CN115669230B - 高电压发生器和x射线发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种高电压发生器，包括考克饶夫特‑瓦尔顿电路，所述考克饶夫特‑瓦尔顿电路在从交流电源(1)接收交流电供应时将电位差施加到负载(2)，其中三个以上的基板在厚度方向上彼此间隔开。平板状电容器(C1‑1到C6‑2)安装于各个所述基板。二极管(D1到D6)连接在各个所述基板之间。在所述三个以上的基板中的不在两端处的那些基板上形成有切口(3)。二极管(D1到D6)设置在切口(3)的位置处。由此提供了一种紧凑的、高生产率的高电压发生器。

Description

高电压发生器和X射线发生器
技术领域
本发明涉及高电压发生器的小型化。
背景技术
在用于医疗应用的X射线发生器中使用的高电压发生器通常包括考克饶夫特-瓦尔顿(Cockcroft-Walton)电路(在下文称为CW电路)。图11示出了CW电路的电路图。
专利文献1公开了一种使CW电路小型化的方法。专利文献1的图3示出了二极管3a-1、3a-2和3a-3中的每个均采用弯曲的引线，并且电容器2a-1、2a-2、2a-3和2a-4中的每个均为圆柱形模制品。
然而，这导致施加在CW电路的每一级的电压仅由该级中的一个电容器接收，因此需要电容器是大型电容器，该大型电容器具有足够高的耐压性以承受CW电路中的电压分配。除此之外允许串联布置低耐压的电容器。然而，这增加了CW电路在级增加方向(即，专利文献1的图3中的水平方向)上的尺寸，阻碍了CW电路的小型化。此外，电容器的端电极需要大到一定程度，因而不能过度小型化。
鉴于以上所述，期望提供一种尺寸更小、生产率更高的高电压发生器。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：JP 6097393 B2
发明内容
鉴于上述问题，根据本发明的一个方面，一种高电压发生器包括构造成接收从交流电源供应的交流电并且向负载施加电位差的考克饶夫特-瓦尔顿电路，该高电压发生器包括：在厚度方向上间隔开布置的三个以上的基板；平板状的电容器，安装于各个所述基板；和二极管，连接于各个所述基板之间，其中：在所述三个以上的基板中除了在两端之外的所述基板形成有切口；并且所述二极管均设置在所述切口的位置处。
根据另一方面，所述二极管的引线形成为直线状。
根据又一方面，所述二极管的引线为两次弯曲加工，将所述二极管的引线与所述基板在所述基板的端面处连接。
根据又一方面，所述电容器安装于各个所述基板正面和背面并且安装于各个所述基板的正面和背面的所述电容器为并联连接。
根据又一方面，各个所述基板被狭缝分割。
根据又一方面，在组装基板时，利用用于基板间定位的夹具固定所述基板。
根据又一方面，在X射线发生器中使用所述高电压发生器。
本发明的上述方面用于提供一种小型化且改善生产率的高电压发生器。
附图说明
图1是根据第一实施例的高电压发生器的正视图。
图2是根据第一实施例的高电压发生器的基板的俯视图。
图3是根据第一实施例的高电压发生器的透视图。
图4是示出根据第一实施例的二极管的定位的图。
图5是根据第二实施例的高电压发生器的正视图。
图6是示出根据第三实施例的如何分割基板的方法的图。
图7是示出第一实施例至第三实施例中的流动喷嘴接近方向的图。
图8是根据第四实施例的高电压发生器的透视图。
图9是根据第四实施例的高电压发生器的正视图。
图10是根据第四实施例的高电压发生器的基板的俯视图。
图11是示出考克饶夫特-瓦尔顿电路的示例的图。
具体实施方式
下面参考图1至图11详细说明根据本发明的高电压发生器的第一实施例至第四实施例。
[第一实施例]
高电压发生器用于例如X射线发生器。高电压发生器通常包括CW电路。首先，下面参考图11描述CW电路。CW电路构造成接收从交流电源1供应的交流电并且对负载2施加高电位差。
如图11所示，交流电源1的一端串联连接有电容器C1、C3和C5。此外，交流电源1的另一端串联连接有电容器C2、C4和C6。交流电源1的另一端接地。
二极管D1设置成将交流电源1与电容器C2之间的公共节点连接至电容器C1与电容器C3之间的公共节点。二极管D2设置成将电容器C1与电容器C3之间的公共节点连接至电容器C2与电容器C4之间的公共节点。二极管D3设置成将电容器C2与电容器C4之间的公共节点连接至电容器C3与电容器C5之间的公共节点。二极管D4设置成将电容器C3与电容器C5之间的公共节点连接至电容器C4与电容器C6之间的公共节点。二极管D5设置成将电容器C4与电容器C6之间的公共节点连接至电容器C5。二极管D6设置成将电容器C5与二极管D5之间的公共节点连接至电容器C6。
负载2设置成将电容器C6与二极管D6之间的公共节点连接至交流电源1的另一端。
图11中的CW电路是三级型CW电路。在两级型的情况下，移除了图11的电路中的第三级。在四级型或更多级型的情况下，CW电路额外地包括作为第四级以及后续级的类似于图11中的第一级至第三级的由电容器和二极管构成的电路。
图1和图2示出了根据第一实施例的高电压发生器的结构。图1是高电压发生器的正视图。图2是高电压发生器的基板的俯视图。
在第一实施例中被分割为四个基板(1号基板至4号基板)，也可以包括至少三个基板。1号基板至4号基板在其厚度方向上间隔布置。1号基板至4号基板经由二极管和连接端子相互连接。采用具有扁平形状并且能够安装到基板的表面上的电容器。
如图1所示，1号基板具有电容器C2-2、C4-2和C6-2。2号基板具有电容器C2-1、C4-1和C6-1。3号基板具有电容器C1-1、C3-1和C5-1。4号基板具有电容器C1-2、C3-2和C5-2。此外，同一级中的电容器在垂直于级增加轴线的方向上相互对齐。
二极管D1的一端(阳极)连接至2号基板，另一端(阴极)连接至4号基板。二极管D2的一端(阳极)侧连接至4号基板，另一端(阴极)侧连接至1号基板。此外，二极管D2的一端(阳极)侧的引线穿过3号基板的通孔，通过焊接在3号基板的通孔处而连接至3号基板。二极管D3的一端(阳极)连接至1号基板，另一端(阴极)连接至4号基板。此外，二极管D3的一端(阳极)侧的引线穿过2号基板的通孔，通过焊接在2号基板的通孔处而连接至2号基板。二极管D4的一端(阳极)连接至4号基板，另一端(阴极)连接至1号基板。此外，二极管D4的一端(阳极)侧的引线穿过3号基板的通孔，通过焊接在3号基板的通孔处而连接至3号基板。二极管D5的一端(阳极)连接至1号基板，另一端(阴极)连接至4号基板。此外，二极管D5的一端(阳极)侧的引线穿过2号基板的通孔，通过焊接在2号基板的通孔处而连接至2号基板。二极管D6的一端(阳极)连接至4号基板，另一端(阴极)连接至1号基板。此外，二极管D6的一端(阳极)侧的引线穿过3号基板的通孔，通过焊接在3号基板的通孔处而连接至3号基板。
如图1所示，二极管D1至D6的引线没有弯曲，而是形成为直线状。
二极管的附图标记D1至D6对应于图1和图11。图1中的电容器C1-1和电容器C1-2串联连接(两者的连接布线的一部分未在图1中示出)，其中在图1中的电容器C1-1与电容器C1-2之间的串联电路对应于图11中的电容器C1。针对其他电容器C2到C6也同样。
图11所示的交流电源1的电压施加在2号基板与3号基板之间。
图3是根据第一实施例的高电压发生器的透视图。中间部分的2号基板和3号基板(多个基板中除了两端处之外的基板)设置有切口3。在该切口3布置二极管D1到D6。
图3还示出了用于基板定位的夹具4，所述夹具促进基板的组装操作。夹具4可以在完成组装操作之后从基板拆下，或者可以与基板一起安装到装置上。
专利文献1采用了外形相对较大的电容器，难以实现装置的小型化。此外，专利文献1采用了用于二极管的弯曲引线，并且可以经受在因外力引起的二极管(或多个二极管)的变形而导致与周围部件的距离发生变化的情况下的介质击穿。
根据第一实施例的结构允许高电压发生器通过降低介质击穿的可能性来提高可靠性，以及允许其减小尺寸和提高生产率。
基板以足够的间隔布置。这抑制了基板之间的放电，尤其是电容器之间的放电。制造后的基板之间的间隔通过二极管和连接端子保持恒定，此外二极管的引线没有弯曲。这有利于降低由于外力导致绝缘劣化的可能性。
图4示出了如何定位二极管，其中示出3号基板的一部分作为示例。切口3有助于二极管D1和D3的定位。尽管附图中省略了二极管D2、D4、D5和D6的定位，但是可以类似地对其进行定位。这减少了制造工时，提高了生产率。此外，切口3还确保了二极管之间保持足够的距离，从而有利于确保二极管之间的绝缘性和提高可靠性。
安装在1号基板至4号基板的表面上的电容器C是扁平的、短的。这消除了由电容器尺寸引起的基板之间的间隔限制，并且与采用圆柱形电容器的情况相比有助于减小装置的尺寸。
用于基板定位的夹具4如图3所示固定1号基板至4号基板，有助于促进组装操作，从而进一步提高生产率。
第一实施例适用于小容量的高电压发生器。
图1至图3示例性给出了采用四个基板的情况下的构造。只要基板的数量为三个以上，就可以应用本发明，这是因为存在利用切口固定二极管的中间部分的基板(除两端处之外的基板)。
[第二实施例]
图5示出了根据第二实施例的高电压发生器的结构。电容器C被添加在基板的背面以便增加电容器的电容。基板的背面上的电容器C和基板的正面上的电容器C在基板中并联连接。
根据第二实施例的结构有助于使电容器的电容加倍，同时获得类似于第一实施例的效果。电容加倍提高了CW电路的输出功率。
[第三实施例]
图6示出了根据第三实施例的高电压发生器的结构。其构造成利用狭缝将第一实施例的基板按每级分割。图6所示的这种分割方法是通过分割可能经受蠕缓放电的部分来获得效果的示例。
根据第三实施例的结构有助于在基板上分割具有电位差的部分，同时获得类似于第一实施例和第二实施例的效果。这抑制了基板上的蠕缓放电的发生，而蠕缓放电是在将高电压发生器电路安装到基板上时的主要问题。
此外，用于基板定位的夹具4有助于保持基板之间的间隔和基板的各级之间的距离恒定。因此，通过用于基板定位的夹具4促进了抑制分割的基板彼此接触的结构的制造。
因此，根据第三实施例的结构有助于抑制在基板上引起蠕缓放电，从而进一步提高可靠性。
[第四实施例]
第一实施例至第三实施例中的每个都有益于小型化，但是由于机械加工的困难和手动焊接的需要而在保持安装操作的质量方面存在问题。
第一实施例至第三实施例的机械加工困难的原因在于，在将四个基板组装成一个单元时，其结构不允许用于流动焊接的喷嘴进入通孔安装装置(TMD)的所有焊点。如图7所示，第一实施例至第三实施例中的每个都允许用于流动焊接的喷嘴接近外侧的两个基板、即1号基板和4号基板中的焊点，但不允许喷嘴接近中央的两个基板、即2号基板和3号基板中的焊点。
因此，第一实施例至第三实施例的结构需要手动焊接或者需要使用特殊且昂贵的设备。
如图8至图10所示，第四实施构造成将二极管D1至D6的引线(即，阳极引线和阴极引线)中的每个引线弯折两次，并且在1号基板至4号基板的端面处将二极管D1至D6的引线连接至1号基板至4号基板。这使得二极管D1至D6的引线与1号基板至4号基板的引线之间的连接点用作端面通孔。二极管D1至D6中的每个均形成为包括阳极引线和阴极引线。在图8至图10中，附图标记5表示端面通孔，附图标记6表示两次弯曲部分。另外，二极管D1至D6的主体与第一实施例至第三实施例类似地设置在切口3中。
虽然第一实施例至第三实施例在将二极管机械加工到2号基板和3号基板时存在困难，但第四实施例采用了适合于机械加工(例如点焊)的端面通孔，从而有助于大大减少焊接中的故障。端面通孔适合于机械加工的原因在于，采用端面通孔使得安装点从基板的内侧移动到基板的端部并且允许用于流动焊接的喷嘴接近这些安装点。
此外，虽然第一实施例至第三实施例需要设置二极管D1至D6以穿过基板的通孔，但第四实施例允许简单地通过从1号基板至4号基板的侧部放置二极管D1至D6来设置它们。
如上所述，第四实施例的结构有助于制造小型的、适合于机械加工、易于制造、以及由此进一步提高可靠性的高电压发生器。
第四实施例构造成将二极管D1至D6的阳极引线和阴极引线弯曲两次并且采用端面通孔，从而允许机械加工所有焊点。此外，第四实施例消除了设置成在安装到基板上时要穿过通孔的部件的需要，从而促进了部件的安装。
以上仅详细说明了本发明的特定实施例。对于本领域技术人员来说显然的是，本发明可以在本发明的技术构思范围内进行各种改变或修改，而且这些改变和修改也属于本发明的范围。

Claims (7)

1.一种高电压发生器，包括构造成接收从交流电源供应的交流电并对负载施加电位差的考克饶夫特-瓦尔顿电路，所述高电压发生器包括：
在厚度方向上间隔布置的三个以上的基板；
平板状的电容器，安装于各个所述基板；和
二极管，连接于各个所述基板之间，
其中：
在所述三个以上的基板中除了在两端处之外的所述基板形成有切口；并且
所述二极管设置在所述切口的位置处。
2.根据权利要求1所述的高电压发生器，其中，
所述二极管的引线形成为直线状。
3.根据权利要求1所述的高电压发生器，其中，
所述二极管的引线为两次弯曲加工，
将所述二极管的引线与所述基板在所述基板的端面处连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高电压发生器，其中，
所述电容器安装于各个所述基板的的正面和背面，并且安装于各个所述基板的正面和背面的所述电容器为并联连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的高电压发生器，其中，
各个所述基板被狭缝分割。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的高电压发生器，其中，
在组装基板时，各个所述基板由用于基板间定位的夹具固定。
7.一种X射线发生器，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的高电压发生器。
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