用于借助振荡电路的特性曲线来开环控制无接触的能量传输制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将输入电压（36）从定子（4,55）中的电能量源（64）传输至在相对于定子（4,55）运动的装置（6）内的负载（70）的电路，该电路包括用于将输入电压（36）转换为传输电压（9）的调整元件（34）、用于接收传输电压（9）的振荡电路（24），其中，振荡电路（24）包含电容（22）和变压器（8）的初级绕组（10），并且变压器（8）具有初级绕组（10）和次级绕组（12），其中初级绕组（10）设计用于将传输电压（9）传输给次级绕组（12），并且次级绕组（12）设计用于将所接收的传输电压（9）输出给负载（70）。根据本发明专利技术，调整元件（34）设计用于采集输入电压（36）并且设计用于基于控制特征曲线（45）将传输电压（9）的频率（27）设置为使得在负载（70）上降落的负载电压（20）的幅度基本上保持恒定，其中在特征曲线（45）关于待设置的频率（27）绘出振荡电路（24）的传输比例（25）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于借助振荡电路的特性曲线来开环控制无接触的能量传输
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电路，一种根据权利要求26的前序部分所述的断层成像设备、尤其是计算机断层成像设备和一种根据权利要求27的前序部分所述的方法。
技术介绍
在许多电器中存在相对于定子运动的装置，其必须从能量源中通过定子被供给能量。一个为此的示例是断层成像设备、例如计算机断层成像设备，其具有可以容纳要记录其结构的对象的环形隧道。环形隧道结合计算机断层成像设备来说也称作机架。在环形隧道中布置有多个成像传感器，其随着环形隧道围绕对象运动并且于是扫描对象。从所有扫描值的总和中产生对象结构的图像，其例如可以在屏幕上输出。为了为环形隧道中的成像传感器和其它元件、例如伦琴源或用于将扫描值传输给定子中的处理器的数据传输装置供给电能，并且为了将数据发送给定子，常规地已知不同的方法。一方面，电能和数据可以通过线缆传输给环形隧道，然而这由于线缆的有限长度而限制活动余地。另一方面已知的是，使用在环形隧道上或在定子上滑动的滑动触点，然而这不仅引起高的材料磨损，而且还带来高的位置需求。最后已知的是，电感性地传输电能，然而这由于通过寄生元件、例如磁耦合的漏电感造成的高损耗而使得传输的效率劣化。为了降低损耗，文献US5，608，771提出，借助与漏电感串联的电容来衰减该漏电感。在该情况下需要的是，使环形隧道中的负载电压稳定化。
技术实现思路
本专利技术的技术问题是，改进相对于定子运动的装置中负载电压的稳定化。该技术问题通过独立权利要求的特征解决。从属权利要求包含本专利技术的优选改进方案。本专利技术基于如下思想:通过开环控制(Steurung)负载电压来改进负载电压的稳定化。本专利技术基于如下认识:负载电压常规地通过基于来自环形隧道的负载电压的反馈来闭环控制(Regelung)定子上的输入电压的方式来稳定化。本专利技术的另一认识是,在借助磁性耦合进行电能量传输的开始，用于无线反馈负载电压的可能性是有限的，因为必须首先为相应的数据传输装置提供能量。由此在使用磁性耦合时部分地会持续很久，直至反馈对于闭环控制可用。如果最后反馈可用，则负载电压可以转换到这样的状态中，在这些状态中，在采取闭环控制之后持续很久来将其稳定化。然而，借助磁性耦合工作的变压器从网络理论上可以划分为没有损耗的理想变压器、在输入侧与理想的变压器并联连接的主电感和在输入侧串联连接的漏电感。如果变压器在输入侧连接有电容，则所形成的振荡电路因此而只影响输入侧并且主导整个系统的传输特性。如果变压器的传输特性和输入电压已知，则可以导出负载电压，而不必测量该负载电压。负载电压的常规闭环控制因此可以至少在开始阶段中省去并且通过简单的开环控制来替代。这对于借助磁性耦合进行电能传输是特别有利的，因为也可以在没有数据传输装置的情况下将负载电压本身在整个系统的开始阶段稳定化。本专利技术因此而说明了 一种用于将输入电压从定子中的电能量源传输给在相对于定子运动的装置内的负载的电路，其包括如下特征:用于将输入电压转换为传输电压的调整元件；用于接收传输电压的振荡电路，其中，振荡电路包含电容和变压器的初级绕组；以及带有初级绕组和次级绕组的变压器，其中，初级绕组设计用于将传输电压传输给次级绕组而次级绕组设计用于将所接收的传输电压输出给负载，其中，调整元件设计用于将传输电压的频率设置为使得振荡电路的传输比例对于连接于次级绕组的负载的预定值域基本保持恒定，使得振荡电路的传输比例在预定值域中与负载无关。本专利技术具有如下优点:现在可以有利地使用变压器的漏电感，以便将负载电压稳定化。电路由于负载无关的传输比例而尤其不需要来自运动的装置的反馈，使得可以省去对负载电压的闭环控制。这降低了总系统的复杂度并且使得其不易出故障。在本专利技术的一个特别构型中，可以设计基于控制特性曲线设置传输电压的频率的调整元件，在该控制特性曲线中关于待设置的频率绘出振荡电路的传输特性。在本专利技术的一个改进方案中，控制特性曲线的形状在负载的预定值域中可以基本保持恒定，使得控制特性曲线的形状在该预定值域中与负载无关。在本专利技术的一个改进方案中，设计有用于在规定的频率范围内设置频率的调整元件。这能够实现在采集、处理和准备控制特性曲线时考虑技术边界，并且避免带有所说明的电路的系统运行在未知和损害系统的运行状态中。在本专利技术的一个优选改进方案中将电容选择为使得振荡电路的谐振频率位于规定的频率范围之外。以该方式提供严格单调的控制特性曲线。其在任何时候能够实现闭环控制对开环控制的干预。在没有控制特性曲线的严格单调性的情况下，闭环控制会在控制特性曲线的这样的点上介入，从该点起，控制特性曲线离开该控制特性曲线中待设定的(einzuregeInden)工作点并且由此不稳定地延伸。该风险通过将谐振频率从频率范围中移除而被有效避免。在本专利技术的一个特别优选的改进方案中将频率范围选择为使得控制特性曲线具有固定频率，在该固定频率中振荡电路的传输比例与负载的电阻无关。在控制特性曲线的该固定频率范围中，即使当要从静止状态起动负载电阻时以及当其负载状态在此持续改变时也给出负载电压可靠的可控性。在本专利技术的一个附加的改进方案中，固定频率是频率范围的位于该频率范围的指向谐振频率一侧上的边界频率。以该方式避免:谐振频率由于在负载电阻上的负载状态变化而落入到该频率范围中。这可能发生，因为振荡电路的控制特性曲线随着负载上升而变形并且谐振频率在此越来越接近固定频率。根据该附加的改进方案，通过频率范围的位置，虽然谐振频率例如在之前描述的负载电阻起动时可以任意地接近该频率范围，但是绝不落入该频率范围中。在本专利技术的另一优选改进方案中，频率范围的另一边界频率与振荡电路的传输比例关联，该传输比例的变化对于负载电阻的预定的负载状态范围限制到预定的值上。以该方式，对于确定的运行状态实现控制特性曲线的进一步稳定化。预定的负载状态范围优选包括在运动的装置中的、连接于该电路的负载在起动时的负载状态。由此，在接通时负载可以在该运动的装置中以恒定的供电电压起动，使得由此对于在负载起动时存在的大的负载电阻和由此对于小的负载实现基本上负载无关的控制特性曲线。在本专利技术的另一实施方式中设计有用于从存储器中调用控制特性曲线的调整元件，使得控制特性曲线立即可用并且在电路开始时无需重新通过计算、测量或其它方式采集才可用。在本专利技术的一个优选实施形式中，电路具有用于基于振荡电路的传输比例的测量来将控制特性曲线的值存储在存储器中的写装置。以该方式，当例如振荡电路的各个部件的值随时间变化时，控制特性曲线可以总是匹配于振荡电路的实际传输比例。在本专利技术的一个特别优选的构型中，设计有写装置，其基于对传输电压的频率的扫描来测量传输比例。扫描是正弦信号，其频率从下边界频率开始朝着上边界频率不断改变。这种扫描可以简单地以频率发生器来产生并且能够实现以任意高的精度记录控制特性曲线。在本专利技术的该优选构型的一个改进方案中，电路在扫描期间设计用于将振荡电路与该电路的输出端直接连接，因为通常运动的装置的运动在学习过程中是不必要的。在本专利技术的另一优选构型中，设计有用于基于作为传输电压的电压脉冲来测量传输比例的写装置，其中，设计有用于采集振荡电路电流的写装置，该振荡电路以该振荡电路电流作为响应来反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，用于将输入电压（36）从定子（4,55）中的电能量源（64）传输给在相对于所述定子（4,55）运动的装置（6）内的负载（70），包括：调整元件（34），用于将输入电压（36）转换为传输电压（9），振荡电路（24），用于接收所述传输电压（9），其中，所述振荡电路（24）包含电容（22）和变压器（8）的初级绕组（10），以及所述变压器（8）具有所述初级绕组（10）和次级绕组（12），其中，所述初级绕组（10）设计用于将所述传输电压（9）传输给所述次级绕组（12），并且所述次级绕组（12）设计用于将所接收的传输电压（20）传输给所述负载（70），其中，所述调整元件（34）设计用于将所述传输电压（9）的频率（27）设置为使得所述振荡电路（24）的传输比例（25）对于连接于所述次级绕组（12）的负载的预定值域基本上保持恒定，从而所述振荡电路（24）的传输比例（25）在所述预定值域中与所述负载无关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.07 DE 102011077085.21.一种电路,用于将输入电压(36)从定子(4，55)中的电能量源(64)传输给在相对于所述定子(4，55)运动的装置(6)内的负载(70)，包括: 调整兀件(34 ),用于将输入电压(36 )转换为传输电压(9 ), 振荡电路(24)，用于接收所述传输电压(9)，其中，所述振荡电路(24)包含电容(22)和变压器(8)的初级绕组(10)，以及 所述变压器(8 )具有所述初级绕组(10 )和次级绕组(12 )，其中，所述初级绕组(10 )设计用于将所述传输电压(9 )传输给所述次级绕组(12)，并且所述次级绕组(12)设计用于将所接收的传输电压(20 )传输给所述负载(70 )， 其中，所述调整元件(34)设计用于将所述传输电压(9)的频率(27)设置为使得所述振荡电路(24)的传输比例(25)对于连接于所述次级绕组(12)的负载的预定值域基本上保持恒定，从而所述振荡电路(24)的传输比例(25)在所述预定值域中与所述负载无关。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述调整元件(34)设计用于基于控制特性曲线(45)设置所述传输电压(9)的频率(27)，在该控制特性曲线中，关于待设置的频率(27)绘出所述振荡电路(24 )的传输特性(25 )。3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述控制特性曲线(45)的形状在所述负载的预定值域中基本上保持恒定，使得所述控制特性曲线(45)的形状在所述预定值域中与所述负载无关。4.根据权利要求2或3所述的电路，其具有用于采集所述调整元件(34)的输入电压(36 )的装置，其中，所述调整元件(34 )设计用于基于所述控制特性曲线(45 )将所述传输电压(9)的频率(27)设计为使得所接收的传输电压(20)与所述输入电压无关。5.根据上述权利要求中任一项`所述的电路，其中，所述电容(22)与初级绕组(10)串联连接并且所述电路(2，60，78)具有与初级绕组(10)并联连接的旁路电容(56)。6.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其中，所述调整元件(34)设计用于在规定的频率范围(46)内设置所述频率(27)。7.根据权利要求6所述的电路，其中，将所述电容(22)选择为使得所述振荡电路(24)的谐振频率(31)位于所述频率范围(46)之外。8.根据权利要求6或7所述的电路，其中，将所述频率范围(46)选择为使得所述控制特性曲线(45 )包括固定频率(50 )，在所述固定频率中，所述振荡电路(24 )的传输比例(25 )与所述负载(70)的电阻无关。9.根据权利要求8所述的电路，其中，所述频率范围(46)的向着所述谐振频率(31)的边界频率是所述固定频率(50 )。10.根据权利要求9所述的电路，其中，所述频率范围(46)的另一边界频率(52)是从第二频率范围中选出的，在该第二频率范围中所述传输比例(25)在传输比例范围(54)内负载相关地改变。11.根据权利要求10所述的电路，其中，预定的负载状态范围包括在所述运动的装置(6)中的、连接于所述电路(2，60，78)的负载(70)在起动时的负载状态。12.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其中，所述调整元件(34)构建用于从存储器(44)中调用所述控制特性曲线(45)。13.根据权利要求12所述的电路，其具有写装置(66)，该写装置用于基于对所述振荡电路(24)的传输比例(25 )的测量来将所述控制特性曲线(45 )的值存储在所述存储器(44)中。14.根据权利要求13所述的电路，其中，所述写装置(66)设计用于基于阶跃响应测量所述传输比例(25 )。15.根据权利要求13或14所述的电路，其中，所述写装置(66)设计用于在所述控制特性曲线(45)的至少一个点上测量所述传输比例(25)，并且用于基于该至少一个所测量的点来校正所...

【专利技术属性】
技术研发人员：W拜尔莱因，S亨克，F霍夫曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：