CN209591969U - X射线装置 - Google Patents

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Abstract

一种X射线装置具有真空容器，在所述真空容器中设置旋转阳极和电机的转子。旋转阳极和转子抗扭地彼此连接且可转动地支承在真空容器中，使得旋转阳极和转子可围绕旋转轴线旋转。沿旋转轴线方向观察在转子的区域中设置定子，所述定子关于旋转轴线在径向外部包围真空容器。转子和定子共同形成旋转电机，旋转阳极借助其围绕旋转轴线旋转。定子具有定子叠片组，所述定子叠片组正交于旋转轴线观察具有环绕旋转轴线的轭，定子齿从所述轭朝向旋转轴线延伸。在定子叠片组的定子齿之间的中间空间中设置具有多个相的绕组系统。绕组系统具有绕组，所述绕组的各线匝分别跨接多个定子齿。定子构成为，使得在对各相加载相同的相电压时相分别引起同样大的漏磁场。

Description

X射线装置
技术领域
本实用新型涉及一种X射线装置，
-其中X射线装置具有真空容器，
-其中在真空容器中设置有旋转阳极和电机的转子，
-其中旋转阳极和转子抗扭地彼此连接并且能转动地支承在真空容器中，使得旋转阳极和转子能围绕旋转轴线旋转，
-其中沿旋转轴线的方向观察，在转子的区域中设置有定子，所述定子关于旋转轴线在径向外部包围真空容器，
-其中转子和定子共同形成旋转电机，旋转阳极借助所述旋转电机围绕旋转轴线旋转，
-其中定子具有定子叠片组，所述定子叠片组正交于旋转轴线观察具有环绕旋转轴线的轭，定子齿从所述轭起朝向旋转轴线延伸，
-其中在定子叠片组的定子齿之间的中间空间中设置有具有多个相的绕组系统。
背景技术
这种X射线装置是普遍已知的。能够纯示例性地参考DE 10 2011 081 280 A1和US4 500 142 A。
在X射线装置运行时，借助阴极产生电子束，所述电子束偏转到阳极上。电子束射到其上的点称作为焦点。在焦点中产生X射线辐射。
电子束加热焦点。为了避免焦点的过热，阳极通常构成为旋转阳极，所述旋转阳极在运行时围绕旋转轴线旋转。旋转借助于电机引起，所述电机的转子与旋转阳极一起设置在真空容器之内，并且所述电机的定子设置在真空容器之外。
为了最佳的成像需要：焦点关于作为整体不围绕X射线装置的旋转轴线旋转的X射线装置是静止的，即在X射线装置运行期间不迁移或至少仅轻微地迁移。因为通过电磁场能够影响生成X射线辐射的电子束，所以因此需要：将电磁场的影响保持得尽可能恒定。
重要的影响因素是在转子驱动时始于定子的漏磁场。所述漏磁场能够引起焦点的运动，所述运动沿围绕旋转轴线的方向观察和正交于此能够处于数百μm的范围中。由此在成像时引起的干扰和错误通常不可忽略，但是至少是不利的。
从DE 10 2011 081 280 A1中已知：定子的绕组系统构成为轭绕组。借助这种绕组系统能够实现：焦点沿围绕旋转轴线的方向观察和与其正交地移动小于大约50μm。然而，轭绕组在生产时是繁琐的进而是成本密集的。
也已经提出：对定子的绕组系统加载电流在X射线装置的主动运行期间、即在发射X射线辐射期间减小、或者甚至完全中断。该处理方式虽然引起焦点的显著减小的运动，然而不总是证实为是适用的。尤其在旋转阳极的支承件构成为滑动支承件的情况下，支承件之内的摩擦力过高，使得在完全地中断供电时，旋转阳极的转动运动会过快地降低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：进一步改进开始提出类型的X射线装置，使得其是成本适宜的并且焦点在围绕旋转轴线的方向观察和与其正交地是稳定的。
所述目的通过具有本实用新型的特征的X射线装置来实现。X射线装置的有利的设计方案是下面描述的主题。
根据本实用新型，通过如下方式构成开始提出类型的X射线装置
-绕组系统具有绕组，所述绕组的各个线匝分别跨接多个定子齿，并且
-定子构成为，使得在对各个相加载相同的相电压时，相分别引起同样大的漏磁场。
由于绕组系统的设计方案使得其具有如下绕组，所述绕组的各个线匝分别跨接多个定子齿，所以定子的绕组系统能够简单地、可靠地且成本适宜地制造。通过定子构成为使得在对各个相加载相同的相电压时相分别引起同样大的漏磁场，仍能够实现：漏磁场随时间仅极其轻微地变化并且由于焦点在旋转阳极旋转时仅轻微地移动。特别地，漏磁场的均匀化引起在旋转阳极旋转时漏磁场的极其对称的波动。
在这种绕组系统中，绕组系统的相沿旋转轴线的方向观察在定子叠片组之上分别包括上部子绕组头并且在定子叠片组之下分别包括下部子绕组头。上部子绕组头与下部子绕组头距旋转阳极更近地设置。此外，上部子绕组头沿旋转轴线的方向观察通常上下相叠地设置，使得上部子绕组头包括至少一个外部的上部子绕组头和内部的上部子绕组头。沿旋转轴线的方向观察，外部的上部子绕组头是距定子叠片组最远的上部子绕组头。相反地，沿旋转轴线的方向观察，内部的上部子绕组头是距旋转阳极最远的上部子绕组头。通常，类似的顺序也为下部子绕组头提出。但是当前，对于上部子绕组头决定性的是：所述上部子绕组头与下部子绕组头相比距旋转阳极更近地设置。
尤其能够通过如下方式支持由相引起的漏磁场的均匀化：包括外部的上部子绕组头的相与其他相相比具有更大数量的线匝。替选地或附加地，能够通过如下方式支持均匀化：包括内部的上部子绕组头的相与其他相相比具有更小数量的线匝。
定子叠片组通常由多个定子叠片构成，所述定子叠片沿旋转轴线的方向观察上下相叠地堆叠。定子叠片在现有技术中通常经由焊缝彼此电连接，所述焊缝在定子叠片组的外环周处平行于旋转轴线伸展。用于均匀化由相引起的漏磁场的另一可行性在于：至少部分地中断沿旋转轴线的方向彼此相随的定子叠片彼此间的电连接。在最简单的情况下，这能够通过如下方式实现：现有技术的焊缝绝对取消。替选地能够有意义的是：焊缝有针对性地仅在一些部位处中断。
附图说明
本实用新型的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法结合下面对实施例的描述在理解上变得更加清晰和清楚，所述实施例结合附图详细阐明。在此以示意图示出：
图1示出X射线装置的纵剖面，
图2示出沿着图1中的线II-II贯穿定子的剖面图，
图3示出图2的定子的展开图，
图4示出图2的定子的侧视图，
图5示出旋转阳极的俯视图，
图6示出图表，和
图7从侧面示出定子叠片组。
具体实施方式
根据图1，X射线装置具有真空容器1。在真空容器1中还设置有旋转阳极3和电机的转子3。旋转阳极2和转子3抗扭地设置在共同的轴4上进而抗扭地彼此连接。轴4可转动地支承在支承件5中，使得旋转阳极2和转子3能够围绕旋转轴线6旋转。
只要在下文中使用术语“轴向”、“径向”和“切向”，所述术语就总是相对于旋转轴线6。“轴向”是平行于旋转轴线6的方向。“径向”是正交于旋转轴线6到旋转轴线6上或远离旋转轴线的方向。“切向”是如下方向，所述方向正交于轴向方向和径向方向。“切向”因此是如下方向，所述方向在轴向位置恒定的情况下以恒定的径向间距圆形地围绕旋转轴线6定向。
为了驱动转子3——沿旋转轴线6的方向观察——在转子3的区域中设置有定子7，所述定子关于旋转轴线6在径向外部包围真空容器1。转子3和定子7共同形成旋转电机，旋转阳极2借助所述旋转电机在X射线装置运行时围绕旋转轴线6旋转。电机例如能够根据异步机的类型构成。
定子7具有定子叠片组8。定子叠片组8由多个定子叠片9构成，所述定子叠片沿旋转轴线6的方向观察上下相叠地堆叠。定子叠片组8根据图2中的视图具有轭10。轭10围绕旋转轴线6环绕。定子齿11从轭10起朝向旋转轴线6延伸。在定子叠片组8的定子齿11之间的中间空间(槽)中，根据图3中的视图设置有绕组系统12。绕组系统12具有多个相13。通常，存在三个相13。然而，也能够考虑绕组系统12具有仅两个相13或具有多于三个相13的设计方案。
相13在图3中附加地设有小写字母(a，b或c)，以便其在需要时能够彼此区分。只要需要，下面也对其他附图标记部分地补充小写字母(a，b或c)，以便其在需要时能够彼此区分。如果对这种附图标记补充小写字母，那么相应描述的元件就涉及相应的相13，即例如附图标记14a涉及相13a。
绕组系统12具有绕组14，所述绕组的各个线匝15分别跨接多个定子齿11。因此，绕组系统12构成为所谓的分布式的绕组系统12。这种绕组系统12对于本领域技术人员普遍已知。所述绕组系统具有通常相对于齿绕组占优的电特性和电磁特性。
绕组系统12的相13根据图4中的视图沿旋转轴线6的方向观察在定子叠片组8之上分别包括上部子绕组头16。此外，绕组系统12的相13沿旋转轴线6的方向观察在定子叠片组8之下分别包括下部子绕组头17。上部子绕组头16与下部子绕组头17相比沿旋转轴线6的方向观察距旋转阳极2更近。
此外，上部子绕组头16沿旋转轴线6的方向观察上下相叠地设置。因此，上部子绕组头16包括至少一个外部的上部子绕组头16a和内部的上部子绕组头16c。外部的上部子绕组头16a是沿旋转轴线6的方向观察距定子叠片组8最远的上部子绕组头16a。内部的上部子绕组头16c是如下的上部子绕组头16c，所述上部子绕组头是沿旋转轴线6的方向观察距定子叠片组8最近设置的上部子绕组头16c，进而同时也是距旋转阳极2最远的上部子绕组头16c。通常，上部子绕组头16附加地也包括至少一个设置在外部的上部子绕组头16a和内部的上部子绕组头16c之间的中间的上部子绕组头16b。
类似的设计方案通常也关于下部子绕组头17提出。因此，下部子绕组头17沿旋转轴线6的方向观察上下相叠地设置，使得其包括至少一个外部的下部子绕组头17a和内部的下部子绕组头17c，并且通常附加地还包括至少一个中间的下部子绕组头17b。在该情况下，绕组系统12的相13通常包括分别相同的上部子绕组头和下部子绕组头16、17。包括外部的上部子绕组头16a的相13a因此通常同时也包括外部的下部子绕组头17a。类似的实施方案通常适用于其他相13b、13c。
在转子3驱动时，定子7生成漏磁场。漏磁场随时间变化。这引起：经由洛伦兹力影响由X射线装置的阴极18发射的电子束19(参见图1)。焦点20的地点因此随时间变化，更确切地说根据图5中的视图沿环周方向和根据图1和5中的视图与其正交地沿另一方向z变化。另一方向z在旋转阳极2的轮廓上伸展。所述另一方向通常为混合径向-轴向。
由定子7生成的漏磁场的波动越小，焦点20的地点就在越小的范围内变化。在定子7运行时，相13加载相同的相电压U。由定子7生成的漏磁场的波动因此能够通过如下方式最小化：定子7构成为，使得在对各个相13a、13b、13c加载相同的相电压Ua、Ub、Uc(参见图3)时，相13分别产生同样大的漏磁场。
漏磁场一方面与通过相电压U引起的相电流I成比例，并且另一方面与定子叠片组8的设计相关。相电流I的均匀化尤其能够通过如下方式实现：包括外部的上部子绕组头16a的相13a与其他相13b、13c相比具有更大数量的线匝15。替选地或附加地，能够通过如下方式实现相电流I的均匀化：包括内部的上部子绕组头16c的相13c与其他相13a、13b相比具有更小数量的线匝15。例如，在定子7的具体设计中相电流Ia、Ib、Ic能够通过如下方式均衡：根据图3和6中的视图，相13a的绕组14a具有n＝62个线匝15，相13b的绕组14b具有n＝60个线匝15，并且相13c的绕组14c具有n＝58个线匝15。在不同的设计方案下，显然能够得到线匝数n的其他数值。
相13的绕组14的线匝15的数量n始终为整数。因此能够发生：由相13引起的漏磁场不精确地同样大。然而，这种剩余的差异必须被接受。因此例如无法安放61.8个线匝15，而是仅为61个或62个。但是，至少能够将相13的绕组14的线匝15的数量n选择成，使得剩余的波动尽可能小。
相13的绕组14的线匝15的彼此协调影响焦点20的地点在环周方向上和在另一方向z上的波动。在实验时，相对于常规的定子7能够实现焦点20的地点在两个方向z上的波动以3倍(um den Faktor 3)减小。
用于影响漏磁场进而焦点20的地点的波动的另一可行性是有针对性地调节在旋转轴线6的方向上彼此相随的定子叠片9彼此间的电连接。例如，在旋转轴线6的方向上伸展的焊缝21能够中断。该事实在图7的左侧示出。然而，在那里示出的三重中断仅是纯示例性的。甚至可行的是：这种焊缝完全取消。该事实在图7的右侧示出。在该情况下，定子叠片9通过将定子7安装在X射线装置之内固定。
通过使定子叠片9的彼此间的电连接协调，尤其能够减小焦点20的地点沿另一方向Z的波动。但是也在环周方向上得到减小。在实验中，实现焦点20的地点沿另一方向z的波动以3倍(um den Faktor 3)减小并且沿环周方向以1.5至2倍(um den Faktor 1.5bis 2)减小。
综上所述，本实用新型因此涉及如下事实：
一种X射线装置具有真空容器1，在所述真空容器中设置有旋转阳极2和电机的转子3。旋转阳极2和转子3抗扭地彼此连接并且可转动地支承在真空容器1中，使得旋转阳极2和转子3可围绕旋转轴线旋转。沿旋转轴线6的方向观察，在转子3的区域中设置有定子7，所述定子关于旋转轴线6在径向外部包围真空容器1。转子3和定子7共同形成旋转电机，旋转阳极2借助所述旋转电机围绕旋转轴线6旋转。定子7具有定子叠片组8，所述定子叠片组正交于旋转轴线6观察具有围绕旋转轴线6环绕的轭10，定子齿11从所述轭起朝向旋转轴线6延伸。具有多个相13的绕组系统12设置在定子叠片组8的定子齿11之间的中间空间中。绕组系统12具有绕组14，所述绕组的各个线匝15分别跨接多个定子齿11。定子7构成为，使得在对各个相13加载相同的相电压U时，相13分别引起同样大的漏磁场。
本实用新型具有大量优点。尤其地，定子7能够以常规的、简单的、可靠的且成本适宜的方式制成，并且仍能够如下优化漏磁场：仅得到极其小的时间波动。这尤其通过有针对性地均匀化绕组系统12的相13的欧姆电阻和尤其电感来实现。
尽管本实用新型的细节通过优选的实施例详细说明和描述，本实用新型不通过所公开的实例来限制，并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变型形式，而没有偏离本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种X射线装置，
-其中所述X射线装置具有真空容器(1)，
-其中在所述真空容器(1)中设置有旋转阳极(2)和电机的转子(3)，
-其中所述旋转阳极(2)和所述转子(3)抗扭地彼此连接，并且能转动地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)能围绕旋转轴线(6)旋转，
-其中沿所述旋转轴线(6)的方向观察，在所述转子(3)的区域中设置有定子(7)，所述定子关于所述旋转轴线(6)在径向外部包围所述真空容器(1)，
-其中所述转子(3)和所述定子(7)共同形成旋转电机，所述旋转阳极(2)借助所述旋转电机围绕所述旋转轴线(6)旋转，
-其中所述定子(7)具有定子叠片组(8)，所述定子叠片组正交于所述旋转轴线(6)观察具有环绕所述旋转轴线(6)的轭(10)，定子齿(11)从所述轭起朝向所述旋转轴线(6)延伸，
-其中在所述定子叠片组(8)的所述定子齿(11)之间的中间空间中设置有具有多个相(13)的绕组系统(12)，
其特征在于，
-所述绕组系统(12)具有绕组(14)，所述绕组的各个线匝(15)分别跨接多个定子齿(11)，并且
-所述定子(7)构成为，使得在对各个相(13)加载相同的相电压(U)时，所述相(13)分别引起同样大的漏磁场。
2.根据权利要求1所述的X射线装置，
其特征在于，
-所述绕组系统(12)的所述相(13)沿所述旋转轴线(6)的方向观察在所述定子叠片组(8)之上分别包括上部子绕组头(16)并且在所述定子叠片组(8)之下分别包括下部子绕组头(17)，
-所述上部子绕组头(16)与所述下部子绕组头(17)相比距所述旋转阳极(2)更近地设置，
-所述上部子绕组头(16)沿所述旋转轴线的方向观察上下相叠地设置，使得所述上部子绕组头(16)包括至少一个外部的上部子绕组头(16a)和内部的上部子绕组头(16c)，
-沿所述旋转轴线(6)的方向观察，所述外部的上部子绕组头(16a)是距所述定子叠片组(8)最远的上部子绕组头，并且所述内部的上部子绕组头(16c)是距所述旋转阳极(2)最远的上部子绕组头，
-包括所述外部的上部子绕组头(16a)的相(13a)与其他相(13b，13c)相比具有更大数量的线匝(15)，和/或包括所述内部的上部子绕组头的相与其他相(13a，13b)相比具有更小数量的线匝。
3.根据权利要求1或2所述的X射线装置，
其特征在于，
所述定子叠片组(8)由多个定子叠片(9)构成，所述定子叠片沿所述旋转轴线(6)的方向观察上下相叠地堆叠，并且沿所述旋转轴线(6)的方向彼此相随的定子叠片(9)彼此间的电连接至少部分地中断。
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