CN106667488B - 用于环形器的冷却装置、环形器及磁共振设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于环形器的冷却装置，所述环形器包括壳体以及设置于壳体内部的发热组件，所述冷却装置包括设置于环形器内部，且用于传导所述发热组件产生的热量的导热组件，以及设置于环形器外部，且用于冷却所述导热组件的冷却组件。本发明还公开一种环形器及磁共振设备。本发明公开的冷却装置，将设置于环形器内部的导热组件和设置于环形器外部的冷却组件相结合实现对环形器的冷却，其中主要的发热组件(铁氧体和传输线)的上下两面均与所述导热组件接触设置，导热面积较大，便于将发热组件上散发的热量快速、均匀的传导至冷却组件，结构简单，冷却效果好。

Description

用于环形器的冷却装置、环形器及磁共振设备

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，特别是涉及一种用于环形器的冷却装置、环形器、以及包括该环形器的磁共振设备。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)，是利用核磁共振现象制成的一类用于医学检查的成像设备。磁共振成像设备中，将射频系统产生的射频脉冲施加到处于磁场中的被检者待检部位，并采集回波信号，用于磁共振成象。射频系统包括射频功率放大器和射频线圈，其中，射频功率放大器将来自磁共振控制系统的小信号放大得到发射功率信号，以激励射频线圈产生射频激励信号。为了将来自射频功率放大器的发射功率信号无损的传递至射频线圈，通常会在射频功率放大器内设置环形器，以具有三个端口的三端环形器为例，其第一端(接收端口)连接于射频功率放大器的输出端口，第二端(接收端口)连接于射频线圈，第三端(反射端口)连接于专用负载。环形器在工作时，将进入其第一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入第二个端口，其可以将射频功率放大器的发射功率几乎无损地传递到射频线圈，而第三端的专用负载用于接收反射过来的反射功率，该反射功率转化为热量。这是环形器的单向传输特性。

单向传输是环形器的突出特点，其单向传输的原理，是由于采用了铁氧体旋磁材料，利用铁氧体控制信号的传输。铁氧体的工作特性受温度影响，当温度超过某一限制时，铁氧体的特性就会发生变化，无法实现环形器将发射功率信号单向无损地传递至射频线圈的功能，严重影响磁共振设备的性能。因此必须对环形器进行冷却，及时带走环形器内的热量。

发明内容

本发明解决的技术问题是，如何提高环形器的冷却性能。为此，一种用于环形器的冷却装置，所述环形器包括壳体以及设置于壳体内部的发热组件，所述冷却装置包括设置于环形器内部，且用于传导所述发热组件产生的热量的导热组件，以及设置于环形器外部，且用于冷却所述导热组件的冷却组件。

可选的，所述导热组件包括与所述发热组件接触设置的热管，所述热管一端与所述冷却组件直接或间接接触设置。

可选的，所述导热组件包括与所述发热组件接触设置的热管，以及连接于热管一端的转接块，且所述转接块连接于所述冷却组件。

可选的，所述转接块和所述冷却组件之间设置有导热层。

可选的，所述热管连接于所述发热组件的一端不高于所述热管连接于所述转接块的一端。

可选的，所述冷却组件包括基板，以及设置于所述基板上的冷管，所述导热组件于所述冷管处连接于所述基板。

可选的，所述导热组件与所述基板接触设置，所述壳体与所述基板之间形成间隙。

本发明还公开一种环形器，包括依次排列的第一磁性部件，铁氧体及第二磁性部件，还包括用于冷却所述环形器的冷却装置，所述冷却装置包括位于第一磁性部件与铁氧体之间的第一导热件；位于铁氧体与第二磁性部件之间的第二导热件；及对所述第一、第二导热件进行冷却的冷却组件，其中所述第一、第二导热件连接于所述冷却组件。

可选的，所述第一导热件和/或第二导热件包括热管。

本发明另提供一种磁共振设备，包括射频功率放大器、射频线圈，以及连接于射频功率放大器输出端和射频线圈之间的环形器，所述环形器包括壳体以及设置于壳体内部的发热组件，还包括用于冷却环形器的冷却装置，所述冷却装置包括设置于所述环形器内部，且用于传导所述铁氧体产生的热量的导热组件，以及设置于所述环形器外部，且用于冷却所述导热组件的冷却组件。

本发明实施例所提供的冷却装置，将设置于环形器内部的导热组件和设置于环形器外部的冷却组件相结合实现对环形器的冷却，其中主要的发热组件(铁氧体和传输线)的上下两面均与所述导热组件接触设置，导热面积较大，便于将发热组件上散发的热量快速、均匀的传导至冷却组件，实现对环形器的冷却。另一方面，本发明的导热组件包括热管，与传统的单纯水冷方式相比，本发明的冷却装置，无需在环形器内部设置水路，结构更加简单，冷却效果更佳。

附图说明

图1为本发明实施例一的环形器的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一的环形器的主视图；

图3为本发明实施例一的环形器的爆炸图；

图4为本发明实施例一的第一导热部的结构示意图；

图5、图6为本发明实施例一的第二导热部的结构示意图；

图7为本发明实施例一的环形器安装于冷却组件上的结构示意图；

图8为图2中A区域的局部放大图；

图9为本发明实施例二的环形器的结构示意图；

图10为本发明实施例二的环形器的截面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

环形器，是由微波传输线形成的微波结内置入适当形状的横向磁化铁氧体后而构成的一种非互易铁氧体器件。微波铁氧体置于恒定的磁场中，即具有信号传输非互易性的特点，实现传输信号的单向传输。本实施例提供的环形器结构，可以实现环形器的有效散热，避免由于环形器内温度过高使得铁氧体性能改变，无法实现信号的单向无损传输。本实施例以三端环形器为例，来说明环形器的结构，即所述环形器有三个端口，分别记为接收端口，发射端口和反射端口，本领域技术人员可以理解的，本实施例描述的环形器的组成和结构仅仅是一种示例性的描述，并不构成对环形器结构的限定。

图1为本发明实施例一的环形器的立体结构示意图；图2为本发明实施例一的环形器的主视图；，图3为本发明实施例一的环形器的爆炸图，参考图1、图2、图3所示，本实施例中，所述环形器10包括外壳(图中仅示出了环形器外壳的顶板11和底板12)、外壳围成的腔体、设置于所述腔体内的铁氧体13，所述铁氧体13包括层叠设置的上铁氧体片131、下铁氧体片132；穿过所述上铁氧体片131和下铁氧体片132中间的传输线，所述传输线两端分别连接于射频功率放大器的输出端和射频线圈的接收端；以及设置于所述铁氧体13的上下两侧的磁性部件14，所述磁性部件14包括第一磁性部件141和第二磁性部件142，所述磁性部件14用于产生稳定的静偏磁场，所述铁氧体13在该静偏磁场可控制所述环形器实现单向传输信号的功能。本实施例提供的用于冷却环形器的冷却装置包括导热组件20和冷却组件，其中，所述导热组件20设置于所述环形器内部，且用于传导环形器10的发热组件所产生的热量，所述冷却组件设置于所述环形器外部，且用于冷却所述导热组件20。将环形器10内会产生热量的部件统称为发热组件，本实施例中，所述发热组件包括所述铁氧体13和传输线，二者是环形器10内产生热量的主要部件。本实施例中，所述的“上”、“下”目的仅在于区别两个不同的部件，并不构成对相关部件在垂直方向上位置的限定。

参考图3所示，所述导热组件20一端与所述发热组件接触设置，另一端与所述冷却组件接触设置，且所述导热组件20与所述冷却组件可直接接触设置，也可间接接触设置。所述导热组件20包括第一导热部21和第二导热部22，其中，所述第一导热部21设置于所述铁氧体13靠近所述顶板11的一侧，即设置于所述铁氧体13和第一磁性部件141之间；所述第二导热部件22设置于所述铁氧体13靠近所述底板12的一侧，即设置于所述铁氧体13和第二磁性部件142之间，因此所述第一导热部21、发热组件以及第二导热部22依次层叠设置。本实施例中，所述发热组件的上下两面均与所述导热组件20接触设置，导热面积较大，便于将发热组件上散发的热量快速、均匀的传导至冷却组件，实现对环形器的冷却。

图4为本发明实施例一的第一导热部的结构示意图，参考图3、图4所示，所述第一导热部21一端与所述发热组件接触设置，另一端与所述冷却组件接触设置。在本实施例一个具体的实现方式中，所述第一导热部21包括第一支撑板211和第一转接板212，所述第一支撑板211于所述铁氧体13靠近所述顶板11的一侧覆盖于所述铁氧体13，所述第一支撑板211面向所述铁氧体13的一面为第一面，所述第一面上形成有若干第一导热槽，所述第一导热槽内设置第一导热件2111；所述第一支撑板21上与所述第一面相对的另一面上形成有第一容纳槽2112，所述第一支撑板21沿第一导热件2111延伸方向的截面呈“凹”字型结构，所述第一磁性部件141设置于所述第一容纳槽2112中。所述第一转接板212于所述第一支撑板211沿所述第一导热件2111延伸方向的一端连接于所述第一支撑板211设置有第一导热件2111的一面(第一面)，且所述第一转接板212与所述第一导热件2111的一端相接触。本实施例一个具体的实现方式中，所述第一导热件2111与所述铁氧体13接触设置，所述第一转接板212与所述第一导热件2111的一端接触设置，所述第一导热件2111将所述铁氧体13和传输线产生的热量传导至所述第一转接板212，所述第一转接板212进而将热量传导至所述冷却组件，快速将所述环形器发热组件产生的热量传导至环形器外部。在本实施例一个具体的实现方式中，所述第一转接板212采用导热金属材料制成，比如铜。

继续参考图3、图4所示，本实施例一个具体的实现方式中，所述第一支撑板211和所述第一转接板212首尾相接，且沿所述第一导热件2111的延伸方向的截面为“L”形，且所述第一支撑板211与第一转接板212之间的夹角为90度，在其他具体实现方式中，也可以为其他指定角度关系。在本实施例另一具体的实现方式中，所述第一支撑板211和第一转接板212可以一体成型。

以上仅仅是对第一导热部21结构的一种示例，并不构成对第一导热部21结构的限制，在另一实施例中，所述第一导热部21可以不包括第一转接板212，即设置于所述第一支撑板211上的导热件2111直接与冷却组件接触设置，实现对环形器10的冷却。

图5、图6为本发明实施例一的第二导热部的结构示意图，参考图3、图5、图6所示，所述第二导热部22一端与所述发热组件接触设置，另一端与所述冷却组件接触设置。在本实施例一个具体的实现方式中，所述第二导热部22包括第二支撑板221和第二转接板222，所述第二支撑板221设置于所述铁氧体13远离所述第一导热部21的一侧，即设置于所述铁氧体13和所述第二磁性部件142之间，所述第二支撑板221远离所述第一导热部21的一面上设置有若干第二导热槽，所述第二导热槽内设置有第二导热件2211。所述第二支撑板221面向所述第一导热部21的一面上形成有第二容纳槽2212，用于容纳所述铁氧体13。本实施例中，所述环形器10为三端环形器，因此具有三个端口，所述第二支撑板221上沿所述第二容纳槽2212的圆周方向形成有供传输线通过的开口2213。

本实施例中，在所述第二导热部22中，所述第二支撑板221、第二转接板222的材质和两者的连接方式，均与第一导热部21中，所述第一支撑板211、第一转接板212的材质和两者的连接方式相同，不再赘述。

在本实施例一个具体的实现方式中，所述第一导热件2111和第二导热件2211均包括热管，热管是利用低沸点介质在热端(蒸发端)蒸发后在冷端(冷凝端)冷凝的相变过程进行导热的，本实施例中，对于所述第一导热部21上设置的热管，远离所述第一转接板212的一端为蒸发端，靠近所述第一转接板212的一端为冷凝端；依次类推，对于所述第二导热部22上设置的热管，远离所述第二转接板222的一端为蒸发端，靠近所述第二转接板222的一端为冷凝端。热管内的低沸点介质受热迅速气化，自蒸发段流向冷凝端，介质于冷凝端遇冷迅速冷凝并回流，并散发出热量，这部分热量传递至冷却组件20，实现对环形器10的冷却。在本实施例其他具体的实现方式中，所述第一导热件2111和第二导热件2211也可以采用其他器件，比如由相变材料制成的导热性较高的元器件。

继续参考图3、图4、图6所示，所述第一导热部21和第二导热部22固定连接。示例性地，第一支撑板211和第二支撑板221上分别设置有若干固定孔2113和固定孔2214，在将导热组件20与环形器10进行组装时，将铁氧体13和传输线置于所述第二支撑板221的第二容纳槽2212中，将所述第一支撑板211的固定孔2113和第二支撑板221的固定孔2214相互对准，然后用固定螺钉依次穿过所述固定孔2113和固定孔2214。在本实施例一个具体的实现方式中，所述第一导热部21和第二导热部22分别通过所述第一转接板212和第二转接板222与所述底板12固定连接。所述第一导热部21与所述环形器的顶板11固定连接。

图7为本发明实施例一的环形器安装于冷却组件上的结构示意图，参考图7所示，本实施例的冷却组件30用于冷却所述导热组件20。在本实施例一个具体的实现方式中，所述冷却组件30与所述导热组件20接触设置，示例性地，所述冷却组件30设置于所述环形器10的底部，且与所述底板12固定连接，在本实施例其他具体的实现方式中，所述冷却组件30可以设置于其他位置，比如设置于所述环形器10顶部(所述顶板11所在的一端为环形器10顶部)，或设置于所述环形器的两个侧面(设置有所述第一转接板212和第二转接板222的两个侧面)，只要可以确保冷却组件30可以对所述导热组件持续冷却即可。

继续参考图7所示，以所述冷却组件30设置于所述环形器10的底部为例，对冷却组件30的结构进行说明，所述冷却组件30包括基板31，在所述基板31上形成管路32，所述管路32内设置冷管33，所述冷管33中的低温液体在流通过程中带走所述导热组件20的热量，从而实现对环形器10的持续冷却，所述管路32与所述冷管33可以根据需要进行弯折，使得冷却回路变长，提高冷管33内低温液体的冷却能力，比如，减小所述管路32的弯折半径，可以增加转接板与所述冷管33的接触面积。在本实施例一个具体的实现方式中，所述导热组件20的第一转接板212和第二转接板222于所述冷管33处连接于所述基板31，且冷管33的至少一部分的延伸方向与所述第一转接板212和第二转接板222长度方向相同，此种结构，增大了第一转接板212和第二转接板222与所述冷管33的接触面积，提高了冷却效率，增强了冷却效果。

参考图1-图7所示，所述导热组件20与所述基板31接触设置，所述壳体的底板12与所述基板31之间形成间隙。示例性地，所述第一转接板212和第二转接板222与所述底板12接触的一面均设置为台阶式，图8为图2中A区域的局部放大图，参考图8所示，即所述第一转接板212与所述底板12的连接示意图，参考图7、8所示，所述第一转接板212底面的第一段2121与所述底板12面向所述环形器内部的一面接触设置，所述第一转接板212底面的第二段2122与所述冷却组件30接触设置，在本实施例一个具体的实现方式中，所述底板12与所述基板之间形成间隙D，这种结构可以保证第一转接板212与所述冷却组件30之间的良好接触，增强冷却效果。在本实施例另一个具体的实现方式中，在所述第一转接板212底面的第二段2121与所述冷却组件30之间设置有导热层，该导热层可以由导热硅脂或导热硅胶等导热材料制成等，可以填充转接板和水冷板间的微小的间隙，降低热阻，增强散热效果。本实施例中，所述第二转接板222与所述底板12连接的结构，与所述第一转接板212与所述底板12连接的结构类似，不再赘述。

本实施例提供的用于环形器的冷却装置，利用设置于环形器内部的导热组件将所述环形器产生的热量快速传导至外部的冷却组件上，实现环形器的冷却。本实施例中的导热组件采用热管，与传统的液冷方式相比较，无需在环形器内部设置液冷管道，冷却结构更加简单，便于安装和维护；另外，热管的导热能力远远高于液体和金属，因此，本实施例的冷却装置，冷却效率较高，可以实现对环形器快速有效的冷却，以保证环形器可以将射频功率放大器的输出信号单向无损地传递至射频线圈。

第二实施例

图9为本发明实施例二的环形器的结构示意图；图10为本发明实施例二的环形器的截面图，参考图9、图10所述，本实施例环形器包括外壳、外壳(未图示)围成的腔体，设置于所述腔体内的铁氧体13'和传输线、以及设置于所述铁氧体13'的上下两侧的磁性部件14'。本实施例提供的用于冷却环形器的冷却装置包括导热组件和冷却组件，所述导热组件用于传导环形器的发热组件所产生的热量，所述冷却组件用于冷却所述导热组件。所述导热组件分别与所述发热组件和冷却组件接触设置。

所述导热组件包括第一导热部21'和第二导热部22'，所述第一导热部21'包括第一支撑板211'和第一转接板212'，所述第二导热部22'包括第二支撑板221'和第二转接板222'。以所述第一导热部21'为例，所述第一支撑板211'上设置有导热件2211'，本实施例与实施例一的区别在于，所述第一支撑板211'和第一转接板212'互不接触，第一转接板212'与顶板(图示示出)相连接，且所述导热件2111'自所述第一支撑板211'弯折并延伸至所述第一转接板212'，本实施例，所述第二支撑板221'和第二转接板222'的连接关系，与上述第一支撑板211'和第一转接板212'的连接关系类似。本实施例中一个具体的实现方式中，导热件2111'和2211'均包括热管，本实施例所公开的用于环形器的冷却装置，确保所述热管的蒸发端不高于所述冷凝端，保证环形器内部的热量可以源源不断地传导至所述冷却组件；且所述第一支撑板211'和第一转接板212'互不接触，所述第二支撑板221'和第二转接板222'互不接触，简化了冷却装置的结构，便于安装和拆卸。

第三实施例

本实施例与实施例一的区别在于(未图示)，所述第一转接板上设置有第二导热槽，所述第一支撑板上的第一导热槽和所述第一转接板上的第二导热槽首尾相接而相互连通，所述导热件延伸设置并固定于所述第一支撑板和第一转接板的导热槽中，导热件与第一支撑板和第一转接板相接触，如此设置，增大了导热件的布设范围，减小了导热件与第一转接板之间的热阻，可以有效提高导热效果。且在本实施例中，所述第一导热部和第二导热部分别通过所述第一转接板和第二转接板与所述顶板固定连接，相应的，本实施例中，用于冷却导热组件的冷却组件设置于所述环形器的顶部，且与所述顶板固定连接。本实施一个具体的实现方式中，所述导热件为热管，环形器冷却装置的此种结构，确保所述热管的蒸发端不高于所述冷凝端，保证环形器内部的热量可以源源不断地传导至所述冷却组件。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于环形器的冷却装置，所述环形器包括壳体以及设置于壳体内部的发热组件，其特征在于，所述冷却装置包括设置于环形器内部，且用于传导所述发热组件产生的热量的导热组件，所述导热组件介于所述壳体和所述发热组件之间，以及设置于环形器外部，且用于冷却所述导热组件的冷却组件。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述导热组件包括与所述发热组件接触设置的热管，所述热管一端与所述冷却组件直接或间接接触设置。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述导热组件包括与所述发热组件接触设置的热管，以及连接于热管一端的转接块，且所述转接块连接于所述冷却组件。

4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述转接块和所述冷却组件之间设置有导热层。

5.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述热管连接于所述发热组件的一端不高于所述热管连接于所述转接块的一端。

6.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却组件包括基板，以及设置于所述基板上的冷管，所述导热组件于所述冷管处连接于所述基板。

7.根据权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述导热组件与所述基板接触设置，所述壳体与所述基板之间形成间隙。

8.一种环形器，其特征在于，包括依次排列的第一磁性部件，铁氧体及第二磁性部件，还包括用于冷却所述环形器的冷却装置，所述冷却装置包括位于第一磁性部件与铁氧体之间的第一导热件；位于铁氧体与第二磁性部件之间的第二导热件；及对所述第一、第二导热件进行冷却的冷却组件，其中所述第一、第二导热件连接于所述冷却组件。

9.根据权利要求8所述的环形器，其特征在于，所述第一导热件和/或第二导热件包括热管。

10.一种磁共振设备，包括射频功率放大器、射频线圈，以及连接于射频功率放大器输出端和射频线圈之间的环形器，所述环形器包括壳体以及设置于壳体内部的发热组件，所述发热组件包括铁氧体；其特征在于，还包括用于冷却环形器的冷却装置，所述冷却装置包括设置于所述环形器内部，且用于传导所述铁氧体产生的热量的导热组件，所述导热组件介于所述壳体和所述发热组件之间，以及设置于所述环形器外部，且用于冷却所述导热组件的冷却组件。

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