JP3490098B2 - X線装置用高圧変圧器 - Google Patents

X線装置用高圧変圧器

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    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/16Cascade transformers, e.g. for use with extra high tension
    • HELECTRICITY
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F2027/408Association with diode or rectifier

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁部材で支持される
少なくとも1つのコイルからなる高圧巻線からなる特に
X線装置用の高圧変圧器に係る。
【0002】特にX線発生器は必要な高電圧を発生する
いわゆるコンバータ ジェネレータを用いる。このコン
バータ ジェネレータは例えば10kHzの周波数とし
て動作する高圧変圧器を必要とする。かかる変圧器は材
料と製造努力が50Hz変圧器より実質的に少なくて済
む。本目的は所定の容量に対して、より高い連続電力出
力を得るため出来るだけ高い電力密度を達成し、同じ電
力に対して容量を減少させることである。従って、効果
的段階がコイルの冷却に対しとられなければならない。
動作周波数が増大される時、より高い損失が電流変位に
よる相補銅損の形で生じる。
【0003】
【従来の技術】前記の種類の装置は、欧州特許明細書第
84912号で公知である。ここで、コイル巻型の巻線
は絶縁部材の巻線室で直接巻回される。かかる絶縁部材
は従来成形樹脂からできている。ほとんど全体のコイル
は熱伝導率の小さい材料で被覆される。従って、高損失
の場合に、熱の電力密度蓄積は、コイル及び高熱負荷に
晒される絶縁部材に発生する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱の
消失が改善され、従って、より高い連続電力出力を可能
にするような前記の種類の装置を構成することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、コイルが自己
支持であるよう巻回され、支持部材又は中間絶縁素子の
使用を要することなしに安定形を有し、その面の大部分
が、絶縁部材の壁から離間して位置するよう、コイルの
面の小さい一部が絶縁部材に接続されることで達成され
る。
【0006】本発明により構成されたコイルは、全ての
側の絶縁部材の壁により支持される必要はない。コイル
の面の実質的により大きい部分が特にオイルのような冷
却媒体に自由に接近可能のままであるよう、絶縁部材の
小さい領域による支持は十分である。
【0007】巻線が絶縁部材の巻線空間に直接巻回され
る時、コイル巻型の実質的寸法公差により不規則な巻線
形状が生じる。その結果、巻線容量に実質的偏差が生じ
る。特に、層の巻回はその下に位置する層に圧入されが
ちである。その結果、かかる巻回に作用する層間電圧は
増倍されうる。この結果を防ぐために、中間絶縁層が巻
回の層間に設けられた。比較的高い動作周波数が用いら
れ、それに対して、2次高圧が実質的に少ない巻線間に
分布される時、これが欠点となる。高巻線電圧は層で互
いに隣る2つの巻線間で生じ、従って、より高い層間電
圧が対向して位置する層の巻線間で生じる。従って、高
圧巻線の絶縁強度を増すために、コイルは直交円法で巻
回される。
【0008】直交円巻線の個々の巻回は、その長さの最
大の部分に亘って巻回軸に直交する面に延在し、小さい
円周領域の次の巻回の面に案内される。適切な巻線技術
を用いて、各巻回が正確に所定の位置を占めることが達
成される(フィリップス テヒニッシェ ルントシャウ
1962年、12号、401−404頁参照)。本発
明によれば、自己支持直交円コイルは、小さい公差を有
する巻線工具を用いて構成され、それからそれらは、例
えば含浸作業の後除去されえ、これによりそれらは安定
形を有する。従って、コイルは、高圧変圧器の集積の後
理想的な規則的構成を有することが確実となる。制御さ
れないで延在する巻回による破壊が避けられる。巻線容
量及び漂遊インダクタンスは、まとめて製造されたコイ
ルにおいては実質的に同じであり、これにより高圧を発
生するのに用いられた外部コンデンサと協働するこれら
の値は公差なしに一定の値であると考えられうる。
【0009】コイルは絶縁部材のマンドレルに摩擦的に
保持されうる。或いは接着剤により固定されうる。
【0010】望ましい単純な実施例では、コイルは絶縁
部材に形成ロックされる。適切な形成ロックは絶縁部材
の突出部を受容する熱変形により達成されうる。
【0011】望ましい解決策は、形成ロック結合がコイ
ルの面の最大部分が絶縁部材の隣る壁からわずかな距離
に位置するように実現されることを特徴とする。コイル
面の最大部分は、非常に効果的冷却が行なわれるよう、
特にオイルのような冷却媒体と自由に接する。
【0012】安定な自己支持コイル形状はコイルの巻回
が隣る巻回に接着される時に得られる。コイルは、外部
絶縁層が、熱の影響下で溶融し、隣る巻回の外部絶縁層
に「焼付け」られる合成材料からなる焼付エナメル線を
用いて巻回される時、巻回動作中接着剤を用いる必要は
ない。望ましくは、高圧巻線は別な同様の絶縁部材によ
り支持される複数のコイルからなる。その場合に、全体
の高圧の対応する部分だけが、各コイルの絶縁に対し考
慮に入れられる必要がある。狭く高いコイルは絶縁強度
及び熱の消失に鑑みて特に魅力的である。
【0013】高圧巻線が複数のコイルからなる時、後者
は、関連した絶縁部材のように、全直列の高圧変圧器に
適している標準部品として構成されうる。異なる電圧及
び電力定格を有する高圧変圧器組立体は、同様な部品及
び単にわずかな動作を用いて実現されうる。
【0014】望ましい実施例では、2つのコイルが1つ
の絶縁部材に設けられる。2つのコイルが絶縁部材の分
離フランジの各側に1つ配置される時、2つのコイル
は、互いに絶縁され、各コイルに亘って存在する電圧に
関して絶縁されさえすればよい。
【0015】高圧巻線が複数の同様なコイルからなる
時、その電圧は直接直列に又は整流の後に接続されう
る。必要な電気的接続は、同様な、隣る絶縁部材への電
気的接続用コネクター素子を絶縁部材に設けることによ
り非常に簡単に実現されうる。
【0016】本発明の望ましい実施例では、絶縁部材
は、それに、コンデンサ、抵抗及び整流器のような電気
部品が取り付けられ、絶縁部材により支持されたコイル
に配線されうる半径方向外方突出部が設けられる。一の
コイル又は一対のコイルに接続さるべき部品は短絡路に
なる、コイルのすぐ近くに位置する。コイル用絶縁路が
同様な方法で電圧により負荷される部品に充分であるの
で、必要な絶縁は減少される。
【0017】半径方向突出部は、絶縁部材の一部を形成
するが、特にプリント配線板のような別な部品でもよ
い。電気部品は、従来の型のものでもよく、或いはSM
D素子でもよい。
【0018】本発明による特に魅力的実施例では、X線
管の回路に配置さるべき制動抵抗は、個々の絶縁部材の
突出部間に分布されるサブ抵抗で形成される。絶縁が全
高圧に対して比例しなければならない単一の制動抵抗が
設けられた。これは複雑な容積の大きい制動抵抗とな
る。しかし、本発明によれば高圧の単に対応する部分が
サブ抵抗に作用する。その絶縁は軽い。その小さい容積
のため、存在する絶縁路が共通に用いられうるので、そ
れらは、絶縁部材に設けられた取付部に容易に収容され
うる。
【0019】絶縁部材を製造する材料、形及び方法は適
切な絶縁強度に留意してランダムに選択されうる。
【0020】コイルからなる絶縁部材は、絶縁部材が相
互用形成ロック素子、特にラッチ接続からなる時、高圧
巻線を形成するよう同様なモジュールとして簡単に結合
されうる。
【0021】
【実施例】本発明を以下図面を参照して詳細に説明す
る。
【0022】2つの部分の強磁性コア1のリムは、成形
されたコイル巻型2上に巻回された一次巻線3と、複数
の同様なコイル5からなる2次高圧巻線4を支持する。
各対のコイル5は、コイルを支持する絶縁部材6と共
に、巻線モジュール7を構成する。多数のかかる同様の
巻線モジュール7が絶縁支持スリーブ9に螺合され、モ
ジュールは中間絶縁板8により分離される。
【0023】絶縁部材6は、電気回路素子13を収容す
る支持セグメント12が固定されるリングセグメント室
11を形成する半径方向に延在する外方突出部10を設
けられる。回路素子13は図3では示されない。
【0024】電気回路素子13は各絶縁部材6の直列接
続コイル5と協働する。これらの回路素子は、コイル5
の交流電圧を整流する特にダイオードであり、必要なら
平滑コンデンサでもよい。直列のモジュール7の直流電
圧はX線管用2次直流高電圧を形成する。
【0025】制動サブ抵抗は支持セグメント12にも設
けられる。過剰陽極電流を防ぐためにX線管の回路に必
要とされる制動抵抗は、多数のモジュール7に対応しそ
の絶縁が毎回全体高電圧の一部だけに適合される必要が
ある多数のサブ抵抗間に分布される。従って、単一の大
きな複雑な制動抵抗に対し大きな空間が必要であるが、
本発明によるより安価な構成では単にわずかな大きさの
空間が必要なだけである。外部の高電圧抵抗接続は無し
で済まされる。
【0026】 図2は(図1の左の)変圧器コアのウイ
ンドウの領域に配置された絶縁部材6及びコイル5の拡
大断面図である。
【0027】 絶縁部材の断面は、ダブルT形であり、
コイル5を収容する2つのリングセグメント室を形成す
る。本発明によれば、コイル5は直交円形であり自己支
持であるよう巻回される。それらは、正確に区画された
線案内部を有する高精度巻線工具で焼付エナメル線を用
いて巻回される。焼付けは巻回中、例えば熱空気又は赤
外線放射によって、巻回の後の熱によってのいずれかで
行なわれうる。従って、コイル5は安定形を有するユニ
ットとして巻線マンドレルから取り除かれる。
【0028】コイルは、成形された熱可塑性合成材の絶
縁部材6の3つの狭支持突出部14上に摺動され、支持
突出部(盛り上がり部15)の材料を溶融して絶縁部材
6の壁から間隙をもって固定される。その結果、実質的
にコイル5の全体面は対流により冷却する循環オイルに
自由に接しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】U形コアに設けられたX線装置用高圧変圧器の
巻線の長手方向断面図である。
【図2】コイルを設けられた絶縁部材の拡大横断面図で
ある。
【図3】図1に示す装置のA−A線で切截した横断面図
である。
【符号の説明】
1 強磁性コア 2 コイル巻型 3 巻線 4 高圧巻線 5 コイル 6 絶縁部材 7 巻線モジュール 8 絶縁板 9 絶縁支持スリーブ 10 突出部 11 リングセグメント室 12 支持セグメント 13 電気回路素子 14 支持突出部 15 盛り上がり部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス ネグレ ドイツ連邦共和国 2061 ナーヘ シュ ヴァルベンヴェーク 15番地 (72)発明者 アルフレッド サッセ ドイツ連邦共和国 2000 ハンブルク 72 カトヘンコッペル 41番地 (72)発明者 マルチン ヴィンメル ドイツ連邦共和国 2000 ハンブルク 72 カトヘンコッペル 41番地 合議体 審判長 松本 邦夫 審判官 浅野 清 審判官 橋本 武 (56)参考文献 特開 昭60−169116(JP,A) 特開 昭59−28309(JP,A) 特開 昭53−41723(JP,A) 特開 昭55−145308(JP,A) 特開 昭58−139416(JP,A) 特開 昭60−161466(JP,A) 特開 昭55−74373(JP,A) 特開 昭51−22030(JP,A) 特開 昭48−57537(JP,A) 実開 昭61−138230(JP,U) 実開 昭52−96227(JP,U) 実公 昭34−1725(JP,Y1) 実公 昭40−28093(JP,Y1) 実公 昭40−28095(JP,Y1)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性コアと、 記強磁性コアの周りに巻かれる一次巻線と、 絶縁部材で支持されるコイルを有し前記強磁性コアの
    りに巻かれる高圧巻線とを含み、 前記コイルは、巻線が隣りあう巻線に結合されること及
    び/又は前記巻線を巻回した後に含浸作業が行われるこ
    とにより、支持部材及び/又は中間絶縁素子の使用を要
    することなく安定形を有するよう巻回され、コイルの面
    のうちの小さい一部が前記絶縁部材に接続され、コイル
    の面のうちの大部分が前記絶縁部材の壁から離間して位
    置するよう配置され、1つの絶縁部材上に2つのコイル
    が設けられ、前記2つのコイルは絶縁部材の分離フラン
    ジの各側に1つずつ配置されることを特徴とするX線装
    置用の高圧変圧器。
  2. 【請求項2】 コイルは直交円形に巻回されることを特
    徴とする請求項1記載の高圧変圧器。
  3. 【請求項3】 コイルは絶縁部材に結合されることを特
    徴とする請求項1又は2記載の高圧変圧器。
  4. 【請求項4】 コイルは焼付エナメル線を用いて巻回さ
    れることを特徴とする請求項記載の高圧変圧器。
  5. 【請求項5】 高圧巻線は、別の同様な絶縁部材により
    支持される複数のコイルからなることを特徴とする請求
    項1乃至のうちいずれか一項記載の高圧変圧器。
  6. 【請求項6】 絶縁部材は、同様な隣りあう絶縁部材に
    電気的に接続するためのコネクター素子を含むことを特
    徴とする請求項1乃至のうちいずれか一項記載の高圧
    変圧器。
  7. 【請求項7】 絶縁部材は、半径方向に延在する外部突
    出部を含み、その上にコンデンサ、抵抗及び整流器とい
    った電気部品が取り付けられ、絶縁部材により支持され
    たコイルに結線されることを特徴とする請求項1乃至
    のうちいずれか一項記載の高圧変圧器。
  8. 【請求項8】 X線管の回路に含まれるべき制動抵抗
    は、個々の絶縁部材の突出部上に取り付けられるサブ抵
    抗の形で分布されることを特徴とする請求項記載の高
    圧変圧器。
  9. 【請求項9】 絶縁部材は射出成形された部品であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至のうちいずれか一項記載
    の高圧変圧器。
  10. 【請求項10】 絶縁部材は相互接続用結合子である
    ことを特徴とする請求項1乃至のうちいずれか一項記
    載の高圧変圧器。
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