CN103021771B - X射线设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线设备(2)，其带有一具有X射线管(6)的X射线辐射器(4)，设置在所述X射线管(6)中的旋转阳极(12)和用于所述旋转阳极(12)的驱动装置(18)，其中，所述驱动装置(18)具有磁阻电机(20)，该磁阻电机(20)具有设置在所述X射线管(6)外部的定子(22)和设置在所述X射线管(6)内部的转子(24)，该转子(24)与所述旋转阳极(12)机械地连接。

Description

X射线设备
发明领域
本发明涉及一种X射线设备。
背景技术
在医学中，为诊断使用X射线设备。这种X射线设备具有X射线辐射器，该X射线辐射器又包括用于产生X射线的X射线管。在抽成真空的X射线管中，设有发射电子的阴极。通过高压，这些电子朝阳极的方向加速，最后穿透到阳极材料中，由此产生X射线。又通过电子入射到阳极上而产生热量。因此，为了保护阳极不被强烈加热，采用旋转阳极，其电子入射面处于转动状态，以便由此将热量分散到阳极面上。这使得阳极具有更长的寿命，并且能够实现比在固定阳极的情况下可达到的射线强度更高的射线强度。一般由异步电机驱动旋转阳极，其定子位于X射线管的外部并且其转子设置在X射线管的内部。转子通过轴与旋转阳极机械地连接。
但这种阳极驱动装置需要很大空间并且决定了尤其是X射线管的结构长度。电机的结构长度一般是X射线管的结构长度的三分之一。由于较大的空气缝隙，以及真空壳和高压绝缘，这种驱动装置具有较低的效率。此外，处于真空的、一般具有铜罩的转子的结构在管子制造中限制真空过程。同样的情况也适用如在同步电机中或在使用磁场耦合时具有永久磁铁的转子。
发明内容
现在本发明所要解决是技术问题是，建议一种X射线设备，在该X射线设备中避免所述缺点。
该技术问题通过一种按照本发明的X射线设备解决，按本发明，该X射线设备包括具有X射线管的X射线辐射器、设置在X射线管中的旋转阳极和用于旋转阳极的驱动装置，其中，驱动装置包括磁阻电机，该磁阻电机具有设置在X射线管外部的定子和设置在X射线管内部的转子，该转子与旋转阳极机械地连接。
通过使驱动装置不包括异步电机，而包括尤其是接通的磁阻电机，实现了驱动装置特别简单的结构。由此，尤其使用具有更小结构尺寸的驱动装置，该驱动装置因此简化了整个X射线辐射器的制造过程并且允许X射线辐射器设计得明显更小和更紧凑。因为磁阻电机的转子与异步电机转子不同地不由铜，而一般由铁组成并因此不必再将铜或永久磁性的材料引入X射线管的真空中，所以在制造过程中会有更高的温度。与同步电机相似的具有永久磁铁的转子的设计也限制真空过程。此外，减少电机在真空中运行时的损耗，因为在转子中不会出现欧姆的铜损耗。磁阻电机尤其适合较高的转速，例如在100Hz到200Hz的范围内，如它一般在旋转阳极的情况下需要的那样，因为电机在此范围内特别有效地工作。
在本发明的优选实施形式中，定子环形地构造并且包围转子的整个圆周。因此，这种实施形式的几何形状结构原则上与迄今已知的具有异步电机的X射线辐射器相似，因此，该实施形式特别适合在传统的X射线辐射器中用磁阻电机代替异步电机。
为了节省其他结构方式并且减小制造耗费，定子设计成至少一个圆弧段并且沿至少一个圆弧段包围转子。因此，定子不形成围绕转子的完整环。此外，若定子包括多个圆弧段，则可以通过有针对性地控制一个或多个圆弧段改变功率。
在本发明的另一种优选的实施形式中，定子和转子分别设计成圆盘形并且沿旋转轴线的方向间隔开。因此，获得尤其沿径向减小的空间需求，因为定子不径向包围转子。
在转子和定子圆盘形的结构设计中，定子可以设置在X射线设备中并且在X射线辐射器的外部。因此，在维修情况下，定子可以保留在X射线设备中，以便在更换X射线辐射器时不必更换定子。
在本发明的另一种优选的实施形式中，旋转阳极的旋转轴线相对入射电子束的方向倾斜。转子优选这样倾斜，使得电子束入射到旋转阳极的径向向外指向的端侧上。由此，以较高的转速辐射这些区域，以避免旋转阳极过热。
附图说明
为了进一步阐述本发明，参照附图的实施例。以下分别简略示出原理图：
图1 是按本发明的X射线设备的横截面，
图2 是具有环形结构的定子的磁阻电机的横截面，
图3 是具有圆弧形结构的定子的磁阻电机的横截面，
图4 是具有圆盘形结构的定子和转子的磁阻电机的侧视图，
图5 是圆盘形结构的转子的立体图，
图6 是圆盘形结构的定子的立体图，
图7 是按本发明的X射线设备，其中，旋转阳极的旋转轴线倾斜。
具体实施方式
图1示出按本发明的具有X射线辐射器4的X射线设备2，该X射线辐射器4具有由玻璃烧瓶限定的X射线管6。在抽成真空的X射线管6内部存在一个阴极8，该阴极8用于产生电子束10。电子束10入射到具有旋转轴线14的旋转阳极12上。通过使电子入射到旋转阳极12上，产生为诊断的目的而使用的X射线束。同时，通过使电子入射到旋转阳极12上，也产生会导致损伤阳极材料的热量。因此，为了避免这种过热，使旋转阳极12处于转动状态。为此，X射线设备2具有用于旋转阳极12的驱动装置18。按本发明，该驱动装置18包括磁阻电机20，该磁阻电机20具有设置在X射线管6外部并且在X射线辐射器4内部的定子22以及在X射线管6内部，也就是在真空中的转子24，该转子借助轴26与旋转阳极12机械地连接。尤其是，磁阻电机为较高的转速范围，例如100Hz至200Hz设计，因此，获得特别有效的工作并因此特别紧凑的结构方式。
现在，图2示出磁阻电机20的横截面。该磁阻电机20包括位于X射线管6内部的转子24，该转子24在该实施例中具有四个齿部28。设置在X射线管6外部的定子22环形地构造并且包围转子24的整个圆周。定子22具有多个，在该情况下六个分别用线圈32缠绕的定子齿部30。这些线圈32可以单独通电。具有通电线圈32的定子齿部30分别吸引位置最近的、转子24的齿部28，以便使转子24处于运动状态。当转子24的齿部28与吸引它的定子齿部30对置时相应的线圈32无电流地接通。在该位置中，最靠近的定子齿部30借助对应的线圈32通电，以便形成转子24连续的转动运动。
现在，图3示出磁阻电机20的另一种实施形式，该磁阻电机20具有转子24和位于X射线管6外部的、设计成圆弧段34并且沿圆弧段34包围转子24的定子22。与图2中所示的实施形式不同，定子22没有包围转子24的整个圆周，而只是在转子圆周的一部分上包围转子24。但此外，这种圆弧段34与图2中的定子22的结构相应。定子22在此也具有多个分别用线圈32缠绕并且与转子24的齿部28共同作用的定子齿部30。
在磁阻电机20的这种结构设计中，可以精简另外的用于阳极的驱动装置18的结构方式。这种磁阻电机20可以具有定子22，该定子包括多个圆弧段34。可以通过根据驱动装置18所需的功率驱动定子22的一个或多个圆弧段34而进行功率匹配。
图4-6示出按本发明的X射线设备2的另一种实施形式。在此，定子22和转子24分别设计成圆盘形并且沿旋转轴线14的方向间隔开。通过这种结构设计允许定子22不仅可以设置在X射线管6的外部，还可以在X射线辐射器4的外部设置在X射线设备2内，如图4中所示。通过这种结构设计实现，在更换X射线辐射器4时，例如在维修情况下，固定安装于X射线设备2中的定子22不必一起更换，而可以保留在X射线设备2中。
现在图5示出在图4中所示的实施形式的转子24的立体图，该转子包括作为基体的圆盘36，在该圆盘36上设有四个齿部28。
图6示出相应的定子22，该定子22同样具有作为基体的圆盘38，在该圆盘38上设有多个定子齿部30，这些定子齿部30分别由线圈32包围并且与转子24的齿部28共同作用。
现在，在图7中示出一种按本发明的X射线设备2，其中，转子24和定子22分别设计成圆盘形并且沿旋转轴线14的方向间隔开。转子24和定子22均位于X射线辐射器4的内部。基于通过使用按本发明的用于旋转阳极12的驱动装置18精简结构方式，旋转轴线14相对入射电子束10的方向40可以这样倾斜，使得电子束10入射到旋转阳极12的径向向外指向的端侧42上。通过使该区域具有较大的圆周速度，特别有效地保护旋转阳极12不被热量损伤。

Claims (4)

1.一种X射线设备(2)，其带有具有X射线管(6)的X射线辐射器(4)，设置在所述X射线管(6)中的旋转阳极(12)和用于所述旋转阳极(12)的驱动装置(18)，其中，所述驱动装置(18)具有磁阻电机(20)，该磁阻电机(20)具有设置在所述X射线管(6)外部的定子(22)和设置在所述X射线管(6)内部的转子(24)，该转子(24)与所述旋转阳极(12)机械地连接，
其中，所述定子(22)设计成至少一个圆弧段(34)并且沿所述至少一个圆弧段(34)包围所述转子(24)。
2.按前述权利要求之一所述的X射线设备(2)，其特征在于，所述旋转阳极(12)的旋转轴线(14)相对入射电子束(10)的方向倾斜。
3.按权利要求2所述的X射线设备(2)，其特征在于，所述旋转轴线(14)这样倾斜，使得所述电子束(10)入射到所述旋转阳极(12)的径向向外指向的端侧(42)上。
4.按前述权利要求之一所述的X射线设备(2)，其特征在于，所述旋转阳极(12)能够在100Hz至200Hz的转速范围内移动。
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