DE10356109B4

DE10356109B4 - Computer tomographs with contactless energy transfer

Info

Publication number: DE10356109B4
Application number: DE2003156109
Authority: DE
Inventors: Nils Krumme
Original assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Current assignee: Schleifring und Apparatebau GmbH
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: DE10356109A1

Abstract

Computertomografen-System umfassend ein rotierendes Teil (1) zur Aufnahme wenigstens einer Röntgenröhre (4) und einer Detektoranordnung (5), sowie ein stationäres Teil (2) umfassend
– ein Lager (3) zur drehbaren Lagerung des rotierenden Teils (1), und
– wenigstens einen Wechselrichter (6) zur Erzeugung eines Wechselstromes einer ersten Frequenz, wobei
das stationäre Teil (2) eine Leiteranordnung (7) aufweist und das rotierende Teil (1) wenigstens einen induktiven Koppler (8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine induktive Koppler (8), welcher ausschließlich positionsabhängig mit einem Teilstück der gesamten Länge der Leiteranordnung (7), welche von dem Wechselstrom eines oder mehrerer Wechselrichter (6) gespeist wird, in Eingriff steht, aus der Leiteranordnung (7) elektrische Energie zur Speisung der Röntgenröhre (4) auskoppelt und die Leiteranordnung (7) 1, 2 oder 3 parallele Leiter (9a, 9b, 9c) umfasst, welche derart von Strömen durchflossen werden, dass die Summe der Ströme durch alle Leiter an jeder Stelle der Leiteranordnung...Computed tomography system comprising a rotating part (1) for receiving at least one X-ray tube (4) and a detector assembly (5), and a stationary part (2) comprising
- A bearing (3) for rotatably supporting the rotating part (1), and
- At least one inverter (6) for generating an alternating current of a first frequency, wherein
the stationary part (2) has a conductor arrangement (7) and the rotating part (1) has at least one inductive coupler (8),
characterized in that the at least one inductive coupler (8), which is exclusively position-dependent with a portion of the entire length of the conductor arrangement (7), which is fed by the alternating current of one or more inverters (6), from the conductor arrangement ( 7) decouples electrical energy for supplying the X-ray tube (4) and the conductor arrangement (7) comprises 1, 2 or 3 parallel conductors (9a, 9b, 9c), which are so flowed through by currents that the sum of the currents through all conductors every point of the ladder arrangement ...

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft Computertomografen mit berührungsloser Energieübertragung. Hierbei erfolgt die Übertragung der von der Röntgenröhre benötigten Energie berührungslos zwischen einer stationären Stromversorgung und der drehend angeordneten Röntgenröhre. Gleichzeitig können weitere Verbraucher wie Detektoren oder Datenerfassungssysteme auf dem drehenden Teil mit versorgt werden.The The invention relates to computer tomographs with contactless energy transmission. Here, the transfer takes place the energy needed by the x-ray tube contactless between a stationary Power supply and the rotating X-ray tube. At the same time, more consumers can like detectors or data acquisition systems on the rotating part be supplied with.

Bei konventionellen Computertomografen erfolgt die Übertragung elektrischer Energie zwischen der stationär angeordneten Stromversorgung und dem rotierenden Teil mittels mechanischer Schleifringsysteme. Hierbei schleift eine Bürste, vorzugsweise aus Kohlematerial auf einer Schleifbahn, beispielsweise aus Messing. Nachteilig an dieser Anordnung ist die geringe Lebensdauer, die regelmäßigen Wartungsintervalle, in denen die Bürsten ausgetauscht werden müssen und die durch den Kohleabrieb verursachte Verschmutzung.at conventional computer tomographs carry the transmission of electrical energy between the stationary arranged power supply and the rotating part by means of mechanical slip ring systems. This is a brush, preferably made of carbon material on a slideway, for example made of brass. A disadvantage of this arrangement is the short life, the regular maintenance intervals, in which the brushes need to be replaced and the pollution caused by coal erosion.

Eine Verbesserung ist beispielsweise in der US 491 2735 offenbart. Darin wird das Computertomografensystem wie ein rotierender Übertrager ausgebildet. Auf der stationären Seite ist eine Primärwicklung, die von einer primär angeordneten Wechselstromquelle gespeist wird, angeordnet. Dieser gegenüberliegend ist auf der rotieren den Seite eine Sekundärwicklung angebracht. Zur besseren Verkoppelung zwischen Primärwicklung und Sekundärwicklung sind diese von rotationssymmetrischen Kernen aus weichmagnetischen Materialien umgeben. Diese Vorrichtung ist allerdings nicht zur Übertragung hoher Leistungen im Bereich von 100 Kilowatt, wie sie zur Speisung moderner Röntgenröhren benötigt werden, geeignet. Dies liegt daran, dass der Übertrager aufgrund der unvermeidlichen Luftspalte zwischen der stationären und der rotierenden Seite eine hohe Streuinduktivität aufweist. Diese verhält sich elektrisch wie eine Serieninduktivität und stellt somit eine hohe Serienimpedanz für den zu übertragenen Strom dar, welche die übertragbare Leistung begrenzt.An improvement is for example in the US 491 2735 disclosed. In it, the computed tomography system is trained as a rotating transmitter. On the stationary side, a primary winding, which is fed by a primary AC source is arranged. This opposite is mounted on the rotating side of a secondary winding. For better coupling between the primary winding and the secondary winding, these are surrounded by rotationally symmetrical cores of soft magnetic materials. However, this device is not suitable for transmitting high power in the range of 100 kilowatts, as they are needed for powering modern x-ray tubes. This is because the transformer has a high stray inductance due to the unavoidable air gaps between the stationary and rotating sides. This behaves electrically like a series inductance and thus represents a high series impedance for the current to be transmitted, which limits the transmittable power.

Eine weitere Verbesserung ist in der US 5608771 offenbart. Hier wird die Streuinduktivität des Übertragers mittels einer weiteren Induktivität und einer Kapazität zu einem Resonanzkreis ergänzt. Gleichzeitig wird der Hochspannungsübertrager unmittelbar an die Sekundärwicklung des rotierenden Teiles angeschlossen. Bei dieser Anordnung kann nun eine gewisse Streuinduktivität toleriert werden. Allerdings ist ein sehr hoher Koppelfaktor des Drehübertragers notwendig, da sonst ein zu hoher Stromanteil als Blindstrom durch die Primärwicklung des Übertragers fließen würde. Zudem wäre bei hoher Streuinduktivität kaum eine vernünftige Anpassung an den Hochspannungsübertrager möglich.Another improvement is in the US 5608771 disclosed. Here, the leakage inductance of the transformer is supplemented by means of a further inductance and a capacitance to form a resonant circuit. At the same time, the high-voltage transformer is connected directly to the secondary winding of the rotating part. With this arrangement, a certain leakage inductance can now be tolerated. However, a very high coupling factor of the rotary transformer is necessary, since otherwise too high a current component would flow as reactive current through the primary winding of the transformer. In addition, with high leakage inductance hardly a reasonable adaptation to the high-voltage transformer would be possible.

Nachteilig an den beiden zitierten Anordnungen ist der hohe Materialeinsatz an teuren, hochpermeablen ferromagnetischen Materialien. So wären bei einer typischen Dimensionierung einige 100 Kilogramm an Eisen bzw. Ferritmaterial notwendig. Diese würden auch das Gesamtgewicht des Computertomografen wesentlich erhöhen. Besonders störend ist die große Masse an dem rotierenden Teil, da hier auch die Lagerung entsprechend tragfähiger ausgestaltet werden muss. Ein weiterer Nachteil ergibt sich in den hohen Anforderungen an die mechanischen Toleranzen in der Drehung zwischen dem rotierenden und dem stationären Teil. So sollte der Luftspalt zwischen der Primärseite im stationären Teil und der Sekundärseite im rotierenden Teil idealerweise im Bereich einiger Zehntel Millimeter sein. Die typischen, bei Computertomografen realisierbaren Toleranzen liegen jedoch um fast eine Größenordnung höher. Besonders kritisch ist hier der Betrieb bei einem gegenüber der Horizontalachse geneigten rotierenden Teil, da sich hier der rotierende Teil gegenüber dem stationären Teil aus seiner Normallage verkippt.adversely on the two cited arrangements is the high material usage on expensive, high-permeability ferromagnetic materials. So would be at a typical dimensioning some 100 kilograms of iron or Ferrite material necessary. These would also be the total weight significantly increase the computer tomograph. Is particularly disturbing the size Mass on the rotating part, as well as the storage accordingly sustainable must be designed. Another disadvantage arises in the high demands on the mechanical tolerances in the rotation between the rotating and the stationary part. So should the air gap between the primary side in the stationary Part and the secondary side in the rotating part ideally in the range of a few tenths of a millimeter be. The typical tolerances that can be achieved by computer tomographs However, they are almost an order of magnitude higher. Especially Critical here is the operation at a relative to the horizontal axis inclined rotating part, since here the rotating part opposite the stationary Part tilted out of its normal position.

In der US 6 433 631 B2 ist ein Computertomographensystem offenbart, welches ein kontaktloses Datenübertragungssystem aufweist. Hochfrequente Signale werden zur Übertragung von Daten kapazitiv zwischen Rotor und Stator übertragen. Die Bandbreite eines derartigen Systems ist sehr hoch, aber die übertragbare Leistung relativ niedrig.In the US Pat. No. 6,433,631 B2 discloses a computed tomography system having a contactless data transmission system. High-frequency signals are transmitted capacitively between the rotor and the stator for the transmission of data. The bandwidth of such a system is very high, but the transmittable power is relatively low.

Die DE 100 37 294 A1 offenbart eine Röntgeneinrichtung, welche eine kontaktlose Datenübertragung sowie eine kontaktlose Energieübertragung aufweist. Hierzu sind zwei Koppelspulen vorgesehen, wobei deren Funktion so wie die Funktion der kontaktlosen Energieübertragung nicht weiter erläutert wird.The DE 100 37 294 A1 discloses an X-ray device which has contactless data transmission and contactless energy transmission. For this purpose, two coupling coils are provided, with their function as well as the function of the contactless energy transfer is not further explained.

Die DE 4412958 A1 offenbart eine Anordnung zur kontaktlosen Übertragung von Daten. Auch diese Vorrichtung ist zur breitbandigen Übertragung kleiner Leistungen ausgelegt.The DE 4412958 A1 discloses an arrangement for contactless transmission of data. This device is designed for broadband transmission of small power.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung elektrischer Energie zwischen dem stationären und dem rotierenden Teil eines Computertomografen gegenüber dem Stand der Technik kostengünstiger zu gestalten und weiterhin derart auszubilden, dass die Masse der gesamten Anordnung reduziert wird und weiterhin größere mechanische Toleranzen zwischen dem rotierenden Teil und dem stationären Teil zulässig sind.The invention has for its object to make a device for contactless transmission of electrical energy between the stationary and the rotating part of a computer tomograph compared to the prior art cheaper and further form such that the Mass of the entire assembly is reduced and further larger mechanical tolerances between the rotating part and the stationary part are allowed.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.A inventive solution this Task is in the independent claims specified. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Computertomografen mit einem rotierenden Teil und einem stationären Teil. Das stationäre Teil umfasst ein Lager zur drehbaren Lagerung des rotierenden Teils. Weiterhin ist an dem stationären Teil wenigstens ein Wechselrichter (Inverter) zur Erzeugung eines Wechselstroms vorgesehen. Dieser Wechselstrom weist wenigstens die Grundwelle einer ersten Frequenz auf. Ferner ist eine Lei teranordnung vorhanden, welche von dem Wechselstrom eines oder mehrerer Wechselrichter gespeist wird. Diese Leiteranordnung ist zumindest entlang eines Teils einer Kreisbahn an dem stationären Teil angeordnet. Eine erfindungsgemäße Leiteranordnung besteht zu wesentlichen Teilen aus elektrischen Leitern, welche auf einem Träger oder auf Stützen gelagert sind. Eine solche Leiteranordnung ist wesentlich einfacher zu realisieren, als die aus dem Stand der Technik bekannten rotierenden Transformatoren, bei denen an Stelle der einfachen Leiteranordnung primärseitig bereits eine vollständig ausgebildete Primärseite eines Transformators notwendig ist. Diese umfasst neben der Entwicklung und Isolation auch Eisen- bzw. Ferritkerne, welche mit geringen mechanischen Toleranzen zur Ausbildung eines möglichst geringen Luftspalts zwischen Primärseite (stationär) und Sekundärseite (rotierend) gefertigt werden müssen. Zur Auskopplung des elektrischen Stromes aus der Leiteranordnung ist ein induktiver Koppler an dem rotierenden Teil angebracht. Dieser induktive Koppler weist eine Länge auf, welche kurz gegenüber der Länge der Leiteranordnung ist und wird durch die Bewegung des rotierenden Teils gegenüber dem stationären Teil längs der Leiteranordnung bewegt. Der von dem induktiven Koppler ausgekoppelte Strom kann nun zur Speisung von Verbrauchern wie der Röntgenröhre oder auch eine Detektoranordnung auf dem rotierenden Teil verwendet werden.The inventive device includes a computer tomograph with a rotating part and a stationary one Part. The stationary one Part includes a bearing for rotatably supporting the rotating part. Furthermore, at the stationary Part at least one inverter (inverter) for generating a AC provided. This alternating current has at least the Fundamental wave of a first frequency. Furthermore, a Lei teranordnung is present, which is powered by the alternating current of one or more inverters becomes. This conductor arrangement is at least along a part of a Circular path at the stationary Part arranged. A conductor arrangement according to the invention exists to substantial parts of electrical conductors, which on one carrier or on supports are stored. Such a conductor arrangement is much simpler to realize, as the known from the prior art rotating Transformers in which instead of the simple ladder arrangement primary side already a complete one trained primary page a transformer is necessary. This includes development and insulation also iron or ferrite cores, which with low mechanical tolerances for the formation of the smallest possible air gap between primary page (stationary) and secondary side (rotating) must be made. To decouple the electric current from the conductor arrangement An inductive coupler is attached to the rotating part. This inductive coupler has a length on which shortly opposite the length The ladder arrangement is and will be determined by the movement of the rotating Partly opposite the stationary one Part lengthwise the conductor assembly moves. The decoupled from the inductive coupler Electricity can now be supplied to consumers such as the X-ray tube or Also, a detector arrangement can be used on the rotating part.

In dieser Darstellung wird der Begriff "Strom" im Sinne eines allgemeinen Begriffes für elektrische Energie verwendet. Ebenso könnte stattdessen auch auf die Begriffe Spannung bzw. Energie Bezug genommen werden.In This representation becomes the term "current" in the sense of a general concept for electrical energy used. Likewise could Instead, they also referred to the terms voltage and energy become.

Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung ist ähnlich der oben beschriebenen Vorrichtung ausgebildet. Es sind allerdings Leiteranordnung und Koppler miteinander vertauscht. So ist der Koppler dem stationären Teil zugeordnet und wird von dem Wechselrichter mit Wechselstrom gespeist. Gegenüber dem Koppler beweglich ist die Leiteranordnung auf dem rotierenden Teil angeordnet. Entsprechend kann nun der von der Leiteranordnung ausgekoppelte Strom zur Speisung von Verbrauchern wie der Röntgenröhre oder auch der Detektoranordnung auf dem rotierenden Teil verwendet werden.A Another device according to the invention is similar to formed device described above. There are, however, ladder arrangement and couplers interchanged. So the coupler is the stationary part and is powered by the inverter with alternating current. Across from the coupler is movable, the ladder assembly on the rotating Part arranged. Accordingly, the now of the conductor assembly decoupled power to power consumers such as the X-ray tube or also the detector arrangement can be used on the rotating part.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Leiteranordnung vorgesehen, welche 1, 2 oder auch 3 parallel geführte elektrische Leiter umfasst. Weiterhin werden diese Leiter derart von Strömen durchflossen, dass die Summe der Ströme durch alle Leiter an jeder Winkelposition der Leiteranordnung gleich Null ist. Wird die Leiteranordnung beispielsweise durch einen radialen Schnitt an einer beliebigen Stelle durchtrennt und die an dieser Stelle laufenden Ströme gemessen, so ergibt die Summe der Ströme Null. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass bei einem Zweileitersystem durch einen Leiter der Strom in einer ersten Richtung und durch den zweiten Leiter der Strom mit gleicher Größe in entgegengesetzter Richtung fließt. Bei einem Dreileitersystem könnten die Ströme der drei Leiter bei gleicher Amplitude um jeweils 120 Grad phasenverschoben sein. Durch eine solche Ausgestaltung kann die elektromagnetische Emission der Anordnung wesentlich reduziert werden. Da die Summe der Ströme an jedem Stück der Leiteranordnung gleich Null ist, ist auch das äußere Magnetfeld gleich Null. Um eine gute Symmetrierung zu erreichen kann beispielsweise ein Symmetrierübertrager oder ein Gleichtaktfilter eingesetzt werden. Zur Ansteuerung bei mehreren Leitern eignet sich besonders eine Phase – Shift – Brücke im Wechselrichter.In a particularly advantageous embodiment of the invention is a Ladder arrangement provided which 1, 2 or even 3 parallel electrical Head includes. Furthermore, these conductors are so flows through streams, that the sum of the currents equal by all conductors at each angular position of the conductor arrangement Is zero. If the conductor arrangement, for example, by a radial cut severed at any point and at this point running currents measured, the sum of the currents is zero. This can be, for example be realized that in a two-line system by a conductor of the current in a first direction and through the second Head of the current of equal size in opposite Direction flows. In a three-wire system could the streams the three conductors at the same amplitude phase shifted by 120 degrees be. By such a configuration, the electromagnetic emission the arrangement can be substantially reduced. Since the sum of the currents at each Piece of the ladder arrangement is zero, is also the external magnetic field equals zero. For example, to achieve good balancing a balancing transformer or a common mode filter can be used. For control at Several ladders are particularly suitable for a phase shift bridge in the inverter.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Leiteranordnung in Umfangsrichtung mehrere Segmente auf. Durch eine solche Segmentierung lassen sich unterschiedliche Arten elektrischer Energie, wie beispielsweise die hohe Leistung zur Speisung der Röntgenröhre und die elektrische Hilfsversorgung, durch getrennte Segmente übertragen. Ebenso kann durch Parallelschaltung mehrerer Segmente die gesamte übertragene Leistung erhöht werden. Selbstverständlich können auch mehrere Leiteranordnungen parallel zueinander d. h. beispielsweise in axialer Richtung nebeneinander oder in radialer Richtung ineinander mit entsprechenden Kopplern angeordnet sein.In a further advantageous embodiment of the invention, the Circuit arrangement in the circumferential direction on several segments. By a such segmentation can be different types of electrical Energy, such as the high power to power the X-ray tube and the auxiliary electrical supply, transmitted by separate segments. Likewise, by parallel connection of several segments, the total transmitted power elevated become. Of course can also several conductor arrangements parallel to each other d. H. for example in the axial direction next to each other or in the radial direction into each other be arranged with corresponding couplers.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Koppler vorgesehen sind, wobei zu jedem Zeitpunkt wenigstens ein Koppler im Eingriff mit der Leiteranordnung ist. Der Begriff des Zeitpunkts bezieht sich hier auf eine Drehbewegung des rotierenden Teils gegenüber dem stationären Teil. Anders formuliert bedeutet dies, dass an jeder Position des rotierenden Teils wenigstens ein Koppler im Eingriff mit der Leiteranordnung steht. Damit ist zu jedem Zeitpunkt der Bewegung bzw. zu jedem Ort eine Energieübertragung möglich.A further advantageous embodiment of the invention provides that a plurality of couplers are provided, wherein at any time at least one coupler is in engagement with the conductor arrangement. The term of the time here refers to a rotational movement of the rotating part relative to the stationary part. In other words, this means that at least every position of the rotating part a coupler is engaged with the conductor assembly. Thus, an energy transfer is possible at any time of the movement or to any place.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens ein Abgriff weichmagnetisches Material zur Konzentration des magnetischen Flusses auf. So kann der Abgriff beispielsweise mit Eisenmaterial, vorzugsweise in Form von Eisenblechen oder auch Ferritmaterialien versehen sein. Besonders vorteilhaft ist hier der Einsatz von Eisen- bzw. Ferritmaterialien besonders Pulver, welches durch Kunststoff gebunden ist. Wahlweise bzw. zusätzlich kann auch weichmagnetisches Material an der Leiteranordnung vorgesehen sein, um die Verkoppelung zu verbessern.In a further advantageous embodiment of the invention has at least a tap soft magnetic material for concentrating the magnetic Flow up. For example, the tap can be used with iron material, preferably in the form of iron sheets or ferrite materials be provided. Particularly advantageous here is the use of iron or ferrite materials especially powder, which by plastic is bound. Optional or additional It is also possible to provide soft magnetic material on the conductor arrangement be to improve the coupling.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Wechselrichter vorgesehen sind, wobei jeweils ein Wechselrichter wahlweise einen Leiter und/oder ein Segment der Leiteranordnung speist.A Further advantageous embodiment of the invention provides that a plurality of inverters are provided, wherein in each case an inverter optionally feeds a conductor and / or a segment of the conductor arrangement.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Wechselrichter zur Speisung eines Leiters und/oder eines Segments der Leiteranordnung auf oder nahe der jeweiligen Resonanzfrequenz ausgebildet.In a further advantageous embodiment of the invention is at least an inverter for feeding a conductor and / or a segment the conductor arrangement at or near the respective resonance frequency educated.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden wahlweise die Leiteranordnung und/oder wenigstens ein Abgriff durch wenigstens eine Kapazität sowie wahlweise eine oder mehrere zusätzliche Induktivitäten zu einem resonanzfähigen Gebilde auf einer vorgegebenen Resonanzfrequenz ergänzt. Besonders günstig ist es, wenn die Anordnung zur Ausbildung einer Serienresonanz durch hinzufügen einer Serienkapazität sowie einer optionalen Serieninduktivität ergänzt wird, falls die Induktivitäten der Leiteranordnung bzw. des Abgriffs nicht hinreichend groß sind. Alternativ hierzu kann die Anordnung auch zur Ausbildung von Parallelresonanzen durch hinzufügen wenigstens einer Parallelkapazität parallel zur Leiteranordnung oder zum Abgriff ausgebildet sein. Der Betrieb des Wechselrichters kann nun an die unterschiedlichen Resonanzbedingungen angepasst werden. Beispielsweise kann eine Regelung der abgegebenen Leistung durch Frequenzvariation des Wechselrichters erfolgen. So wird bei einer Abgabe eines Aus- gangsstroms des Wechselrichters auf der Resonanzfrequenz sicherlich die maximale Leistung übertragen, während abhängig von der Güte des Resonanzkreises bei Frequenzabweichungen eine geringere Leistung übertragen wird.In Another advantageous embodiment of the invention are optional the conductor arrangement and / or at least one tap by at least a capacity and optionally one or more additional inductances to one resonating Structures on a given resonant frequency added. Especially is cheap it, if the arrangement for the formation of a series resonance by Add a serial capacity and an optional series inductance, if the inductances of the Ladder arrangement or the tap are not sufficiently large. Alternatively, the arrangement can also be used to form parallel resonances by adding at least one parallel capacity be formed parallel to the conductor arrangement or tap. The operation of the inverter can now be adapted to the different Resonance conditions are adjusted. For example, a scheme the output power by frequency variation of the inverter respectively. This is the case when an output current of the inverter is output certainly transmit the maximum power at the resonant frequency, while depending on the goodness the resonant circuit in case of frequency deviations transmit a lower power becomes.

Besonders vorteilhaft ist es, bei niedrigen Lastimpedanzen den Wechselrichter auf eine Serienresonanz zu regeln, da diese eine mit sinkender Lastimpedanz steigende Güte aufweist. Bei hohen Lastimpedanzen hingegen ist es vorteilhaft, auf eine Parallelresonanz zu regeln, da bei Parallelresonanzen die Güte mit der Lastimpedanz ansteigt. Zweckmäßigerweise ist eine Umschalteinrichtung vorgesehen, welche zunächst die Lastimpedanz, beispielsweise aus dem Verhältnis von Ausgangspannung zu Ausgangstrom des Wechselrichters ermittelt und entsprechend die Frequenzregelung des Wechselrichters auf Parallelresonanz bzw. Serienresonanz konfiguriert.Especially It is advantageous at low load impedances the inverter to regulate a series resonance, as this one with decreasing load impedance rising goodness having. On the other hand, with high load impedances it is advantageous to regulate a parallel resonance, since in parallel resonances the Goodness with the load impedance increases. Conveniently, a switching device provided, which first the load impedance, for example from the ratio of output voltage to Output current of the inverter determined and accordingly the Frequency control of the inverter to parallel resonance or series resonance configured.

Grundsätzlich kann ein System aus Wechselrichter, Leiteranordnung sowie Abgriff wahlweise zur Leistungsübertragung und gleichzeitig zur Steuerung bzw. Regelung der übertragenen Leistung oder aber ausschließlich zur reinen Leistungsübertragung eingesetzt werden. Wird die übertragene Leistung durch das System gesteuert bzw. geregelt, so ist beispielsweise eine Pulsbreitenmodulation in Pulspaketen des Ausgangssignals oder aber eine Verschiebung der Frequenz abseits der Resonanzfrequenz notwendig. Grundsätzlich verringert sich bei einer Frequenzverschiebung der Wirkungsgrad des Wechselrichters. Ebenso nehmen dabei auch die Emissionen hochfrequenter Signalanteile zu. Alternativ hierzu kann der Wechselrichter immer in einem Betriebspunkt des optimalen Wirkungsgrades bei der Resonanzfrequenz betrieben werden. Um nun die abgegebene Ausgangsgröße zu steuern, ist beispielsweise primärseitig ein weiteres Schaltnetzteil oder eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit einem in weiten Grenzen einstellbaren Ausgangsbereich notwendig. Wird der Wechselrichter auf der Resonanzfrequenz betrieben, so ist sein Wirkungsgrad sehr hoch, so dass zur Messung des übertragenen Stromes nicht der hochfrequente Ausgangstrom gemessen werden muss. Vielmehr kann hierzu die Gleichstromaufnahme des Wechselrichters herangezogen werden.Basically a system of inverter, conductor arrangement and tap either to power transmission and at the same time to control the transmitted Performance or exclusively used for pure power transmission become. Will the transferred Power controlled by the system, for example, is a pulse width modulation in pulse packets of the output signal or but a shift of frequency away from the resonant frequency necessary. in principle reduces the efficiency at a frequency shift of the inverter. At the same time, emissions will also be higher-frequency Signal components too. Alternatively, the inverter can always at an operating point of optimal efficiency at the resonant frequency operate. In order to control the delivered output, is for example primary another switching power supply or power factor correction circuit necessary with an adjustable output range within wide limits. If the inverter is operated at the resonant frequency, then its efficiency is very high, allowing for the measurement of the transmitted Stromes not the high-frequency output current must be measured. Rather, this can be the direct current absorption of the inverter be used.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Wechselrichter zur Erkennung von unterschiedlichen Lastzuständen ausgebildet, so dass dieser erkennen kann falls das diesem zugeordnete Segment der Leiteranordnung nicht im Eingriff mit wenigstens einem Abgriff steht. Entsprechend dieser Er kennung wird nun der Wechselrichter sein Ausgangssignal abschalten bzw. auf eine Leerlauffrequenz steuern.In a further advantageous embodiment of the invention is at least an inverter designed to detect different load conditions, so that it can recognize if the segment associated with it the conductor assembly is not engaged with at least one tap stands. According to this recognition He will now be the inverter switch off its output signal or control to an idling frequency.

Weiterhin ist wenigstens ein Wechselrichter zur Abgabe eines Signals auf wenigstens einer zweiten Frequenz ausgebildet. Weiterhin ist auf dem rotierenden Teil wenigstens ein frequenzselektives Mittel zur Selektion dieser zweiten Frequenz ausgebildet, so dass dieses nun vorzugsweise die mit der zweiten Frequenz übertragene Energie auskoppelt und hiermit wenigstens einen weiteren Verbraucher, wie beispielsweise einen Steuerrechner oder auch die Detektoranordnung speist.Farther is at least one inverter for delivering a signal to at least a second frequency formed. Furthermore, on the rotating Part at least one frequency-selective means for selection of these second frequency, so this now preferably the transmitted with the second frequency Energy decouples and hereby at least one other consumer, such as For example, a control computer or the detector arrangement fed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Wechselrichter derart ausgebildet, dass das Tastverhältnis seines Ausgangstromes durch eine Steuereinheit gezielt verändert werden kann. Hierbei wird vorteilhafterweise die Ausgangsfrequenz nicht beeinflusst. Durch die Änderung des Tastverhältnisses ändert sich die spektrale Verteilung des Ausgangstromes. So geht bei einem Tastverhältnis von 50 Prozent, entsprechend einem symmetrischen Ausgangssignal, der Anteil an geradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz f0, also 2*f0, 4*f0, 6*f0 etc. im Idealfall gegen Null. Wird das Tastverhältnis zu unsymmetrischen Ausgangsströmen, beispielsweise auch nur geringfügig auf 49 und 48 Prozent oder in größerem Maßstab auf 40 oder 30 Prozent geändert, so steigt die Amplitude der geradzahligen Vielfachen an. Durch selektive Filterung der geradzahligen Vielfachen am rotierenden Teil kann nun selektiv ein bestimmter Anteil der übertragenen Leistung, beispielsweise zur Versorgung kleinerer Verbraucher wie einen Steuerrechner oder der Detektoranordnung ausgekoppelt werden. Vorteilhafterweise ist noch eine Hilfsversorgung vorzusehen, welche für den Fall, dass der zur Abgabe großer Leistung konfigurierte Wechselrichter nicht aktiv ist, weil beispielsweise die Röntgenröhre nicht versorgt werden muss, die Versorgung der kleineren Verbraucher übernimmt.In a further advantageous embodiment of the invention is the Inverter designed such that the duty cycle of his Output current can be selectively changed by a control unit. In this case, the output frequency is advantageously not influenced. By the change of the duty cycle changes the spectral distribution of the output current. So goes at a duty cycle of 50 percent, corresponding to a balanced output signal, the Proportion of even multiples of the fundamental frequency f0, ie 2 * f0, 4 * f0, 6 * f0 etc. ideally against zero. If the duty cycle becomes too unbalanced output currents, for example, only slightly at 49 and 48 percent or on a larger scale 40 or 30 percent changed, so the amplitude of the even multiples increases. By selective Filtering the even multiple on the rotating part can now selectively a certain proportion of the transmitted power, for example to supply smaller consumers such as a control computer or the detector assembly are coupled out. Advantageously to provide an auxiliary supply, which, in the event that for delivery greater Power configured inverter is not active because, for example not the x-ray tube needs to be supplied, the supply of smaller consumers takes over.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens einen Wechselrichter zur Abgabe eines frequenzmodulierten Ausgangstromes vor. Durch die Modulation der Ausgangsfrequenz verbreitern sich die einzelnen Spektrallinien des Ausgangssignals, wobei sich gleichzeitig ihre Amplitude verringert. Dadurch ergeben sich verbesserte EMV – Eigenschaften des Systems. Die Modulationsfrequenz ist größer oder gleich 100 Hz zu wählen, so dass diese größer als ein Messintervall der gängigen EMV – Normen ist. Weiterhin sollte der Modulationshub, also die Frequenzvariation nur so gering gewählt werden, dass sich keine nennenswerten Schwankungen des Stromes auf der rotierenden Seite ergeben.A further advantageous embodiment of the invention provides at least an inverter for outputting a frequency modulated output current. The modulation of the output frequency widens the individual Spectral lines of the output signal, at the same time their Amplitude reduced. This results in improved EMC properties of the system. The modulation frequency should be greater than or equal to 100 Hz, so that this larger than a measuring interval of the common EMC standards is. Furthermore, the modulation should, so the frequency variation chosen only so low be that no significant fluctuations in the current the rotating side result.

Beschreibung der Zeichnungendescription the drawings

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.The Invention will now be described by way of embodiments with reference to the drawings described by way of example.

1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht. 1 shows an example of a device according to the invention in a perspective view.

2 zeigt in schematischer Form eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie in 1 dargestellt, im Schnitt. 2 shows in schematic form a device according to the invention, as in 1 shown, on average.

3 zeigt einen Ausschnitt des oberen Bereichs aus 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 3 shows a section of the upper area 2 a device according to the invention.

4 zeigt ein elektrisches Blockschaltbild einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 shows an electrical block diagram of an exemplary device according to the invention.

In 5 ist eine Anordnung mit einem einzelnen Leiter dargestellt.In 5 an arrangement with a single conductor is shown.

6 zeigt eine Anordnung mit zwei elektrischen Leitern. 6 shows an arrangement with two electrical conductors.

7 zeigt eine Anordnung mit drei elektrischen Leitern. 7 shows an arrangement with three electrical conductors.

8 zeigt einen Träger 41 mit darauf angebrachten Platten aus weichmagnetischem Material 44. 8th shows a carrier 41 with plates of soft magnetic material attached 44 ,

9 zeigt eine Anordnung mit drei parallel geführten Leitern. 9 shows an arrangement with three parallel conductors.

10 zeigt eine Anordnung mit segmentierten Leitern. 10 shows an arrangement with segmented conductors.

1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht. Der Computertomograf (CT-Scanner) besteht aus zwei mechanischen Hauptbestandteilen. Ein stationäres Teil 2 dient als Basis und Träger des ganzen Gerätes, in denen sich das rotierende Teil 1 dreht. Der Patient wird auf einer Liege in der Öffnung des rotierenden Teils positioniert. Zur Lagerung des rotierenden Teils 1 dient das Lager 3, welches von dem Hohlprofil 15 des stationären Teils 2 gehalten wird. Dieses Lager ist in der beispielhaften Ausgestaltung als Kugellager ausgeführt. Selbstverständlich sind auch verschiedene andere Lagertypen hierfür einsetzbar. Zur Abtastung des Patienten mittels Röntgenstrahlen sind eine Röntgenröhre 4 sowie ein diesem gegenüberliegend angeordneter Detektor 5 vorgesehen. Röntgenröhre 4 und Detektor 5 sind auf dem rotierenden Teil 1 drehbar angeordnet. Zum Antrieb des rotierenden Teiles ist ein Motor 20 vorgesehen. Ein Schleifring 16, welcher an dem rotierenden Teil 1 angebracht ist, dient zusammen mit dem Schleifringabgriff 21, der am stationären Teil 2 befestigt ist, zur Übertragung von Hilfs- und Steuersignalen. So können beispielsweise Sicherheitssignale wie zur Freigabe der Röntgenstrahlung noch über mechanische Schleifkontakte übertragen werden, wie dies derzeit noch von den Sicherheitsstandards gefordert wird. Alternativ hierzu könnte das Aktivierungssignal für die Röntgenröhre auch kontaktlos übertragen werden. Um den Sicherheitsstan dards zu genügen, müsste dieses Signal in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt werden. Wird das Signal von dem rotierenden Teil nicht in diesen Zeitabständen empfangen, so wird die Röntgenröhre deaktiviert. Die in der mechanischen Konfiguration noch notwendigen zwei Schleifkontakte sind aufgrund der niedrigen Strombelastung nahezu wartungsfrei und verursachen einen wesentlich geringeren Abrieb und somit eine geringere Verschmutzung als die bisher zur Energieübertragung eingesetzten Kontakte. Parallel dazu können mit dieser Anordnung beispielsweise auf kontaktlosem Wege die Bilddaten der Detektoranordnung 5 zum stationären Teil 2 übertragen werden. Zur Energieübertragung, d. h. insbesondere zur Übertragung derjenigen hohen Energie, welche von der Röntgenröhre benötigt wird, ist an dem stationären Teil 2 eine Leiteranordnung 7 vorgesehen, welche von dem Wechselrichter (Inverter) 6 gespeist wird. Der Abgriff der Signale von dieser Leiteranordnung 7 erfolgt mittels eines Kopplers 8 am rotierenden Teil 1. Zur Sicherstellung der Funktion ist wenigstens ein Koppler 8 vorzusehen. Selbstverständlich können auch mehrere Koppler 8 vorgesehen sein. Diese können wahlweise parallel geschaltet sein oder auch zum individuellen Abgriff der Versorgungsenergie für die Röntgenröhre 4, die Detektoranordnung 5 oder andere elektronische Komponenten ausgelegt sein. 1 shows an example of a device according to the invention in a perspective view. The computed tomography (CT scanner) consists of two main mechanical components. A stationary part 2 serves as a base and carrier of the whole device, in which the rotating part 1 rotates. The patient is positioned on a couch in the opening of the rotating part. For storage of the rotating part 1 serves the camp 3 which of the hollow profile 15 of the stationary part 2 is held. This bearing is designed in the exemplary embodiment as a ball bearing. Of course, various other types of bearings can be used for this purpose. To scan the patient by X-rays are an X-ray tube 4 and a detector arranged opposite this 5 intended. X-ray tube 4 and detector 5 are on the rotating part 1 rotatably arranged. To drive the rotating part is a motor 20 intended. A slip ring 16 , which on the rotating part 1 attached, serves together with the Schleifringabgriff 21 , the stationary part 2 is attached, for the transmission of auxiliary and control signals. Thus, for example, safety signals such as for the release of the X-ray radiation can still be transmitted via mechanical sliding contacts, as currently required by the safety standards. Alternatively, the activation signal for the X-ray tube could also be transmitted without contact. To meet the safety standards, this signal would have to be repeated at regular intervals. If the signal from the rotating part is not received at these intervals, the X-ray tube is deactivated. The in the mechanical configura tion still necessary two sliding contacts are virtually maintenance-free due to the low current load and cause a much lower abrasion and thus less pollution than the contacts previously used for energy transfer. In parallel with this arrangement, for example, the image data of the detector arrangement can be made in a contactless manner 5 to the stationary part 2 be transmitted. For energy transfer, ie in particular for the transmission of that high energy, which is required by the X-ray tube, is at the stationary part 2 a ladder arrangement 7 provided which of the inverter (inverter) 6 is fed. The tap of the signals from this ladder arrangement 7 done by means of a coupler 8th on the rotating part 1 , To ensure the function is at least one coupler 8th provided. Of course, also several couplers 8th be provided. These can optionally be connected in parallel or also for the individual tap of the supply energy for the x-ray tube 4 , the detector arrangement 5 or other electronic components.

2 zeigt in schematischer Form eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie in 1 dargestellt, im Schnitt. Darin sind die in 1 dargestellten Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. 2 shows in schematic form a device according to the invention, as in 1 shown, on average. Therein are the in 1 Parts shown marked with the same reference numerals.

3 zeigt einen Ausschnitt des oberen Bereichs aus 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In dieser Darstellung sind die meisten der zuvor beschriebenen Teile deutlicher zu erkennen. Weiterhin geht der funktionale Zusammenhang der Teile deutlicher hervor. Das stationäre Teil 2 ist in dem dargestellten Bereich zur Erhöhung der Stabilität als Hohlprofil 15 ausgebildet. An diesem ist mittels eines Lagers 3 das rotierende Teil 1 drehbar gelagert. Das Kugellager 3 weist einen äußeren, feststehenden (stationären) Lagerring 3a auf, welcher mittels mehrerer Schrauben 14 an dem stationären Teil 2 befestigt ist. Gegenüber diesem ist mittels der Kugeln 3b der innere Lagerring 3c drehbar gelagert. An diesem ist mittels mehrerer Befestigungsbolzen 13 an einer Seite (im Schnitt rechts dargestellt) ein Zylinder 11 und auf der anderen Seite eine Scheibe 12 befestigt. Die Scheibe 12 trägt die meisten der am rotierenden Teil 1 angebrachten Teile, wie insbesondere die Röntgenröhre 4 sowie die Detektoranordnung 5. Der Zylinder 11 trägt einen Schleifring 16, welcher mittels der Schrauben 17 am Zylinder 11 befestigt ist. An diesem Schleifring ist hier beispielhaft ein Koppler 8, angebracht, auf einem Trägerelement 18, welches mittels der Schrauben 19 am Schleifring 16 befestigt ist. Dieser Koppler 8 besitzt hier beispielsweise einen U-förmig ausgebildeten Kern aus weichmagnetischem Material, wie beispielsweise Eisen- oder Ferritmaterial. Zur Energieübertragung steht der Koppler 8 im Eingriff mit der Leiteranordnung 7. Die hier dargestellte Leiteranordnung 7 weist beispielhaft zwei parallele Leiter 9a und 9b auf. Diese Leiter sind mittels der Stützen 23a und 23b an dem stationären Teil 2 befestigt. Zur saube ren Positionierung und einfachen Montage der Leiteranordnung 7 ist weiterhin eine Trägerplatte 22, welche vorteilhafterweise aus weichmagnetischem Material besteht, vorgesehen. 3 shows a section of the upper area 2 a device according to the invention. In this illustration, most of the parts described above can be seen more clearly. Furthermore, the functional relationship of the parts is clearer. The stationary part 2 is in the illustrated area to increase the stability as a hollow profile 15 educated. At this is by means of a warehouse 3 the rotating part 1 rotatably mounted. The ball bearing 3 has an outer, fixed (stationary) bearing ring 3a on, which by means of several screws 14 at the stationary part 2 is attached. Opposite this is by means of the balls 3b the inner bearing ring 3c rotatably mounted. At this is by means of several fastening bolts 13 on one side (shown in section on the right) a cylinder 11 and on the other side a disc 12 attached. The disc 12 wears most of the rotating part 1 attached parts, in particular the X-ray tube 4 as well as the detector arrangement 5 , The cylinder 11 wears a slip ring 16 , which by means of screws 17 on the cylinder 11 is attached. At this slip ring is exemplified here a coupler 8th mounted on a support member 18 which by means of screws 19 on slip ring 16 is attached. This coupler 8th Here, for example, has a U-shaped core of soft magnetic material, such as iron or ferrite material. For energy transfer is the coupler 8th engaged with the conductor assembly 7 , The conductor arrangement shown here 7 exemplifies two parallel conductors 9a and 9b on. These ladders are by means of the supports 23a and 23b at the stationary part 2 attached. For clean positioning and easy assembly of the ladder assembly 7 is still a carrier plate 22 , which is advantageously made of soft magnetic material provided.

In 4 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer beispielhaften erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Versorgung der gesamten Anordnung erfolgt vorteilhafterweise über ein 3-Phasen-Netz mit der gängigen Netzfrequenz, hier beispielhaft 50 Hz. Selbstverständlich ist auch eine zweiphasige oder Gleichstrom-Speisung möglich. Die Eingangsbeschaltung 30 weist die üblichen Filter sowie eine Gleichrichterschaltung, vorzugsweise mit Leistungsfaktorkorrektur (PFC) auf. Der gleichgerichtete Strom am Ausgang 31 wird mittels eines Wechselrichters (Inverter) 32, welcher typischerweise 2, 4 oder mehr Halbleiter-Leistungsschalter aufweist in einen hochfrequenten Wechselstrom umgesetzt. Diese Halbleiter-Leistungsschalter können beispielsweise in den bekannten Halbbrücken- oder Vollbrückenschaltungen konfiguriert sein. Als Halbleiterschalter sind bevorzugt IGBTs oder MOSFETs geeignet. Der bevorzugte Frequenzbereich liegt oberhalb der menschlichen Hörschwelle d. h. 20 kHz und reicht bis zu einer oberen Frequenz von ca. einem MHz, bis zu dem moderne Halbleiterschalter für hohe Leistungen wirtschaftlich einsetzbar sind. Der hochfrequente Wechselstrom wird am Ausgang 33 abgegeben und mittels einer Serieninduktivität 34 sowie einer Serienkapazität 35 in die Leiteranordnung 7 eingespeist. Die Resonanzfrequenz der Anordnung ergibt sich aus der Induktivität 34 sowie der Induktivität der Leiteranordnung 7 zusammen mit der Kapazität 35. Ist die Induktivität der Leiteranordnung 7 hinreichend groß, so kann auch die Induktivität 34 entfallen. Die Induktivität der Leiteranordnung 7 setzt sich zusammen aus einer Induktivität des Leiters selbst sowie der transformierten Induktivität 36 des Kopplers 8 sowie dem Koppelfaktor zwischen der Leiteranordnung 7 und dem Koppler 8. Der von dem Koppler 8 abgegriffene Ausgangstrom kann nun dem Hochspannungsgenerator 38, welcher eine Hochspannung 39 zur Speisung der Röntgenröhre 4 erzeugt zugeführt werden. Parallel zum Hochspannungsgenerator 38 können auch weitere Verbraucher 40 gespeist werden. Der Anschluss an den Koppler 8 kann wahlweise unmittelbar bzw. unter Zwischenschaltung einer Serien-Kapazität erfolgen. Dadurch ergibt sich ein zweiter sekundärseitiger Resonanzkreis. Der Betrieb des Inverters erfolgt zweckmäßigerweise auf bzw. in der Nähe der Resonanzfrequenz des Systems. Eine Steuerung der übertragenen Leistung kann beispielsweise durch Steuerung der Arbeitsfrequenz des Inverters erfolgen, so dass bei einem niedrigeren Leistungsbedarf eine Frequenz abseits der Resonanzfrequenz gewählt wird. Ebenso könnte aber auch eine Steuerung der Leistung durch die Eingangsbeschaltung erfolgen, welche entsprechend dem Leistungsbedarf ihre Gleichspannung 31 einstellt. In diesem Falle kann der nachfolgende Inverter mit optimalem Wirkungsgrad auf der Resonanzfrequenz des Kreises betrieben werden.In 4 an electrical block diagram of an exemplary device according to the invention is shown. The supply of the entire arrangement is advantageously carried out via a 3-phase network with the usual mains frequency, here for example 50 Hz. Of course, a two-phase or DC power supply is possible. The input circuit 30 has the usual filters as well as a rectifier circuit, preferably with power factor correction (PFC). The rectified current at the output 31 is powered by an inverter (inverter) 32 which typically has 2, 4 or more semiconductor power switches converted into a high frequency alternating current. These semiconductor power switches may be configured, for example, in the known half-bridge or full-bridge circuits. As a semiconductor switch IGBTs or MOSFETs are preferably suitable. The preferred frequency range is above the human hearing threshold ie 20 kHz and extends up to an upper frequency of about one MHz, to the modern semiconductor switch for high power are economically used. The high frequency alternating current is at the output 33 delivered and by means of a series inductance 34 as well as a serial capacity 35 in the ladder arrangement 7 fed. The resonance frequency of the arrangement results from the inductance 34 and the inductance of the conductor arrangement 7 along with the capacity 35 , Is the inductance of the conductor arrangement 7 sufficiently large, so can the inductance 34 omitted. The inductance of the conductor arrangement 7 is composed of an inductance of the conductor itself as well as the transformed inductance 36 of the coupler 8th and the coupling factor between the conductor arrangement 7 and the coupler 8th , The one from the coupler 8th tapped output current can now be the high voltage generator 38 which is a high voltage 39 for feeding the X-ray tube 4 be supplied generated. Parallel to the high voltage generator 38 can also have more consumers 40 be fed. The connection to the coupler 8th can be done either directly or with the interposition of a series capacity. This results in a second secondary-side resonant circuit. Operation of the inverter is conveniently at or near the resonant frequency of the system. Control of the transmitted power may, for example, be accomplished by controlling the operating frequency of the inverter so that, at a lower power requirement, a frequency away from the resonant frequency is selected. Likewise, however, could also control the power through the entrance Beschal tion, which according to the power requirement their DC voltage 31 established. In this case, the following inverter can be operated with optimum efficiency at the resonant frequency of the circuit.

Zur Anpassung der Impedanzverhältnisse kann es notwendig sein, an verschiedenen Stellen der Anordnung Übertrager (Transformator) zu schalten. Dies kann insbesondere zwischen dem Wechselrichter 6 und der Leiteranordnung 7, sowie zwischen dem Koppler 8 und der Last notwendig sein. Wird der Wechselrichter zur Speisung des Kopplers 8 eingesetzt, so ist ein Übertrager zwischen Wechselrichter und Koppler bzw. zwischen Leiteranordnung und Last vorzusehen. Ebenso ist es sinnvoll, insbesondere hinter dem Wechselrichter bzw. an der Leiteranordnung einen Symmetrierübertrager (mit einem weichmagnetischen Kern hoher Güte) bzw. eine Gleichtaktdrossel (Common mode filter) mit einem verlustbehafteten weichmagnetischen Kern einzusetzen.To adapt the impedance ratios, it may be necessary to switch transformers (transformers) at different points in the arrangement. This can be especially between the inverter 6 and the conductor arrangement 7 , as well as between the coupler 8th and the load will be necessary. If the inverter is used to power the coupler 8th used, a transformer between inverter and coupler or between the conductor arrangement and load is provided. Likewise, it makes sense to use, in particular behind the inverter or on the conductor arrangement, a balancing transformer (with a soft magnetic core of high quality) or a common mode filter with a lossy soft magnetic core.

Zusätzlich kann auf der Lastseite noch eine Regelung der abgegebenen Spannung bzw. des abgegebenen Stromes, wie beispielsweise durch ein Schaltnetzteil vorgesehen sein. So wird sicherlich der Hochspannungsgenerator 38 ebenso wie die Hilfsversorgung 40 eine Regelung der Ausgangspannung aufweisen.In addition, on the load side, a regulation of the output voltage or the current delivered, such as be provided by a switching power supply. So certainly the high voltage generator 38 as well as the auxiliary supply 40 have a control of the output voltage.

In 5 ist eine Anordnung mit einem einzelnen Leiter dargestellt. Ein Träger der gesamten Leiteranordnung 41, welcher beispielsweise aus Metall zur Abschirmung oder aber auch aus einem isolierenden Material besteht, trägt einen elektrischen Leiter 9 mittels einer Stütze 23. Zum Abgriff des Stromes läuft entlang des Leiters ein Koppler umfassend einen Kern aus weichmagnetischem Material 42 sowie eine Wicklung 43 zur Auskopplung des elektrischen Stroms.In 5 an arrangement with a single conductor is shown. A carrier of the entire ladder arrangement 41 , which consists for example of metal for shielding or also of an insulating material, carries an electrical conductor 9 by means of a support 23 , For tapping the current along the conductor runs a coupler comprising a core of soft magnetic material 42 as well as a winding 43 for decoupling the electrical current.

6 zeigt eine Anordnung mit zwei elektrischen Leitern. Die Leiteranordnung umfasst hier einen Träger 41 sowie ein darauf befindliches weichmagnetisches Material 44 zur Führung des Magnetfeldes. Die parallelen elektrischen Leiter 9a und 9b werden mittels der Stützen 23a und 23b gelagert. Der Koppler weist hier einen U-förmig ausgestalteten Kern 42 aus weichmagnetischem Material mit wenigstens einer Wicklung 43 auf. 6 shows an arrangement with two electrical conductors. The conductor arrangement here comprises a carrier 41 and a soft magnetic material thereon 44 for guiding the magnetic field. The parallel electrical conductors 9a and 9b become by means of supports 23a and 23b stored. The coupler here has a U-shaped configured core 42 made of soft magnetic material with at least one winding 43 on.

In 7 ist eine entsprechende Anordnung mit drei Leitern dargestellt. Die Leiter 9a, 9b, 9c sind mittels der Stützen 23a, 23b, 23c auf dem Träger befestigt. Der Koppler weist hier auf dem Kern 42 drei Wicklungen 43a, 43b, 43c auf.In 7 a corresponding arrangement with three conductors is shown. The ladder 9a . 9b . 9c are by means of supports 23a . 23b . 23c attached to the carrier. The coupler points here on the core 42 three windings 43a . 43b . 43c on.

8 zeigt einen Träger 41 mit darauf angebrachten Platten aus weichmagnetischem Material 44. Durch eine solche Anordnung kann eine einfache Belegung des Trägers mit vorgefertigten Plattenstücken, welche wahlweise rechteckig oder der Rundung angepasst sind, erfolgen. Zweckmäßigerweise wird nicht nur so wie der Einfachheit halber in der Zeichnung dargestellt ein Teil des Kreisumfangs, sondern der gesamte Kreisumfang mit Plattenstücken belegt. 8th shows a carrier 41 with plates of soft magnetic material attached 44 , By such an arrangement, a simple assignment of the carrier with prefabricated plate pieces, which are optionally rectangular or rounding done, take place. Conveniently, not only as shown for the sake of simplicity in the drawing, a portion of the circumference, but the entire circumference occupied with pieces of plate.

In 9 ist eine Ausgestaltung der Erfindung mit drei parallel geführten Leitern 9a, 9b, 9c dargestellt. Diese sind auf dem Träger 41 angeordnet. Die offenen Enden werden vom Wechselrichter gespeist. Beispielhaft sind die drei Leiter hier an einem Ende miteinander verbunden. Die Speiseströme vom Wechselrichter sind zweckmäßigerweise jeweils um 120 Grad gegeneinander phasenverschoben. Selbstverständlich ist neben der hier gezeigten Anordnung mit drei Leitern jede andere Anzahl von Leitern einsetzbar.In 9 is an embodiment of the invention with three parallel conductors 9a . 9b . 9c shown. These are on the carrier 41 arranged. The open ends are powered by the inverter. By way of example, the three conductors are connected together here at one end. The feed currents from the inverter are expediently phase-shifted by 120 degrees in each case. Of course, any other number of conductors can be used in addition to the arrangement shown here with three conductors.

10 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Leiter in Leitersegmente 10a, 10b, 10c unterteilt sind. Statt dieser beispielhaft drei Leitersegmente können aber auch nur zwei oder mehr als drei Leitersegmente eingesetzt werden. Die Leitersegmente können jedes für sich aus einem oder auch aus mehreren parallel geführten Leitern bestehen. Die Speisung erfolgt mit einem gemeinsamen Wechselrichter oder individuellen Wechselrichtern für einzelne Leitersegmente oder für Gruppen aus Leitersegmenten. Neben einem Frequenzmultiplex ist hier auch ein Ortsmultiplex in der Übertragung möglich. Hierzu werden zweckmäfligerweise mehrere Koppler 8 eingesetzt. Damit können gleichzeitig mehrere Versorgungsströme, beispielsweise für die Röntgenröhre sowie für die Detektoranordnung oder andere Verbraucher getrennt voneinander übertragen werden. 10 shows an embodiment of the invention, in which the conductors in conductor segments 10a . 10b . 10c are divided. Instead of this example, three conductor segments but only two or more than three conductor segments can be used. The conductor segments may each consist of one or more parallel conductors. Power is supplied by a common inverter or individual inverters for individual conductor segments or groups of conductor segments. In addition to a frequency multiplex, a local multiplex in the transmission is also possible here. For this purpose expediently more couplers 8th used. Thus, several supply currents, for example, for the X-ray tube and for the detector array or other consumers can be transmitted separately from each other at the same time.

11: rotierendes Teilrotating part
22: stationäres Teilstationary part
33: Lagercamp
44: RöntgenröhreX-ray tube
55: Detektoranordnungdetector array
66: Wechselrichterinverter
77: Leiteranordnungconductor arrangement
88th: Kopplercoupler
99: elektrischer Leiterelectrical ladder
1010: Leitersegmenteconductor segments
1111: Zylindercylinder
1212: Scheibedisc
1313: Befestigungsbolzenmounting bolts
1414: Schraube zur Lagerbefestigungscrew for mounting the bearing
1515: Hohlprofilhollow profile
1616: Schleifringslip ring
1717: Schraube zur Schleifringbefestigungscrew for slip ring attachment
1818: Träger des KopplersCarrier of the coupler
1919: Schraube zur Trägerbefestigungscrew for carrier attachment
2020: Motorengine
2121: SchleifringabgriffSchleifringabgriff
2323: StützenSupport
3030: EingangsbeschaltungInput
3131: Ausgang für Gleichstromoutput for direct current
3232: Inverterinverter
3333: Ausgang für HF-Wechselstromoutput for HF alternating current
3434: Serien-Induktivität, stationäres TeilSeries inductance, stationary part
3535: Serien-Kapazität, stationäres TeilTrain Capacity, Stationary Part
3636: Induktivität des Kopplers 8 Inductance of the coupler 8th
3737: Serienkapazität, rotierendes TeilSerial capacity, rotating part
3838: HochspannungsgeneratorHigh voltage generator
3939: Ausgang für Hochspannungoutput for high voltage
4040: Hilfsversorgungauxiliary supply
4141: Träger der LeiteranordnungCarrier of conductor arrangement
4242: Kern aus weichmagnetischem Materialcore made of soft magnetic material
4343: Wicklung des Kopplerswinding of the coupler
4444: weichmagnetisches Materialsoft magnetic material

Claims

Computed tomography system comprising a rotating part ( 1 ) for receiving at least one x-ray tube ( 4 ) and a detector arrangement ( 5 ), as well as a stationary part ( 2 ) - a warehouse ( 3 ) for rotatably supporting the rotating part ( 1 ), and - at least one inverter ( 6 ) for generating an alternating current of a first frequency, wherein the stationary part ( 2 ) a conductor arrangement ( 7 ) and the rotating part ( 1 ) at least one inductive coupler ( 8th ), characterized in that the at least one inductive coupler ( 8th ), which only position-dependent with a portion of the entire length of the conductor arrangement ( 7 ), which depends on the alternating current of one or more inverters ( 6 ) is engaged, from the conductor arrangement ( 7 ) electrical energy for feeding the x-ray tube ( 4 ) and the conductor arrangement ( 7 ) 1, 2 or 3 parallel conductors ( 9a . 9b . 9c ) through which currents flow such that the sum of the currents through all the conductors at each point of the conductor arrangement is equal to zero.

Computed tomography system comprising a rotating part ( 1 ) for receiving at least one Rönt genröhre ( 4 ) and a detector arrangement ( 5 ), as well as a stationary part ( 2 ) - a warehouse ( 3 ) for rotatably supporting the rotating part ( 1 ), and - at least one inverter ( 6 ) for generating an alternating current of a first frequency, wherein the rotating part ( 1 ) a conductor arrangement ( 7 ) and the stationary part ( 2 ) at least one inductive coupler ( 8th ), characterized in that the conductor arrangement ( 7 ), which are exclusively position-dependent with a portion of their entire length with at least one inductive coupler ( 8th ) powered by the alternating current of one or more inverters ( 6 ) is engaged, and from the at least one inductive coupler ( 8th ) electrical energy for feeding the x-ray tube ( 4 ) and the conductor arrangement ( 7 ) 1, 2 or 3 parallel conductors ( 9a . 9b . 9c ) through which currents are passed in such a way that the sum of the currents through all conductors at each point of the conductor arrangement is equal to zero.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor arrangement ( 7 ) in the circumferential direction a plurality of segments ( 10a . 10b . 10c ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of couplers ( 8th ) are provided, wherein at any time at least one coupler in engagement with the conductor arrangement ( 7 ) stands.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one coupler ( 8th ) comprises soft magnetic material for concentration of the magnetic flux.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that several inverters ( 6 ) for feeding one conductor and / or one segment of the conductor arrangement ( 7 ) are provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one inverter ( 6 ) for feeding one conductor and / or one segment of the conductor arrangement ( 7 ) is formed at or near the respective resonance frequency.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that optionally at least one series capacitance in series with the conductor arrangement 7 and / or tap 8th and / or optionally at least one parallel capacitance parallel to the conductor arrangement 7 and / or tap 8th is switched.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one inverter ( 6 ) is configured to detect a condition in which the conductor arrangement ( 7 ) or a segment of the conductor arrangement ( 7 ) not in engagement with at least one coupler ( 8th ) and switches off the inverter in the absence of intervention or controls to an idling frequency.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one inverter ( 6 ) for the delivery of an exchange selstroms on at least a second frequency, is designed to feed additional consumers and at least one coupler ( 8th ) or the wiring of a coupler ( 8th ) Frequency selective for selection of the second frequency is formed and predominantly the tapped signal of the second frequency at least one further consumer supplies.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one inverter ( 6 ) is designed for emitting an alternating current with a variable duty cycle and further provided on the rotating side of a filter unit for selecting frequency components with even multiples of the first frequency and for feeding at least one further consumer with the selected frequency components.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one inverter ( 6 ) is designed to deliver an alternating current with modulated output frequency, wherein the frequency deviation is chosen so small that there is no significant fluctuation in the amplitude of the output current and at the same time the modulation frequency is greater than or equal to 100 Hz.