用于使用小直径胶囊滑环实现大直径系统中的电旋转关节的系统和方法技术方案

用于使用小直径胶囊滑环实现大直径系统中的电旋转关节的系统和方法。本文中描述了一种用于使用相对小的直径的胶囊滑环来实现大直径系统中的电旋转关节的系统。该系统包括围绕系统旋转轴旋转的系统转子和相对于系统转子固定的系统定子。该系统还包括至少一个导电接触通道，其被布置在系统转子和系统定子中的一个上。该系统进一步包括至少一个胶囊滑环（CSR），其耦合到系统转子和系统定子中的另一个。所述至少一个CSR具有耦合到其的导电环形元件，所述导电环形元件与所述至少一个导电接触通道机械接触使得所述至少一个CSR在系统转子和系统定子之间形成电旋转关节。

System and method for implementing an electrically rotating joint in a large diameter system using a small diameter capsule slip ring

System and method for implementing an electrically rotating joint in a large diameter system using a small diameter capsule slip ring. A system for realizing an electric rotating joint in a large diameter system using a relatively small diameter capsule slip ring is described in this paper. The system includes a system rotor rotating around a system rotating shaft and a system stator fixed with respect to the rotor of the system. The system also includes at least one electrically conductive contact channel disposed on one of the system rotor and the system stator. The system further includes at least one capsule slip ring (CSR) that is coupled to another of the system rotor and the system stator. The at least one CSR is coupled to the conductive ring element, the conductive annular element and at least one of the conductive contact channel mechanical contact so that the at least one CSR electric rotary joint between the rotor and the stator system.

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本文中描述的实施例一般地涉及旋转关节，并且更特别地涉及跨如在计算机断层摄影（CT）台架（gantry）系统中实现的由小直径胶囊（capsule）滑环（CSR）形成的旋转关节的电连接。滑环用来跨旋转关节从旋转平台向固定平台/从固定平台向旋转平台传输电信号——数据或功率。要求大通孔（thru-bore）的滑环（比如在计算机断层摄影（CT）扫描仪上使用的那些）可以是CT系统中的最昂贵的部件中的一个。至少一些已知滑环由于在旋转关节的接触点（其基本上是这些系统中的大通孔滑环的整个内表面）处的动摩擦的影响而磨损和出故障。在本领域中滑环的故障可能触发要求装运和安装传动装置以移除和/或支持CT旋转台架的零件使得滑环可以被移除和修理或者替换的昂贵过程。因此，具有其中用更易于替换和/或修理的替代部件来替换大通孔滑环的CT系统将是有益的。
技术实现思路
在一方面，提供了一种系统，该系统包括围绕系统旋转轴旋转的系统转子和相对于系统转子固定的系统定子。该系统还包括至少一个导电接触通道，其被布置在系统转子和系统定子中的一个上。该系统进一步包括至少一个胶囊滑环（CSR），其耦合到系统转子和系统定子中的另一个。所述至少一个CSR具有耦合到其的导电环形元件，所述导电环形元件与所述至少一个导电接触通道机械接触使得所述至少一个CSR形成系统转子和系统定子之间的电旋转关节。在另一方面，提供了一种台架系统，该台架系统包括围绕系统旋转轴旋转的台架和相对于台架固定的框架。该台架系统还包括至少一个导电接触通道，其被布置在台架和框架中的一个上。该台架系统进一步包括至少一个胶囊滑环（CSR），其耦合到台架和框架中的另一个。所述至少一个CSR具有耦合到其的接触滚轮（CRW），所述CRW与所述至少一个导电接触通道机械接触使得所述至少一个CSR形成台架和框架之间的电旋转关节。在又一方面，提供了一种实现系统转子和系统定子之间的电旋转关节的方法。该方法包括将系统转子耦合到系统定子。系统转子被配置成围绕系统旋转轴旋转。该方法还包括将至少一个导电接触通道耦合到系统转子和系统定子中的一个，并且将至少一个胶囊滑环（CSR）耦合到系统转子和系统定子中的另一个。该方法进一步包括将导电环形元件耦合到所述至少一个CSR，以及使导电环形元件相对于所述至少一个导电接触通道偏置使得所述至少一个CSR形成系统转子和系统定子之间的电旋转关节。附图说明图1是示例性CT成像系统的透视图。图2A和2B是用于在图1中示出的CT成像系统的台架系统中使用的小直径胶囊滑环（CSR）的一个示例实施例的示意图。图3是具有耦合到其的接触滚轮（CRW）的在图2A和2B中示出的示例CSR的透视图。图4是台架系统的第一示例实施例的前视图。图5是图4中示出的台架系统的侧视图。图6是图4和5中示出的台架系统的放大透视图。图7是台架系统的第二示例实施例的示意图。图8是在如图3中示出的CRW和台架系统的接触通道之间的第一示例机械连接的示意图。图9是在如图3中示出的CRW和台架系统的接触通道之间的第二示例机械连接的示意图。具体实施方式本文中描述的台架系统包括一种具有安置在其周围的多个小直径胶囊滑环（CSR）的大直径台架。更具体地，CSR接触围绕台架周围布置的接触通道。CSR准许跨接触通道的在台架系统的固定部件和旋转部件之间的通信（例如，数据传递或者功率传递）。在一些实施例中，CSR耦合到固定台架并且接触围绕台架周围布置且与其隔开一段距离的固定接触通道。在其他实施例中，CSR耦合到与旋转台架隔开的固定部件并且接触直接围绕台架周围布置的接触通道。小直径CSR替换其他台架系统的大通孔滑环，并且更易于接近和移除以用于替换或者修理。而且，小直径CSR运转以通过提供滚动接触来消除在旋转关节的接触点处的动摩擦的影响，所述滚动接触仅产生静摩擦，从而与大通孔滑环系统相比减小了CSR上的磨损。因此，CSR提供了一种不具有上面描述的关于大通孔滑环的问题的替代旋转关节。如本文中使用的那样，术语“大直径”和“小直径”是相对术语，因为“小直径”指代小于任何“大直径”的直径。在一个示例实施例中，虽然并不意味着限制本公开的范围，但是“大直径系统转子”或者“大直径台架”可以指代具有从大约0.25m到50m或更特别地从大约0.5m到大约1.5m的直径的系统转子或者台架。而且，在另一示例实施例中，虽然并不意味着限制本公开的范围，但是“小直径CSR”可以指代具有在大约1cm到大约25cm之间或更特别地从大约1cm到大约10cm的直径的CSR。如本文中使用的那样，“CSR定子”一般指代CSR的意图固定的（一个或多个）部件。然而，CSR定子可以相对于系统定子处于运动中。“CSR转子”一般指代CSR的意图相对于CSR定子旋转的（一个或多个）部件。“CSR”或者“CSR系统”一般指代在台架系统的固定和旋转部件之间实现的高级电旋转关节。CSR系统可以包括多个CSR和/或“较少”旋转关节（例如，在个别CSR内实现的那些）。“系统定子”一般指代台架系统的（一个或多个）总体静态部件。“系统转子”一般指代台架系统的（一个或多个）旋转部件。现在参考图1，示出了一种计算机断层摄影（CT）成像系统10。CT成像系统10被示出具有表示CT扫描仪的台架12、控制系统14和在通过台架12限定的台架开口20中用于安置物体18（诸如一件行李）的机动传送带16。台架12包括x射线源22，其朝着台架12的相对侧上的检测器阵列26投射扇形束的x射线24。检测器阵列26由检测器元件28形成，所述检测器元件28是辐射检测器，其每个在x射线束已穿过被成像的物体18之后产生具有表示并取决于衰减的x射线束的强度的幅度的信号。图2A和2B是小直径胶囊滑环（CSR）100的一个示例实施例的示意图。图2B是沿着线2B-2B取的示意性横截面视图。每个CSR100包括转子102和定子104。转子102围绕旋转轴106以ωCSR的角速度旋转。虽然在图示的实施例中，定子104外接转子102，但是应理解，存在可以实现的转子102和定子104的许多其他相对定向。在示例实施例中，定子104与转子102同轴。在图示的实施例中，固定电连接108被限定在定子104的外表面110的至少一部分上。另外，旋转电连接112被限定在转子102的外表面114的至少一部分上。图示的CSR100以其操作角速度ωCSR实现电旋转关节以用于跨所述电旋转关节的电通信。图3是具有耦合到其的接触滚轮（CRW）150的示例胶囊滑环（CSR）100的透视图。在图示的实施例中，CRW150刚性地连接到CSR100并且与CSR100同轴。更具体地，CRW150刚性地连接到（在图2A和2B中示出的）CSR转子102，使得CRW150随着转子102旋转。可以使用任何适当的方法将CRW150连接到CSR100，所述方法诸如粘合剂和/或紧固件。CRW150由导电材料制造，所述导电材料诸如铜、黄铜、任何其他金属或导电合金和/或其他适当导电的材料。在图示的实施例中，CRW150电连接到CSR100的（在图2B中示出的）旋转电连接112，使得CSR100的任何电势（例如，在图2A中示出的固定电连接108处发起的电势）传送到CRW150。如图示的那样，CRW本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：系统转子，其围绕系统旋转轴旋转；系统定子，其相对于系统转子固定；至少一个导电接触通道，其被布置在系统转子和系统定子中的一个上；以及至少一个胶囊滑环（CSR），其耦合到系统转子和系统定子中的另一个，所述至少一个CSR具有耦合到其的导电环形元件，所述导电环形元件与所述至少一个导电接触通道机械接触使得所述至少一个CSR形成系统转子和系统定子之间的电旋转关节。

【技术特征摘要】
2016.02.17 US 15/0461511.一种系统，包括：系统转子，其围绕系统旋转轴旋转；系统定子，其相对于系统转子固定；至少一个导电接触通道，其被布置在系统转子和系统定子中的一个上；以及至少一个胶囊滑环（CSR），其耦合到系统转子和系统定子中的另一个，所述至少一个CSR具有耦合到其的导电环形元件，所述导电环形元件与所述至少一个导电接触通道机械接触使得所述至少一个CSR形成系统转子和系统定子之间的电旋转关节。2.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个导电接触通道包括第一接触通道和第二接触通道。3.如权利要求2所述的系统，其中所述至少一个CSR包括具有与第一接触通道机械接触的第一导电环形元件的第一CSR，以及具有与第二接触通道机械接触的第二导电环形元件的第二CSR。4.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个导电接触通道被布置在系统转子上，并且其中所述至少一个CSR耦合到系统定子。5.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个导电接触通道被布置在系统定子上，并且其中所述至少一个CSR耦合到系统转子。6.如权利要求1所述的系统，其中系统转子具有第一直径，并且其中所述至少一个CSR具有小于第一直径的第二直径。7.如权利要求1所述的系统，其中电旋转关节被配置成在系统转子和系统定子之间传递数据和功率中的至少一个。8.一种台架系统，包括：台架，其围绕系统旋转轴旋转；框架，其相对于台架固定；至少一个导电接触通道，其被布置在台架和框架中的一个上；以及至少一个胶囊滑环（CSR），其耦合到台架和框架中的另一个，所述至少一个CSR具有耦合到其的接触滚轮（CRW），所述CRW与所述至少一个导电接触通道机械接触使得所述至少一个CSR形成台架和框架之间的电旋转关节。9.如权利要求8所述的台架系统，其中所述至少一个导电接触通道包括第一接触通道和第二接触通道。10.如权利要求9所述的台架系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：JW摩尔，SL希尔斯，
申请(专利权)人：莫福探测仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US