CN101331565A - 高压变压器 - Google Patents

Abstract

在高压变压器的运行期间，初级绕组(4，8)和次级绕组(10)承受着很大的热应力。本发明描述了一种具有良好温度特性的高压变压器。该变压器具有平面初级绕组和绞合线次级绕组。平面初级绕组紧靠着铁芯(2)的平面，因此能够在这两个部件之间实现良好的热交换。绞合线次级绕组和平面初级绕组可以借助于冷却介质来冷却。

Description

高压变压器

技术领域

本发明涉及变压器领域，特别是涉及在诸如X射线装置或者断层摄影装置等医疗应用中使用的变压器。具体而言，本发明涉及一种高压变压器、一种医疗装置、以及高压变压器在医疗装置中的使用。

背景技术

高压变压器例如是高压发电机的关键模块，该高压发电机以高电压(峰值高于100千伏)向例如用于医疗诊断的X射线管提供高功率(峰值高于100千瓦)。为了改善图片的质量，甚至存在向更高功率级别发展的趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种改良的高压变压器。

根据本发明的示例性实施例，提供了一种高压变压器，它包括初级绕组和次级绕组。初级绕组是平面绕组，而次级绕组是绞合线绕组(Litzwinding)。

我们认为：根据本发明这个示例性实施例的高压变压器能够改善绕组的冷却效果。同样，我们认为：根据本发明这个示例性实施例的高压变压器在制造和维护方面都具有非常好的成本效益。在该示例性实施例的变形中，提供了一种例如沿水平流动方向流动的冷却介质，如冷却油。有利的是，这能够获得非常高效的冷却效果，并且冷却介质沿着初级绕组、次级绕组和铁芯两者流动相当长的距离。

根据本发明的另一个示例性实施例，初级绕组包括印刷电路板(PCB)，其可以是单层PCB或多层PCB。例如，如果印刷电路板部件是单层PCB，则初级绕组的组成线匝的电流通路将形成在印刷电路板部件之上；而当PCB是多层PCB时，初级绕组的组成线匝的电流通路将形成在印刷电路板部件的内部或之上。

根据本发明的另一个示例性实施例，高压变压器还包括绕线轴，其中该绕线轴具有多个槽。将这些槽如此布置，使得绞合线绕组缠绕在所述绕线轴的槽中。

我们认为：这种布置能够获得简单的结构并且能够制造所述高压变压器。

在本发明的这个示例性实施例的变形中，将冷却介质流如此布置，使得所述冷却介质流基本上与所述绕线轴中的槽平行，这能够使次级绕组获得非常高效的冷却，在初级绕组和次级绕组中，次级绕组通常承受着更高的热应力。

根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一个具有开口的铁芯。该开口具有一个或多个平面，将所述平面布置成使得一个或多个平面绕组部件紧靠其中的至少一个平面。因此，所述平面绕组部件的表面紧靠着所述铁芯的所述平面，这可以使得从平面绕组到铁芯具有良好的导热性。

根据本发明的另一个示例性实施例，提供了两个平面绕组，它们被彼此相对地分别布置在所述铁芯的开口中的两个相应平面上。在这两个平面绕组之间，布置了绕线轴。

我们认为：本发明的这个示例性实施例提供了一种成本效益高并且可靠的高压变压器。具体而言，在本发明的这个示例性实施例的变形中，将冷却介质流例如沿着与其上缠绕着次级绕组的线匝的绕线轴中的槽平行的方向设置在所述高压变压器的所述开口中。由于冷却介质沿着次级绕组的线匝的方向流动的事实，所以可以向次级绕组提供良好的冷却。此外，由于平面绕组的部分表面事实上直接靠着铁芯的平面，因此平面初级绕组与铁芯之间具有良好的导热性。流经平面初级绕组的部分表面的冷却介质进一步增强了平面初级绕组的冷却效果。因此，由于将热应力保持得比较低，因此可以提供可靠的变压器。

已经提供了一种包括平面初级绕组和绞合线次级绕组的高压变压器，它可以实现成本效益和热稳定性良好的高压变压器，该高压变压器在诸如X射线装置或者断层摄影装置等医疗应用中特别有利，可以将它看作本发明的示例性实施例的要旨。

附图说明

下文将参照下列附图来描述本发明的示例性实施例：

图1示出了本发明示例性实施例的高压变压器的正视图；

图2示出了图1的变压器的侧视图；

图3示出了图1的变压器的顶视图；

图4示出了根据本发明示例性实施例的平面绕组的简化示意图；

图5示出了根据本发明示例性实施例的绞合线绕组的一部分；以及

图6示出了根据本发明示例性实施例的医疗装置的简化示意图，该医疗装置具有根据本发明示例性实施例的高压变压器。

具体实施方式

在下列对图1到图6的描述中，使用相同的附图标记来表示相同的部件或相应的部件。

图1示出了根据本发明示例性实施例的高压变压器14的正视图。该高压变压器包括铁芯2，它在图1的表示中是矩形铁芯，例如E铁芯或类似形状的铁芯，该铁芯可以例如由金属片或烧结铁氧体制成。铁芯2具有用于容纳绕组的开口12。图1的示例性实施例中的开口12实质上是矩形，并且具有四个面，相应的两个面相互平行。开口12的内表面是平面。在开口12的中部内，可以设置铁芯2的中心支柱。

图1中的附图标记4表示第一平面绕组，而附图标记8表示第二平面绕组。如从图1可以看出的，平面绕组2和平面绕组8布置在开口12的平行侧上，并且它们还被布置成彼此基本平行。平面初级绕组4和平面初级绕组8也布置在开口12中，使得它们的平的表面分别紧靠着所述开口12的所述平面。这可以使初级绕组4和初级绕组8与铁芯2之间能够进行良好的热交换。附图标记34表示开口12中的平面，其紧靠着平面初级绕组4和平面初级绕组8的表面。在初级绕组4和初级绕组8之间，布置了绕线轴6，其包括多个平行的槽，这些槽在图1中沿水平方向布置。在这些槽中，具有绞合线。换言之，为了形成次级绕组10，在绕线轴6中的每个槽上都缠绕了多匝漆包绞线。将由绞合线或漆包绞线的线匝所形成的次级绕组10称为绞合线绕组。这样，图1所示的高压变压器是初级绕组为平面绕组而次级绕组为绞合线绕组的高压变压器。

如从图1可以看出的，可以通过使在变压器的开口12中的冷却介质(例如，变压器油)产生水平流动来获得次级绕组的良好冷却。在图1到图3中，水平方向由被包围的H表示。垂直方向由被包围的P表示，而纵向方向由被包围的V表示。同样，沿垂直方向流动的冷却介质也能够使次级绕组得到良好的冷却。这样，可以作如下表述：在图1的变压器中，次级绕组6的良好冷却可以通过沿垂直方向和/或水平方向流动的冷却介质来获得。此外，冷却介质的这种流动还使得平面初级绕组的部分表面得到了良好的冷却。同样，还可以表述为：初级绕组4和8与铁芯之间具有良好的热交换，这是因为这两个初级绕组分别具有较大的表面邻接着铁芯的平面，从而带来了良好的热交换。

图2示出了图1的变压器的侧视图。如从图2可以看出的，次级绕组10被夹在两个(或更多个)初级绕组4和初级绕组8之间。绕线轴6上的次级绕组10的线匝沿着垂直方向和水平方向延伸，使得沿着这两个方向之一流动的冷却介质可以使绕线轴的槽内的绞合线能够得到良好的冷却。相对平坦的平面初级绕组4，8沿着垂直方向和水平方向延伸，使得冷却介质沿着这两个方向之一流动，这使得它们的部分表面得到了良好的冷却。

图3示出了图1的变压器的顶视图。

如从图3可以看出的，初级绕组4，8和次级绕组10可以是圆形或圆柱形。

图4示出了根据本发明示例性实施例的平面绕组的简化示意图，它可以用作本发明示例性实施例的变压器的初级绕组4或者初级绕组8。该平面绕组包括多个层，该平面绕组还用附图标记4引用，如图4所示。该绕组通过在各个层的相应表面上设置铜层而形成，为了简化起见，仅在平面层4的顶层上示出了这一点。然而，各自的线匝或绕组可以设置在多层PCB(印刷电路板)的每一层上。可以通过端子28和30向线匝提供电流。如从图4可以看出的，多个线匝26设置在表面上。该平面初级绕组的表面用附图标记32表示，该平面初级绕组的表面可以由PCB制成。如果如此布置这种平面绕组，使得该平面绕组的表面32紧靠着变压器的内部开口12的表面34，那么可以在初级绕组和铁芯之间获得了良好的热交换。

图5示出了绞合线10的一部分，该绞合线10可以用作次级绕组。如从图5可以看出的，多根单个的线24缠绕，形成了图5中所示的绞合线10。并且，绞合线10可以在它的外侧设置隔离，以避免次级绕组的相邻线发生短路。

图6示出了根据本发明示例性实施例的医疗装置的简化示意图。如从图6可以看出的，该医疗装置包括根据本发明示例性实施例的高压变压器14，例如图1所示的高压变压器。此外，还提供了X射线源16和X射线探测器50。附图标记52表示包括变压器14的高压箱。变压器14、高压箱52、X射线探测器50以及X射线源16可以安装在可旋转的托台18上，使得变压器14和X射线源16可以围绕对象的床32旋转，其中对象的床延伸穿过托台18中的开口20。图6所示的装置可以是计算机断层摄影装置。

我们认为：由于根据本发明示例性实施例的变压器具有良好的冷却性能，因此它可以提供较少的冷却介质或者较少的装置来将热量从绕组传导走。因此，我们认为，可以减小该变压器的重量。此外，这还可以减少这种高压变压器和发电机的尺寸。这样，特别是在计算机断层摄影中，这能够增加托台的旋转速度，同时还能改善图片的质量。总之，我们认为：根据本发明的高压变压器可以增加高压变压器的功率密度。

尽管主要参照医疗应用(例如，X射线装置或计算机断层摄影装置)描述了根据本发明的这个示例性实施例的高压变压器，但是应该注意到：根据本发明的这个示例性实施例的高压变压器还适用于其它高电压变换应用或发电机。例如，该变压器可适用于焊接装置。

应该注意：“包括”不排除还包含其它部件或步骤，并且“一”或“一个”并不排除存在多个。此外，应该注意，不应该将权利要求中的任何附图标记理解成是对权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1、高压变压器，包括：

初级绕组(4，8)；以及

次级绕组(10)；

其中所述初级绕组是平面绕组；并且

其中所述次级绕组是绞合线绕组。

2、根据权利要求1所述的高压变压器，

其中所述初级绕组包括印刷电路板部件；

其中所述初级绕组的组成线匝的电流通路形成在所述印刷电路板部件之上或内部。

3、根据权利要求2所述的高压变压器，

其中印刷电路板部件是多层印刷电路板。

4、根据权利要求1到3中的任一项所述的高压变压器，还包括：

绕线轴；

其中所述绕线轴具有多个槽；

其中所述绞合线绕组缠绕在所述绕线轴的所述槽中。

5、根据权利要求1到4中的任一项所述的高压变压器，还包括：

铁芯；

其中所述铁芯具有开口(12)；

其中所述开口具有多个平面(34)；

其中所述初级绕组具有多个平面绕组部件(4，8)；

其中所述多个平面绕组部件分别紧靠着所述多个平面中的相应平面。

6、根据权利要求4或5所述的高压变压器，

其中所述绕线轴布置在所述开口内的所述多个平面中的两个平面之间；

其中所述多个平面绕组布置在所述两个平面及所述绕线轴之间。

7、一种医疗装置，其包括根据权利要求1到6中的任一项所述的高压变压器。

8、根据权利要求7所述的医疗装置，还包括：

托台和X射线源中的至少一个。

9、根据权利要求1到6中的任一项所述的高压变压器在医疗装置中的使用。

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