DE202018002830U1

DE202018002830U1 - Röntgengenerator

Info

Publication number: DE202018002830U1
Application number: DE202018002830.4U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2018-10-01
Anticipated expiration: 2028-06-15
Also published as: CN211606905U

Abstract

Röntgengenerator (10) zum Betreiben einer Röntgenquelle (12) eines Röntgengeräts (16), mit einer Auswahl aus der Menge folgender Einheiten:
- wenigstens eine Steuereinheit (18) für den Röntgengenerator (10),
- eine Netzteileinheit (20),
- eine Hochspannungseinheit (22) zum Bereitstellen von Hochspannung zumindest für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Röntgenquelle (12),
- eine Anodensteuereinheit (26) für eine rotierende Anode der Röntgenquelle (12),
- eine Fokussiereinheit (24) für die Röntgenquelle (12),
- eine Kathodensteuereinheit (28) für eine Kathode der Röntgenquelle (12), und
- eine Schnittstelleneinheit (30) zum kommunikationstechnischen Verbinden des Röntgengenerators (10),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Röntgengenerator (10) modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist, zu welchem Zweck
- wenigstens eine Einheit der Auswahl als einzeln handhabbares Modul (32) ausgebildet ist, und
- der Röntgengenerator (10) eine Trägereinheit (34) aufweist, die wenigstens eine Modulaufnahme (36) für das wenigstens eine Modul (32) aufweist, wobei die Modulaufnahme (36) und das Modul (32) hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen, ihrer elektrischen Anschlüsse sowie ihrer elektrischen Eigenschaften angepasst zueinander ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgengenerator zum Betreiben einer Röntgenquelle eines Röntgengeräts, mit einer Auswahl aus der Menge folgender Einheiten: wenigstens eine Steuereinheit für den Röntgengenerator, eine Netzteileinheit, eine Hochspannungseinheit zum Bereitstellen von Hochspannung zumindest für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Röntgenquelle, eine Anodensteuereinheit für eine rotierende Anode der Röntgenquelle, eine Fokussiereinheit für die Röntgenquelle, eine Kathodensteuereinheit für eine Kathode der Röntgenquelle, und eine Schnittstelleneinheit zum kommunikationstechnischen Verbinden des Röntgengenerators. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Röntgengenerator zum Betreiben einer Röntgenquelle eines Röntgengeräts, mit wenigstens einer Steuereinheit für den Röntgengenerator, einer Netzteileinheit, einem mit der Netzteileinheit elektrisch gekoppelten Energieversorgungsanschluss zum elektrischen Koppeln einer elektrischen Energiequelle, und einem Hilfsenergieanschluss zum Anschließen an eine unterbrechungsfreie Energiequelle, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den Röntgengenerator derart zu steuern, dass der Röntgengenerator elektrische Energie vom Hilfsenergieanschluss erhält, wenn der Röntgengenerator keine elektrische Energie über den Energieversorgungsanschluss erhält. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Röntgengenerator zum Betreiben einer Röntgenquelle eines Röntgengeräts, mit wenigstens einer Steuereinheit für den Röntgengenerator, und einer Netzteileinheit. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Röntgengerät mit wenigstens einer Röntgenquelle und wenigstens einem Röntgengenerator.
Röntgengeräte sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Das Gleiche gilt auch für Röntgengeneratoren, die von Röntgengeräten in der Regel umfasst sind. Ein Röntgengerät dient dazu, Stoffe in vorgebbarer Weise mit Röntgenstrahlung zu beaufschlagen, von dem Stoff gebeugte Röntgenstrahlung zu empfangen und auszuwerten. Röntgengeräte werden umfangreich in der Medizintechnik, insbesondere bei diagnostischen Untersuchungen oder dergleichen eingesetzt. Darüber hinaus finden Röntgengeräte auch Einsatz bei Werkstoffuntersuchungen, insbesondere Materialprüfungen und/oder dergleichen.
Das Röntgengerät umfasst in der Regel wenigstens eine Röntgenquelle, die der Erzeugung der Röntgenstrahlung in vorgebbarer Weise dient. Häufig ist die Röntgenquelle durch eine Röntgenröhre gebildet, die üblicherweise eine rotierende Anode aufweist, auf der in vorgebbarer Weise Elektroden auftreffen, wobei entsprechend Röntgenstrahlung freigesetzt wird.
Für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Röntgenquelle sind unterschiedliche elektrische Anforderungen zu erfüllen, damit die Röntgenquelle die Röntgenstrahlung in der vorgegebenen Weise auch tatsächlich abgibt. Unter anderem ist der rotierende Betrieb der Anode in vorgebbarer Weise einzustellen. Darüber hinaus ist eine Elektronenquelle, häufig gebildet durch eine Kathode, vorzusehen, die in geeigneter Weise Elektronen zur Verfügung stellt, die auf die Anode auftreffen können. Darüber hinaus ist eine geeignete Hochspannungsquelle vorzusehen, die zwischen der Elektronenquelle und der Anode eine Beschleunigungsspannung von geeigneter Größe bereitstellt. Ferner können weitere Einheiten zur Beeinflussung des durch die Elektronenquelle bereitgestellten Elektronenstrahls sowie auch der Beugung der erzeugten Röntgenstrahlung vorgesehen sein, die entsprechend zu steuern sind. Für diese Zwecke ist der Röntgengenerator vorgesehen, der die entsprechenden Signale, Steuergrößen und die erforderliche Energie bereitstellt.
Das Röntgengerät kann darüber hinaus auch weitere Einheiten umfassen, beispielsweise eine Empfängereinheit zum Empfangen von gebeugter Röntgenstrahlung, eine Auswerteeinheit und/oder dergleichen.
Röntgengeräte, insbesondere Röntgengeneratoren werden häufig spezifisch für ihren Einsatzzweck hergestellt und sind in der Regel Einzelstücke oder Stücke einer Kleinserie oder dergleichen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass Röntgengeräte für die unterschiedlichsten Anwendungen sehr unterschiedlich ausgestaltet sein können. Dadurch entsteht eine große Vielzahl unterschiedlicher Geräte.
Neben der anwendungsspezifischen Vielfalt erweist es sich als problematisch, dass Röntgengeräte einen hohen elektrischen Energiebedarf aufweisen. Für die erforderlichen hohen elektrischen Leistungen sind in unterschiedlichen Regionen unterschiedliche Energieversorgungsnetze verfügbar, die zum Teil sehr abweichende elektrische Eigenschaften aufweisen, die im bestimmungsgemäßen Betrieb durch das jeweilige spezifische Röntgengerät zu berücksichtigen sind. Dies erhöht die Vielzahl der unterschiedlichen Röntgengeräte, die für spezifische Energieversorgungsnetze ausgebildet werden müssen.
Darüber hinaus sind Anwendungen von Röntgengeräten bekannt, bei denen die Verfügbarkeit der bestimmungsgemäßen Funktion des Röntgengeräts von hoher Bedeutung ist. Zu diesem Zweck können Röntgengeräte über unterbrechungsfreie Energieversorgungen mit elektrischer Energie versorgt werden, wenn beispielsweise das für den bestimmungsgemäßen Betrieb vorgesehene Energieversorgungsnetz gestört ist. Aus Kostengründen stellt die unterbrechungsfreie Energieversorgung in der Regel eine deutlich kleinere Leistung zur Verfügung, als sie durch das Energieversorgungsnetz bereitgestellt wird. Mittels der Steuereinheit des Röntgengenerators kann dies erkannt werden, und der Röntgengenerator kann seinen bestimmungsgemäßen Betrieb entsprechend anpassen, um eine vorgegebene Funktonalität auch bei einer Störung des Energieversorgungsnetzes noch bereitstellen zu können.
Um die Energieversorgung bei einer Störung des Energieversorgungsnetzes für den Röntgengenerator durch die unterbrechungsfreie Energieversorgung bereitstellen zu können, ist im Stand der Technik eine Schalteinheit, auch ATS-Switch genannt, vorgesehen. Als nachteilig bei dieser Schalteinheit erweist es sich, dass eine vergleichsweise große Umschaltzeitdauer erforderlich ist, die zum Beispiel 5s oder mehr betragen kann. Während dieser Umschaltzeit kann eine Spannungsversorgung innerhalb des Generators, beispielsweise eine Zwischenkreisgleichspannung oder dergleichen, soweit abfallen, dass ein erneutes Laden des Zwischenkreises erforderlich werden kann und die Röntgenquelle anschließend neu gestartet werden muss. Ein solches Umschaltszenario kann zum Beispiel etwa 15s oder mehr betragen. Während dieser Zeit steht die bestimmungsgemäße Funktion des Röntgengeräts nicht zur Verfügung. Darüber hinaus erweist es sich als nachteilig, dass die Schalteinheit vergleichsweise kostenaufwändig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgengenerator sowie ein Röntgengerät zu verbessern.
Als Lösung werden mit der Erfindung ein Röntgengenerator sowie ein Röntgengerät gemäß den unabhängigen Schutzansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Schutzansprüche.
Bezüglich eines gattungsgemäßen Röntgengenerators wird gemäß einem ersten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass der Röntgengenerator modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist, zu welchem Zweck wenigstens eine Einheit der Auswahl als einzeln handhabbares Modul ausgebildet ist, und der Röntgengenerator eine Trägereinheit aufweist, die wenigstens eine Modulaufnahme für das wenigstens eine Modul aufweist, wobei die Modulaufnahme und das Modul hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen, ihrer elektrischen Anschlüsse sowie ihrer elektrischen Eigenschaften angepasst zueinander ausgebildet sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird für einen gattungsgemäßen Röntgengenerator insbesondere ferner vorgeschlagen, dass der Röntgengenerator eine ausschließlich mit dem Hilfsenergieanschluss und/oder einer Batterie des Röntgengenerators elektrisch gekoppelte und mittels der Steuereinheit steuerbare Hilfsnetzteileinheit zur Energieversorgung des Röntgengenerators aufweist.
Gemäß einem dritten Aspekt wird bezüglich eines gattungsgemäßen Röntgengenerators insbesondere vorgeschlagen, dass die Netzteileinheit einen zumindest teilweise gesteuerten Dreiphasen-Brückengleichrichter zum Gleichrichten einer Wechselspannung aufweist, der Brückengleichrichter gleichspannungsseitig an zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren angeschlossen ist, und sechs paarweise in Reihe geschaltete Schaltelemente aufweist, die durch die paarweise in Reihe zueinander geschalteten Schaltelemente gebildeten Reihenschaltungen parallel an die in Reihe geschalteten Kondensatoren angeschlossen sind und jeweilige Mittelanschlüsse zum Anschließen von jeweiligen Phasen der Wechselspannung bereitstellen, und ein erster Anschluss einer Schalteinheit an den Mittelanschluss einer der Reihenschaltungen und ein zweiter Anschluss der Schalteinheit an einen Mittelanschluss der in Reihe zueinander geschalteten Kondensatoren angeschlossen ist.
Schließlich wird bezüglich eines gattungsgemäßen Röntgengeräts insbesondere vorgeschlagen, dass der Röntgengenerator gemäß der Erfindung, insbesondere gemäß einem oder mehreren der Aspekte, ausgebildet ist.
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass Röntgengeneratoren zum Betrieb von Röntgenquellen, insbesondere Röntgenröhren, für eine Integration in unterschiedliche übergeordnete Steuerungssysteme sowie auch für unterschiedliche Röntgenquellen verschieden ausgeprägte Funktionalitäten bereitstellen müssen, insbesondere auch bezüglich elektrischer Leistungsdaten und dergleichen. Dies betrifft zum Beispiel im Bereich der medizinischen bildgebenden Modalitäten beispielsweise die Radiographie, die Fluoroskopie, die Mammographie, die Angiographie, die Computertomographie und/oder dergleichen, wobei zusätzlich unterschiedlich ausgeprägte Skalierungen und Kompatibilitäten zu berücksichtigen sind. Deshalb besteht der Wunsch, aus Kostengründen, insbesondere für unterschiedliche Röntgengeneratoren mit kleineren Leistungen, den Röntgengenerator nicht überzudimensionieren, und möglichst keine unnötigen Reserven vorzuhalten. Dadurch resultiert eine enorme Variantenvielfalt der Röntgengeneratoren, damit möglichst sämtliche Kunden- und Integrationsanforderungen für die Röntgengeneratoren realisiert werden können. Dabei erweist sich jedoch die Variantenvielfalt in Bezug auf Entwicklungs- und Wartungsaufwand sowie den damit verbundenen Kosten als nachteilig.
Darüber hinaus ist zu beachten, dass kundenseitig zumeist erst spät, also oftmals kurz vor oder bereits auch erst während der Installation des Röntgengeräts die endgültige Variante des Röntgengeräts, insbesondere des Röntgengenerators, festgelegt wird. Schließlich ist zu bedenken, dass auch nach der Installation des Röntgengeräts beziehungsweise des Röntgengenerators Ersatzteile vorzuhalten sind, die oftmals spezifisch für jeweilige Röntgengeneratoren beziehungsweise Röntgengeräte sind, wodurch hohe Kosten und lange Beschaffungszeiten die Folge sein können.
Die Erfindung basiert bezüglich des ersten Aspekts unter anderem auf dem Gedanken, dass der Röntgengenerator modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass der Röntgengenerator auf einfache Weise durch Module zusammengestellt werden kann, die eine oder mehrere der Einheiten des Röntgengenerators bilden können. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass der Röntgengenerator auf einfache Weise bedarfsgerecht zusammengestellt werden kann, besonders vorteilhaft sogar kurzfristig oder auch nachträglich angepasst werden kann. Der modulare Aufbau erlaubt es, eines oder mehrere der Module nahezu beliebig entsprechend der gewünschten Spezifikation im Röntgengenerator bestücken zu können, sodass der Röntgengenerator auf einfache Weise an eine Spezifikation eines Kunden angepasst werden kann. Wenigstens eine Einheit der Auswahl kann durch das Modul gebildet sein. Natürlich kann die Einheit auch durch mehrere Module gebildet sein, die parallel und/oder alternativ betrieben werden können. Die Auswahl kann wenigstens eine Einheit, aber auch mehrere der genannten Einheiten, insbesondere sämtliche der genannten Einheiten umfassen. Die Einheiten als solche sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, sodass von detaillierten Erläuterungen zu den einzelnen Einheiten abgesehen wird.
Die Module können für spezifische Funktionalitäten beziehungsweise Leistungen ausgebildet sein. Insbesondere können die Module standardisiert sein, sodass sie als einzeln handhabbare Bauteile, insbesondere geprüfte Bauteile, zur Verfügung gestellt werden können. Darüber hinaus kann wenigstens eines der Module auch eine Modulsteuereinheit aufweisen, mittels der die spezifische Funktionalität des Moduls realisiert werden kann. Die Modulsteuereinheit kann eine elektronische Hardware-Schaltung umfassen. Weiterhin kann die Modulsteuereinheit eine programmgesteuerte Rechnereinheit umfassen. Es kann auch eine Kombination der Hardware-Schaltung mit der Rechnereinheit vorgesehen sein. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die Modulsteuereinheit für das Realisieren der Funktionalität eines weiteren Moduls dient, beispielsweise wenn zwei oder mehrere Module im Parallelbetrieb betrieben werden. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, auch eine Zertifizierung des Röntgengenerators und damit des Röntgengeräts insgesamt zu vereinfachen. Es braucht also nicht mehr für eine jeweilige spezifische Konstruktion des Röntgengeräts beziehungsweise des Röntgengenerators eine vollständige neue Zertifizierung durchgeführt zu werden. Vielmehr ermöglicht es die Erfindung, in hochflexibler Weise Röntgengeneratoren beziehungsweise Röntgengeräte aus bereits zuvor spezifizierten und vorzugsweise auch zertifizierten, insbesondere geprüften Modulen zusammenzustellen. Dies erlaubt es im Übrigen auch, einen bereits fertiggestellten Röntgengenerator beziehungsweise ein fertiggestelltes Röntgengerät auch nachträglich noch durch zum Beispiel Austauschen eines entsprechenden Moduls an geänderte Anforderungen anzupassen oder dergleichen. Dabei kann eine erneute vollständige Prüfung und/oder Zertifizierung eingespart werden.
Die Module sind hinsichtlich ihrer Funktionalität vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie spezifische abgeschlossene Teilfunktionen des Röntgengenerators realisieren können. Die Module können hinsichtlich ihres Funktionsumfangs auch derart ausgebildet sein, dass anschlussseitig eine oder mehrere standardisierte Schnittstellen geschaffen werden können, die es erlauben, die Austauschbarkeit und/oder Kombinierbarkeit von Modulen zu verbessern.
Für das modulare Ausbilden des Röntgengenerators erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Röntgengenerator eine Trägereinheit aufweist, die wenigstens eine Modulaufnahme für das wenigstens eine Modul aufweist. Die Trägereinheit kann auf diese Weise zum Beispiel eine zentrale Steuerungsbaugruppe bereitstellen, die zum Beispiel ein Prozessorsystem, insbesondere in Verbindung mit einer Field Programmable Gate Array (FPGA) Implementierung sowie zusätzlicher Schaltungsteile, vorzugsweise mit Steuerungs- und Schnittstellenfunktionen, aufweisen kann. Das Modul kann eine modulare Baugruppe bilden, die als einzeln handhabbares Bauteil bereitgestellt werden kann. Das Modul kann zum Beispiel Teilfunktionen, insbesondere leistungselektronische Teilfunktionen, bereitstellen oder auch mehrere hiervon zusammenfassen.
Die Modulaufnahme und das Modul sind hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen, ihrer elektrischen Anschlüsse sowie ihrer elektrischen Eigenschaften angepasst zueinander ausgebildet. Dadurch kann auf einfache Weise eine Standardisierung erreicht werden, die es erlaubt, das Modul auf einfache Weise mit der Trägereinheit, insbesondere deren Modulaufnahme zu verbinden.
Natürlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, dass lediglich eine einzige Modulaufnahme und ein einziges Modul vorgesehen sind. Insbesondere kann die Trägereinheit auch mehrere Modulaufnahmen, insbesondere für die unterschiedlichen Einheiten des Röntgengenerators aufweisen. Darüber hinaus kann natürlich auch eine Einheit des Röntgengeräts durch mehr als lediglich ein einziges Modul realisiert sein, beispielsweise durch zwei Module, drei Module oder gegebenenfalls auch noch mehr Module, die über die Trägereinheit in geeigneter Weise miteinander verschaltet sein können. Vorzugsweise ist eine Funktionsaufteilung des Röntgengenerators auf mehrere Module derart gewählt, dass beispielsweise leistungselektronische Teilfunktionen, die unabhängig voneinander in unterschiedlichen Varianten der Röntgengeneratoren vorzusehen sind, skaliert werden können, indem entsprechend standardisierte Module vorgesehen werden.
Vorzugsweise können Funktionen des Röntgengenerators wie folgt auf Module aufgeteilt sein, um beispielsweise zumindest einige abgeschlossene Teilfunktionen realisieren zu können:

1. GCB (generator control board) Prozessor-System, optional FPGA System, Datenspeicher, physikalische Schnittstellen zum übergeordneten Steuerungssystem, zum Strahlerzeugungssystem und zur Diagnose, Mess- und Hilfsschaltungen, EMI-Filter
2. MRC (mains rectifier and capacitor) B6 Netzgleichrichter, optional Zwischenkreiskondensatoren, Ladeschaltung, Entladeschaltung, Mess- und Hilfsschaltungen, µ Controller und Datenspeicher, EMI-Filter, Option für Verdoppler-Betrieb der Netzspannung durch Setzen einer Brücke
3. AFE (active front end) Schalt-Wandler zur AC/DC Umformung (Netzgleichrichter) der Netzspannung mit geregelter Stromverlaufsform, optional Zwischenkreiskondensatoren, Ladeschaltung, Entladeschaltung, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMI-Filter
4. ESU (energy storage unit) Netzgleichrichter, Energiespeicher-Einheit aus Kondensatoren oder Akkumulatoren, Ladeschaltung, Entladeschaltung, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMI-Filter
5. INV (main inverter) Hochleistungs-Wechselrichter, optional Resonanzkondensatoren, Resonanzinduktivität, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMI-Filter
6. RCE (resonance circuit extension) variantenspezifische Erweiterung eines Hochleistungs-Resonanz-Wandlers, optional Resonanzkondensatoren, Resonanzinduktivität, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMI-Filter, optionale Umschaltmöglichkeit von Resonanzbauelementen durch elektronischen (Halbleiter) oder elektromechanischen (Relais) Schalter
7. RAC (rotating anode control) konfigurierbarer 3-Phasen, 2-Phasen oder 1-Phasen Wechselrichter für Motorbetrieb des Anodenantriebes, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMIFilter, optional Sinusfilter
8. FIL (filament control) konfigurierbarer 3-Kanal, 2-Kanal oder 1-Kanal Wechselrichter zur Emitterheizung, Resonanzkondensatoren, Resonanzinduktivität, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMI-Filter
9. FOC (focus control) konfigurierbarer 1-Kanal- oder Mehrkanal-Schaltwandler zur Ansteuerung von Spulensystemen zur Fokussierung und/oder Ablenkung des Elektronenstrahls, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMI-Filter
10. GRID (grid control) konfigurierbarer 1-Kanal- oder Mehrkanal-Schaltwandler zur Ansteuerung von Steuerelektroden zur Fokussierung und/oder Ablenkung des Elektronenstrahls, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, EMI-Filter
11. APB (application specific board) physikalische Schnittstellen zum übergeordneten Steuerungssystem, zum Strahlerzeugungssystem und zur Diagnose als applikationsspezifische Erweiterung der Grundfunktionen aus oberen Baugruppen, Mess- und Hilfsschaltungen, µ-Controller und Datenspeicher, optional FPGA-System, Datenspeicher EMI-Filter

Zusätzlich kann für wenigstens eines der Module unter den Nummern 2 bis 10 auch ein jeweiliges optionales FPGA-System vorgesehen sein.
Darüber hinaus können Teilfunktionen auch in einem Modul zusammengefasst sein. Insbesondere kann ein Formfaktor der Module einem Doppel-Europa-Format (6HE) für Baugruppenträger entsprechen, wie sie zum Beispiel durch die folgenden Normen angegeben sind, IEC, 6297-3-101, -102, -103, -104, ANSI/EIA RS-310, IEE1101.1, IEE1101.10, IEE1101.11 sowie weitere. Die Module sind vorzugsweise in einer Trägereinheit gemäß den vorgenannten Normen angeordnet und austauschbar sowie auch unterschiedlich kombinierbar, um unterschiedliche Produktvarianten bereitstellen zu können.
Die vorgenannte Aufteilung der Funktionen auf Module ist nicht abschließend und kann gegebenenfalls auch nahezu beliebig angepasst werden, insbesondere wenn es sich als sinnvoll für die Realisierung eines spezifischen Röntgengenerators erweist, zum Beispiel wenn ein bereits bestehender Röntgengenerator kundenspezifisch angepasst werden können soll oder dergleichen.
Die Erfindung befasst sich gemäß dem zweiten Aspekt insbesondere mit der Verfügbarkeit von Röntgengeräten, beispielsweise bei einer Störung einer Energieversorgung. Dies ist ein wichtiger Faktor, weil ein Ausfall des Röntgengeräts bei einer Intervention beziehungsweise Nutzung eine erhebliche Verschlechterung, insbesondere bei einem medizinischen Einsatz, beispielsweise in Bezug auf eine Gesundheitsprognose des Patienten, bedeuten kann. Zwar ist es möglich, mittels unterbrechungsfreier Energieversorgungen das Problem zu reduzieren, jedoch ist zu beachten, dass diese für den entsprechenden Leistungsbereich des Röntgengenerators ausgelegt werden müssen, zum Beispiel bei einem Angio-System etwa 162 kVA pro Ebene oder dergleichen. Dadurch kann das Röntgengerät im vollen Umfang weiter betrieben werden.
Gleichwohl ist der Einsatz einer solchen unterbrechungsfreien Energieversorgung sehr kostenintensiv. Deshalb kommen häufig kleinere unterbrechungsfreie Energieversorgungen zum Einsatz, welche lediglich ausreichen, mittels des Röntgengeräts einen Notbetrieb bereitzustellen, indem zum Beispiel eine elektrische Leistung von etwa 40 kVA bereitgestellt werden kann. Bei einer Störung der Energieversorgung kann dann mittels der unterbrechungsfreien Energieversorgung eine reduzierte Funktionalität des Röntgengeräts aufrechterhalten werden.
Im Stand der Technik wird zum Aktivieren der unterbrechungsfreien Energieversorgung eine entsprechende Schalteinheit genutzt. Diese Schalteinheit umfasst eine Störungserkennung für die Energieversorgung und Schaltelemente. Im normalen Betriebsfall, wenn die Energieversorgung verfügbar ist, ist die Energieversorgung an den Röntgengenerator angeschlossen, sodass dieser im bestimmungsgemäßen Betrieb betrieben werden kann. Tritt eine Störung im Energieversorgungsnetz auf, wird mittels der Schalteinheit die unterbrechungsfreie Energieversorgung anstelle der normalen Energieversorgung mit dem Röntgengenerator elektrisch gekoppelt, und es wird signalisiert, dass nun die unterbrechungsfreie Energieversorgung aktiviert ist. Der Röntgengenerator empfängt das entsprechende Signal und reduziert gegebenenfalls abhängig von der Art der unterbrechungsfreien Energieversorgung die aufgenommene Leistung. Dadurch kann das Röntgengerät weiterhin betrieben werden.
Für die Schalteinheit beträgt eine Umschaltzeit beispielsweise etwa 5s oder mehr. Ein Umschaltszenario kann beispielsweise insgesamt etwa 15s oder mehr betragen. In dieser Zeit ist die Funktionalität des Röntgengenerators und des Röntgengeräts nicht gegeben. Darüber hinaus erweist sich die Schalteinheit als sehr kostenintensiv.
Die Erfindung schlägt gemäß dem zweiten Aspekt vor, dass der Röntgengenerator neben dem mit der Netzteileinheit elektrisch gekoppelten Energieversorgungsanschluss zum elektrischen Koppeln der elektrischen Energiequelle beziehungsweise Energieversorgung einen Hilfsenergieanschluss zum Anschließen an eine unterbrechungsfreie Energiequelle beziehungsweise unterbrechungsfreie Energieversorgung aufweist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den Röntgengenerator derart zu steuern, dass der Röntgengenerator elektrische Energie vom Hilfsenergieanschluss erhält, wenn ein Erhalten von elektrischer Energie über den Energieversorgungsanschluss gestört ist, zu welchem Zweck eine ausschließlich mit dem Hilfsenergieanschluss und/oder einer Batterie des Röntgengenerators elektrisch gekoppelte und mittels der Steuereinheit steuerbare Hilfsnetzteileinheit vorgesehen ist. Durch die zusätzliche Hilfsnetzteileinheit, die vorzugsweise an die unterbrechungsfreie Energieversorgung beziehungsweise die unterbrechungsfreie Energiequelle angepasst ausgebildet ist, kann eine Energieversorgung des Röntgengenerators und damit eine Funktion des Röntgengeräts verbessert bereitgestellt werden. Insbesondere können lange Umschaltzeiten, wie sie durch die Schalteinheit des Stands der Technik erforderlich ist, weitgehend eingespart werden. Die Zuverlässigkeit der Funktion des Röntgengeräts und des Röntgengenerators kann damit erhöht werden.
Die Hilfsnetzteileinheit erlaubt es also, die aufwändige Schalteinheit einzusparen. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, dass eine geeignete Hilfsnetzteileinheit hinsichtlich des Aufwands und der Kosten erheblich günstiger als die Schalteinheit ist. Tritt eine Störung bei der Energieversorgung beziehungsweise der normalen Energiequelle auf, kann die Energieversorgung nahezu unmittelbar von der Netzteileinheit auf die Hilfsnetzteileinheit übergehen. Besonders vorteilhaft sind die Netzteileinheit und die Hilfsnetzteileinheit gleichspannungsseitig elektrisch miteinander gekoppelt, sodass ein nahezu kontinuierlicher Betrieb des Röntgengenerators und des Röntgengeräts erreicht werden kann.
Reicht die durch die unterbrechungsfreie Energieversorgung beziehungsweise die unterbrechungsfreie Energiequelle bereitstellbare Leistung für den aktuellen Betriebsmodus des Röntgengenerators nicht aus, kann ein entsprechendes Signal durch die Hilfsnetzteileinheit bereitgestellt werden, mittels dem Röntgengenerator signalisiert werden kann, dass nur eine begrenzte Leistung zur Verfügung steht. Der Röntgengenerator kann dann abhängig von diesem Signal seinen Betriebsmodus entsprechend anpassen. Dadurch kann eine entsprechende Synchronisierung erreicht werden. Die Erfindung erlaubt es also, dass der Röntgengenerator selbst die Überwachung der Energieversorgung durchführt und vorzugsweise bei Auftreten einer Störung der Energieversorgung beziehungsweise der normalen Energiequelle ein entsprechendes Umschalten auf die unterbrechungsfreie Energieversorgung beziehungsweise die unterbrechungsfreie Energiequelle vornimmt. Eine separate Signalisierung kann hierbei eingespart werden.
Bezüglich des dritten Aspekts richtet sich die Erfindung darauf, den Röntgengenerator beziehungsweise das Röntgengerät für einen Großteil der weltweit vorkommenden Niederspannungsnetze zum Zwecke der Energieversorgung in geeigneter Weise einzurichten. Insbesondere können Niederspannungsnetze mit Wechselspannungen von einphasig etwa 208 V bei etwa 60 Hz bis etwa 480 V, insbesondere dreiphasig, bei etwa 50 Hz bereitstellen. Die Netzteileinheit soll bei derartigen Wechselspannungen gleichspannungsseitig in der Lage sein, eine Gleichspannung, insbesondere eine Zwischenkreisgleichspannung, in einem Bereich von etwa 400 V bis etwa 750 V bereitstellen zu können. Vorzugsweise soll die Netzteileinheit sowohl für einen einphasigen als auch für einen mehrphasigen, insbesondere einen dreiphasigen, Betrieb ausgelegt sein. Insbesondere bei einem einphasigen Wechselspannungsnetz als Energieversorgungsnetz mit einer Wechselspannung von etwa 208 V kann das Problem auftreten, dass durch Gleichrichtung mittels der Netzteileinheit die minimale Gleichspannung von etwa 400 V nicht erreicht werden kann. Im Stand der Technik ist deshalb in einem solchen Fall ein zusätzlicher Vortransformator vorgesehen, mittels dem die einphasige Wechselspannung auf ein geeignetes Wechselspannungsniveau angehoben werden kann.
Aber nicht nur hierfür werden Netztransformatoren eingesetzt, sondern abhängig von den unterschiedlichen Energieversorgungsnetzen ist es häufig üblich, entsprechend leistungsstarke Vortransformatoren zur Anpassung an die unterschiedlichen Wechselspannungsnetze vorzusehen. Solche Vortransformatoren sind teuer und benötigen darüber viel Bauraum im Röntgengenerator.
Es besteht zwar die Möglichkeit, die Netzteileinheit unter Nutzung von aktiven Gleichrichtertopologien dazu zu ertüchtigen, einen Hochsetzstellbetrieb bereitstellen zu können, um die benötigte Zwischenkreisgleichspannung erreichen zu können, jedoch erweist sich diese Option insofern als nachteilig, als dass ebenfalls ein hoher Bauteil- und Bauraumaufwand erforderlich ist. Darüber hinaus erhöht sich auch ein Logistikaufwand in Bezug auf Hard- und Software, insbesondere in Bezug auf das Steuern von Schaltelementen. Die Systemkosten sind dadurch erhöht.
Eine Variation der Netzteileinheit in Bezug auf eine Anpassung an ein jeweiliges Energieversorgungsnetz kann zwar realisiert werden, jedoch geht dadurch die Möglichkeit einer automatischen Adaption verloren. Darüber hinaus ist auch hier ein erhöhter Aufwand in Bezug auf Herstellung und Wartung erforderlich.
Die Erfindung basiert insbesondere bezüglich des dritten Aspekts auf dem Gedanken, dass eine Netzteileinheit, die eine einstellbare Spannungsverdopplungsfunktion bereitzustellen vermag, die die vorgenannten Probleme des Stands der Technik lösen kann. Dabei ermöglicht es die Erfindung, die Spannungsverdopplungsfunktion basierend auf einer Brückengleichrichterschaltungsstruktur für einen Dreiphasenbetrieb auszubilden. Dadurch kann die Spannungsverdopplungsfunktion auf besonders einfache Weise kostengünstig und effektiv realisiert werden.
Zu diesem Zweck umfasst der Brückengleichrichter gleichspannungsseitig zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren, die im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Kapazität zum Glätten der gleich gerichteten Spannung dienen. Durch die paarweise in Reihe geschalteten Schaltelemente werden Reihenschaltungen gebildet, die untereinander parallel geschaltet sind und die zugleich auch parallel an die in Reihe geschalteten Kondensatoren angeschlossen sind. Dadurch können jeweilige Mittelanschlüsse der Reihenschaltungen dazu dienen, jeweilige Phasen der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes anzuschließen. Dabei kann vorgesehen sein, dass nicht nur eine dreiphasige Wechselspannung angeschlossen wird, sondern es kann auch ein Betrieb an einer einphasigen Wechselspannung oder einer zweiphasigen Wechselspannung vorgesehen sein. Ist eine einphasige Wechselspannung energieversorgungsseitig vorgesehen, kann diese zwischen zweien der Mittelanschlüsse der Reihenschaltungen angeschlossen sein.
Um nun eine Spannungsverdopplungsfunktionalität realisieren zu können, ist die Schalteinheit vorgesehen, die zum Beispiel als elektromechanische Schalteinheit, als manuell betätigbare Schalteinheit oder auch eine mittels eines Antriebs betätigbare Schalteinheit sein kann. Darüber hinaus kann die Schalteinheit natürlich auch durch ein oder mehrere elektronische Schaltelemente gebildet sein, um die gewünschte Schaltfunktionalität realisieren zu können. Dabei ist vorgesehen, dass ein erster Anschluss der Schalteinheit an den Mittelanschluss einer der Reihenschaltungen und ein zweiter Anschluss der Schalteinheit an den Mittelanschluss der in Reihe geschalteten Kondensatoren angeschlossen sind. Dadurch kann erreicht werden, dass in einem ausgeschalteten Schaltzustand der Schalteinheit eine normale Gleichrichterfunktion des Brückengleichrichters realisiert werden kann. Ist hingegen die Schalteinheit im eingeschalteten Schaltzustand, kann, insbesondere bei einem einphasigen Anschluss, eine Spannungsverdopplungsfunktionalität realisiert werden. Dabei ist vorgesehen, dass bei der einphasigen Wechselspannung wenigstens eines der Potentiale der einphasigen Wechselspannung auch am ersten Anschluss der Schalteinheit angeschlossen ist. Das zweite Potential der Wechselspannung an einem beliebigen der weiteren beiden Mittelanschlüsse der Reihenschaltungen angeschlossen sein.
Die Schaltelemente des Brückengleichrichters können durch Dioden gebildet sein. Darüber hinaus können die Schaltelemente des Brückengleichrichters zumindest teilweise auch durch Thyristoren, TRIACs, aber dem Grunde nach auch durch geeignete Transistoren gebildet sein, die in einem Schaltbetrieb betrieben werden. Die Kondensatoren sind vorzugsweise hinsichtlich der Spannungsfestigkeit und der elektrischen Kapazität im Wesentlichen gleich ausgebildet.
Die Struktur des Brückengleichrichters wird im Stand der Technik dem Grunde nach auch als B6-Brückengleichrichter bezeichnet.
Durch eine Messung der Wechselspannung kann erkannt werden, ob ein einphasiges oder ein mehrphasiges Energieversorgungsnetz vorliegt und ob zum Erreichen der minimalen Gleichspannung beziehungsweise Zwischenkreisgleichspannung der Spannungsverdopplungsbetrieb erforderlich ist. Wenn zum Beispiel ein Energieversorgungsnetz mit einer einphasigen Wechselspannung ermittelt wird, kann die Schalteinheit automatisiert in den eingeschalteten Schaltzustand geschaltet werden. Dem Grunde nach braucht die Schalteinheit jedoch nicht steuerbar zu sein. Ist nämlich eine automatisierte Adaption an das Energieversorgungsnetz nicht erforderlich, kann zum Beispiel ein manuelles Schalten der Schalteinheit vorgesehen sein, beispielsweise indem eine elektrisch leitfähige Brücke an einer entsprechenden Stelle eingeschraubt beziehungsweise eingesteckt wird, sodass der eingeschaltete Schaltzustand der Schalteinheit hergestellt ist.
Bei einem Betrieb an einem Energieversorgungsnetz mit einer dreiphasigen Wechselspannung kann diese nach dem gewöhnlichen Gleichrichterprinzip durch den Brückengleichrichter gleich gerichtet werden. In diesem Betriebszustand ist die Schalteinheit vorzugsweise im ausgeschalteten Schaltzustand.
Insgesamt ermöglicht es die Erfindung, die Flexibilität hinsichtlich des Röntgengenerators und damit auch hinsichtlich des Röntgengeräts erheblich zu verbessern und Kosten sowie Aufwand für die Wartung reduzieren zu können. Dabei erweist sich insbesondere der modulare Aufbau als Vorteil, der mit den weiteren Aspekten bedarfsweise kombiniert werden kann, um die Flexibilität bei geringen Kosten und geringem Aufwand zu verbessern.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Trägereinheit wenigstens für die wenigstens eine Einheit wenigstens zwei Modulaufnahmen bereitstellt, wobei die Trägereinheit ausgebildet ist, in diesen Modulaufnahmen angeordnete Module im Parallelbetrieb zu betreiben. Parallelbetrieb meint in diesem Zusammenhang, dass die Module unmittelbar parallel betrieben werden können. Darüber hinaus kann der Parallelbetrieb jedoch auch umfassen, dass die Module zumindest teilweise zeitversetzt zueinander betrieben werden, beispielsweise nach Art eines Zeitmultiplexes oder dergleichen. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass die Module abwechselnd voneinander betrieben werden. Schließlich kann auch vorgesehen sein, dass die Module lediglich bei einem entsprechenden technischen Erfordernis, beispielsweise einer vorgegebenen Leistung oder dergleichen, im Parallelbetrieb betrieben werden. Ansonsten kann auch der Betrieb von lediglich einem einzigen Modul vorgesehen sein. Die Trägereinheit kann entsprechende Steuermittel umfassen, mit denen erkannt werden kann, ob ein Modul in der Modulaufnahme angeordnet ist. Wird ein entsprechendes Modul detektiert, kann dies mit entsprechenden Steuersignalen angesteuert werden. Darüber hinaus kann mittels der Trägereinheit geprüft werden, ob das Modul in einer zugeordneten Modulaufnahme angeordnet ist. Das Modul kann dann in Betrieb genommen werden, wenn eine entsprechende Anordnung ermittelt worden ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit ausgebildet ist, die in diesen Modulaufnahmen angeordneten Module unabhängig voneinander zu betreiben. Es können somit für die Module individuelle Steuersignale vorgesehen sein, die es erlauben, die Module auch individuell zu betreiben. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die Module mit den gleichen Steuersignalen versehen werden, um diese in einem geeigneten Parallelbetrieb betreiben zu können. Der unabhängige Betrieb der Module erlaubt es, ein jeweiliges der Module bedarfsweise zu aktivieren beziehungsweise zu deaktivieren. Dadurch kann die Flexibilität des Röntgengenerators, insbesondere des Röntgengeräts weiter verbessert werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit wenigstens einen Teil der Steuereinheit für den Röntgengenerator umfasst. Dem Grunde nach kann die Trägereinheit natürlich auch die gesamte Steuereinheit des Röntgengenerators umfassen. Die Steuereinheit kann somit dazu genutzt werden, zu ermitteln, welche und gegebenenfalls wieviele Module vorhanden sind, um dann eine entsprechende Steuerung des Röntgengenerators bereitzustellen. Die Trägereinheit kann eine elektronische Baugruppe, insbesondere eine Hardwarebaugruppe umfassen, mittels der die entsprechende Steuerungsfunktionalität bereitgestellt werden kann. Die Steuereinheit kann neben einer Hardwarebaugruppe jedoch auch eine programmgesteuerte Rechnereinheit umfassen, die zumindest einen Teil der Funktionalität der Steuereinheit bereitstellt. Darüber hinaus kann die Steuereinheit auch Sensoren umfassen, mittels denen die Anzahl und die Art der Module in den Modulaufnahmen ermittelt werden kann. Hierdurch kann die Funktionalität weiter verbessert werden.
Ferner kann die Trägereinheit ein Gehäuse umfassen, an dem die wenigstens eine Modulaufnahme angeordnet ist. Die Trägereinheit kann somit eine vor mechanischen und/oder äußeren Einwirkungen geschützte Baugruppe darstellen, die zugleich auch die wenigstens eine Modulaufnahme bereitzustellen vermag. Dadurch kann ein Aufwand für die Modulaufnahme reduziert werden. Zugleich ist es möglich, dass die Modulaufnahme auch von dem Gehäuse umfasst ist, sodass ein in der Modulaufnahme angeordnetes Modul durch das Gehäuse ebenfalls geschützt sein kann. Das Gehäuse kann geschlossen oder auch als offener Rahmen oder dergleichen ausgebildet sein.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Modulaufnahme eine mit einer Wärmesenke thermisch gekoppelte Wärmesenkeneinheit umfasst, die ausgebildet ist, mit einem Wärmesenkenelement des wenigstens einen Moduls in der Modulaufnahme thermisch gekoppelt zu werden. Dadurch kann erreicht werden, dass Verlustwärme eines Moduls auf einfache Weise über den Röntgengenerator abgeführt werden kann. Vorzugsweise kann die Wärmesenke von der Trägereinheit umfasst sein. Sie kann jedoch in alternativen Ausgestaltungen auch als separate Wärmesenkeneinheit ausgebildet sein. Die Wärmesenkeneinheit kann nach Art einer HeatPipe, durch einen wärmeleitfähigen Körper, einen Kühlmittelkreislauf und/oder dergleichen gebildet sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Wärmesenkenelement des Moduls die Wärmesenkeneinheit im in der Modulaufnahme angeordneten Zustand automatisch koppelt. Es braucht in diesem Fall keine separate Verbindung zwischen dem Wärmesenkenelement und der Wärmesenkeneinheit vorgesehen zu werden. Alleine die mechanische Anordnung des Moduls in der Modulaufnahme kann also eine entsprechende Kühlungsfunktion für das Modul bereitstellen. Das Wärmesenkenelement kann modulseitig mit Bauteilen verbunden sein, die im bestimmungsgemäßen Betrieb des Moduls Wärme erzeugen, die abgeführt werden soll.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Modul und/oder die Trägereinheit eine elektrische Schutzeinheit zum Schützen des Moduls und/oder der Trägereinheit bei einer Falschanordnung des wenigstens einen Moduls in der wenigstens einen Modulaufnahme aufweist. Dadurch kann erreicht werden, dass das Anordnen eines Moduls in einer nicht diesem Modul zugeordneten Modulaufnahme nicht eine Beschädigung des Moduls und/oder der Trägereinheit zur Folge hat. Vielmehr kann erreicht werden, dass diese Fehlbestückung erkannt wird und es kann eine entsprechende Meldung ausgegeben werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit in Bezug auf die Herstellung und die Warnung des Röntgengenerators weiter verbessert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Module und die Modulaufnahmen standardisiert ausgebildet sind. Dadurch ist es möglich, die Module in den unterschiedlichsten Modulaufnahmen anzuordnen. Insgesamt erlaubt es diese Weiterbildung, dass die Module mit vorzugsweise einheitlichen Abmessungen in Bezug auf die Modulaufnahme und auch einheitlichen elektrischen Anschlüssen ausgebildet sein können, sodass die Module austauschbar in den Modulen angeordnet sein können. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn die Module mittels Steckverbindungstechnik in den jeweiligen Modulaufnahmen lösbar angeordnet werden können. Dadurch kann eine besonders einfache Handhabung bei zuverlässigem Betrieb erreicht werden.
Die Modulaufnahme kann zum Beispiel durch einen Einschubschacht, einen Steckplatz, einen Montageplatz oder dergleichen an der Trägereinheit gebildet sein, in der das Modul angeordnet werden kann. Vorzugsweise bewirkt das Anordnen des Moduls in einer entsprechenden Modulaufnahme, das dieses nicht nur mechanisch fixiert, sondern zugleich auch elektrisch angeschlossen ist. Natürlich können ergänzende Befestigungsmöglichkeiten und/oder Anschlussmöglichkeiten vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Modulaufnahme zur lösbaren Anordnung des wenigstens einen Moduls ausgebildet. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass eine Steckverbindungstechnik genutzt wird, um das Modul in der Modulaufnahme anzuordnen. Die Steckverbindungstechnik kann darüber hinaus auch dazu dienen, einen elektrischen Anschluss zu erreichen. Vorzugsweise kann mit der Steckverbindung sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Verbindung hergestellt werden.
Vorzugsweise umfasst der Röntgengenerator ein Gehäuse, in dem die Trägereinheit und das wenigstens eine Modul angeordnet sind. Für die Trägereinheit und gegebenenfalls auch für das Modul braucht also nicht ein separates Gehäuse vorgesehen zu werden. Vielmehr kann durch ein gemeinsames Gehäuse des Röntgengenerators eine Schutzwirkung für die Einheiten des Röntgengenerators, insbesondere für die Trägereinheit und dessen Modul erreicht werden.
Weiterhin umfasst der Röntgengenerator vorzugsweise wenigstens eine Stromschiene zum energietechnischen Koppeln des wenigstens einen Moduls, die derart angeordnet ist, dass ein am wenigstens einen Modul angeordnetes elektrisches Kontaktelement bei Anordnung des wenigstens einen Moduls in der Modulaufnahme die Stromschiene elektrisch kontaktiert. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für Module, die zur Verarbeitung von großen elektrischen Leistungen dienen und die ebenfalls in einer vorzugsweise Steckverbindungstechnik in der Modulaufnahme angeschlossen werden sollen. Durch das Kontaktelement kann erreicht werden, dass das Anordnen des Moduls in der Modulaufnahme zugleich auch die Stromschiene kontaktiert, sodass ein elektrischer Anschluss hergestellt wird, mit dem elektrische Energie in großer Leistung übertragen werden kann. Die Stromschiene ist ein elektrisch leitfähiges Bauteil, welches vorzugsweise elektrisch isoliert im Röntgengenerator angeordnet ist und von dem Kontaktelement kontaktiert werden kann. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Kontaktelements keine Isolierung der Stromschiene vorgesehen ist. Die Stromschiene kann zum Beispiel aus Metall, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Legierungen hiervon und/oder dergleichen gebildet sein. Im Übrigen gilt dies auch für das Kontaktelement. Das Kontaktelement kann darüber hinaus eine Kontaktfeder umfassen, die es erlaubt, einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zur Stromschiene herstellen zu können. Vorzugsweise ist die Kontaktfeder zum Übertragen großer Ströme ausgelegt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Modul wenigstens ein mechanisches Verbindungselement aufweist, mittels welchem mehrere in jeweiligen Modulaufnahmen angeordnete Module mechanisch miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement kann zum Beispiel einen Vorsprung, eine Rastnase, aber auch einen Niet, eine Schraube und/oder dergleichen umfassen, mittels denen die Module untereinander mechanisch verbunden werden können. Vorzugsweise sind die Modulaufnahmen derart angeordnet, dass die darin angeordneten Module in entsprechender geeigneter Weise benachbart zueinander angeordnet sind, sodass eine mechanische Verbindung mittels des Verbindungselements erreicht werden kann.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Trägereinheit, insbesondere die wenigstens eine Modulaufnahme, und/oder das wenigstens eine Modul ein Isolationselement aufweist. Mittels des Isolationselements kann eine elektrische Isolation zwischen insbesondere benachbart angeordneten Modulen und/oder zwischen einem jeweiligen der Module und der Trägereinheit hergestellt werden. Das Isolationselement kann durch eine geeignet ausgebildete elektrisch nicht leitfähige Scheibe oder dergleichen gebildet sein. Natürlich kann das Isolationselement auch durch eine entsprechend isolierende Beschichtung des Moduls oder der Modulaufnahme oder der Trägereinheit gebildet sein. Auch Kombinationen hiervon können vorgesehen sein. Das Isolationselement kann aus einem mehrschichtigen Werkstoff gebildet sein, beispielsweise einer mit einem Isolationswerkstoff beschichteten Metallscheibe, einer Kunststoffplatte, einer Keramikscheibe, Kombinationen hiervon und/oder dergleichen. Je nach Bedarf kann das Isolationselement aber auch Öffnungen aufweisen, um zum Beispiel einen elektrischen Anschluss zu ermöglichen, Verbindungselemente anordnen zu können und/oder dergleichen.
Vorzugsweise können wenigstens die Netzteileinheit und die Hilfsnetzteileinheit als einzeln handhabbare Module ausgebildet sein, und der Röntgengenerator kann eine Trägereinheit aufweisen, die wenigstens eine Modulaufnahme für das Modul der Netzteileinheit und das Modul der Hilfsnetzteileinheit aufweist, wobei die jeweiligen Modulaufnahmen und die jeweiligen Module hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen, ihrer elektrischen Anschlüsse sowie ihrer elektrischen Eigenschaften angepasst zueinander ausgebildet sein. Dadurch kann auch für den zweiten Aspekt eine einfache Realisierung unter Nutzung des modularen Aufbaus erreicht werden.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Batterie als Modul ausgebildet ist. Dadurch kann die Batterie auch vom Röntgengenerator umfasst sein. Insbesondere ermöglicht es diese Ausgestaltung, die Batterie in den Röntgengenerator auf einfache Weise zu integrieren. Natürlich können auch mehrere Module vorgesehen sein, um die Batterie zu bilden.
Ferner wird bezüglich insbesondere des dritten Aspekts weiterhin vorgeschlagen, dass wenigstens eines der Schaltelemente der Reihenschaltung, deren Mittelanschluss an die Schalteinheit angeschlossen ist, durch eine Diode gebildet ist. Dadurch kann der Brückengleichrichter insgesamt hinsichtlich des Aufwands einfacher und kostengünstiger gestaltet werden. Darüber hinaus kann mit einer Diode häufig eine kleinere Verlustleistung realisiert werden, als dies mit einem Schaltelement wie einem Thyristor oder dergleichen realisiert werden kann. Dadurch können auch Verluste reduziert werden. Schließlich kann auch Steuerungsaufwand reduziert werden, weil für eine Diode kein Steueraufwand betrieben zu werden braucht. Bei steuerbaren Halbleitern wie Thyristoren ist dies anders. Vorzugsweise sind jedoch beide Schaltelemente dieser Reihenschaltung durch Dioden gebildet. Dadurch kann eine besonders einfache Realisierung der Erfindung insbesondere in Bezug auf den dritten Aspekt erreicht werden.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, einen Schaltzustand der Schalteinheit abhängig von einer Anzahl der Phasen und/oder einer Amplitude der Wechselspannung einzustellen. In dieser Ausgestaltung kann mittels der Steuereinheit also eine automatisierte Steuerung der Schalteinheit erreicht werden, und zwar abhängig davon, ob am Brückengleichrichter eine einphasige oder eine dreiphasige Wechselspannung anliegt. Darüber hinaus kann auch eine Amplitude der Wechselspannung ermittelt werden, um abhängig von wenigstens einem der ermittelten Werte den Schaltzustand der Schalteinheit entsprechend einstellen zu können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass, wenn eine dreiphasige Wechselspannung detektiert wird, die Schalteinheit in den ausgeschalteten Zustand geschaltet wird. Wird hingegen eine einphasige Wechselspannung ermittelt, kann ergänzend die Amplitude der Wechselspannung ermittelt werden. Ist die Amplitude der Wechselspannung kleiner als ein vorgegebener Vergleichswert, kann vorgesehen sein, dass die Schalteinheit in den eingeschalteten Schaltzustand geschaltet wird. Ist die Amplitude hingegen größer als der Vergleichswert, kann vorgesehen sein, dass die Schalteinheit im ausgeschalteten Schaltzustand verbleibt. Dadurch kann erreicht werden, dass eine Spannungsverdopplungsfunktion nur dann durchgeführt wird, wenn sie aufgrund der Amplitude der Wechselspannung erforderlich ist. Dadurch kann die Funktion des Brückengleichrichters weiter verbessert werden.
Natürlich kann der dritte Aspekt auch mit den vorhergehenden ersten und zweiten Aspekten der Erfindung kombiniert sein, um den Röntgengenerator weiter zu verbessern.
Die für den Röntgengenerator gemäß der Erfindung angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten gleichermaßen für das mit dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator ausgerüstete Röntgengerät und umgekehrt.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich durch die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. In den FIG bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
Es zeigen:

1 in einer schematischen Seitenansicht einen Röntgengenerator gemäß der Erfindung, der modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist;
2 den Röntgengenerator gemäß 1 in einer gegenüberliegenden schematischen Seitenansicht;
3 den Röntgengenerator gemäß 1 in einer schematischen Draufsicht;
4 in einer schematischen Darstellung von unten den Röntgengenerator gemäß 1;
5 in einer schematischen Schnittansicht den Röntgengenerator gemäß 1;
6 in einer schematischen Schnittansicht eine gegenüberliegende Darstellung des Röntgengenerators gemäß 5;
7 eine schematische perspektivische Darstellung des Röntgengenerators gemäß 1;
8 eine schematische perspektivische Darstellung des Generators wie in 7 jedoch mit geschlossenem Gehäuse;
9 eine schematische Draufsicht auf ein Modul des Röntgengenerators gemäß 1;
10 eine schematische Schnittdarstellung des Moduls gemäß 9 entlang einer Linie X-X in 9;
11 eine schematische Seitenansicht des Moduls gemäß 9;
12 eine schematische Unteransicht des Moduls gemäß 9;
13 eine schematische perspektivische Darstellung eines Isolierelements für das Modul gemäß 9;
14 eine schematische perspektivische Darstellung des Moduls gemäß 9 in einer ersten Ansicht;
15 eine schematische perspektivische Darstellung des Moduls gemäß 9 in einer zweiten Darstellung;
16 eine schematische Seitenansicht einer Halterung für Stromschienen;
17 eine schematische perspektivische Ansicht der Halterung gemäß 16;
18 eine schematische Blockdarstellung eines Röntgengenerators;
19 eine schematische Blockschaltbilddarstellung des Röntgengenerators gemäß 18 im Bereich eines Netzgleichrichters in einer ersten Ausgestaltung mit einer unterbrechungsfreien Energieversorgung;
20 eine schematische Blockdarstellung wie 19 für eine zweite Ausgestaltung einer unterbrechungsfreien Energieversorgung mittels einer Batterie des Röntgengenerators;
21 bis 26 schematische Schaltbilddarstellungen von Netzgleichrichtern des Röntgengenerators der Erfindung.

18 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung einen vereinfachten grundlegenden Aufbau eines Röntgengenerators 10 eines nicht weiter dargestellten Röntgengeräts 16. Der Röntgengenerator 10 dient zum Betreiben einer Röntgenröhre 12 als Röntgenquelle des Röntgengeräts 16.
Der Röntgengenerator 10 umfasst eine Steuereinheit 18 für den Röntgengenerator 10, einen Netzgleichrichter 20 als Netzteileinheit, der einen Netzanschluss 50 als Energieversorgungsanschluss zum Anschließen an ein Energieversorgungsnetz 56, wie dem öffentlichen Energieversorgungsnetz aufweist. Ferner umfasst der Röntgengenerator 10 einen Hochspannungswechselrichter 22 und einen Hochspannungserzeuger 114 als Hochspannungseinheit zum Bereitstellen von Hochspannung für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Röntgenröhre 12. Der Hochspannungserzeuger 114 kann beispielsweise einen Transformator und einen Gleichrichter umfassen. Weiterhin umfasst der Röntgengenerator 10 einen Anodenantriebswechselrichter 26 als Anodensteuereinheit für eine rotierende Anode der Röntgenröhre 12, eine Fokussierendstufe 24 als Fokussiereinheit für die Röntgenröhre 12, einen Heizwechselrichter 28 als Kathodensteuereinheit für eine Kathode der Röntgenröhre 12 sowie eine Schnittstelleneinheit 30 zum kommunikationstechnischen Verbinden des Röntgengenerators 10. Die Fokussierendstufe 24 und der Heizwechselrichter 28 können alternativ mit dem Hochspannungserzeuger 114 oder auch unmittelbar mit der Röntgenröhre 12 elektrisch gekoppelt sein. Dies ist durch Pfeile 116 dargestellt.
Über die Schnittstelleneinheit 30 kann der Röntgengenerator 10 mit einem Anwendungssystem 14 des Röntgengeräts 16 kommunikationstechnisch gekoppelt werden, sodass Röntgenaufnahmen in vorgebbarer Weise durchgeführt und ausgewertet werden können. Über die Schnittstelleneinheit 30 können zum Röntgengenerator 10 entsprechende Einstellungen als Daten übermittelt werden, sodass eine vorgegebene Aufnahmequalität erreicht werden kann. Die Schnittstelleneinheit 30 ist kommunikationstechnisch mit der Steuereinheit 18 gekoppelt, sodass in der Steuereinheit 18 die entsprechenden Daten zur Verfügung stehen. Die Schnittstelleneinheit 30 dient somit unter anderem dazu, eine kommunikationstechnische Ankopplung an unterschiedliche Anwendungssysteme 14 zu ermöglichen. Dadurch können unterschiedlichste Arten von Röntgengeräten 16 realisiert werden.
Eine Signalschnittstelle zwischen der Steuereinheit 18 und den angekoppelten leistungselektronischen Funktionseinheiten beziehungsweise Modulen ist vorliegend vorzugsweise nach folgender generischen Struktur ausgebildet:
Als „Downlink“ wird im Folgenden die Signalflussrichtung von der Steuereinheit 18 zu den angekoppelten Funktionseinheiten beziehungsweise Modulen benannt. Die umgekehrte Richtung entsprechend als „Uplink“ benannt.

1. Downlink - differentielle digitale Ansteuersignale für leistungselektronische Schalter, zum Beispiel nach RS 422 Standard.
2. Uplink - differentielle digitale Rückmeldesignale für Fehlerzustände der leistungselektronischen Schalter, zum Beispiel nach RS 422 Standard.
3. Downlink - differentielle digitale Rücksetz-Signale zum Rücksetzen der Fehlermeldungen von leistungselektronischen Schaltern, zum Beispiel nach RS 422 Standard.
4. Uplink - differentielle analoge oder digitale Rückmeldesignale für Istgrößen der Funktionseinheiten beziehungsweise Module, zum Beispiel nach RS 422 Standard.
5. Uplink / Downlink - digitale Buskommunikation für Überwachungsfunktionen oder Haupt- Steuerfunktionen der Funktionseinheiten beziehungsweise Module, zum Beispiel nach CAN Standard.

1 zeigt nun eine schematische Frontansicht des Röntgengenerators 10 gemäß der Erfindung. Zu erkennen ist, dass der Röntgengenerator 10 modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist, zu welchem Zweck einige der vorgenannten Einheiten als einzeln handhabbare Module 32 ausgebildet sind. Ferner umfasst der Röntgengenerator 10 eine Trägereinheit 34 (5, 6) die für die Module 32 entsprechende Modulaufnahmen 36 bereitstellt. Die Modulaufnahmen 36 und die Module 32 sind hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen, ihrer elektrischen Anschlüsse sowie ihrer elektrischen Eigenschaften angepasst zueinander ausgebildet. Die 2 bis 4 zeigen entsprechende weitere Ansichten des Röntgengenerators 10 gemäß 1. Zu erkennen ist, dass der Röntgengenerator 10 ein Gehäuse 42 aufweist, in welchem sämtliche Komponenten beziehungsweise Einheiten des Röntgengenerators 10 angeordnet sind. Zum Zwecke der Kühlung weist das Gehäuse 42 Durchgangsöffnungen auf, wie anhand der 2 und 4 ersichtlich ist.
Aus den 2 bis 8 ist ersichtlich, dass das Gehäuse 42 eine Kabeldurchführung 96 für ein Energieversorgungskabel aufweist, mittels welchem der Röntgengenerator 10 an das Energieversorgungsnetz 56 angeschlossen werden kann.
Die Trägereinheit 34 ist vorliegend derart ausgebildet, dass für eine der Einheiten des Röntgengenerators 10 zwei Modulaufnahmen 36 bereitgestellt sind. Die Trägereinheit 34 ist ferner ausgebildet, die in diesen Modulaufnahmen 36 angeordneten Module 32 im Parallelbetrieb zu betreiben.
Vorliegend ist vorgesehen, dass der Netzgleichrichter 20 durch entsprechend parallelgeschaltete Module 32 gebildet ist. Dem Grunde nach kann jedoch auch für eine der anderen Einheiten, beispielsweise dem Hochspannungswechselrichter 22, der Fokussierendstufe 24, dem Anodenantriebswechselrichter 26, dem Heizwechselrichter 28, sowie gegebenenfalls auch der Schnittstelleneinheit 30 entsprechend vorgesehen sein. Beispielsweise kann für den Hochspannungswechselrichter 22 vorgesehen sein, dass je nach erforderlicher Leistung zum Bereitstellen der erforderlichen Hochspannung eine entsprechende Anzahl von Modulen 32 parallelgeschaltet betrieben wird. Mit dem Hochspannungswechselrichter 22 kann eine geeignete Hochspannung zum Betrieb der Röntgenröhre 12 bereitgestellt werden, die in der Regel mehrere kV beträgt, beispielsweise 150 kV oder dergleichen. Die Fokussierendstufe 24 dient insbesondere dazu, einen Elektronenstrahl in der Röntgenröhre 12 zu beeinflussen, damit dieser in vorgebbarer Weise auf die Anode der Röntgenröhre 12 auftrifft. Der Anodenantriebswechselrichter 26 dient insbesondere dazu, die Anode der Röntgenröhre 12 in vorgebbarer Weise zu betreiben, beispielsweise indem eine Rotation der Anode eingestellt wird oder dergleichen. Mit dem Heizwechselrichter 28 können Einstellungen der Kathode der Röntgenröhre 12 vorgenommen und realisiert werden. Dies umfasst vorzugsweise auch den Betrieb einer Heizeinrichtung für die Kathode und dergleichen.
Die Module 32 sind ebenso wie die Modulaufnahmen 36 vorliegend standardisiert ausgebildet, sodass die Module 32 auf einfache Weise vorzugsweise in nahezu beliebigen Modulaufnahmen 36 angeordnet werden können. Die Trägereinheit 34 beziehungsweise die Steuereinheit 18 können ermitteln, in welcher Modulaufnahme 36 was für ein Modul 32 angeordnet ist und somit eine entsprechende Steuerung des jeweiligen Moduls 32 veranlassen. Dadurch kann der Röntgengenerator 10 auf einfache Weise nahezu beliebig konfiguriert werden.
Vorzugsweise sind die Module 32 standardisiert, sodass der Röntgengenerator 10 durch die Bestückung mit Modulen 32 skaliert werden kann. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass Module 32 für den Hochspannungswechselrichter 22 gleich ausgebildet sind und abhängig von der durch den Röntgengenerator 10 bereitzustellenden Leistung der Hochspannung eine entsprechende Anzahl von Modulen 32 in den jeweiligen Modulaufnahmen 36 angeordnet werden. Durch den parallelen Betrieb der Module 32 kann dann die gewünschte Leistung erreicht werden. Dies gilt natürlich ebenso auch für die anderen Einheiten. Darüber hinaus kann je nach spezifischer Anwendung des Röntgengenerators 10 auch vorgesehen sein, dass unterschiedlichste Funktionen durch entsprechende Bestückung mit Modulen 32 realisiert werden können.
Die Trägereinheit 34 ist vorliegend ebenfalls dazu ausgebildet, dass die in den Modulaufnahmen 36 angeordneten Module 32 auch unabhängig voneinander betrieben werden können. Bei parallel betreibbaren Modulen 32 kann somit erreicht werden, dass abhängig von einem jeweiligen Leistungserfordernis nur die hierfür erforderlichen Module 32 aktiviert und im Parallelbetrieb betrieben werden. Dadurch kann sowohl der Wirkungsgrad verbessert als auch die Zuverlässigkeit des Geräts erhöht werden, weil nämlich nicht sämtliche Module 32 bei einem Teilleistungsbetrieb betrieben zu werden brauchen.
5 zeigt in einer schematisch aufgeschnittenen Seitenansicht den Röntgengenerator 10 gemäß 1, bei dem ein Modul 32 in einer Modulaufnahme 36 aufgenommen ist. Vorliegend ist hierzu eine Einschubtechnik vorgesehen. Rückseitig ist erkennbar, dass die Trägereinheit 34 vorgesehen ist, die die Modulaufnahmen 36 bereitstellt. 6 zeigt eine entsprechende Schnittansicht in einer gegenüberliegenden Darstellung. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Röntgengenerators 10 gemäß 1, wobei vorderseitig die Module 32 erkennbar sind. Die Module 32 sind in die jeweiligen Modulaufnahmen 36 eingeschoben. Ferner ist erkennbar, dass ein Kühlluftkanal 38 vorgesehen ist, mittels dem die Module 32 mit Kühlluft beaufschlagt werden können. Der Röntgengenerator 10 stellt somit eine Wärmesenke bereit. 8 zeigt den Röntgengenerator 10 in einer perspektivischen Darstellung mit einem geschlossenen Gehäuse.
9 zeigt in einer schematischen Draufsicht exemplarisch ein Modul 32, wie es im Röntgengenerator 10 angeordnet ist. Dieses Modul 32 kann einer jeweiligen der Einheiten des Röntgengenerators 10 zugeordnet sein. 10 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X in 9, wohingegen 11 eine stirnseitige Seitenansicht darstellt. 12 zeigt das Modul 32 gemäß 9 von einer gegenüberliegenden Seite.
Zu erkennen ist, dass das Modul 32 zwei Kühlkörper 40 aufweist, die das Modul 32 quer durchragen. An diesen Stellen ist ein nicht weiter bezeichnetes Modulgehäuse des Moduls 32 geöffnet, sodass die Kühlkörper 40 mit Kühlluft über den Kühlluftkanal 38 beaufschlagt werden können. Die Kühlkörper 40 stellen somit Wärmesenkenelemente dar.
Aus den 9 bis 12 ergibt sich, dass das Modul 32 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist. An einer Rückseite 98 des Moduls 32 ist ein Steckverbinder 100 vorgesehen, der im eingeschobenen Zustand des Moduls 32 in der Modulaufnahme 36 einen entsprechenden komplementär ausgebildeten Steckverbinder der Trägereinheit 34 kontaktiert, wodurch eine Kommunikationsverbindung hergestellt wird, und zwar insbesondere zur Steuereinheit 18. Darüber hinaus umfasst das Modul 32 rückseitig Kontaktelemente 46, die dazu dienen, im in der Modulaufnahme 36 angeordneten eingeschobenen Zustand im Folgenden noch erläuterte Stromschienen 44 kontaktieren zu können. Dadurch kann eine Energieversorgung für das Modul 32 auch bei einer großen elektrischen Leistung realisiert werden.
Hierzu umfasst die Trägereinheit 34 Stromschienen 44, die mittels eines Stromschienenhalters 102 in einer vorgegebenen Position im Bereich der Modulaufnahmen 36 angeordnet sind. Die Stromschienenhalter 102 sind in den 16 und 17 dargestellt. 16 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Stromschienenhalter 102, wohingegen 17 eine perspektivische Darstellung zeigt. Zu erkennen ist, dass der Stromschienenhalter 102 zwei als Öffnungen ausgebildete Stromschienenkanäle 104 aufweist, die der Aufnahme der Stromschienen 44 dienen (5, 6), Die Stromschienenhalter 102 sind vorliegend im rückwärtigen Bereich des Gehäuses 42 des Röntgengenerators 10 angeordnet, sodass die Module 32 im in der Modulaufnahme 36 eingeschobenen Zustand mittels der Kontaktelemente 46 die Stromschienen 44 kontaktieren können.
Die vorliegende Ausgestaltung des Röntgengenerators 10 nach Art eines Baukastensystems ermöglicht es, dass die in der Modulaufnahme 36 angeordneten Module nahezu beliebig getauscht werden können. Dies erleichtert nicht nur die Herstellung des Röntgengenerators 10, sondern es erleichtert auch die Wartung. Zu diesem Zweck sind die Module 32 vorliegend insbesondere lösbar in der Modulaufnahme 36 angeordnet.
13 zeigt in einer schematisch perspektivischen Ansicht ein Isolationselement 48, welches vorliegend aus Kunststoff gebildet ist und nach Art einer rechteckförmigen Platte ausgebildet ist. Mittels Verbindungsstiften 112 kann das Isolationselement 48 mit einem jeweiligen der Module 32 mechanisch verbunden werden. Die Verbindungsstifte 112 können zu diesem Zweck in entsprechenden Aufnahmeausnehmungen 106 angeordnet und befestigt werden.
15 zeigt eine gegenüberliegende Ansicht in einer perspektivischen Darstellung des Moduls 32 gegenüber 14. Erkennbar ist, dass eine Ausnehmung 108 vorgesehen ist, die dazu dient, eine nicht dargestellte Führungsschiene aufnehmen zu können. Dadurch kann eine einfache Einschubmöglichkeit für das Modul 32 in der Modulaufnahme 36 erreicht werden.
So ist es gemäß der Erfindung möglich, mehrere gleiche Energiewandlerbaugruppen nach Art von Modulen 32 in dem Röntgengenerator 10 anzuordnen und parallel zu betreiben, um eine entsprechende Leistungssteigerung erreichen zu können. Als besonders vorteilhaft erweist sich dies für den Netzgleichrichter beziehungsweise des Netzgleichrichters und auch für einen Hochleistungswechselrichter, weil sie in der Regel für den Röntgengenerator 10 die größten Leistungen bereitstellen müssen und damit auch einen entsprechend hohen Kostenanteil an den Gesamtkosten des Röntgengenerators 10 haben.
Unter anderem in der oberen Hälfte des Röntgengenerators 10 (1 bis 8) sind horizontal und übereinander verlaufende Stromschienen, wie die Stromschienen 44, vorgesehen, mittels denen mehrere Module 32 mit Zwischenkreisgleichspannung beaufschlagt werden können. Vorliegend beträgt die Zwischenkreisgleichspannung etwa 400 V bis etwa 750 V. Die entsprechenden Stromschienenhalter wie die Stromschienenhalter 102 sind aus einem isolierenden Werkstoff, vorliegend einem Kunststoff gebildet. Die Stromschienenhalter 102 sind vorliegend derart ausgeführt, dass sie in einer Verschraubung zu einem Standardbaugruppenträgerrahmen kompatibel sind und sowohl Stromschienen in Mehrfachanordnung mechanisch in Zweiraumachsen toleranzausgleichend unterstützen als auch deren Verschraubung mit den Enden der Stromschienen zur Fixierung einer dritten Raumachse ermöglichen.
Insbesondere leistungselektronische Module 32 weisen vereinheitlichte elektromechanische Ausprägungen auf, die durch eine Art und eine Position von leiterplattenmontierten Kühlkörpern 40, Teilfrontplatten, Steckverbindungen wie dem Steckverbinder 100, Montageelementen und eine optionale Verstärkung durch eine weitere Verbindungsplatte wie dem Isolationselement 48 als Sandwich-Einheit ausgebildet sein können. Die optionale Verstärkung ermöglicht eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit, sodass selbst sehr schwere Module 32 auch bei stärkerer Beschleunigung und Erschütterung, insbesondere bei einem Transport, bei einem Erdbeben oder dergleichen, in Baugruppenträgern angeordnet werden können, die dafür nicht ursprünglich ausgelegt worden waren.
Jedes Modul 32 kann eine vereinheitlichte kühltechnische Schnittstelle aufweisen, die durch leiterplattenmontierte Kühlprofile, wie dem Kühlkörper 40 oder weiteren leistungselektronischen Bauelementen in einem Bereich zur Unterstützung der natürlichen Luftkonvektion zur Entwärmung angeordnet sind. Gegebenenfalls kann auch eine Zwangskühlung mittels eines Lüfters oder dergleichen vorgesehen sein.
Über speziell ausgebildete Luftanströmdüsen kann zum Beispiel ein Luftstrom des Lüfters auf Teilsegmente aufgeteilt werden. Dabei können ein oder mehrere Luftstromteilsegmente auf ein jeweiliges Modul 32 gerichtet werden, um eine gewünschte Kühlungswirkung erreichen zu können. Durch gezielte Anströmung mittels der Anströmdüsen kann ein Luftdruckgradient entlang der Kühlkörper 40 erhöht und somit auch der zur Wärmeabfuhr erforderliche Luftmengendurchsatz erhöht werden.
Darüber hinaus kann eine elektrisch isolierende Abdeckplatte in die Kühlprofile eingeschoben werden und ferner mehrere übereinander angeordnete miteinander verbinden. Natürlich können die Kühlkörper 40 zum Zwecke der elektrischen Isolation auch in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sein. Durch die gemeinsame Abdeckplatte kann ein seitlicher Verlust von Kühlluft reduziert und die mechanische Biegefestigkeit der Anordnung erheblich verbessert werden.
Durch die Erfindung wird insbesondere vorgeschlagen, dass Teilfunktionen auf Baugruppen nach Art von Modulen 32 verteilt werden können. Die Erfindung ermöglicht es somit, durch Aufteilung der Teilfunktionen zumindest teilweise auf die Module 32, der Verbindungstechnik, insbesondere in Bezug auf eine Energieversorgung mit mechanischen Haltern, einem elektromechanischen Aufbau und einer Anordnung einer vereinheitlichten Baugruppe nach Art eines Moduls, eine Kühlungsfunktionalität und durch die Möglichkeit des Parallelbetriebs von derartig vereinheitlichten beziehungsweise standardisierten Modulen 32 eine Skalierung in Bezug auf Leistung, Netzanbindung, Produktvarianten und/oder dergleichen erreichen zu können. Es können nun insbesondere in Bezug auf die Leistung des Röntgengenerators 10 und auch eine Netzanbindung unterschiedlich ausgeprägte Produktvarianten aus einer kleinen Anzahl einheitlicher beziehungsweise standardisierter Module 32 erstellt werden. Das erhöht die Anzahl der herzustellenden Gleichteile und verringert die Variantenanzahl unterschiedlicher Baugruppentypen in Bezug auf den Röntgengenerator 10. Dadurch kann Aufwand in Bezug auf Entwicklung, Herstellung, Wartung und/oder dergleichen reduziert werden. Schließlich ergeben sich auch Kostenvorteile. Insbesondere wird einem Kunden ermöglicht, auch zu einem sehr späten Zeitpunkt noch seine Spezifikation für den Röntgengenerator 10 anpassen zu können.
19 zeigt in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung wie 18 den Röntgengenerator 10, wie er bereits anhand von 18 erläutert wurde. Der Röntgengenerator 10 gemäß 19 braucht jedoch nicht sämtliche der vorgenannten Einheiten zu umfassen. In der vorliegenden Ausgestaltung ist dies jedoch so vorgesehen.
Ergänzend umfasst der Röntgengenerator 10 gemäß 19 einen mit dem Netzgleichrichter 20 elektrisch gekoppelten Netzanschluss 50 zum elektrischen Koppeln einer elektrischen Energiequelle 56, die vorliegend durch das öffentliche Energieversorgungsnetz gebildet ist. Aus 19 ergibt sich, dass hier dreiphasige Wechselspannung durch das öffentliche Energieversorgungsnetz 56 bereitgestellt wird.
Ferner umfasst der Röntgengenerator 10 einen Zusatz-Netzanschluss 54 als Hilfsenergieanschluss, an dem vorliegend eine unterbrechungsfreie Energiequelle 58 angeschlossen ist. Die unterbrechungsfreie Energiequelle 58 ist vorliegend durch einen Akkumulatorsatz gebildet, der über einen nicht weiter dargestellten Gleichrichter vom elektrischen Energieversorgungsnetz 56 mit elektrischer Energie aufgeladen wird, wenn diese in einem ungestörten Betrieb ist. Darüber hinaus umfasst die unterbrechungsfreie Energiequelle 58 einen ebenfalls nicht dargestellten Wechselrichter, mit dem ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz bereitgestellt wird.
Die Steuereinheit 18 ist ausgebildet, den Röntgengenerator 10 derart zu steuern, dass der Röntgengenerator 10 elektrische Energie vom Zusatz-Netzanschluss 54 erhält, wenn ein Erhalten von elektrischer Energie über den Netzanschluss 50 gestört ist beziehungsweise keine Energieversorgung erfolgt. Die Energieversorgung des Röntgengenerators 10 kann somit auch bei einer gestörten elektrischen Energiequelle 56 aufrechterhalten werden.
Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass der Röntgengenerator 10 einen ausschließlich mit dem Zusatz-Netzanschluss 54 des Röntgengenerators 10 elektrisch gekoppelten und mittels der Steuereinheit 18 steuerbaren Zusatz-Netzgleichrichter 68 als Hilfsnetzanteil umfasst.
Dadurch, dass in der Ausgestaltung gemäß der 19 zwei unabhängige Netzgleichrichter vorgesehen sind, nämlich der Netzgleichrichter 20 sowie der Zusatz-Netzgleichrichter 68, kann erreicht werden, dass bei einer Störung der elektrischen Energiequelle 56 nahezu unmittelbar eine Energieversorgung aus der unterbrechungsfreien Energiequelle 58 erfolgen kann. Bei günstiger Auslegung kann somit der bestimmungsgemäße Betrieb des Röntgengenerators 19 nahezu unbeeinträchtigt aufrechterhalten werden.
Besonders vorteilhaft kann diese Ausgestaltung dadurch realisiert werden, dass der Netzgleichrichter 20 sowie auch der Zusatz-Netzgleichrichter 68 jeweils als Modul wie das Modul 32 ausgebildet sind und durch entsprechende Bestückung in zugeordneten Modulaufnahmen 36 die entsprechende Funktionalität beim Röntgengenerator 10 realisiert werden kann. Es ist also - entgegen dem Stand der Technik - nicht mehr erforderlich, eine aufwendige externe Umschalteinheit vorzusehen, die darüber hinaus aufgrund der entsprechenden Schaltverzögerung einen kontinuierlichen Betrieb des Röntgengenerators 10 auch bei einer gestörten elektrischen Energiequelle 56 dem Grunde nach bereits schon nicht erlaubt.
Aus 19 ist ersichtlich, dass der Netzgleichrichter 20 sowie auch der Zusatz-Netzgleichrichter 68 über jeweilige nicht dargestellte Filtereinheiten an die jeweiligen Anschlüsse 50, 54 angeschlossen sind. Damit können Netzrückwirkungen insbesondere in Bezug auf elektromagnetische Verträglichkeit, insbesondere in Bezug auf Funkstörungen, reduziert werden. Die Filtereinheiten können in alternativen Ausgestaltungen jedoch auch zumindest teilweise von den jeweiligen Netzgleichrichtern umfasst sein.
Der Netzgleichrichter 20 und der Zusatz- Netzgleichrichter 68 können mittels einer von der Steuereinheit 18 bereitgestellten Netzteilsteuereinheit in geeigneter Weise gesteuert werden, damit der jeweilige gewünschte Betrieb erreicht werden kann und vorzugsweise auch ein entsprechendes Umschalten realisiert werden kann. Die Netzteilsteuereinheit kann mittels einer Netzsteuereinheit aus der unterbrechungsfreien Energiequelle 58 mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Netzsteuereinheit ist vorzugsweise im Netzgleichrichter 20 integriert ausgebildet. Dadurch ist ein zuverlässiger Betrieb der Netzteilsteuereinheit unabhängig davon möglich, ob die elektrische Energiequelle 56 gestört ist oder nicht.
20 zeigt eine Abwandlung des Röntgengenerators 10 gemäß 19 dahingehend, dass der Zusatz-Netzgleichrichter 68 nunmehr nicht über den Zusatz-Netzanschluss 54 von der unterbrechungsfreien Energiequelle 58 mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn die elektrische Energiequelle 56 gestört ist, sondern vielmehr von einer internen Batterie 66, die vom Röntgengenerator 10 umfasst ist. Die Batterie 66 ist zu diesem Zweck unmittelbar an den Gleichspannungszwischenkreis 64 angeschlossen. Die weiteren Funktionalitäten entsprechen dem, wie es bereits anhand von 19 erläutert worden ist, weshalb diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird. Es kann in dieser Ausgestaltung auch ein DC/DC-Wandler vorgesehen sein. Es kann ergänzend eine Schalteinheit vorgesehen sein, mittels der die Batterie 66 abhängig von einem Schaltzustand der Schalteinheit mit dem Gleichspannungszwischenkreis 64 gekoppelt werden kann. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Netzsteuereinheit auch von der Batterie 66 unmittelbar über eine optionale Energieversorgungsleitung 52 mit elektrischer Energie versorgt werden. Ein separater Energieversorgungsanschluss braucht dann für die Netzsteuereinheit nicht vorgesehen zu sein.
Die Batterie 66 kann insbesondere auch durch ein oder mehrere Module 32 ausgebildet sein. Dadurch eignet sich diese Ausgestaltung besonders für die Realisierung bei einem Röntgengenerator gemäß der Erfindung, der Modular nach Art eines Baukastensystems aufgebaut ist. Sie kann in alternativen Ausgestaltungen insbesondere auch einstückig mit dem Zusatz-Netzgleichrichter 68 ausgebildet sein.
In einem Normalbetrieb, wenn das öffentliche Versorgungsnetz als elektrische Energiequelle 56 verfügbar ist, kann über den Netzanschluss 50 die benötigte elektrische Energie für den bestimmungsgemäßen Betrieb des Röntgengenerators 10 bezogen werden. Der Röntgengenerator 10 kann in diesem Betriebszustand, insbesondere mit seiner maximalen Leistung betrieben werden, die zum Beispiel etwa 100 kW betragen kann, was zum Beispiel einer Leistungsaufnahme von etwa 110 kVA entsprechen kann.
Durch den Zusatz-Netzanschluss 54 wird ein zweiter Eingang zur Energieversorgung geschaffen, der vorzugsweise an die unterbrechungsfreie Energiequelle 58 angepasst ausgebildet ist. Je nach Ausgestaltung braucht der Zusatz-Netzanschluss 54 also nicht für die vorgenannte maximale Leistung ausgelegt zu sein. Häufig ist die durch die unterbrechungsfreie Energiequelle 58 zur Verfügung gestellte Leistung deutlich kleiner als die maximale Leistung, zum Beispiel etwa 40 kVA oder dergleichen. Entsprechend braucht auch der Zusatz-Netzgleichrichter 68 nur für eine entsprechend kleinere Leistung ausgelegt zu sein. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Netzgleichrichter 20 und der Zusatz-Netzgleichrichter 68 gleichspannungsseitig im Wesentlichen parallel angeschlossen sind, das heißt, elektrisch mit einem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis gekoppelt sind.
Im ungestörten Betrieb kann vorgesehen sein, dass der Hilfsenergieanschluss 54 dazu genutzt werden kann, die Netzteilsteuereinheit mit elektrischer Energie zu versorgen. Es können auch weitere Steuereinheiten wie die Steuereinheit 18 hierüber mit elektrischer Energie versorgt sein, um einen kontinuierlichen Betrieb im Wesentlichen unabhängig vom Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes 56 erreichen zu können. Dadurch kann die Steuerung des Röntgengenerators 10 insgesamt aktiv gehalten werden.
Wird mittels geeigneter Spannungssensoren am Netzanschluss 50 eine Störung erfasst, beispielsweise ein Netzausfall oder dergleichen, erfolgt ein entsprechendes Signal an die Netzteilsteuereinheit beziehungsweise an die Steuereinheit 18. Der Röntgengenerator 10 wird daraufhin derart gesteuert, dass seine Leistung reduziert wird, sodass sie an die unterbrechungsfreie Energiequelle 58 angepasst ist. Sodann erfolgt ein Steuersignal, mit dem die Netzteilsteuereinheit den Netzgleichrichter 20 deaktiviert und stattdessen der Zusatz-Netzgleichrichter 68 aktiviert wird. Die Energieversorgung erfolgt dann hierüber.
Alternativ könnte das Umschalten und die Leistungsreduktion natürlich auch automatisch durch den Röntgengenerator 10 beziehungsweise seine Steuereinheit 18 erfolgen, wodurch eine schnellere Umschaltung erreicht werden könnte. Allerdings wäre es erforderlich, hier ebenfalls eine Synchronisierung vorzusehen.
Durch die Erfindung ist es möglich, auch weiterhin Anforderungen hinsichtlich der Normung, wie zum Beispiel in IEC-60601-1 oder dergleichen einhalten zu können. Darüber hinaus kann insbesondere unter Berücksichtigung des modularen Aufbaus erreicht werden, mit wenig Zusatzaufwand einen weiteren Netzgleichrichter, nämlich den Zusatz-Netzgleichrichter 68 in den Röntgengenerator 10 zu integrieren. Durch eine einfache Konfiguration kann die gewünschte Funktionalität dann realisiert werden. Es braucht also nicht - wie im Stand der Technik üblich - der Netzeingang beziehungsweise der Gleichrichter bei einem Energiewandler integriert zu sein, wodurch bei einer derartigen Erweiterung des Röntgengenerators 10 ein weiterer Energiewandler vorzusehen wäre, wodurch erhebliche Nachteile hinsichtlich Aufwand, Baugröße und Kosten die Folge wären.
Die Erfindung ermöglicht es somit, auch bei Ausfall des Netzgleichrichters 20 einen Betrieb weiter aufrechtzuerhalten, weil nämlich der separate Zusatz- Netzgleichrichter 68 verfügbar ist.
Ein weiterer, und zwar dritter Aspekt der Erfindung betrifft den Netzgleichrichter 20 beziehungsweise gegebenenfalls auch der Zusatz-Netzgleichrichter 68, die als zumindest teilweise gesteuerter Dreiphasen-Brückenbleichrichter 70 zum Gleichrichte einer Wechselspannung ausgebildet ist. Die 21 bis 26 betreffen entsprechende Ausgestaltungen.
Zu diesem Zweck ist der Brückengleichrichter 70 gleichspannungsseitig an zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren 72 angeschlossen und weist sechs paarweise in Reihe geschaltete Schaltelemente 74, 76, 78, 80, 82, 84 auf. Ferner ist eine Schalteinheit 86 vorgesehen.
Die durch die paarweise in Reihe geschalteten Schaltelemente 74, 76, 78, 80, 82, 84 gebildeten Reihenschaltungen sind parallel an die in Reihe geschalteten Kondensatoren 72 angeschlossen und stellen jeweilige Mittelanschlüsse 88, 90, 92 zum Anschließen von jeweiligen Phasen der Wechselspannung bereit.
Ferner ist ein erster Anschluss der Schalteinheit 86 an den Mittelanschluss 90 einer der Reihenschaltungen und ein zweiter Anschluss der Schalteinheit 86 an einen Mittelanschluss 94 der in Reihe geschalteten Kondensatoren 72 angeschlossen. Durch diese Schaltungsstruktur ist es möglich, dass, wenn eine dreiphasige Wechselspannung als elektrische Energiequelle 56 zur Verfügung steht, gewöhnliche Brückengleichrichtung realisiert werden kann. In dieser Funktion kann der Brückengleichrichter 70 nach Art einer B6-Brücke betrieben werden. Die Schalteinheit 86 ist hier in einem ausgeschalteten Schaltzustand.
In 22 ist eine Ausgestaltung des Brückengleichrichters des Netzgleichrichters 20 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Schaltelemente 74, 76, 82, 84 durch Thyristoren gebildet sind, wohingegen die Schaltelemente 78, 80 durch Dioden gebildet sind. Für die bestimmungsgemäße Funktion ist es vorteilhaft, die Schaltelemente 78, 80 durch Dioden zu bilden, weil eine gesteuerte Funktion an dieser Stelle eingespart werden kann.
In 22 ist dargestellt, dass die elektrische Energiequelle 56 vorliegend eine einphasige Wechselspannung bereitstellt. Auch die einphasige Wechselspannung kann mit dem Brückengleichrichter 70 gleichgerichtet werden. Zu diesem Zweck wird die Wechselspannung an die Mittelanschlüsse 88 und 90 angeschlossen, sodass der Zweig mit der Reihenschaltung der Schaltelemente 82, 84 außer Betrieb genommen werden kann. Zugleich ermöglicht es die Schalteinheit 86, die vorliegend im eingeschalteten Schaltzustand ist und somit die Mittelanschlüsse 90 und 94 elektrisch miteinander koppelt, dass eine Spannungsverdopplungsfunktionalität bereitgestellt wird.
Diese Ausgestaltung eignet sich bei der in 22 dargestellten Schaltstellung der Schalteinheit 86 also dazu, besonders kleine Wechselspannungen, beispielsweise eine Wechselspannung von 208 V durch Spannungsverdopplung unmittelbar für den bestimmungsgemäßen Betrieb des Röntgengenerators 10 verfügbar zu machen. Eine entsprechende Zwischenkreisgleichspannung 110 wird dann gleichspannungsseitig durch den Brückengleichrichter 70 bereitgestellt.
23 zeigt eine Abwandlung der Schaltungsanordnung gemäß 22 dahingehend, dass ergänzend die Mittelanschlüsse 88 und 92 miteinander elektrisch gekoppelt sind. Dadurch kann der Brückengleichrichter 70 gleichmäßiger belastet werden. Die Funktion, wie sie anhand von 22 erläutert wurde, ist jedoch im Wesentlichen die gleiche, weshalb diesbezüglich auf die voranstehenden zur FIG verwiesen wird.
24 zeigt den Brückengleichrichter 70 in einer Schaltungsanordnung, bei er mit einer dreiphasigen Wechselspannung beaufschlagt wird. In diesem Fall ist die Schalteinheit 86 in einem ausgeschalteten Schaltzustand, sodass die Mittelanschlüsse 90 und 94 voneinander elektrisch getrennt sind. Darüber hinaus sind in dieser Schaltung des Brückengleichrichters 70 die Schaltelemente 78 und 80 ebenfalls durch Thyristoren gebildet. Es kann also eine Gleichrichterfunktionalität eines gesteuerten Brückengleichrichters für eine dreiphasige Wechselspannung erreicht werden.
Die 25 und 26 beziehen sich auf Abwandlungen des Brückengleichrichters 70 gemäß 24, bei denen entweder das Schaltelement 78 oder das Schaltelement 80 durch eine jeweilige Diode ersetzt ist. Die Funktionalität des Brückengleichrichters 70 beziehungsweise der Schaltungsanordnungen bleibt jedoch dem Grunde nach so, wie es bereits anhand von 24 erläutert wurde.
21 zeigt den Brückengleichrichter 70 gemäß 22, der hier mit einer dreiphasigen Wechselspannung beaufschlagt ist. Entsprechend ist die Schalteinheit 86 im ausgeschalteten Schaltzustand. Die Schaltungsanordnung gemäß 21 kann auch dadurch erhalten werden, dass die Schaltungsanordnungen der 25 und 26 in entsprechender Weise miteinander kombiniert werden, und zwar dahingehend, dass die Schaltelemente 78 und 80 beide durch Dioden ersetzt werden. Die Funktionalität bezüglich der dreiphasigen Gleichrichtung bleibt hiervon jedoch im Wesentlich unbeeinflusst.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Steuereinheit 18 ausgebildet ist, einen Schaltzustand der Schalteinheit 86 abhängig von einer Anzahl der Phasen und/oder einer Amplitude der Wechselspannung einzustellen. Dadurch kann eine automatisierte Anpassung des Netzgleichrichters 20 an die jeweilige verfügbare elektrische Energiequelle 56 erreicht werden.
Die Schalteinheit 86 kann durch einen elektromechanischen Schalter, eine manuell anordbare elektrisch leitfähige Verbindung oder dergleichen gebildet sein. Für einen Automatikbetrieb ist natürlich eine steuerbare Schalteinheit erforderlich, die zum Beispiel durch ein Schütz, ein Relais, aber durch elektronische Schaltelemente realisiert sein kann.
Bei steuerbaren Schaltelementen wie zum Beispiel Thyristoren, können, um von einer Netzspannung, einer Impedanz der elektrischen Energiequelle 56, beispielsweise einer Kurvenform, eines Drehsinns oder dergleichen unabhängig zu sein, die Schaltelemente über sich selbst auf die Netzspannung synchronisierende Treiberstufen gesteuert werden. Diese Treiber können die Schaltelemente beispielsweise in einem jeweiligen Spannungsnulldurchgang schalten, insbesondere einschalten. Dadurch kann der Brückengleichrichter 70 wie ein auf ausschließlich Dioden basierender Brückengleichrichter betrieben werden.
Mit der vorgestellten Topologie des Netzgleichrichters 20 kann ein Betrieb des Röntgengenerators 10 sowohl an einphasigen als auch an mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen Energieversorgungsnetzen beziehungsweise Energiequellen 56 erreicht werden. Durch die Erhöhung der Funktionalität des Netzgleichrichters 20 können große Stückzahlen erreicht werden, die unterschiedlichste Arten von Energieversorgungsnetzen unterstützen können. Dadurch kann sich insgesamt eine Kosteneffizienz in Bezug auf den Röntgengenerator 10 ergeben. Bei einer Fertigung des Röntgengenerators 10 mit seinen unterschiedlichen Ausprägungen und Eigenschaften braucht also nur eine einzige Baugruppe, nämlich der Netzgleichrichter gehandhabt zu werden. Des Weiteren entfällt entsprechender Aufwand in Bezug auf Entwicklung, Zertifizierung und Wartung. Darüber hinaus kann der Röntgengenerator 10 auch nachträglich noch auf einfache Weise an unterschiedliche Energieversorgungsnetze angeschlossen werden.
Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.

Claims

Röntgengenerator (10) zum Betreiben einer Röntgenquelle (12) eines Röntgengeräts (16), mit einer Auswahl aus der Menge folgender Einheiten: - wenigstens eine Steuereinheit (18) für den Röntgengenerator (10), - eine Netzteileinheit (20), - eine Hochspannungseinheit (22) zum Bereitstellen von Hochspannung zumindest für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Röntgenquelle (12), - eine Anodensteuereinheit (26) für eine rotierende Anode der Röntgenquelle (12), - eine Fokussiereinheit (24) für die Röntgenquelle (12), - eine Kathodensteuereinheit (28) für eine Kathode der Röntgenquelle (12), und - eine Schnittstelleneinheit (30) zum kommunikationstechnischen Verbinden des Röntgengenerators (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgengenerator (10) modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist, zu welchem Zweck - wenigstens eine Einheit der Auswahl als einzeln handhabbares Modul (32) ausgebildet ist, und - der Röntgengenerator (10) eine Trägereinheit (34) aufweist, die wenigstens eine Modulaufnahme (36) für das wenigstens eine Modul (32) aufweist, wobei die Modulaufnahme (36) und das Modul (32) hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen, ihrer elektrischen Anschlüsse sowie ihrer elektrischen Eigenschaften angepasst zueinander ausgebildet sind.
Röntgengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (34) wenigstens für die wenigstens eine Einheit wenigstens zwei Modulaufnahmen (36) bereitstellt, wobei die Trägereinheit (34) ausgebildet ist, in diesen Modulaufnahmen (36) angeordnete Module (32) im Parallelbetrieb zu betreiben.
Röntgengenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (34) ausgebildet ist, die in diesen Modulaufnahmen (36) angeordneten Module (32) unabhängig voneinander zu betreiben.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (34) wenigstens einen Teil der Steuereinheit (18) für den Röntgengenerator (10) umfasst.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (34) ein Gehäuse umfasst, an dem die wenigstens eine Modulaufnahme (36) angeordnet ist.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulaufnahme (36) eine mit einer Wärmesenke thermisch gekoppelte Wärmesenkeneinheit (38) umfasst, die ausgebildet ist, mit einem Wärmesenkenelement (40) des wenigstens einen Moduls (32) in der Modulaufnahme (36) thermisch gekoppelt zu werden.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Modul (32) und/oder die Trägereinheit (34) eine elektrische Schutzeinheit zum Schützen des Moduls (32) und/oder der Trägereinheit (34) bei einer Falschanordnung des wenigstens einen Moduls (32) in der wenigstens einen Modulaufnahme (36) aufweist.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Modul (32) und die wenigstens eine Modulaufnahme (36) standardisiert ausgebildet sind.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Modulaufnahme (36) zur lösbaren Anordnung des wenigstens einen Moduls (32) ausgebildet ist.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (42), in dem die Trägereinheit (34) und das wenigstens eine Modul (32) angeordnet sind.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Stromschiene (44) zum energietechnischen Koppeln des wenigstens einen Moduls (32), die derart angeordnet ist, dass ein am wenigstens einen Modul (32) angeordnetes elektrisches Kontaktelement (46) bei Anordnung des wenigstens einen Moduls (32) in der Modulaufnahme (36) die Stromschiene (44) elektrisch kontaktiert.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Modul (32) wenigstens ein mechanisches Verbindungselement aufweist, mittels welchem mehrere in jeweiligen Modulaufnahmen (36) angeordnete Module (32) mechanisch miteinander verbindbar sind.
Röntgengenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (34), insbesondere die wenigstens eine Modulaufnahme (36), und/oder das wenigstens eine Modul (32) ein Isolationselement (48) aufweist.
Röntgengenerator (10) zum Betreiben einer Röntgenquelle (12) eines Röntgengeräts (16), mit: - wenigstens einer Steuereinheit (18) für den Röntgengenerator (10), - einer Netzteileinheit (20), - einem mit der Netzteileinheit (20) elektrisch gekoppelten Energieversorgungsanschluss (50) zum elektrischen Koppeln einer elektrischen Energiequelle (56), und - einem Hilfsenergieanschluss (54) zum Anschließen an eine unterbrechungsfreie Energiequelle (58), - wobei die Steuereinheit (18) ausgebildet ist, den Röntgengenerator (10) derart zu steuern, dass der Röntgengenerator (10) elektrische Energie vom Hilfsenergieanschluss (54) erhält, wenn der Röntgengenerator (10) keine elektrische Energie über den Energieversorgungsanschluss (50) erhält, gekennzeichnet durch eine ausschließlich mit dem Hilfsenergieanschluss (54) und/oder einer Batterie (66) des Röntgengenerators (10) elektrisch gekoppelte und mittels der Steuereinheit (18) steuerbare Hilfsnetzteileinheit (68) zur Energieversorgung des Röntgengenerators (10).
Röntgengenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgengenerator (10) modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist, zu welchem Zweck - wenigstens die Netzteileinheit (20) und die Hilfsnetzteileinheit (68) als einzeln handhabbare Module ausgebildet sind, und - der Röntgengenerator (10) eine Trägereinheit (34) aufweist, die wenigstens jeweils eine Modulaufnahme (36) für das Modul (32) der Netzteileinheit (20) und das Modul (32) der Hilfsnetzteileinheit (68) aufweist, wobei die jeweiligen Modulaufnahmen (36) und die jeweiligen Module (32) hinsichtlich ihrer mechanischen Abmessungen, ihrer elektrischen Anschlüsse sowie ihrer elektrischen Eigenschaften angepasst zueinander ausgebildet sind.
Röntgengenerator nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (66) als Modul (32) ausgebildet ist.
Röntgengenerator nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
Röntgengenerator (10) zum Betreiben einer Röntgenquelle (12) eines Röntgengeräts (16), mit: - wenigstens einer Steuereinheit (18) für den Röntgengenerator (10), und - einer Netzteileinheit (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Netzteileinheit (20) einen zumindest teilweise gesteuerten Dreiphasen-Brückengleichrichter (70) zum Gleichrichten einer Wechselspannung aufweist, - der Brückengleichrichter (70) gleichspannungsseitig an zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren (72) angeschlossen ist, und - sechs paarweise in Reihe geschaltete Schaltelemente (74, 76, 78, 80, 82, 84) aufweist, - die durch die paarweise in Reihe zueinander geschalteten Schaltelemente (74, 76, 78, 80, 82, 84) gebildeten Reihenschaltungen parallel an die in Reihe geschalteten Kondensatoren (72) angeschlossen sind und jeweilige Mittelanschlüsse (88, 90, 92) zum Anschließen von jeweiligen Phasen der Wechselspannung bereitstellen, und - ein erster Anschluss einer Schalteinheit (86) an den Mittelanschluss (90) einer der Reihenschaltungen und ein zweiter Anschluss der Schalteinheit (86) an einen Mittelanschluss (94) der in Reihe zueinander geschalteten Kondensatoren (72) angeschlossen ist.
Röntgengenerator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (78, 80) der Reihenschaltung, deren Mittelanschluss (90) an die Schalteinheit (86) angeschlossen ist, durch eine Diode gebildet ist.
Röntgengenerator nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) ausgebildet ist, einen Schaltzustand der Schalteinheit (86) abhängig von einer Anzahl der Phasen und/oder einer Amplitude der Wechselspannung einzustellen.
Röntgengenerator nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (86) durch einen elektromechanischen Schalter oder eine manuell anordbare elektrisch leitfähige Verbindung gebildet ist.
Röntgengenerator nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgengenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder nach einem der Ansprüche 14 bis 17 ausgebildet ist.
Röntgengerät (16) mit: - wenigstens einer Röntgenquelle (12) und - wenigstens einem Röntgengenerator (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgengenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.