带屏蔽的电力耦合设备 |
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| 申请号 | CN201180071384.0 | 申请日 | 2011-06-01 | 公开(公告)号 | CN103748642A | 公开(公告)日 | 2014-04-23 |
| 申请人 | ANALOGIC公司; | 发明人 | J·多布斯; | ||||
| 摘要 | 本文描述的一种或多种技术和/或系统提供带屏蔽的电 力 耦合设备200，如可被用来将电力从计算机 层析成像 （CT）装置100的静子部分110传输到 转子 部分104。带屏蔽的电力耦合设备200包括由气隙406分隔开的分别包括一个或多个绕组408、414和核芯410、416的转子部分402和静子部分404。带屏蔽的电力耦合设备200还包括被配置成承载产生将绕组408、414中的 电流 所生成的靠近核芯气隙406从核芯410、416逃逸的磁通量减轻或基本上消除的 磁场 的感应电流的边缘场减轻元件520（例如， 导线 ）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种被配置成在静子（404）和转子（402）之间传输电力的带屏蔽的电力耦合设备（200），包括： |
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| 说明书全文 | 带屏蔽的电力耦合设备[0001] 相关申请 [0002] 本申请要求2007年1月29日提交的题为“SHIELDED POWER COUPLING DEVICE（带屏蔽的电力耦合设备）”的美国专利申请No.11/699,529的优先权，它的至少一些可被合并于此。 背景技术[0003] 本申请涉及被配置成在旋转对象（例如，转子）和静止对象（例如，静子）之间和/或两个旋转对象之间传输电力的带屏蔽的电力耦合设备。它在计算机层析成像（CT）扫描仪的上下文中得到具体应用，如可用于医疗、安全、和/或工业应用中。例如，带屏蔽的电力耦合设备可被配置成将电力从静止部分传输到容纳辐射源和检测器阵列的旋转台架。它还涉及其他应用，在这些应用中降低RF发射和/或其他电磁干扰、降低漏电感、和/或提高电力的感应传输期间的效率的电力耦合设备可能是有用的。 [0004] 在旋转单元内包括电子组件的系统通常需要经由电力耦合装置将电力提供给该旋转单元。例如，在CT扫描仪中，电力通过使用电力耦合设备被提供给该CT扫描仪的旋转台架上的电子装置。传统上，这些电力耦合设备具有滑环/电刷部件。滑环通过两种材料的接触（例如，经由滑动接触）在静止件和旋转件之间（例如，或在两个旋转件之间）传输电流。滑环部件通常包括两个或更多个连续导电环和相应环上的用于向这些环以及从这些环递送电流的一个或多个电刷。 [0005] 通常，使用多个滑环以向旋转单元的各电子组件提供不同的电压电平（例如，如旋转单元的各电子组件所需要的）。尽管电刷和滑环的使用已经证明对于向旋转单元中所包括的电子装置供电而言是有效的，但常规电刷和滑环机构往往很脏、不可靠、和/或有噪声。例如，电刷可能随时间而损坏以造成金属粉尘，这可对超敏感电子装置造成问题。此外，在一些应用中，如正在执行敏感的诊断/成像过程（例如，诸如在CT成像时）的情况下，所传输的和/或电刷所生成的电力中固有的电噪声可造成对这些过程的干扰。滑环部件的其他缺陷包括由于通常所需的特殊材料和/或机械精密度而引起的制造成本和复杂性。 [0006] 已经提出了许多解决方案来在不使用滑环的情况下将电力传送给旋转台架的各电子组件。例如，授予Baumann的美国专利No.4,323,781公开了用于将能量传送到可旋转CT扫描系统的x射线管的感应变压器。Baumann专利中的感应变压器包括初级和次级绕组。通过初级绕组的交流电在次级绕组中感应出电流。初级绕组相对于扫描系统是静止的，而次级绕组随扫描系统旋转并向旋转的x射线管提供电力。 [0007] 授予Beer的美国专利No.4,912,735公开了类似的概念，即包括分别安装在静止件和旋转件上的两个同心环的电力传输装置。这些环具有相对的环形面，分别包含一槽。相应槽中的导电绕组提供用于将电力耦合到CT扫描仪中的旋转台架的感应耦合装置。授予Steigerwald的美国专利No.5,608,771将基本上类似的概念应用于准共振高电压生成方案。 [0008] 虽然上述设备允许在无需滑环的情况下将电力传输到旋转系统，但它们受到多个缺陷的损害。例如，这些设备没有向用户提供在多个输入和输出电压之间传输电力的灵活性，而这在一些应用中（如在CT扫描仪中）是有用的。此外，这些解决方案向用户提供很少选项用于调整电力传输设备中的电流和电压以得到所需（例如，最优）电力传输效率。另外，将明白，这些解决方案没有考虑屏蔽。缺少适当屏蔽可例如造成不合乎需要的RF发射，这在对这些结果敏感的应用中尤其不合乎需要，如CT扫描仪。 [0009] 概述 [0010] 本申请的各方面解决以上问题以及其他问题。根据一个方面，提供了一种被配置成在静子和转子之间传输电力的带屏蔽的电力耦合设备。该设备包括被配置成将电力转换成感应耦合场的感应场生成元件。该设备还包括被配置成将感应耦合场转换成电力的感应场接收元件。该设备还包括由核芯气隙分开的初级和次级核芯。该设备还包括外壳，该外壳包括边缘场减轻元件和非边缘场减轻元件。边缘场减轻元件包括导电材料并且被配置成减轻感应场生成元件和感应场接收元件中的至少一个所生成的、靠近核芯气隙从初级核芯和次级核芯中的至少一个逃逸的磁通量。 [0011] 根据另一方面，提供了一种构造被配置成在静子和转子之间传输电力的带屏蔽的电力耦合设备的方法。该方法包括构造电力耦合设备的外壳，该外壳包括电介质材料、各电介质材料节段、以及各导电材料节段中的至少一个。该方法还包括将被配置成减轻磁通量的边缘场减轻元件插入外壳的一部分中。 [0012] 根据又一方面，提供了一种用于计算机层析成像装置中的带屏蔽的电力耦合设备。该设备包括被配置成将电力转换成感应耦合场的感应场生成元件和配置成将感应耦合场转换成电力的感应场接收元件。该设备还包括由核芯气隙分隔开的初级和次级核芯。该设备还包括外壳，该外壳包括固定在一起以形成基本上螺旋管形结构的至少两段，该外壳包括被配置成减轻靠近核芯气隙从初级核芯和次级核芯中的至少一个逃逸的、由感应场生成元件和感应场接收元件中的至少一个生成的磁通量的边缘场减轻元件。 [0015] 作为示例而非限制，在附图中示出了本申请，附图中相同的参考标号指示相似的元素，在附图中： [0016] 图1是示出用于使用如本文所描述的带屏蔽的电力耦合设备的示例环境的示意框图。 [0017] 图2示出示例带屏蔽的电力耦合设备。 [0018] 图3示出示例带屏蔽的电力耦合设备。 [0019] 图4示出带屏蔽的电力耦合设备的横截面。 [0020] 图5示出带屏蔽的电力耦合设备的横截面，示出了边缘场减轻元件。 [0021] 图6示出带屏蔽的电力耦合设备的横截面，示出了边缘场减轻元件。 [0022] 图7示出带屏蔽的电力耦合设备的横截面，示出了边缘场减轻元件。 [0023] 图8示出带屏蔽的电力耦合设备的外壳的一部分和各核芯节段。 [0024] 图9是示出构造被配置成在静子和转子之间传输电力的带屏蔽的电力耦合设备的示例方法的流程图。 [0025] 描述 [0026] 现在参考附图来描述要求保护的主题内容，在附图中贯穿始终一般使用相近的附图标记来引述相似的要素。在以下说明中，为便于解释，阐述了众多的具体细节以图提供要求保护的主题内容的透彻理解。然而，很明显，所要求保护的主题可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，结构和设备以框图形式示出以助益于描述要求保护的主题内容。 [0027] 本发明涉及一种带屏蔽的电力耦合设备，或更具体地，涉及在例如计算机层析成像（CT）扫描仪（如可用于医疗、安全、工业应用等）的上下文中和/或其中需要被配置成参与相对旋转的各主体之间的电力传输的其他这样的应用的上下文中能够降低RF发射和/或其他电磁干扰、降低漏电感、和/或提高电力感应传输期间的效率的带屏蔽的电力耦合设备。 [0028] 如本文所使用的，术语“电磁干扰”、“射频（RF）发射”等最通用地可包括来自周围设备的干扰，因为它影响根据本公开内容的实施例的电力耦合设备的操作，但这些术语尤其旨在指的是根据本公开内容的实施例的电力耦合设备所生成的干扰，尤其是因为它会影响敏感电子设备，如可包括CT扫描仪的（诸）部分或者如可结合CT扫描仪或其他这样的系统来使用，其中根据本公开内容的各实施例的电力耦合设备可被用在其他这样的系统的上下文中。 [0029] 虽然本文出于方便介绍了诸如“主体”、“对象”、“静子”、“转子”、“气隙”、“屏蔽”、“核芯”、“绕组”、“中心”、“轴”等术语而使用了单数，但类似情况显然将存在，并且本公开内容和/或所要求保护的主题应被理解成一般适用于存在一个或多个这样的特征中的多个的情况。相反，在讨论多个时，这不一定排除单数。同样，对于使用介词“之间”和“之中”，除非另外从上下文中明确得出，否则使用“之间”不旨在一定暗示限于两个对象，且使用“之中”不旨在一定暗示限于两个以上对象。 [0030] 注意，本文中使用术语“非接触”来指按感应的方式来在被配置成相对旋转的主体之间或之中传输电力的能力，并且不应被理解成一定排除这些主体之间或之中出于其他目的的可能的接触，包括例如静电放电、交换或传输数据、机械驱动器或支撑、刹车和安全机构、低电压电力传输、和/或高电压电力传输等，如本文所公开的各类电力耦合设备除感应地传输电力之外可能需要的。 [0031] 还应注意，在本说明书中，除非另外从上下文中明确得出，否则术语“间隙”和“气隙”或多或少是互换地使用的；但术语“气隙”被用于本文中，因为这应当被理解成仅仅与常规不同，应当理解，这些间隙不限于空气，准许相对移动完全或部分填充这些空间的真空、油、和/或其他液体和/或气体、和/或滑动和/或滚柱轴承或其他这样的设计是可能的。 [0032] 图1是本文所描述的带屏蔽的电力耦合设备在其中有用的示例环境100的图示。更具体地，图1示出可被配置成获取与所检查的对象102有关的体积信息并据此生成二维和/或三维图像的示例计算机层析成像（CT）装置。 [0033] 将明白，尽管本文描述了CT装置，但本申请不旨在被如此限定。即，在实用的程度上，本申请（包括所要求保护的主题的范围）旨在适用于包括转子（例如，旋转组件）和静子（例如，静止组件）和/或两个旋转组件的其他装置。更具体地，本申请适用于如下其他装置：向该装置的旋转部分提供电力或向其中包含的电子组件提供电力是有用的。此外，示例环境100仅仅示出了示例示意图，并且不旨在按限制性的方式（如必要地指定本文所描述的各组件的位置、包括、和/或相对安排）来解释。例如，图1中示出的数据获取组件122可以是该检查装置的转子104部分的一部分，或更具体地，可以例如是检测器阵列106的一部分。 [0034] 在示例环境100中，对象检查装置108被配置成检查一个或多个对象102（例如，在机场处的一系列箱包、人类患者、等等）。对象检查装置108可包括转子104和静子110。在检查对象102期间，对象102可被置于选择性地放置在检查区域114（例如，转子104中开的洞）中的支撑物112之上，如床或传送带，并且旋转器106（例如，马达、传动轴、链，等等）可使得转子104绕对象102旋转。 [0035] 转子104可围绕检查区域114的一部分，并且可包括一个或多个辐射源118（例如，电离x射线源）和检测器阵列106（本文中也可仅称为检测器），检测器阵列106被安装在转子104的相对于辐射源118的基本上直径相对侧。 [0036] 在检查对象102期间，辐射源118将扇形、锥形、楔形和/或其他形状的辐射120结构发射到对象检查装置108的检查区域114中。本领域技术人员将明白，这样的辐射可基本上持续发射和/或可间歇发射（例如，在源没有被激活的休息时间段之后发射短辐射脉冲）。 [0037] 在所发射的辐射120穿过对象102时，辐射120可被对象102的不同方位所不同地衰减。因为不同方位衰减了辐射120的不同百分比，所以可基于检测器阵列106检测到的该衰减或辐射光子的数量变化来生成图像。例如，与较不致密方位（如皮肤或衣服）相比，对象102的较致密方位（如骨骼或金属板）可使辐射120衰减较多（例如，使得较少光子撞击检测器阵列106）。 [0038] 检测器阵列106被配置成将检测到的辐射直接转换（例如，使用非晶硒和/或其他直接转换材料）和/或间接转换（例如，使用光电检测器和/或其他间接转换材料）成可从检测器阵列106传送给数据获取组件122的信号，该数据获取组件122被配置成使用本领域技术人员已知的技术（例如，装仓（binning）、积分，等等）汇集在预定时间间隔（即测量时间间隔）内传送的信号。将明白，这样的测量时间间隔可被本领域技术人员称为“视图”，并且一般反映根据在辐射源118处于相对于对象102的特定角度范围处时所发射的辐射120所生成的信号。基于所汇集的信号，数据获取组件122可生成例如指示所汇集的信号的投影数据。 [0039] 示例环境100还包括被配置成接收数据获取组件122所输出的投影数据的图像重构器124。图像重构器124被配置成使用合适的分析、迭代和/或其他重构技术（例如，反投影重构、层析X射线成像组合重构、迭代重构，等等）从投影数据中生成图像数据。以此方式，数据从投影空间被转换到图像空间，其为例如查看图像的用户130更能理解的域。 [0040] 示例环境100还包括被配置成接收图像的终端126或工作站（例如，计算机），该图像可在监视器128上被显示给用户130（例如，安全人员、医疗人员，等等）。以此方式，用户130可调查该图像以标识对象102内的感兴趣区域。终端126还可被配置成接收可指导对象检查装置108的操作（例如，转动速度、传送带速度，等等）的用户输入。 [0041] 在示例环境100中，控制器132在操作上耦合到终端126。在一个示例中，控制器132被配置成从终端126接收用户输入并生成用于对象检查装置108的指示要执行的操作的指令。例如，用户130可能想要重新检查对象102，并且控制器132可发出指令支撑物112逆转方向的命令（例如，将对象102带回到对象检查装置102的检查区域114中）。 [0042] 图2示出了包括转子202（例如，图1中的104）和静子204（例如，图1中的110）的示例带屏蔽的电力耦合设备200的横截面视图（例如，沿图1的线2-2取得）。如图所示，转子202和静子204分别是经由圆柱气隙206彼此分隔开的半圆，并且如将在下文描述的，电力被配置成从静子204传输到转子202。以此方式，电力可在不使用例如滑环和/或电刷的情况下被提供给包括在转子内的各电子组件，如辐射源（例如，图1中的118）和/或检测器阵列（例如，图1中的106）。 [0043] 转子202和静子204分别包括三个同轴半外壳或层。例如，转子202包括（按始自气隙206的次序）绕组208、核芯210、以及外壳212（例如，这些中的至少一些担当屏蔽，如下所述），并且静子204包括（按始自气隙206的次序）绕组214、核芯216、以及外壳218（例如，它也可担当屏蔽）。将明白，在相应层之间，可以存在不确定厚度的间隙（例如，旨在包括零间隙的可能性）。 [0044] 注意，如本文所使用的，诸如“半耦合”、“半外壳”、“半核芯”、“半屏蔽”等术语被用作简略表达，指的是组成整个构造感应耦合、外壳等的多个（例如，两个）部分之一，并且如此不应被过度按字面解释成意味着必须正好存在两个这样的组件或这样的组件必须是相同大小、体积、质量，等等；并且也不应从对术语“耦合”的使用中得出类似的暗示（例如，必须存在正好两个这样的组件）。相反，如本文所使用的，除非另外从上下文中明确得出，否则这样的术语应被理解成表示其中多个部分可组成这样的整体的更一般情况。此外，对于半核芯和半外壳，例如，前置“半”有时可省略以方便描述。 [0045] 对于使用术语“核芯”，该术语在本文中一般用于指减磁阻（另选地被描述成磁穿透）材料，而不管这样的材料相对于绕组等的安排如何。即，术语“核芯”不要被狭窄地解释成暗示这样的减磁阻材料应当位于绕组各匝的轴向或中心（这是常规变压器的情况）。相反，该术语在本文中的使用与常规没有什么不同，并且可用于不同的实施例中，如其中旋转变压器可具有所谓的反向拓扑结构的实施例，其中核芯材料按或多或少螺线管方式分布以例如绕在螺线管主圆的方向上缠绕的绕组加强螺线管辅圆平面中的磁通量环路。 [0046] 图3示出了包括转子302（例如，图1中的104）和静子304（例如，图1中的110）的示例带屏蔽的电力耦合设备300的横截面视图（例如，沿图1的线2-2取得）。如图所示，转子302和静子304分别是经由平面（例如与圆柱相对）气隙306彼此分隔开的半圆，并且如将在下文描述的，电力被配置成从静子304传输到转子302。以此方式，电力可在不使用例如滑环和/或电刷的情况下被提供给包括在转子内的各电子组件，如辐射源（例如，图1中的118）和/或检测器阵列（例如，图1中的106）。 [0047] 类似于参考图2描述的，转子302和静子304分别包括三个同轴半外壳或层。例如，转子302包括（按始自气隙306的次序）绕组308、核芯310、以及外壳312，且静子304包括（按始自气隙306的次序）绕组314、核芯316、以及外壳318。将明白，在相应层之间，可存在不确定厚度的间隙（例如，旨在包括零间隙的可能性）。 [0048] 将明白，图2-3仅仅旨在示出转子202、302和静子204、304的示例构造，并且构想了其他构造。例如，如将从图4-8中显而易见的，在一些实施例中，转子22、302和/或静子204、304可不包括三个同轴半外壳，并且实际上在一些实施例中，取决于转子202、302和/或静子204、304的构造，转子202、302和/或静子204、304中的至少一个可包括基本上零屏蔽材料。例如，在一个实施例中（例如，如图7所示），转子202、302的外壳（例如，包括屏蔽材料）可按以下方式延伸（例如，覆盖静子204、304的核芯216、316和绕组214、314）：静子204、304仅仅包括绕组和核芯。此外，尽管图2-3分别示出了基本上圆柱形和平面的气隙206、306，将明白，气隙的角度可与本文中示出的实施例不同。例如，在另一实施例中，气隙可以是锥形（例如，锥形气隙将具有基本上为零的锥角且平面气隙将具有基本上180°的锥角）。 [0049] 现在参考图4，示出了转子402（例如，图2中的202）和静子404（图2中的204）的横截面视图400（例如，沿图2中的线4-4取得）。转子402和静子404分别包括三个同轴半外壳或层。例如，转子402包括（按始自气隙406的次序）绕组408、次级核芯410、以及外壳412，且静子404包括（按始自气隙406的次序）绕组414、初级核芯416、以及外壳418。 [0050] 绕组408和414包括或多或少的圆线圈，这些圆线圈包括以旋转轴为中心的导线（例如，铜线）等。将明白，尽管图4仅仅示出了单匝绕组，但绕组404、414中的一个或两者可改为具有多匝或几分之一匝。 [0051] 相应核芯410、416一般至少部分地围绕它们的相应绕组408、414，并且被配置成增加转子402的绕组408和静子404的绕组414之间的耦合。一般而言，核芯410、416包括基本上介电（例如，非导电体）的铁氧体材料或其他材料，以使得核芯410、416中的电流被减轻。 [0052] 在一个实施例中，转子402和静子404被配置得像变压器（例如，执行类似于变压器的功能）。例如，在一个实施例中，交流电（AC）电源可被连接到静子404的绕组414（例如，使得绕组414成为感应场生成元件），并且转子402的绕组408可担当感应场接收元件。此外，核芯410、416可分别担当例如感应耦合效率提高元件。 [0053] 如将参考图5-7进一步描述的，将明白，因为在一些应用（如CT应用）中使得这样的电力耦合设备优选地在20kHz以上频率操作，所以可以预期绕组408、414和核芯410、416的结构将生成偶极子场并且将向周围空间强烈辐射（例如，造成磁场通量环路）。相应核芯410、416中的铁氧体材料或其他电介质材料一般地引导和/或分流磁场通量环路，以使得极少磁通量会从中逃逸。然而，因为核芯被分成两个分隔开的部分410、416以准许相对旋转，所以跨核芯气隙406（例如，两个核芯410、416之间的气隙）的磁通量可延伸出变压器的区域之外（例如，靠近核芯气隙406逃逸穿过核芯并向外逃逸）并在外壳412、418的靠近核芯气隙406的区域处感应出电流（如果外壳412、418的这些部分包括导电材料（例如，诸如铜线）的话）。将明白，这些区域在本文中被称为处于边缘场减轻区域处。 [0054] 麦克斯韦尔方程预测（例如，在绕组408、414中流动的电流所生成的）振荡磁场将在外壳412、418中感应出在相同方向上流动并且与绕组408、414中的电流幅值基本相等但符号相反的电流。将明白，感应电流可在本文中被称为磁场消除电流和/或镜像电流，因为它们与在绕组408、414中流动的电流除符号之外基本相同。因而，外壳412、418中的一个或两者（或者更确切地是外壳的边缘场减轻元件）可被配置成承载能够感应出磁场的电流，如将减轻（例如，或消除）由于绕组408、414中的净电流而产生的磁场。以此方式，外壳412、418（或更确切地是外壳412、418的边缘场减轻元件）（例如，将在下文更详细地描述的）担当防止和/或减轻辐射逃逸到外壳412、418的外部（例如，在那里该辐射可对例如相关联的、周围的等各电子组件造成干扰或其他有害效果）的屏蔽。 [0055] 如将在下文更详细地描述的，为了准许镜像电流或多或少不受阻碍地流动（例如，以使得镜像电流基本上与绕组408、414中的电流相同并减轻绕组408、414中的净电流所引起的磁场），在一个实施例中，优选的是一个或多个外壳412、418的边缘场减轻元件（例如，近似于绕组408、414中的电流所产生的磁场）包括形成构成闭合电路的基本上连续的电路径的导电材料。在一个示例中，更优选的是这样的连续电路径能够支持足以感应出磁场的电流，如将基本上减轻或消除在该电力耦合设备的操作期间由于绕组408、414中流动的电流所产生的磁场。构成绕旋转轴的闭合电路的这样的连续电路径可例如是圆、环、半螺线管，和/或可以采取在核芯气隙附近和/或旁边的圈状带的形式。在这样的连续电路径采取核芯气隙附近和/或旁边的圈状带的形式的情况下，这样的圈状带可基本上是环形以使电力耦合设备具有平面或圆柱形气隙，并且例如这样的圈状带可基本上是锥形截面以使电力耦合设备具有锥形气隙。 [0056] 为了更好地理解绕组408、414中的电流所生成的从各核芯/屏蔽几何结构的气隙406发出的磁场，和/或为了更好地理解可如何通过屏蔽412、418的内表面之上或附近的边缘场减轻元件来减轻这些磁场，现在参看图5-7。 [0057] 参看图5-7，这些附图示出了在屏蔽512、518遭受从相对核芯510、516（例如，图4中的410、416）之间的核芯气隙506（例如，406）发出的磁场的影响时，用于确定电流将在屏蔽512、518（例如，图4中的412、418）中的何处流动的有限元仿真结果。虽然在图5-7中未示出，但AC电源优选地连接到部署在静子（例如，初级绕组）上的两个三匝绕组514。将明白，尽管图4将相应绕组408、414示为单匝绕组，但图5-7示出了转子502上的两个多匝绕组508和静子504上的两个多匝绕组514。然而，出于本公开内容的目的，绕组是单匝还是多匝绕组是不重要的。即，静子504（例如，图4中的404）和转子502（例如，图4中的402）可包括例如单匝绕组、多匝绕组、和/或两者。 [0058] 在核芯材料510、516（例如，电介质材料，如铁氧体）在核芯气隙506处不连续的情况下，绕组508、514中的电流所生成的磁场可从核芯材料510、516漏出（例如，并且如果不被包含则可干扰例如成像设备的敏感电子元件）。 [0059] 磁场（或磁通线）被核芯510、516大量分流（例如，被限制在其中），除了磁通量跨越核芯气隙506之处外。即，因为核芯510、516基本上限制了磁通量，泄漏一般仅发生在核芯气隙506处和/或附近，以使得在没有适当屏蔽的情况下，磁通量的一部分可在核芯气隙506附近从核芯逃逸，并可能对其他邻近电子设备造成问题。然而，如果接近核芯气隙506处存在屏蔽（例如，本文中提供的导线），则例如逃逸能量可在该屏蔽中感应出减轻由此造成的可能的有害效果的电流。因而，如果感应电流在外壳512、518的靠近核芯气隙506的部分中生成，其幅值基本等于在绕组508、514中流动的电流但符号相反，则感应电流可生成将从逃逸磁通量所产生的磁场减轻和/或基本上消除的磁场。将明白，外壳512、518的包括用于承载感应电流（例如，用于减轻泄漏）的导电材料的部分在本文中可被称为边缘场减轻元件，并且出于图5-7的目的其被示为外壳512、518的涂黑部分520。 [0060] 外壳512、518的边缘场减轻元件520一般包括导电材料，诸如举例而言该结构的支撑铁氧体（如果支撑结构是连续且导电的）（例如，铜和/或铝线）的一小部分，并且被配置成承载与感应场生成元件（例如，静子504的绕组514）和感应场接收元件（例如，转子502的绕组508）中的至少一个所生成的电流基本上类似（例如，但符号相反）的感应电流。以此方式，边缘场减轻元件520被配置成减轻感应场生成元件和感应场接收元件中的至少一个（例如，或它们的净电流）所生成的例如逃逸穿过核芯气隙506的磁通量。 [0061] 此外，如上所述，在一个实施例中，优选的是边缘场减轻元件520形成构成闭合电路的基本上连续的电路径，以维持感应电流一段时间（例如，与从静子504向转子502供电一样长）。换言之，不连续的电路径可使得感应电流的属性（如它的方向）被改变，从而使得感应电流所生成的磁场与感应场生成元件中的和/或感应场接收元件中的电流所生成的磁场不同。因而，鉴于不连续的电路径可改变感应电流的属性以使得感应电流不再维持，基本上连续的电路径可维持感应电流（例如，电流的属性随时间不变化）。例如，在一个实施例中，边缘场减轻元件520可包括电线和/或按以下方式连接在一起（例如，焊接）的多段电线：电流可基本上不受阻碍地流过这些连接（例如，而不改变该电流的属性）。 [0062] 将明白，外壳512、518的非边缘场减轻元件（例如，外壳512、518的未涂黑部分）可包括与边缘场减轻元件520中包括的材料不同的材料。例如，非边缘场减轻元件可包括电介质材料（例如，诸如塑料、纸、纸浆、木材、和/或合成材料，等等）和/或不连续的导电材料。例如，在一个实施例中，相应外壳512、518的非边缘场减轻元件是使用栓接或以其他方式固定在一起以形成外壳512、518的形状（例如，形成基本上螺线管形的外壳）的各铝或其他金属节段来构造的。将明白，因为非边缘场减轻元件由多个节段构成（例如，与连续的金属结构相比）并且没有按形成基本上连续的电路径的方式被固定在一起（例如，软焊或焊接在一起），所以非边缘场减轻元件可不被配置成承载和/或不能够承载感应的镜像电流和/或可不被配置成和/或不能够维持如上所述的这样的镜像电流。 [0063] 将明白，通过创建具有边缘场减轻元件（例如，电线）和非边缘场减轻元件两者的外壳512、518，甚至在外壳512、518不在核芯气隙506的附近的位置处具有相对小的电流支持能力和/或在不在核芯气隙506的附近的位置处具有不连续的导电材料的情况下达到有效屏蔽也是可能的。这可例如允许制造与常规设备相比便宜得多和/或重量轻得多的带屏蔽的电力耦合设备。例如，与研磨大（例如，直径若干英尺）金属结构以处于精确容限内相比，不昂贵的模塑部分可仅仅“咬合”或以其他方式与设置在其中的导线固定在一起。这样的设备可较不昂贵并易于操作，以及它将可能具有较少的要调和的惯量和/或动量相关问题。 [0064] 图6示出了示例外壳/核芯构造的另一实施例。具体地，图6示出了没有与外壳512的气隙522对齐的核芯气隙506。518.将明白，因为核芯气隙506没有与外壳512、518的气隙522对齐，所以绕组508、514中的电流所产生的磁场一般不穿透或接触转子的外壳 512和静子的外壳518。因而，边缘场减轻元件520可仅仅被包括在两个外壳512、518中的一个之上、之内、和/或附近。即，转子502的外壳512可包括边缘场减轻元件520或静子504的外壳518可包括边缘场减轻元件520，但一般而言外壳512、518两者不必包括边缘场减轻元件520，因为核芯气隙506没有与外壳512、518的气隙522对齐。换言之，绕组 508、512中的电流所产生的逃逸穿过核芯510、516中的间隙的磁场可被外壳的位于核芯气隙506附近的边缘场减轻元件排除（或它的效果可被减轻）。在所示示例中，因为转子502的外壳512延伸到核芯气隙506外，所以仅仅转子502的外壳512可包括边缘场减轻元件 520（例如，包括导电的、基本上连续的材料）。将明白，静子504的外壳518和/或转子502的外壳512的没有承载被配置成生成将绕组508、514所产生的磁场消除的磁场的电流的各部分（例如，外壳512、518的非边缘场减轻元件）可包括例如电介质材料和/或导电的、不连续的材料。当然，只要该构造被颠倒、镜像等以使得外壳512改为是“平的”且外壳518是“U”形的，则仅仅外壳518可包括边缘场减轻元件520。 [0065] 图7示出了示例外壳/核芯构造的另一实施例。类似于图6，图7示出了没有与外壳512的气隙522对齐的核芯气隙506。此外，静子504和转子502中的至少一个可不包括外壳（例如，或更确切地，如导线的屏蔽材料）。相反，仅仅静子504和转子502中的一个可包括外壳512或屏蔽材料，并且边缘场减轻元件520可被包括在外壳512内。例如，如在此所示出的，静子504仅仅包括绕组514和核芯516，而转子包括绕组508、核芯510以及外壳512。在另一实施例中，该构造可被颠倒，其中例如静子504包括外壳518而转子502不包括外壳512。 [0066] 如参考图6所述，因为转子502的外壳512延伸到核芯气隙506外，所以仅仅转子502的外壳512可包括边缘场减轻元件520（例如，包括导电的、基本上连续的材料）。转子 502的外壳512的作为非边缘场减轻元件的各部分（例如，并且不必承载镜像电流）可包括例如电介质材料和/或导电的、不连续的材料。 [0067] 将明白，图5-7仅仅示出了外壳/核芯构造的若干示例构造，并且本文还构想了其他构造。即，本公开内容（包括权利要求书）的范围不旨在仅限于在此所描述的外壳/核芯构造。还构想了其中可以使用感应电流来减轻辐射和/或减轻包括一个或多个气隙的变压器的绕组中的净电流所生成的磁场的效果的外壳的其他构造。例如，在另一实施例中，外壳512、518仅仅位于核芯510、516的左侧和右侧处，与核芯气隙相靠近、邻近等等。即，外壳 512、518没有在核芯510、516的上方和下方（在那里没有核芯气隙）延伸。 [0068] 图8是根据本文提供的一个或多个实施例的具有基本上圆形构造的带屏蔽的电力耦合设备的一部分的俯视图，并且示出了这样的设备可如何被制造。图8例如示出了大约一半基本上圆形的带屏蔽的电力耦合设备，其中仅仅示出了该带屏蔽的电力耦合设备的转子或静子部分（例如，图4或图5的俯视图仅仅示出了转子部分402或502）。将明白，如本文所提供的，在制造这样的设备时，可按相互相邻的方式来安排多个可购得的核芯810（例如，图4或5中的410或510）节段，以便共同地接近基本上环形和/或半螺线管形的核芯，并且在制造期间多个外壳812（例如，图4或5中的412或512）节段可类似地被“接合”在一起。注意，在图8中仅仅示出了核芯810节段和外壳812，因为出于简明起见省略了沿核芯中的一个或多个凹口来路由的绕组（例如，图4或5中的408或508）为了完成带屏蔽的电力耦合设备的组装，另一侧（例如，次级侧）可按与图8中所示出的一侧相似的方式来组装，除了该另一侧将基本上是图8中所示出的一侧的镜像之外，以使得在绕组被置于其中的凹口中时，螺线管核芯的开口面和绕组相对于彼此面对（例如，以创建与图4-7中的任何一个或多个中示出的横截面相类似的横截面轮廓）。在按这样的方式组装具有在本实施例中的平面构造的带屏蔽的电力耦合设备时，初级核芯和次级核芯将关于公共对称轴具有基本上相同的曲率半径、在轴向上介于初级核芯（例如，图4中的416）和次级核芯（图4中的410）之间的核芯气隙（例如，图4中的406），以使得初级核芯和次级核芯被并排排列，以及对称轴基本上与电力耦合设备的旋转轴共线。 [0069] 外壳812（例如，图4中的412）一般包括边缘场减轻元件820（例如，图7中的520）和非边缘场减轻元件（例如，包括外壳的不是边缘场减轻元件820的那些部分）。例如，在一个实施例中，边缘场减轻元件820包括被配置成（例如，能够）承载生成足以将绕组（例如，图4中的408、414）中的电流所生成的磁场减轻和/或基本上消除的磁场的感应电流的电线。将明白，电线或其他导电材料具有足以承载基本上与绕组中的净电流的负数相对应（例如，匹配）的电流的大小、厚度、和/或组成。还将明白，尽管边缘场减轻元件820未被示为与核芯节段810直接相邻（例如，以使得小型、非边缘场减轻元件将核芯节段810与边缘场减轻元件820分隔开），将明白如图5-7所示，例如边缘场减轻元件820也可与核芯节段相邻。 [0070] 非边缘场减轻元件可包括电介质材料和/或导电材料，但一般不需要承载与绕组中的电流基本上匹配的电流。例如，在一个实施例中，外壳的非边缘场减轻元件由例如不导电且被塑造和/或制造成螺线管和/或环形结构的聚合物、玻璃纤维、和/或碳纤维增强复合材料构成。此外，在这样的实施例中，非边缘场减轻元件可包括外壳的边缘场减轻元件（例如，电线）可被插入其中（例如，咬合或铺设在其中）的槽或凹槽。将明白，用塑料制造外壳并将电线插入该外壳的凹槽中可使得该结构重量很轻（例如，减少了例如CT机的重量）。 [0071] 在一个实施例中，外壳812由耦合在一起的多个节段（例如，以形成基本上圆形的外壳）构成。例如，如图8所示，外壳812可被分成四个节段（例如，虚线824所表示的两个节段交叉），这四个节段可被栓接或以其他方式固定在一起（例如，胶合、粘合、焊接、螺栓连接、钉接、咬合、和/或锁接，等等）。相应四（或任何其他数量）个节段可由电介质材料和/或导电材料（如轻质金属）来构造。然而，因为这些节段仅仅被固定在一起（例如，并且没有形成基本上连续的电环路），所以这些节段一般没有被配置成或不能够维持镜像电流。因而，相应各节段可包括边缘场减轻元件（例如，电线），并且在各节段的固定期间，相邻接的各节段的边缘场减轻元件可被耦合在一起（例如，焊接在一起）以形成基本上连续的电环路。或者，一旦各节段被固定在一起，则边缘场减轻元件可被添加到外壳812。例如，一旦各铝、塑料、木材等节段被螺栓连接或以其他方式固定在一起，被配置成承载感应电流的电线就可被插入各节段的凹槽中。以此方式，与在各节段之间的相应接合点处耦合电线相对，电线可被仅仅耦合在一个位置（例如，仅仅两个焊接接合点，核芯810的每一侧上需要一个）。或者，电线可以是其直径与外壳812中的凹槽的直径相一致的无焊接或无接合点环路，以使得电线可在制造过程期间的任何时间被置于外壳中。因而，将明白，（例如，转子或静子或两者的）外壳812可包括组装在一起、其中在组装该外壳时可将边缘场减轻元件包括其中的一个或多个节段或片段，和/或边缘场减轻元件中的一些或全部可在制造过程期间的任何时间点被添加到（例如，转子或静子或两者的）外壳的一些或全部。即，（转子或静子或两者的）外壳和对应的边缘场减轻元件可按任何合适的次序被“接合”在一起。 [0072] 将明白，从多个节段创建外壳可以是有益的，尤其是在外壳基本上由金属构成的情况下。例如，在一个实施例中，如在带屏蔽的电力耦合设备被配置成用于计算机层析成像装置的情况下，外壳可具有约5英尺的直径。将明白，通过用机器制造一金属片段来创建这样的螺线管形结构一般需要特殊设备。因而，创建该结构是昂贵且耗时的。然而，通过将该5英尺直径结构切成多个节段并用机器单独地制造各相应节段，可以使用更易于获得的设备并且因而该结构建造起来较不昂贵。在用至少一些其他材料（如塑料和/或复合材料）制造外壳的情况下，可实现另外的优点和/或节省。 [0073] 在一个实施例中，外壳810包括其中核芯节段810所处的凹槽。核芯节段810一般由磁穿透材料构成，磁穿透材料可包括但不限于例如铁氧体、硅钢、镍铁合金、不锈钢、以及钴铁合金。相应核芯节段一般包括导电绕组（例如，图4中的408、414）可处于其中的一个或多个凹槽（例如，取决于绕组的数量）。以此方式，如果仅仅单个绕组被配置成处于其中，则相应核芯节段一般看起来具有“C”形（例如，图4），并且例如如果仅仅两个绕组被配置成处于其中，则具有“E”形（例如，图5）。此外，在其中带屏蔽的电力耦合设备被配置成基本上是圆形的一个实施例中，核芯节段810可被安排成基本螺线管形构造。将明白，尽管图8示出了核芯（例如，图4中的410、416）由多个核芯节段810构成，但在另一实施例中，相应核芯可由单个螺线管形结构构成。即，初级核芯和/或次级核芯可使用被雕刻或以其他方式造型以形成螺线管形结构的单片段穿透材料来分别构造。 [0074] 将明白，如果如上所述外壳812分节段来构造，则在各外壳节段812被组装之前和/或在外壳节段被组装之后，各核芯节段810可被固定或以其他方式置于外壳810中。因而，可例如通过创建由电介质材料和/或导电材料构成的外壳、在其中插入被配置成承载镜像电流的电线、将核芯或核芯节段810固定到外壳中的凹槽、并随后将绕组固定到核芯的凹槽，来组装电力耦合设备的第一半。将明白，可重复类似过程以创建带屏蔽的电力耦合设备的第二半（例如，静子部分）。 [0075] 任何合适材料和组装方法可被用于带屏蔽的电力耦合设备的绕组、核芯、以及外壳（例如，包括屏蔽材料）。缠绕在核芯上的电线（例如，Litz（辫编）线）通常可担当绕组，但也可使用任何合适的材料和制造方法（包括塑造、铸造、挤压等）。虽然已经描述了其中从多个核芯节段建造大直径铁氧体核芯的实际示例，但本公开内容不限于此，在可用时采用铸造的、塑造的、挤压的等核芯元件是可能的。此外，虽然铁氧体已被提及作为优选核芯材料的一个特定示例，但本公开内容不限于此，使用硅钢、镍铁合金、钴铁合金和/或任何其他合适的材料是可能的。虽然铝和/或塑料聚合物已被提及作为优选外壳材料的特定示例，但本公开内容不限于此，作为替换或补充，采用其他金属、塑料等是可能的。 [0076] 图9是示出构造被配置成在静子和转子之间传输电力的带屏蔽的电力耦合设备的一个示例方法900。该方法在902开始并且在904构造电力耦合设备的外壳。该外壳包括电介质材料（例如，诸如塑料聚合物）、各电介质材料节段、和/或各导电材料中节段的至少一个。例如，如图8所示，外壳的相应部分（例如，在带屏蔽的电力耦合设备的转子侧和/或静子侧）可被分成多个节段，并且这些节段可被单独地构造。例如，在一个实施例中，外壳的相应各节段根据指定参数来用机器制造，并且各节段被栓接或以其他方式固定在一起（例如，以形成螺线管形结构）。在另一实施例中，如在外壳由例如塑料聚合物构成的情况下，可通过将塑料聚合物倾入模具并允许它变硬来形成该外壳。例如，塑料和/或其他材料的各部分可被固定在一起以形成外壳和/或带屏蔽的电力耦合设备的其他部分。 [0077] 将明白，外壳一般由两个部分，即静子部分和转子部分（例如，如参考图4-8所述）构成。因而，在904构造外壳的动作一般包括创建两个螺线管形结构。在一个示例中，第二螺线管形结构基本上是第一螺线管形结构的镜像。然而，如上所述，外壳可由更多或更少数量的部分构成。例如，如参考图7所述，在一个实施例中，仅仅带屏蔽的电力耦合设备的转子部分可包括外壳，或仅仅带屏蔽的电力耦合设备的静子部分可包括外壳。 [0078] 在一个实施例中，相应部分（例如，相应螺线管形结构）包括用于接纳带屏蔽的电力耦合设备的核芯（或各核芯节段）槽或凹槽，并且该核芯被安排在凹槽内。例如，在一个实施例中，核芯或各核芯节段被插入外壳中的被针对核芯制成适当尺寸的凹槽中并被使用环氧树脂粘合到外壳。在另一实施例中，核芯或各核芯节段仅仅例如靠在外壳上，并且外壳被包括用于接纳核芯的凹槽。 [0079] 如参考图8所述，感应场生成元件和感应场接收元件被安排在核芯内。例如，在一个实施例中，核芯的的一部分被安排在外壳的转子部分且核芯的第二部分被安排在外壳的静子部分。感应场生成元件可被安排在核芯的第二部分内（例如，置于其上），并且感应场接收元件可被安排在核芯的第一部分内（例如，置于其上）。例如，Litz线或其他合适的材料可被安排在相应部分核芯内（例如，以形成圈），并且可担当变压器中的绕组。将明白，匝数和/或绕组数可以是带屏蔽的电力耦合设备的所需属性的函数。 [0080] 在将电力施加到感应场生成元件时，生成可在感应场接收元件中感应出电流的感应场（例如，以在带屏蔽的电力耦合设备的转子部分中生成电力）。将明白，电力从感应场生成元件传输到感应场接收元件一般生成被核芯大量分流（例如，限制在其中）的磁场（即，磁通量），除了在核芯气隙附近从中逃逸的磁通量之外（例如，将静子部分与转子部分分隔开并允许转子部分相对于带屏蔽的电力耦合设备的静子部分旋转的气隙）。在一些应用中，这样的磁通量可干扰带屏蔽的电力耦合设备附近的敏感电子元件，所以在一个实施例中，减轻（例如，消除）该磁通量是优选的。 [0081] 为了减轻或基本上消除该磁通量，在906，被配置成减轻磁通量并且尤其减轻逃逸通过核芯中的气隙的磁通量的边缘场减轻元件被插入外壳的一部分中（例如，靠近核芯的凹槽）。如上所述，边缘场减轻元件由导电材料（诸如举例而言铜和/或铝线）构成，并且在一个实施例中，该导电材料形成基本上连续的闭合环路，并且在该导电材料中感应出例如减轻或基本上消除逃逸通过核芯中的气隙的磁通量的电流。将明白，为减轻磁通量，感应电流的幅值与通过感应场生成元件和/或感应场接收元件的电流基本相等，但一般符号相反。 [0082] 将明白，在构造外壳之前和/或之后，边缘场减轻元件（例如，电线）可被插入外壳的各部分中。例如，在一个实施例中，在组合各节段以构造外壳之前，边缘场减轻元件被插入外壳的相应各节段，并且相应的相邻各节段的边缘场减轻元件被耦合在一起（例如，焊接在一起），以使得在构造之后，边缘场减轻元件形成闭合环路。本领域技术人员将理解，从电磁观点来看，本文中使用的术语闭合环路一般指该环路是连续且统一的（例如，并且不仅仅是闭合的）。即，变压器的电和磁组件一般是圆对称的（例如，以使得相应截面图基本上相同）。在另一实施例中，边缘场减轻元件被插入所构造的外壳中。例如，相应外壳节段可被固定在一起并随后边缘场减轻元件可例如被插入外壳中的凹槽或槽或以其他方式附连到外壳。以此方式，边缘场减轻元件可包括更少接合点（例如，促进更连续的结构）。或者，边缘场减轻元件可按任何方式和/或在制造过程的任何时刻被合并到外壳的一个或多个部分（或整个外壳）。 [0083] 将明白，一旦构造了带屏蔽的电力耦合设备的静子部分和转子部分，带屏蔽的电力耦合设备就可被耦合到计算机层析成像装置，并且电子元件（例如，诸如旋转源、检测器阵列等）可被耦合到带屏蔽的电力耦合设备以使得在该CT装置的操作期间电力可被提供给这些电子元件。例如，AC电力可经由该带屏蔽的电力耦合设备从CT装置的静子部分提供给该CT装置的转子部分。 [0084] 在908，示例方法900结束。 [0085] 措辞“示例”和/或“示例性”在本文中用于表示用作示例、实例或解说。本文中描述为“示例”和/或“示例性”的任何方面、设计等不必被解释为优于或胜过其他方面、设计等。相反，这些术语的使用旨在以具体方式给出概念。如本申请中所使用的，术语“或”旨在表示“包括性或”而非互斥性“或”。即，除非另行指明或从上下文可以明了，否则“X采用A或B”旨在表示自然的包括性排列中的任何排列。即，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B两者，则在任何前述实例中，都满足“X采用A或B”。另外，本申请和所附权利要求书中所使用的冠词“一”和“某”一般可被解释为表示“一个或更多个”，除非另行指明或从上下文可以明了指的是单数形式。同样，A和B等中的至少一个一般意味着A或B或A和B两者。 [0086] 虽然已经参考一个或多个实现示出并描述了本公开内容，但基于对本说明书和附图的阅读和理解，本领域技术人员将得出各等效更改和修改。本公开内容包括所有这些修改和更改，并且只由权利要求书的范围来限度。特别地，对于由上述组件（例如，元件、资源等）执行的各种功能而言，除非另外指明，否则用于描述这些组件的术语旨在对应于执行所描述的组件的指定功能的任何组件（例如，功能等效）——即使其在结构上并不等效于执行本公开内容的所示示例实现中的功能的所公开结构。类似地，所示动作次序不意味着是选择性的，使得包括相同或不同（例如，数量）动作的不同的次序旨在落入本公开内容的范围中。另外，尽管可相对于若干实现中的仅一个公开本公开内容的一个特定特征，但是这一特征可以如对任何给定或特定应用所需且有利地与其它实现的一个或多个其它特征相组合。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”、“具有”、“含有”、“带有”及其变体而言，这些术语旨在以与术语“包含”相似的方式为包含性的。 |
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