专利名称：移动遥测式固定天线的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及与旋转构件相关的天线(antenna)，并且更具体地涉及移动遥测式(translating telemetry)固定天线。
背景技术：
旋转轴和转子利用在包括马达、发电机以及涡轮的许多机器中，以在机器内的或机器外部的构件之间有效地传输动能。典型地，与机器相关的转子围绕轴线相对于参考的固定框架旋转。参考的固定框架可限定为机器的非旋转部分。在一些情况下，尤其在电马达和发电机中，必须在机器的固定部分与机器的旋转部分之间形成电连接。例如，直流电马达和发电机利用电刷将固定电流源或电流吸收器(sink)与转子上的电绕组电连接和连通 (communication)0也利用滑环用于建立到转子的连接。滑环由安装在转子上的传导圈或传导带组成，但是与转子和其它滑环电绝缘。来自转子上的构件的电连接可连接到滑环，并且固定接触件或电刷可摩擦环以向机器的固定部分和从机器的固定部分传递电功率或信号。然而，在某些机器中，滑环、电刷和机械接触件可能磨损，并且它们可能在耐久性和可靠性方面不实用。而且，机械接触件摩擦滑环可有效地降低信号并且可引起不需要的噪声和/或在信号带宽上强加限制，使得在机器的转子与固定部分之间的连通受到损害。为了克服这种限制，提出旋转天线系统用于提供在机器的旋转部分和固定部分之间的非接触式电连通(遥测)。旋转天线典型地由成对的圆环形的并且同心对齐的天线组成一个附连到旋转部分，一个附连到机器的固定部分。旋转天线和固定部典型地必须小心地轴向和径向对齐，其中存在最小空气间隙分离用于天线之间的适合联接。因此，典型地利用重的和复杂的支撑结构以将固定天线安装到机器的固定部分。固定天线相对于旋转天线的手动对齐经常是耗费时间的和冗长的任务，从而需要固定天线的多维调整。而且，如果转子相对于固定框架移动(由于膨胀、收缩或其它因素)，则天线在操作期间可变得未对齐并且天线之间的连通和或感应式功率传递可中断。因此，仍然需要用于移动遥测式固定天线的改进的系统和方法。
发明内容
以上需要中的一些或全部可由本发明的某些实施例解决。本发明的某些实施例可包括用于移动遥测式固定天线的系统和方法。根据本发明的示例性实施例，提供用于相对于与旋转构件相关的转子天线安装固定天线的方法。方法包括将固定天线安装到支撑框架的内圆周、将多个径向空气轴承安装到支撑框架用于维持固定天线相对于转子天线的径向对齐以及将多个轴向空气轴承安装到支撑框架用于维持固定天线相对于转子天线的轴向对齐。根据另一个示例性实施例，提供在安装到旋转构件的转子天线与固定天线之间连通的方法。方法包括将固定天线安装到支撑框架的内圆周的至少一部分，其中，固定天线相对于转子天线的径向对齐和轴向对齐由多个空气轴承维持。方法还包括在固定天线与转子天线之间传递信号。根据另一个示例性实施例，提供用于与转子天线连通的设备。设备包括支撑框架和安装到支撑框架的固定天线。固定天线通过多个空气轴承维持相对于转子天线的径向对齐和轴向对齐，并且固定天线能够操作以与固定天线连通。本发明的其它实施例和方面在本文中进行详细描述并且被认为是所要求保护的发明的一部分。参考以下详细描述、附图和权利要求可理解其它实施例和方面。
现在将参考不一定是按比例绘制的附表和附图，其中图1是具有用于系连到机器的固定部分的固定天线的支撑安装件的传统转子的透视图。图2是根据本发明的示例性实施例的示意性移动遥测式固定天线的透视图。图3是根据本发明的示例性实施例的示意性转子配合表面和相关的空气轴承的透视侧视图。图4是根据本发明的示例性实施例的示例性方法的流程图。图5是根据本发明的示例性实施例的示例性方法的流程图。部件列表100现有技术固定天线安装系统102转子104系杆106固定天线支撑件108固定框架安装件110旋转轴线200移动遥测式固定天线系统202支撑框架204上半部框架206下半部框架208轴向空气轴承210径向空气轴承212固定天线214上半部固定天线分段216下半部固定天线分段218转子天线220轴向轴承凸缘222转子224旋转轴线300组合的径向和轴向对齐系统302突出配合表面
304 匹配至突出配合表面的对应空气轴承
具体实施例方式接下来将参考附图更加全面地描述本发明的实施例，在附图中示出本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同形式实施并且不应解释为限制于本文中提出的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。相同的标记始终指示相同的元件。在整个本文件中所使用的术语“示例性的”限定为意指“示例”。本发明的某些实施例可以使在旋转天线与固定天线之间能够连通。根据本发明的某些示例性实施例，固定天线可维持与附连到转子的对应旋转天线的轴向和径向自对齐。根据本发明的示例性实施例，可利用各种空气轴承和浮动支撑系统以维持固定天线相对于旋转天线的对齐。将参考除了示出用于安装固定天线的传统系统和方法的图1之外的附图描述示例性系统和方法。为了与本发明比较，图1示出传统的固定天线安装系统100。系统100包括附连到系杆104的固定天线支撑件106。系杆104经由连接到系杆104的固定框架安装件108另外附连到机器的固定部分(未示出)。固定天线附连到固定天线支撑件106，而旋转天线附连到转子102。系统100需要昂贵的、重的并且复杂的安装对齐构件，并且在机器的操作期间，当转子沿旋转轴线110移动时或当转子垂直于旋转轴线110飘移时，不提供维持固定天线与旋转天线的动态轴向和/或径向对齐。相反，图2描绘根据本发明的示例性实施例的移动遥测式固定天线系统200的透视图。根据本发明的示例性实施例可利用空气轴承208、210以动态地对齐固定天线212与转子天线218。根据示例性实施例，轴向轴承208和径向轴承210可安装到支撑框架202。 根据本发明的示例性实施例，支撑框架202可包括上半部框架204和下半部框架206以有助于装配，并且用于包围支撑框架202和围绕转子222的圆周的相关构件。根据本发明的示例性实施例，固定天线212可包括上半部固定天线分段214和下半部固定天线分段216。根据本发明的示例性实施例，固定天线212可安装到支撑框架202， 并且组合的组件202、212可经由空气轴承208、210提供固定天线212与转子天线218的轴向和径向对齐。例如，支撑框架202可容纳围绕支撑框架202的内圆周等距定位和安装的三个或更多个径向轴承210。径向轴承210可与转子222上的配合表面径向连通，并且可有助于固定天线212与转子天线218的径向对齐。当空气被迫使通过径向轴承210时，转子 222和转子天线218可围绕旋转轴线2M相对于组合的支撑框架202和固定天线212自由旋转。例如，该示例性实施例还允许空气输送系统钩挂到支撑框架202上的空气轴承209、 210。根据本发明的示例性实施例，支撑框架202还可包括一个或更多个轴向轴承208。 轴向轴承208可以是能够操作的以维持固定天线212与转子天线218的轴向对齐。轴向轴承208可和与转子222相关的配合表面轴向连通。例如，轴向轴承208可与附连到转子222 的轴向轴承凸缘220连通。当空气被迫使通过轴向轴承208时，转子222和转子天线218 可围绕旋转轴线2M相对于组合的支撑框架202和固定天线212自由旋转，而同时，固定天线212可维持与转子天线218的轴向对齐。
根据本发明的示例性实施例，可利用移动遥测式固定天线系统200用于在旋转天线与固定天线212之间通讯信号。例如，包括变换器、传感器、应变仪、加速度计、转速计等等的各种测量和/或控制装置可附连到转子222用于测量与机器相关的各种参数。测量和 /或控制装置可附连到转子222，并且它们的功率端口可连接到与固定天线212连通的转子天线218。在该示例性构造中，移动遥测式固定天线系统200可作为功率传输装置以将功率从固定天线212联接到转子天线218，用于向附连到转子222的测量和/或控制装置提供功率。也可利用组合的或分离的移动遥测式固定天线系统200以从附连到转子222的测量和/或控制装置经由转子天线218传输信号到与固定天线212连通的固定接收器。例如， 在一个实施例中，固定天线212可包括能够操作以传输功率到对应的专用(功率)转子天线218的一个天线元件，并且相同的固定天线212还可包括能够操作以从对应的专用(信号)转子天线218接收信号的另一个天线元件。在另一个实施例中，功率和信号天线可进行组合。根据本发明的其它示例性实施例，可利用空气轴承布置和形状的各种组合和构造以减少移动遥测式固定天线系统200的成本、重量和复杂性。例如，图3描绘示意性组合的径向和轴向对齐系统300。在该示例性实施例中，径向轴承210和轴向轴承208的功能可通过限定围绕转子222的圆周的突出配合表面302而进行组合。相反地匹配到突出配合表面302的一个或更多个对应的空气轴承304可用以在径向和轴向方向上对齐固定天线212 与转子天线218。在另一个实施例中，组合的径向和轴向对齐系统300可通过限定围绕转子 222的圆周的凹进配合表面(未示出)代替突出配合表面302而完成。在该示例性实施例中，对应的空气轴承304可具有匹配突出表面(未示出)，其与凹进配合表面配合以在径向和轴向方向上对齐固定天线212与转子天线218。在本发明的示例性实施例中，配合表面轮廓和对应的空气轴承表面轮廓可包括以下中的任何一种V-轮廓、U-轮廓、W-轮廓或提供径向和轴向对齐的轮廓的任何组合。现在将参考图4的流程图描述用于安装移动遥测式固定天线系统200的示例性方法400。在方框402中并且根据本发明的示例性实施例，固定天线可安装到支撑框架的内圆周。如图2所示的和以上所描述的，固定天线和支撑框架可分块地装配。例如，固定天线可包括上半部固定天线分段214和下半部固定天线分段216。同样地，支撑框架可包括上半部框架204和下半部框架206。在方框404中，并且根据示例性实施例，多个径向空气轴承210可安装到支撑框架用于维持固定天线212相对于转子天线218的径向对齐。在方框 406中，并且根据示例性实施例，多个轴向空气轴承208可安装到支撑框架202用于维持固定天线212相对于转子天线218的轴向对齐。方法400在方框408中结束。现在将参考图5的流程图描述用于利用移动遥测式固定天线系统200以在固定构件与旋转构件之间连通的示例性方法500。在方框502中，根据本发明的示例性实施例，固定天线212可安装到支撑框架202的内圆周的至少一部分，其中，固定天线212相对于转子天线218的径向对齐和轴向对齐由多个空气轴承维持。在方框504中，信号可在固定天线 212与转子天线218之间传递。方法500在方框506中结束。因此，本发明的示例性实施例可提供如下技术效果形成提供信号能量(包括功率)以在成对的非接触式天线之间联接的某些系统和方法，其中，一个天线可以是固定的， 而另一个天线可附连到旋转构件。本发明的示例性实施例可提供另外的技术效果提供用于减少与遥测式系统相关的重量、成本和/或复杂性的系统和方法。而且，本发明的示例性实施例可提供技术效果当转子222相对于相关机器的固定部分移动时，维持固定天线212 与转子天线218之间的轴向和径向对齐。本发明的示例性实施例还可提供另外的技术效果提供用于使固定天线212与转子天线218电绝缘的系统和方法，由此通过消除传感器与数据获取系统之间的接地路径改进数据获取信号质量。如所希望的，本发明的实施例可包括具有或多或少的图2和图3中示出的构件的移动遥测式固定天线系统200。以上参考根据本发明的示例性实施例的系统、方法和/或设备的方框和流程图描述本发明。将理解的是，根据本发明的一些实施例，方框图和流程图中的一些方框可不一定必须以示出的顺序执行，或可不一定必须完全执行。尽管连同目前被认为是最实用的和各种实施例描述本发明，但是将理解的是，本发明不限制于公开的实施例，而相反，意图覆盖包括在所附权利要求的范围内的各种改变和等同布置。尽管本文中采用特定术语，但是它们仅仅是在普通的和描述的意义上使用而不是为了限制。该文字描述使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且也使本领域技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于相对于与转子(222)相关的转子天线(218)安装固定天线012)的方法， 所述方法特征在于将固定天线(212)安装到支撑框架O02)的内圆周；将多个径向空气轴承(210)安装到所述支撑框架002)，用于维持所述固定天线(212) 相对于所述转子天线018)的径向对齐；以及将多个轴向空气轴承(208)安装到所述支撑框架002)，用于维持所述固定天线(212) 相对于所述转子天线018)的轴向对齐。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑框架(20 包括多个框架分段， 用于邻近所述转子共轴地安装所述支撑框架002)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定天线(212)包括多个天线分段， 用于邻近所述转子天线(218)共轴地安装所述固定天线012)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转子(22 包括转子凸缘020)，用于维持所述固定天线012)与所述转子天线018)的轴向对齐。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑框架(202)和固定天线(212)能够操作以经由与转子凸缘O20)的连通而与所述转子(22 —起轴向移动。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定天线(212)能够操作以独立于所述转子天线(218)旋转。
7.一种在安装到转子022)的转子天线(218)与固定天线(212)之间连通的方法，所述方法特征在于将固定天线(212)安装到支撑框架(202)的内圆周的至少一部分，其中，所述固定天线 (212)相对于所述转子天线018)的径向对齐和轴向对齐由多个空气轴承(208，210)维持； 以及在所述固定天线012)与所述转子天线(218)之间传递信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，传递信号包括经由所述转子天线(218)传输来自安装到所述转子(22 的发射器的信号和经由与所述固定天线(21 连通的接收器接收传输的信号。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，传递信号包括经由所述固定天线(212)传输来自与所述固定天线(21 连通的发射器的信号和经由安装到所述转子(22 的接收器接收传输的信号。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述支撑框架(20 包括多个框架分段， 用于邻近所述转子共轴地安装所述支撑框架002)。
全文摘要
本发明的某些实施例可包括用于提供移动遥测式固定天线(212)的系统和方法。根据本发明的示例实施例，提供方法用于自动对齐固定天线(212)与对应的转子天线(218)。方法提供相对于与转子(222)相关的转子天线(218)安装固定天线(212)。方法包括将固定天线(212)安装到支撑框架(202)的内圆周、将多个径向空气轴承(210)安装到支撑框架(202)用于维持固定天线(212)相对于转子天线(218)的径向对齐以及将多个轴向空气轴承(208)安装到支撑框架(202)用于维持固定天线(212)相对于转子天线(218)的轴向对齐。
文档编号H01Q1/12GK102185172SQ20111000756
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者D·R·威尔逊, D·肖, R·D·琼斯, R·拉维涅 申请人:通用电气公司