CN103035463A - 具有带轭铁绕组的定子的旋转阳极的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线设备，所述X射线设备具有真空容器(1)，其中布置旋转阳极(2)和电机的转子(3)。所述旋转阳极(2)和所述转子(3)抗扭转地相互连接并且以可旋转的方式支承在真空容器(1)中，使得所述旋转阳极和所述转子能够围绕旋转轴线旋转。从旋转轴线(6)的方向来看，在所述转子(3)区域内布置定子叠片(7)，所述定子叠片关于所述旋转轴线(6)在径向外侧包围真空容器(1)。在所述定子叠片(7)内布置有具有构造为轭铁绕组(11)的绕组的定子绕组***(10)。

Description

具有带轭铁绕组的定子的旋转阳极的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种X射线设备，
其中，所述X射线设备具有真空容器，
其中，在所述真空容器中布置旋转阳极和电机的转子，
其中，所述旋转阳极和所述转子抗扭转地相互连接并且以可旋转的方式支承在真空容器中，使得所述旋转阳极和所述转子能够围绕旋转轴线旋转，
其中，从所述旋转轴线的方向来看，在所述转子区域内布置电机的定子叠片，所述定子叠片关于所述旋转轴线在径向外侧包围真空容器，
其中，在定子叠片内布置定子绕组***。
背景技术
例如美国专利文件US4500142A已公开这种类型的旋转阳极。
对于所有类型的电驱动装置，一般来说将定子和转子间的气隙尺寸设定得尽可能小，因为由此所述定子对所述转子的磁作用最大化。但在用于X射线设备的旋转阳极的驱动装置的情况下，应容许相当大的气隙，这是因为所述转子与所述旋转阳极共同位于真空容器中，而所述定子布置在真空容器外部。如果所述转子处于高压电位，则甚至还要保持更大的距离，由此保证相应的电绝缘。因此X射线设备的旋转阳极的驱动装置相对于标准驱动装置原则上具有相对小的功率密度。此外为所述定子设计的结构空间常常有限，所以就不能轻易增大所述定子。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是提供一种X射线设备，在该X射线设备中——在可能的范围内——所述定子的结构空间以最优的方式得以利用。
依据本发明设计如下，即如下地构造上述类型的X射线设备：
-所述定子叠片具有沿径向向内开口的槽，并且
-分别位于所述槽中的一个内的绕组的线圈从所述定子叠片的第一轴向端部延伸至所述定子叠片的第二轴向端部，在该处沿径向向外并随后在所述定子叠片外侧再次向所述定子叠片的第一轴向端部折回并且最终从该处再次沿径向向内延伸至相应的槽。
定子绕组***的绕组端部所需的结构空间由于所述结构方式而明显减小，使得在效果不变的情况下，所述定子可以设计得更加紧密，或者在尺寸不变的情况下，由所述定子施加在所述转子上的力矩可以增大。
优选设计是，在与旋转轴线正交的横截面平面内看，所述定子叠片分为若干区段并且在各区段上分别布置一个轭铁绕组。所述轭铁绕组由于所述结构方式而能够以简单的方式安置在所述定子叠片上面。例如所述轭铁绕组可以事先卷绕在塑料成型件上，从而只需把包含相应轭铁绕组在内的塑料成型件插在所述区段上。即便在其它驱动装置中，将定子叠片划分为区段也是有益的，也就是说，这并不取决于是否是在X射线设备中使用该驱动装置。
优选地如此构造所述区段，使得直接相互邻接的各区段相互邻接的边界面与在横截面平面内将相应边界面平分的径向射线构成一个角。可以通过该结构方式将磁损失最小化。同样，该结构方式——与定子叠片的区段划分类似——也是与应用无关的。
至少一些区段可以在从一个轭铁绕组到下一个轭铁绕组的过渡区域内具有指向径向外侧的齿。根据具体情况，甚至所有的区段都能具有这样的齿。作为替代方案，可能没有区段在从一个轭铁绕组到下一个轭铁绕组的过渡区域内具有指向径向外侧的齿。
旋转阳极的驱动装置通常构造为异步电机。所述转子优选地与所述定子叠片和所述定子绕组***按照异步电机的方式共同作用。特别是所述转子可以为实现此目的构造为关于所述旋转轴线具有在径向外侧的铜层和在径向内侧的钢层的转子。
轭铁绕组可以根据需要构造。特别是轭铁绕组可由高频绞线卷绕而成。
附图说明
对本发明的上述特性、特征和优点以及实现这些特性、特征和优点的方式方法的解释由于下文中对结合附图更加详细地解释的实施例的描述而更加清楚且便于理解。在图中示意地示出：
图1：X射线设备的纵剖面图；
图2：图1所示X射线设备的定子叠片的横截面图；
图3：带有绕组的、图2所示的定子叠片的局部视图；
图4：图3的可能的结构方式；
图5至图7：图2所示定子叠片的可能结构方式的横截面图；
图8：图1所示X射线设备的转子的横截面图。
具体实施方式
依据图1，X射线设备具有真空容器1。在所述真空容器1中布置有旋转阳极2和电机的转子3以及其它部件。所述旋转阳极2和所述转子3抗扭转地布置在一跟公共轴4上并因此抗扭转地相互连接。所述轴4以可旋转的方式支承在轴承5内，使得所述旋转阳极2和所述转子3能够围绕旋转轴线6转动。
下文使用的术语“轴向”、“径向”和“切向”都与所述旋转轴线6相关。“轴向”是指与所述旋转轴线6平行的方向。“径向”是指朝向所述旋转轴线6或者远离所述旋转轴线6的、与所述旋转轴线6正交的方向。“切向”是指与轴向和径向正交的方向。因此“切向”是始终以恒定径向距离围绕所述旋转轴线6的方向。
为驱动所述转子3，——从所述旋转轴线6的方向上看——在所述转子3的区域内布置定子叠片。所示定子叠片7关于所述旋转轴线6在径向外侧包围所述转子6。如图2和图3所示，所述定子叠片7在其内周上具有多个指向径向内侧(也就是沿径向向内的)的齿8。每两个齿8之间都有所述定子叠片7的一个槽9。
在所述定子叠片7内布置具有若干绕组11的定子绕组***10。每个绕组都嵌在所述定子叠片7的槽9中的一个内。作为所有绕组11的代表，图3示出所述定子绕组***10的绕组11中的一个。
根据图3所示，绕组11构造为轭铁绕组11，也就是相应绕组11的各个线圈12在所述槽9中的一个内从所述定子叠片7的第一轴向端部13(参见图1)延伸至所述定子叠片7的第二轴向端部14(同样参见图1)，在该处沿径向向外，然后在所述定子叠片外侧(也就是径向外侧)再次向所述定子叠片7的第一轴向端部13折回并且最终从该处再次沿径向向内朝相应的槽9延伸。
所示定子叠片7可能按照通常做法由定子片15构成，所述定子片15构造为一个整体并且在轴向上看相互堆叠在一起，使得将所述定子片15拼合后，所述定子叠片7就是一个唯一的部件块。在这种情况下，所述定子叠片7例如借助于一般的环形铁芯卷绕机卷绕而成。但如图2和图3所示，所述定子叠片7优选在与所述旋转轴线6正交的横截面平面16内看被划分为多个区段17。尤其是区段的数目与指向内侧的齿8的数目一致，使得在区段17上分别布置一个轭铁绕组11。
彼此间邻接的各区段17的边界面18可能位于轴向平面内，也就是位于包含所述旋转轴线6的平面内。但优选如图2和图3所示地这样构造所述区段17，使边界面18与各自的中央径向射线19形成一个角α。每个中央径向射线19都是在横截面平面16内从所述旋转轴线6出发、与所述旋转轴线6正交延伸并且平分各自的边界面18。如在结构技术上可行，则所述角α优选接近90°。在实践中，所述角α大多处于60°和75°之间。但不应低于最小值45°。
与图3相符的是，各轭铁绕组11可以直接卷绕在相应的区段17上。作为替代方案，相应的轭铁绕组11可以事先卷绕在绕组支架20上，所述绕组支架20随后与相应的轭铁绕组11一起插在相应的区段17上面。
与图2和图3所示相符的是，所有区段17在从一个轭铁绕组11到下一个轭铁绕组11的过渡区域内都具有一个指向径向外侧的齿21。作为替代方案，可以如图5所示，没有区段17具有这样地指向径向外侧的齿21。根据图6和图7，另外还有这样的折衷办法，就是一些、但不是全部的区段17在从一个轭铁绕组11到下一个轭铁绕组11的过渡区域内具有这种指向径向外侧的齿21。
所述转子3与所述定子叠片7和所述定子绕组***10优选地按照异步电机的方式共同作用。例如所述转子3可以为实现此目的、依据图8所示构造为关于所述旋转轴线6具有在径向外侧的铜层和在径向内侧的钢层的转子。使所述转子3与所述轴4抗扭转地相互连接的支撑结构24可以根据需要构造。
为制造所述绕组11所用的材料可以根据需要选择。所述轭铁绕组11优选地根据图3由高频绞线(即，其中每根导线相互电绝缘的绞线)卷绕而成。作为替代方案，例如绕组由实心金属线、由漆包铜线、由平行的金属线等制造而成。
本发明具有大量优点。尤其是具有更大的功率密度，使得可以实现比现有技术更紧凑的结构方式并因此可以实现针对旋转阳极2的更大的驱动力矩。此外槽宽度w1和齿宽度w2可以更好地相互协调一致。特别是可以如下地确定槽宽度w1和齿宽度w2，使得磁通进入指向径向内侧的齿8并且在轭铁中接近磁饱和并由此最优化该区域的功率密度。也可以为了进行这种优化而改变轭铁厚度。另外，定子叠片7的轴向长度由于更小的绕组端部而在所述定子的总体尺寸不变的情况下变大，使得传递给所述转子3的旋转力矩还可以进一步变大。
虽然本发明通过优选实施例得以详细说明和描述，但本发明不限于公开的实施例，本领域技术人员可以在不离开本发明保护范围的前提下从中推导出其它变型方案。

Claims (9)

1.一种X射线设备，
其中，所述X射线设备具有真空容器(1)，
其中，在所述真空容器(1)中布置旋转阳极(2)和电机的转子(3)，
其中，所述旋转阳极(2)和所述转子(3)抗扭转地相互连接并且以可旋转的方式支承在所述真空容器(1)中，使得所述旋转阳极(2)和所述转子(3)能够围绕旋转轴线(6)旋转，
其中，从旋转轴线(6)的方向来看，在所述转子(3)的区域内布置电机的定子叠片(7)，所述定子叠片关于所述旋转轴线(6)在径向外侧包围所述真空容器(1)并且具有沿径向向内开口的槽(9)，
其中，在所述定子叠片(7)内布置定子绕组***(10)，
其中，所述定子绕组***(10)具有若干绕组(11)，
其中，所述绕组(11)的各线圈(12)分别在所述槽(9)中的一个内从所述定子叠片(7)的第一轴向端部(13)延伸至所述定子叠片(7)的第二轴向端部(14)，在该处沿径向向外，然后在所述定子叠片(7)的外侧(也就是径向外部)又再次向所述定子叠片(7)的第一轴向端部(13)折回并且最终从该处再次沿径向向内延伸至相应的槽(9)。
2.根据权利要求1所述的X射线设备，其特征在于，所述定子叠片(7)在与所述旋转轴线(6)正交的横截面平面(16)内划分为若干区段(17)并且在各区段(17)上分别布置一个轭铁绕组(11)。
3.根据权利要求2所述的X射线设备，其特征在于，直接相互邻接的各区段(17)的相互邻接的边界面(18)与在横截面平面(16)内从中央平分各自的边界面(18)的径向射线(19)形成一个角(α)。
4.根据权利要求2或3所述的X射线设备，其特征在于，至少一些区段(17)在从一个轭铁绕组(11)到下一个轭铁绕组(11)的过渡区域内具有指向径向外侧的齿(21)。
5.根据权利要求4所述的X射线设备，其特征在于，所有区段(17)在从一个轭铁绕组(11)到下一个轭铁绕组(11)的过渡区域内都具有指向径向外侧的齿(21)。
6.根据权利要求2或3所述的X射线设备，其特征在于，没有区段(17)在从一个轭铁绕组(11)到下一个轭铁绕组(11)的过渡区域内具有指向径向外侧的齿。
7.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备，其特征在于，所述转子(3)与所述定子叠片(7)和所述定子绕组***(10)按照异步电机的方式共同作用。
8.根据权利要求7所述的X射线设备，其特征在于，所述转子(3)构造为关于所述旋转轴线(6)具有在径向外侧的铜层(22)和在径向内侧的钢层(23)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备，其特征在于，所述轭铁绕组(11)由高频绞线卷绕而成。
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