用於高壓電源裝置功能元件的組合式支架和由此獲得的裝置的製作方法

2023-08-07 00:02:31

專利名稱：用於高壓電源裝置功能元件的組合式支架和由此獲得的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種X-射線管專用的高壓(HT)電源裝置，該裝置中所有的高壓電源功能元件被包含在一個盒內。
X-射線管包括一個燈絲型的陰極，用來向一個陽極發射電子束。陽極在電子束的作用下發射一個X-射線束。為了獲得高能的電子束，需要用陰極和陽極之間產生的一個強電場為陰極發出的電子束加速。為此需要將陽極相對於陰極升高到正電位，陽極和陰極之間的電位差通常要達到150kV以上的值。這種高電源差是由高壓設備提供的。
這些高壓設備的功能元件被裝在一個充滿電絕緣和冷卻液體的接地金屬盒中。
上述功能元件主要包括一個高比例的HT變壓器，它包括原邊和副邊繞組，一個磁心，HT整流器，以及HT平滑電容器。
具體地說，變壓器有一個原邊繞組，由一個功率變換器為其提供AC電壓，以及連接到倍壓整流器電路上的副邊繞組。各個副邊繞組的倍壓/整流電路被連接到一起構成合成的電壓。按照整流器的極性可以將正、負電壓相加，從中獲得為X-射線管供電所需的高電壓電平。
HT裝置內部的高壓輸出是由通過HT盒蓋板連接到真空密封的HT連接器的電阻來保護的，容納HT引線的連接器插頭的插座將HT裝置連接到X-射線管。HT裝置內部的HT輸出同樣連接到分壓電阻上，這些電阻構成了一個分壓器的上部，用來提供與輸出高電壓的電平成正比的低電壓。
在盒內還有在功能元件之間提供電連接所需的導體，並且用來將HT電源裝置電連接到X-射線管。
所有功能元件都需要被支撐在盒內，並且彼此間需要有電絕緣。
本發明的主題是用於HT裝置的功能元件的一種支架，它可以支撐功能元件，並且在元件之間實現電絕緣，它只有很少的部件，便於製造，並且價格低廉。
具體地說，本發明涉及到用於高壓電源裝置的一種組合式支架，用電絕緣材料製成的組合式支架支撐著高壓電源的所有功能元件，組合式支架和功能元件被布置在一個接地的金屬盒內，在盒內充滿了可以促進熱傳導的電絕緣液體。
本發明的另一主題是用於上述HT裝置的功能元件的一種支架，HT變壓器，倍壓/整流電路的電路板，分壓器電阻的盒子，以及輸出保護電阻等等所有元件都被布置在支架上。
本發明的再一主題是上述的一種支架，它還可以容納和HT輸出插座，燈絲變壓器以及HT輸出整流器組裝在一起的一個HT輸出裝置。
上述的主題是由HT電源裝置的一個組合式支架構成的，它包括具有電絕緣壁的外殼，用來容納HT電源裝置的功能元件，外殼的電絕緣壁是由具有互補重疊的傾斜面的兩個突出壁構成的。
在本發明的一個實施例中，用於為X-射線管供電的HT電源裝置的組合式支架包括-由相同結構的兩個部件構成的一個中心組件，並且包括一個基座以及從基座上突出的側壁，相對於中心組件的中心垂直軸線對稱地用各自的基座將兩個部件結合到一起；以及-具有相同結構的第一端組件和第二端組件，它們各自包括一個基座以及從基座上突出的側壁，中心組件和第一及第二組件的上述突出側壁具有傾斜的互補面，當第一和第二端組件各自被裝配到中心組件的一個部件上時，用重疊的互補傾斜面將組件上相應外殼的突出壁緊密地固定到一起，構成用來容納HT電源裝置的功能元件的外殼。這樣就能為布置在外殼內的HT電源裝置的功能元件構成一個支架和適當的電絕緣。
總而言之，這種組合式支架限定了用於HT變壓器原邊和副邊繞組的磁心的外殼，可以容納倍壓/整流電路和分壓器的電阻。
顯而易見，在組合式支架的組件中具有必要的通道，可以用於各種功能元件的電連接。
在本發明的另一實施例中，組合式支架包括由結構上互補的第一部件和第二部件構成的一個第四組件，每個部件包括一個基座和從基座上突出的側壁，並且限定了用來容納HT輸出裝置的功能元件的外殼，第四組件中的第一部件通過它的基座與中心組件的橫向壁結合，當第四組件的第一和第二部件被結合到一起時，第四組件的各部件上相應的突出側壁是重疊的，並且使功能元件與輸出裝置電絕緣。
一般來說，第四組件中包括HT輸出插座的外殼和用於為陰極供電的變壓器燈絲的外殼。
由於用來限定外殼的相應的突出側壁是重疊的，漏電線路的長度被增大了，這樣就加強了外殼的絕緣，並且減少了起弧的風險。
如上所述，組件的突出側壁具有傾斜的互補重疊面，也就是說，這些側壁的厚度從組件的基座或是從組件部件上一直到其自由端都是逐漸減少的。這樣就便於將組件和組件部件固定到一起，並且便於模製，特別是便於拆卸模具。更重要的一點在於，無論突出側壁(直徑和高度)有無製造公差，這些互補的傾斜面可以保證從電氣和機械角度實現適當的裝配。
另外，由於外殼上完整的絕緣側壁是由兩個重疊的獨立側壁構成的，即使在一個突出側壁上有一個區域的絕緣性能不夠完善，也可以提高電絕緣的可靠性，這是因為在各個重疊的側壁上出現兩個不完善區域面對面的情況的概率實際上是不存在的。
組件和組件部件最好是用塑料模製而成的。


圖1是一個實施例的組合式支架的分解透視圖；圖2是另一實施例的組合式支架的分解透視圖；以及圖3是用於組合式支架的突出側壁的一個示意圖。
圖1中表示了按照本發明的一例組合式支架，它包括一個平行六面體構形的中心組件10和平行六面體構形的兩個端組件20,20』。
中心組件10是用平行六面體構形的模製塑料的兩個部件11,11』製成的，兩個部件具有相同的結構。
中心組件10的每個部件11,11』包括一個矩形構形的扁平基座12,12』，基座上包括兩個圓形開口，磁心40a,40b的腿可以從開口中穿過。
從圖1中僅能看到中心組件10上部件11』的圓筒形壁13』，這些圓筒形壁從基座12,12』上突出，並且各自圍成圓形的開口。這種圓筒形壁局部限定了用於HT變壓器的磁心40a,40b和原邊繞組(未示出)的一個外殼。
一個半圓筒形的壁14,14』從基座12,12』上突出，並且部分地圍住設在它們之間的圓筒形壁，構成一個外殼，用來容納HT變壓器的副邊繞組(未示出)。
中心組件10的各個部件11,11』還包括設在其橫向端部的壁，這些壁從基座12,12』上突出，並且局部限定了一個平行六面體整體構形15,15』的外殼，用來容納倍壓/整流電路。
每個部件11,11』包括一個矩形的端壁16』(從圖1中僅能看到一個)和對著外殼15,15』橫向端的一個矩形的橫壁17,17』。中心組件的部件11,11』的端壁和半圓筒形壁14,14』的下端是分開的，從而部分地構成了用來容納倍壓/整流電路的外殼18』(只能從部件11』上看到)。
中心組件的部件11,11』通過它們的基座11,11』背對背地接合到一起，並且相對於中心組件10的中心垂直軸線是對稱的。
以下要說明端部組件20,20』。由於這些組件具有相同的構形，此處僅僅說明一個組件，而這種說明完全適合另一個組件。
從圖1中可見，組件20具有平行六面體的整體構形，並且其結構符合中心組件10的部件12。
具體地說，端部組件20包括一個整體構形為矩形的基座21，其中的開槽部件22可以容納磁心的交叉腿40b。
在基座21的開槽部件22中設有兩個對稱的圓形開口23。
每個圓形開口23被基座上突出來的一個圓筒壁24圍住，它和中心組件10的部件11的圓筒壁互補，並且局部限定了磁心40a,40b的外殼。同樣，每個圓筒壁24被基座21上突出的一個半圓筒壁14圍住，它和中心組件10的半圓筒壁14互補，並且和突出的圓筒壁24一起限定了一個用於HT變壓器副邊繞組的環形外殼。
在端部組件20的一個橫向端還具有從基座21上突出的壁，並且局部限定了一個平行六面體整體構形的外殼26，用來容納倍壓/整流電路。
端部組件20進一步包括一個矩形整體構形的端壁27和對著平行六面體外殼26橫向端的一個U形的橫向壁28。
如圖1所示，端部組件20,20』的尺寸正好可以裝在中心組件10的對應部件11,11』上。當組件被接合到一起時，端部組件20,20』上突出的壁從外側重疊在中心組件10上突出的相應的壁上。
顯而易見，反過來也是可以的。如果有必要，可以用螺釘將組件固定在一起，例如採用塑料的螺釘。
如上所述，對應的突出壁上具有傾斜的互補面，可以用重疊的方式將這些壁緊密固定到一起，構成用於功能元件的對應的外殼。
圖2表示本發明的組合式支架的另一個實施例，它與圖1所示的組合式支架的唯一區別在於增加了一個附加的第四組件50，用來容納HT電源裝置的HT輸出功能元件。
如圖2所示，一個端部組件20』被裝在中心組件10的部件上面，將磁心的部件40a布置在它的外殼內。圖2中還表示了面對著各自的外殼的HT變壓器副邊繞組41a,41b和倍壓/整流電路42a,42b。
圖2所示實施例中的第四組件50包括第一部件51和第二部件60。平行六面體整體構形的第一部件包括一個矩形的基座52，從基座52上突出的兩個半圓形壁53，並且局部限定了用於容納變壓器燈絲的外殼，而壁54,55分別在半圓形壁53兩邊局部限定了平行六面體整體構形的外殼，用來容納HT出口的插座60。
平行六面體整體構形的第二部件51』包括一個具有兩個空腔56』的矩形基座52』，這些空腔對應著變壓器燈絲的兩個外殼。
半圓形壁53』和空腔56』一起從基座52』上突出。從基座52』上突出的壁54』,55』和第四組件50的第一部件51的壁54,55一起同樣局部限定了分別處在空腔56』兩側的平行六面體外殼。
空腔56』被用來插入環形的磁心61。
第四組件的兩個部件51,51』象圖1所示實施例的組件一樣被固定到一起，並且沿著一個適當的側面用適當的裝置將第四組件50連接到其他組件上，例如採用焊接或是螺釘的固定方式。
第四組件的部件最好是用塑料模製的。
圖3中示意性地表示了本發明的突出壁的形狀，它們被用來限定功能元件的外殼。
如圖3所示，突出壁1,2是楔形的，其厚度從起點的基座3,4一直到懸空端是逐漸縮小的。如圖3所示，互補的突出壁1,2上具有互補的傾斜面5,6，當組件被固定到一起時，這些面是重疊的。突出壁1,2的形狀不僅可以重疊和固定，還可以便於模製，特別是便於拆卸模具，同時還增大了蠕變線的長度，從而改善外殼之間的電絕緣，這樣就減少了起弧的危險。
另外，如上所述，無論組件有多大的製造公差，這種突出壁的形狀都可以獲得理想的隔離量。
上述組件還包括用來容納所有互連連接器的通道和開口，這樣就能避免強電場的聚集和電弧放電的危險，同時降低製造成本。
儘管在實施例中所述的是一種雙極的裝置，本發明也可以用於單極或是多極的裝置。
本領域的技術人員在不脫離本發明範圍的條件下根據上述的實施例顯然還可以對結構和/或功能以及/或是步驟進行各種各樣的修改。
權利要求
1．高壓(HT)電源裝置的組合式支架包括具有電絕緣壁的外殼，用來容納HT電源裝置的功能元件，其特徵是外殼的電絕緣壁是由具有互補的重疊傾斜面(5,6)的兩個突出壁(23)構成的。
2．按照權利要求1的用於高壓電源裝置的組合式支架，其特徵是包括由相同結構的兩個部件(11,11』)構成的一個中心組件(10)，並且包括一個基座(12,12』)以及從基座(12,12』)上突出的側壁(13,13』；14,14』；15,15』)，相對於中心組件的中心垂直軸線對稱地用各自的基座將兩個部件(11,11』)結合到一起；以及具有相同結構的第一端部組件和第二端部組件(20,20』)，它們各自包括一個基座(21,21』)以及從基座上突出的側壁(24,25,26)，中心組件和第一及第二組件的上述突出側壁具有傾斜的互補面，當端部組件各自被裝配到中心組件的一個部件上時，用重疊的互補傾斜面將組件上相應外殼的突出壁緊密地固定到一起，構成用來容納(HT)電源裝置的功能元件的外殼。
3．按照權利要求2的組合式支架，其特徵是包括用於磁心的外殼，用於變壓器原邊和副邊線圈的外殼，以及用於倍壓/整流電路的外殼。
4．按照權利要求2或3的組合式支架，其特徵是包括一個可以和其他組件組合的附加組件(50)，它包括具有基座(52)和從基座上突出的壁(53,54,55)的第一部件(51)以及具有基座(52』)和從基座上突出的壁(53』,54』,55』)的第二部件(51』)，附加組件(50)的部件(51,51』)的上述突出壁具有互補的傾斜面，當第一和第二部件(51,51』)被組裝到一起時，通過重疊的互補傾斜面將突出的壁緊密地固定到一起構成一個外殼，用來容納HT電源裝置的HT輸出器件的功能元件。
5．按照權利要求4的組合式支架，其特徵是第四組件(50)包括具有附加傾斜面的突出的壁，由這些壁所限定的外殼被用於燈絲變壓器和HT輸出插座。
6．按照權利要求1到5之一的組合式支架，其特徵是上述組件是用模壓塑料製成的。
7．一種高壓裝置包括一個接地的金屬盒以及功能元件，採用權利要求1到6之一的組合式支架將功能元件支撐在盒的內部。
8．按照權利要求7的高壓裝置，其特徵是上述盒中包含一種電絕緣的冷卻液。
全文摘要
按照本發明的HT電源裝置組合式支架包括各種功能性的外殼，用來容納電源裝置的功能元件，外殼的絕緣壁是用具有重疊的互補傾斜面(5，6)的兩個突出壁(2，3)構成的。本發明可以用於X射線源的HT電源裝置。
文檔編號H05K5/02GK1228006SQ9812312
公開日1999年9月8日 申請日期1998年10月9日 優先權日1997年10月9日
發明者H·W·A·傑德利特施卡, J·西雷烏爾, D·佩裡拉特 申請人:Ge醫療系統有限公司