerhalb des Magnetfeldes (94) an einem drehbaren Rotor (90) angeordnet ist, der mit einem Körper (88) des statorlosen Elektromotors (86) verbunden ist; und Drehen des Rotors (90) mittels der einen oder mehreren erregten Spulenwicklungen (92) in Gegenwart des Magnetfeldes (94) .
MR-Bildgebungssystem (10), das aufweist: eine Magnetanordnung (56), die betriebsfähig ist, um ein Magnetfeld (94) zu erzeugen; und einen statorlosen Elektromotor (86) nach einem beliebigen der Ansprüche 1-8.