JP2009519578A - 高電圧変圧器 - Google Patents

Abstract

一次巻線（４，８）及び二次巻線（１０）は、高電圧変圧器の動作の間に大きな熱ストレスを受ける。本発明は、良好な温度特性を有すると信じられる高電圧変圧器について記載する。この変圧器は、平面一次巻線及びリッツ二次巻線を有することができる。平面一次巻線は、コア（２）の平面で終端し、従って、かかる２つの要素の間での良好な熱交換を可能にする。リッツ二次巻線及び平面一次巻線は、冷却手段を用いて冷却され得る。

Description

本発明は、変圧器の分野、特に、Ｘ線装置又は断層撮影装置のような医療用途で利用可能な変圧器に関する。具体的には、本発明は、高電圧変圧器、医療機器、及び医療機器における高電圧変圧器の使用に関する。

高電圧変圧器は、例えば、医療診断用のＸ線管へ高電圧（１００ｋＶよりも高いピーク値）で高電力（１００ｋＷよりも高いピーク値）を供給する高電圧発生器の重要なモジュールである。画像品質を改善するために、より一層高い電力レベルが好まれる傾向がある。

本発明は、改善された高電圧変圧器を提供することを目的とする。

本発明の例となる実施形態に従って、高電圧変圧器は、一次巻線及び二次巻線を有して設けられる。前記一次巻線は平面巻線（planar winding）であり、前記二次巻線はリッツ巻線（Litz winding）である。

本発明のこの例となる実施形態に従う高電圧変圧器は、巻線の改善された冷却を可能にすると信じられる。また、本発明の例となる実施形態に従う高電圧変圧器は、製造時及び保守時の費用効果が極めて高いと信じられる。この例となる実施形態の変形例では、冷却オイルのような冷却媒体のフローは、例えば、水平フロー方向で与えられうる。有利に、このことは、極めて効率的な冷却を可能にし、冷却媒体は、比較的長い距離について、一次巻線、二次巻線、及びコアを流れる。

本発明の他の例となる実施形態に従って、前記一次巻線はプリント回路基板（ＰＣＢ）を有する。ＰＣＢには、単相ＰＣＢ又は多相ＰＣＢがある。前記一次巻線のターンを形成する電流経路は、例えば、プリント回路基板要素が単相ＰＣＢである場合にはプリント回路基板要素上に形成され、あるいは、ＰＣＢが多層ＰＣＢである場合にはプリント回路基板要素内／上に形成される。

本発明の他の例となる実施形態に従って、高電圧変圧器は、複数のスロットを有するボビンを更に有する。前記スロットは、リッツ巻線がボビンのスロットで巻き付けられるように配置される。

かかる配置は、高電圧変圧器の簡単な構成及び製造を可能にすると信じられる。

本発明のこの例となる実施形態の変形例では、冷却媒体フローは、通常は一次巻線及び二次巻線のより高い熱ストレスを受けるものである二次巻線の極めて効果的な冷却を可能にするよう、原則的にボビンのスロットに平行であるように配置される。

本発明の他の例となる実施形態に従って、コアは開口を有して設けられる。この開口は、１又はそれ以上の平面を有し、該１又はそれ以上の平面は、１又はそれ以上の平面巻線要素がこの少なくとも１つの平面で終端するように配置される。これにより、平面巻線要素の表面は、平面巻線からコアへの良好な熱伝導を可能にするコアの平面で終端する。

本発明の他の例となる実施形態に従って、互いに対向するコアの開口における２つの夫々の平面に夫々配置される２つの平面巻線が設けられ得る。２つの平面巻線の間には、ボビンが配置され得る。

本発明のこの例となる実施形態は、費用効果の高い信頼できる高電圧変圧器を可能にする。具体的には、本発明のこの例となる実施形態の変形例で、冷却媒体フローは、例えば、二次巻線のターンが巻き付けられているボビンのスロットに平行な方向で、高電圧変圧器の開口において与えられ得る。冷却媒体が二次巻線のターン方向に沿って流れるという事実により、二次巻線の良好な冷却が提供される。さらに、平面巻線の表面の部分がコアの平面で終端するという事実により、平面一次巻線からコアへの良好な熱伝導が提供され得る。その表面の部分に沿って流れる冷却媒体は、さらに、平面一次巻線の冷却効果を高める。これにより、熱ストレスが比較的低く保たれ得るので、信頼できる変圧器が提供され得る。

高電圧変圧器は、平面一次巻線及びリッツ二次巻線を有して設けられていることが、本発明の例となる実施形態の主旨であると考えられる。かかる実施形態は、特にＸ線装置又は断層撮影装置のような医療用途で有利である、費用効果が高く且つ熱安定性を有する高電圧変圧器を可能にする。

本発明の例となる実施形態について、添付の図面を参照して以下で記載する。

図１乃至６に関する以下の記載で、同じ参照番号は、同一の又は類似する要素を表すために使用される。

図１は、本発明の例となる実施形態に従う高電圧変圧器１４の正面図を示す。高電圧変圧器１４はコア２を有する。コア２は、図１の表示では、例えば、金属薄板又は焼結フェライトから作られ得るＥコア等の長方形コアである。コア２は、巻線を収容する開口１２を有する。図１の例となる実施形態における開口１２は、原則的には長方形であり、４つの面を有し、その面のうちの２つは、夫々が互いに対して平行である。開口１２の内面は平面である。開口１２の中央には、コア２のセンターレッグが設けられている。

図１中の参照番号４は第１の平面巻線を表し、参照番号８は第２の平面巻線を表す。図１から明らかなように、平面巻線４及び８は、開口１２の平行な側に配置され、また、原則的には互いに平行に配置される。平面一次巻線４及び８は、また、その平面表面が夫々開口１２の平面で終端するように、開口１２において配置される。これにより、一次巻線４及び８とコア２との間の良好な熱交換が可能となる。平面一次巻線４及び８の表面の接合部（abutment）に適合する開口１２の平面は、参照番号３４により表される。一次巻線４及び８の間には、水平方向で図１において配置されている複数の平行スロットを有するボビン６が配置されている。かかるスロットには、リッツ線がある。言い換えると、リッツワイヤの複数のターンが、二次巻線１０を形成するためにボビン６のスロットの夫々に巻き付けられている。リッツ線又はワイヤのターンによって形成される二次巻線１０は、リッツ巻線と呼ばれる。このように、図１に表されている高電圧変圧器は、平面巻線である一次巻線と、リッツ巻線である二次巻線とを有する高電圧変圧器である。

図１から明らかなように、二次巻線の良好な冷却は、変圧器オイルのような冷却媒体の水平流を変圧器の開口１２で発生させることによって達成され得る。水平方向は、丸囲みＨにより、図１乃至３で示される。垂直方向は、丸囲みＰにより示され、縦方向は、丸囲みＶにより示される。また、垂直方向での冷却媒体のフローは、二次巻線の良好な冷却を可能にする。このように、図１の変圧器では、二次巻線６の良好な冷却が、垂直方向及び／又は水平方向での冷却媒体のフローにより達成され得る。さらに、かかる冷却媒体のフローは、また、平面一次巻線の表面の部分の良好な冷却をもたらしうる。また、一次巻線４及び８は、コアの平面で夫々終端する大きな面が良好な熱交換を可能にすることにより、コアへの良好な熱交換を有することができる。

図２は、図１の変圧器の側面図を示す。図２から明らかなように、二次巻線１０は、２（又はそれ以上）の一次巻線４及び８の間に挟まれている。ボビン６における二次巻線１０のターンは、垂直方向及び水平方向の１つに沿った冷却媒体のフローがボビンのスロットでのリッツワイヤの良好な冷却を可能にするように、垂直方向に沿って及び水平方向に沿って延在する。夫々平らな平面一次巻線４及び８は、垂直方向及び水平方向の１つに沿った冷却媒体のフローがそれらの表面の部分の良好な冷却を可能にするように、垂直方向に沿って及び水平方向に沿って延在する。

図３は、図１の変圧器の上面図を示す。図３から明らかなように、一次巻線４、８及び二次巻線１０は、円形又は円筒形でありうる。

図４は、本発明の例となる実施形態に従う平面巻線の簡単な図を示す。この平面巻線は、本発明の例となる実施形態の変圧器のための一次巻線４又は８として使用される。参照番号４によっても表され得る平面巻線は、図４に示されるように、複数の層を有する。簡単のため、夫々の層の夫々の表面上で銅層によって形成され得る巻線は、平面層４の表面層上にのみ示されている。しかし、夫々のターン又は巻線は、多層ＰＣＢ（プリント回路基板）の各層で設けられ得る。電流は、端子２８及び３０によってターンへ供給され得る。図４から明らかなように、複数のターン２６が表面上に設けられ得る。ＰＣＢから作られ得るこの平面一次巻線の表面は、参照番号３２により表される。このような平面巻線が、平面巻線の表面３２が変圧器の内部開口１２の表面３４で終端するように配置される場合には、一次巻線とコアとの間の良好な熱交換が提供され得る。

図５は、リッツワイヤ１０の一部を示す。このリッツワイヤ１０は、二次巻線のために使用され得る。図５から明らかなように、複数の個々のワイヤ２４は、図５に表されるリッツワイヤ１０を形成するために巻かれ得る。また、リッツワイヤ１０は、二次巻線の隣接するワイヤへの短絡を回避するよう、その外側で絶縁され得る。

図６は、本発明に従う医療機器の例となる実施形態の簡単な概要図を示す。図６から明らかなように、医療機器は、例えば、図１で表されたような、本発明の例となる実施形態に従う高電圧変圧器１４を有する。さらに、Ｘ線源１６及びＸ線検出器５０が設けられている。参照番号５２は、変圧器１４を含む高電圧タンクを表す。変圧器１４、高電圧タンク５２、Ｘ線検出器５０及びＸ線源１６は、変圧器１４及びＸ線源１６が、ガントリー１８の開口２０を通って延在する診察台３２の周りを回転することができるように、回転可能なガントリー１８に取り付けられ得る。図６に表される装置は、コンピュータ断層撮影装置であっても良い。

本発明の例となる実施形態に従う変圧器は、その良好な冷却特性により、より小さい冷却媒体又は、巻線から離れて熱を伝えるためのより小さい手段を設けられ得ると信じられる。これにより、変圧器の重さは低減され得ると信じられる。さらに、このことは、このような高電圧変圧器及び発生器の大きさを小さくすることを可能にする。このように、具体的にはコンピュータ断層撮影において、これは、加熱するガントリーの回転速度の増大を可能にし、一方で、また、改善された画像品質をもたらす。全体としては、本発明に従う高電圧変圧器は、高電圧変圧器の電力密度を大きくすることを可能にする。

本発明の例となる実施形態に従う高電圧変圧器は、主に、Ｘ線装置又はコンピュータ断層撮影装置のような医療用途に関して記載されたが、本発明のこの例となる実施形態に従う変圧器は、他の高電圧変圧用途又は発生器において適用され得る点に留意すべきである。例えば、このような変圧器は、溶接装置において適用され得る。

語「有する（comprising）」は他の要素又はステップを排除せず、「１つの（ａ、ａｎ）」は複数個を排除しない点に留意すべきである。さらに、特許請求の範囲における如何なる参照符号も、特許請求の範囲の適用範囲を限定するよう解釈されるべきではない点に留意すべきである。

本発明の高電圧変圧器の例となる実施形態の正面図を示す。 図１の変圧器の側面図を示す。 図１の変圧器の上面図を示す。 本発明の例となる実施形態に従う平面巻線の簡単な概要図を示す。 本発明の例となる実施形態に従うリッツ巻線の一部を示す。 本発明の例となる実施形態に従う高電圧変圧器を備えた本発明の例となる実施形態に従う医療機器の簡単な概要図を示す。

Claims (9)

1. 一次巻線及び二次巻線を有し、
   前記一次巻線は平面巻線であり、
   前記二次巻線はリッツ巻線である、高電圧変圧器。
2. 前記一次巻線はプリント回路基板要素を有し、
   前記一次巻線のターンを形成する電流経路は、前記プリント回路基板要素上又は前記プリント回路基板要素内に形成される、請求項１記載の高電圧変圧器。
3. 前記プリント回路基板要素は多層プリント回路基板である、請求項２記載の高電圧変圧器。
4. ボビンを更に有し、
   前記ボビンは複数のスロットを有し、
   前記リッツ巻線は前記ボビンのスロットで巻き付けられる、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の高電圧変圧器。
5. コアを更に有し、
   前記コアは開口を有し、
   前記開口は複数の平面を有し、
   前記一次巻線は複数の平面巻線要素を有し、
   前記複数の平面巻線要素は、夫々、前記複数の平面の各平面で終端する、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の高電圧変圧器。
6. 前記ボビンは、前記開口において前記複数の平面のうちの２つの平面の間に配置され、
   前記複数の平面巻線は、前記２つの平面と前記ボビンとの間に配置される、請求項５記載の高電圧変圧器。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の高電圧変圧器を有する医療機器。
8. ガントリー及びＸ線源のうちの少なくとも１つを更に有する請求項７記載の医療機器。
9. 医療機器における請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の高電圧変圧器の使用。

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