[发明专利]直流马达、检查床以及用于运行直流马达的方法

说明书

本发明涉及一种用于在外部磁场中运行的直流马达(1)，所述直流马达包括：转子(2)，其能够围绕旋转轴线(5)旋转并且具有至少两个绕组(10，11)；至少四个连续的旋转变送器(3)，其中各两个旋转变送器(3)与所述绕组(10，11)中的一个绕组相关联并且所述各两个旋转变送器设计用于给分别相关联的绕组(10，11)供给直流电流；角度传感器(4)，其设计用于确定所述转子(2)的角度位置；以及控制单元(15)，其设计用于根据所述转子(2)的角度位置控制给所述绕组(10，11)中的至少一个绕组的电流输送。所述马达(1)在运行期间朝向外部磁场定向，使得所述旋转轴线(5)横向于所述外部磁场延伸。

背景技术

在磁共振断层扫描仪(MRT)的检查床处使用马达，以便使检查床在竖直和水平方向上运动。在现有技术中已知，为此使用电动伺服马达。所述马达实施为无刷马达，其中定子由多个绕组组成并且转子配备有永磁体。由于永磁体，在外部磁场(例如MRT的磁场)的空间附近使用这种马达时必须注意，不使这种马达靠近产生外部磁场的源。

现今，例如磁共振系统的检查床设有间距框架，所述间距框架机械地阻止检查床靠近MRT的磁体。马达自身安装在检查床的后部分中，并且设有强的锚固件，以便在检查床基座中将马达固定就位。这种马达的扭矩与转子中的永磁体的磁通量密度成比例。由于提到的相对于磁共振磁体的间距问题，这种马达因此在其尺寸和其扭矩方面受限于特定的值。

在现有技术中已知的替选方案如气动或压电马达要么过慢、过弱要么对于在磁共振系统的检查床中的使用过于昂贵。纯电动马达因此显得更有利。

从US 4902975 A已知在转子处具有多个绕组的直流马达，所述多个绕组可以经由滑动触点通电。滑动触点在多个部位处中断，使得——如在直流马达中常见的那样——机械地进行换向。此外，马达使用外部磁场作为定子场。

从US 10330754 B2同样已知用于使用在外部磁场中的马达。马达具有滑动触点以及随着转子旋转的逆变器，经由逆变器，给转子处的绕组供给电流。

然而，也对于功率集中的设备的(例如磁共振系统的检查床的)高精度的驱动，需要强的且可精确控制的马达，其旋转角度可以被精确预先确定。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于在外部磁场中运行的直流马达，其可以产生足够高的扭矩并且可精确控制。

本发明以一种具有本发明的特征的DC马达、以一种具有本发明的特征的检查床以及以一种具有本发明的特征的用于在外部磁场中运行DC马达的方法解决所述问题。

根据本发明的第一方面，提供用于在外部磁场中运行的DC马达(DC＝DirectCurrent；直流马达)，所述DC马达包括：转子，其可围绕旋转轴线旋转并且具有至少两个绕组；至少四个连续的旋转变送器，其中各两个旋转变送器与绕组中的一个绕组相关联并且所述各两个旋转变送器设计用于给分别相关联的绕组供给直流电流；角度传感器，其设计用于确定转子的角度位置；以及控制单元，其设计用于根据转子的角度位置来控制对绕组中的至少一个绕组的电流输送，其中马达在运行期间朝向外部磁场定向，使得旋转轴线横向于外部磁场延伸。

相对于已知的现有技术，根据本发明的DC马达尤其通过连续的旋转变送器、角度传感器和控制单元区分。由此可以在外部磁场中使用马达并且高精确地到达先前预设的或特定的转子的角度位置。因此，可以非常精确地驱动或调节借助于根据本发明的马达运行的设备。为此，可以在步进马达运行方式中或在伺服马达运行方式中运行马达。在步进马达运行方式中，转子可以不连续地、而是在各个步中(也就是说逐步地)实施旋转。在此，步长可以决定马达的可实现的精度。在步进马达运行方式中，如果转速提高，则扭矩可以减小。优选地，在步进马达运行方式中使用的马达的转子具有9-60个绕组并从而具有18°至3°的步长。

在伺服马达运行方式中，转子可以实施与控制信号成比例的运动和进而可无级地控制。在伺服马达运行方式中，可以动态地与负载相关地提供扭矩。