KR100660307B1 - 고전압전력공급유닛용모듈식지지체 - Google Patents

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한스 더불유. 아. 제드리츠카
데니스 뻬릴라트
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Abstract

본 발명에 따른 고전압(HT; high-voltage) 전력 공급 유닛의 모듈식 지지체는 전력 공급 유닛의 기능 요소들을 수용하게 되는 기능 하우징들을 포함하며, 상기 하우징들의 절연 벽들은 겹쳐지는 상보형 경사면들(5, 6)을 갖는 2 개의 돌출 벽들(2,3)에 의해 형성된다.
본 발명은 X-레이 공급원용 HT 전력 공급 유닛들에 적용된다.

Description

고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체
본 발명은 고전압(HT) 전력 공급 유닛에 관한 것으로, 특히 모든 고전압 전력 공급의 기능 구성요소들이 단일 상자에 수용되는 X-레이 튜브용 고전압 전력 공급 유닛에 관한 것이다.
X-레이 튜브는 애노드(anode)를 향해 전자빔을 방출하는 필라멘트 타입의 캐소드(cathode)를 포함한다. 상기 전자빔의 작용하에서, 상기 애노드는 X-레이 빔을 방출한다. 고-에너지의 전자빔을 얻기 위하여, 상기 캐소드에 의해 방출된 전자빔은 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에서 생성된 강한 전기장에 의해 가속된다. 이것을 달성하기 위하여, 상기 애노드는 상기 캐소드에 대해 양전위(positive potential)로 상승되고, 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 전위차는 일반적으로 150 ㎸ 이상의 값에 도달한다. 이러한 극히 높은 전위차는 고전압 장치들에 의해 제공된다.
이러한 고전압 장치들의 기능 요소들은 전기 절연 및 냉각 유체로 충진된 접지된 금속 상자에 수용된다.
상기 기능 요소들은 통상적으로, 일차 및 이차 권선, 자기 코어, HT 정류기들 및 HT 평탄 커패시터들을 구비하는 고속 HT 변압기(high-rate HT transformer)를 포함한다.
보다 상세히는, 상기 변압기는 전력 변환기에 의해 공급된 교류 전압이 적용되는 일차 권선들, 및 전압 증배 정류기 회로들에 접속된 이차 권선들을 갖는다. 상기 이차 권선들 각각의 전압 증배/정류기 회로들은 그들의 전압이 조합되도록 서로 접속된다. 상기 정류기들의 극성을 고려함으로써, 양 또는 음의 전압이 X-레이 튜브를 통과시키기는데 필요한 고전압 레벨을 얻기 위하여 추가될 수 있다.
상기 HT 유닛 내의 고전압 출력은 상기 HT 상자의 커버 플레이트를 통해 밀폐식으로 밀봉된 HT 커넥터들에 접속된 저항기들에 의해 보호되며, 리셉터컬들은 상기 HT 장치를 상기 X-레이 튜브에 접속시키는 HT 도선의 커넥터 핀들을 수용한다. 또한, HT 출력들은, 상기 HT 유닛 내에서, 출력 고전압의 레벨에 비례하는 저전압을 공급하는 전압 분할기의 상부를 형성하는 전압 분할 저항기들에 접속된다.
또한, 상기 상자 내에는 상기 기능 요소들 사이의 전기 접속들을 제공하고, 상기 HT 전력 공급 장치를 상기 X-레이 튜브에 전기 접속하는데 필요한 도전체들이 존재한다.
모든 기능 요소들은 상기 상자 내에서 지지되고 서로 전기적으로 절연될 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 요지는 기능 요소들의 지지체를 제공하고 그들을 전기적으로 절연시키며, 최소 개수의 부품을 포함하고 제조가 용이하며 염가인, 고전압(HT) 유닛의 기능 요소들을 위한 지지체에 관한 것이다.
보다 상세히는, 본 발명은 고전압 전력 공급의 모든 기능 구성요소들이 전기 절연 재료로 제조된 모듈식 지지체에 의해 지지되는 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체에 관한 것이며, 상기 모듈식 지지체는 열전도를 촉진하는 전기 절연 유체로 충진된 단일의 접지된 금속 상자에 상기 기능 요소들과 함께 배열된다.
본 발명의 다른 요지는 이미 서술된 바와 같이 HT 유닛의 기능 요소들을 위한 지지체이며, 거기에는 HT 변압기의 모든 구성요소, 즉 전압 증배/정류기 회로들의 기판들, 전압 분할기의 저항기 및 출력 보호 저항기의 상자들이 모여있다.
본 발명의 다른 요지는 이미 정의된 바와 같은 지지체이며, 상기 지지체에는 HT 출력 리셉터클들, 필라멘트 변압기들 및 일부 경우, HT 출력 정류기를 함께 포함하는 HT 출력 유닛이 또한 통합된다.
상기 목적들은 전기 절연 벽들을 가지며 상기 HT 전력 공급 유닛의 기능 요소들을 수용하게 되는 하우징들을 포함하는 HT 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체를 제공함으로써 달성되고, 상기 하우징들의 전기 절연 벽들은 겹쳐지는 상보형 경사면들을 갖는 2 개의 돌출 벽들로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, HT 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체, 특히 X-레이 튜브를 통전시키는 지지체는,
베이스와 상기 베이스로부터 돌출하는 벽들을 구비하는 동일한 구조의 2 개의 부품들로 형성되는 중앙 모듈로서, 상기 2 개의 부품들은 상기 중앙 모듈의 중앙 수직축에 대해 대칭으로 그들의 베이스들에 의해 함께 접합되는, 상기 중앙 모듈; 및
베이스와 상기 베이스로부터 돌출하는 벽들을 각각 구비하는 동일한 구조의 제 1 단부 모듈 및 제 2 단부 모듈을 포함하고,
상기 중앙 모듈과 상기 제 1 및 제 2 단부 모듈들의 상기 돌출 벽들은 상보형 경사면들을 가지므로, 상기 제 1 및 제 2 단부 모듈들 각각이 상기 중앙 모듈의 부품들 중 하나와 조립될 때, 상기 모듈들의 대응하는 하우징들의 돌출 벽들이 상기 상보형 경사면들의 겹침에 의해 함께 밀착되게 끼워맞춰져서 상기 HT 전력 공급 유닛의 기능 요소들을 수용하게 되는 하우징들을 형성한다. 따라서 이것은 상기 하우징들에 배열된 상기 HT 전력 공급 유닛의 기능 요소들을 위한 지지체 및 적절한 전기 절연을 제공한다.
일반적으로, 상기 모듈식 지지체는 HT 변압기의 일치 및 이차 권선을 위한 자기 코어용 하우징들, 전압 증배/정류기 회로들용 하우징들 및 전압 분할기의 저항기들용 하우징들을 정의한다.
매우 분명하게, 상기 모듈식 지지체의 모듈들은 다양한 기능 요소들을 전기적으로 접속하는데 필요한 통로들을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 모듈식 지지체는 베이스 및 상기 베이스로부터 돌출하는 벽들을 각각 구비하는 상보형 구조의 제 1 부품 및 제 2 부품을 구비하며, HT 출력 유닛의 기능 요소들의 하우징들을 정의하는 제 4 모듈을 포함하고, 상기 제 4 모듈의 상기 제 1 부품은 그 베이스에 의해 상기 중앙 모듈의 측면 벽에 접합되고, 상기 제 4 모듈의 상기 제 1 및 제 2 부품들이 함께 접합될 때, 상기 제 4 모듈의 상기 부품들의 대응하는 돌출 벽들은 중첩되어 상기 기능 요소들을 상기 출력 유닛으로부터 전기적으로 절연시킨다.
일반적으로, 상기 제 4 모듈은 HT 출력 리셉터클들용 하우징들 및 캐소드를 통전시키는 필라멘트의 변압기들용 하우징들을 구비한다.
하우징들을 정의하는 대응하는 돌출 벽들의 중첩으로 인해, 크립(creepage) 라인들의 길이가 증가되므로 상기 하우징들의 절연이 증가되고 아크 발생의 위험이 감소된다.
이미 언급한 바와 같이, 상기 모듈들의 돌출 벽들은 겹쳐지는 상보형 경사면들을 가지며, 이러한 벽들의 두께는 상기 모듈의 베이스로부터 또는 상기 모듈 부품으로부터 그들의 자유 단부로 갈수록 균일하게 감소한다. 이것은 상기 모듈들 및 모듈 부품들이 보다 쉽게 함께 끼워맞춰지도록 하며, 주조에 의해 제조되게 하고, 특히 성형 해제를 용이하게 한다. 더 중요하게는, 이러한 상보형 경사면들로 인해 전기적 관점 및 기계적 관점에서 상기 돌출 벽들의 제조 공차들(직경 및 높이)에 상관없이 적절한 끼워맞춤이 보장된다.
더욱이, 상기 하우징들의 마지막 절연 벽은 겹쳐지는 2 개의 분리된 벽들로 구성되며, 서로 대면하는 겹치는 벽들 각각 상에 2 개의 불균일한 영역들이 존재할 가능성이 실질적으로 없기 때문에, 유전체 관점에서 돌출 벽들 중 하나에 불균일한 영역이 존재한다고 하더라도 전기 절연의 신뢰성은 증가된다.
참고로, 상기 모듈들 및 상기 모듈 부품들은 플라스틱으로 성형된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 모듈식 지지체의 일예가 도시되어 있으며, 상기 지지체는 전체 형상이 평행 6면체인 중앙 모듈(10)과 전체 형상이 평행 6면체인 2 개의 단부 모듈(20, 20')을 구비한다.
상기 중앙 모듈(10)은 플라스틱으로 성형되며, 전체 형상이 평행 6면체로 이루어진, 동일한 구조의 2 개의 부품들(11, 11')로 구성된다.
상기 중앙 모듈(10)의 부품들(11, 11') 각각은 후술하는 바와 같이, 자기 코어(40a, 40b)의 다리들이 통과할 수 있도록 하는 2 개의 원형 개구들을 구비한 전체 형상이 장방형인 편평한 베이스(12, 12')를 포함한다.
원통형 벽들은 상기 베이스들(12, 12')로부터 돌출하며 각각 원형 개구들을 둘러싸지만, 도 1에서는 단지 상기 중앙 모듈(10)의 부품(11')의 원통형 벽(13')만을 볼 수 있다. 원통형 벽들은 자기 코어(40a, 40b) 및 HT 변압기의 일차 권선(도시않음)의 하우징을 부분적으로 정의한다.
반원통형 벽(14, 14')은 베이스들(12, 12')로부터 돌출하여 원통형 벽들 각각을 둘러싸기 때문에, 상기 벽들 사이에는 상기 HT 변압기의 이차 권선(도시않음)을 수용하게 되는 하우징들이 부분적으로 형성된다.
또한, 상기 중앙 모듈(10)의 부품들(11, 11') 각각은 상기 베이스(12, 12')로부터 돌출하고 전압 증배/정류기 회로들을 수용하게 되는 전체 형상이 평행 6면체인 하우징(15, 15')을 부분적으로 정의하는 벽들을 상기 부품들(11, 11')의 가로 단부들 중 하나에 구비한다.
각각의 부품(11, 11')은 장방형 단부 벽(16'; 도 1에서는 단지 하나만 볼 수 있음)과 상기 하우징들(15, 15')에 대해 대향하는 가로 단부에 있는 장방형 측면 벽(17, 17')을 구비한다. 상기 중앙 모듈의 부품들(11, 11')의 단부 벽들과 상기 반원통형 벽들(14, 14')의 하부 단부들은 이격되어 있으므로, 전압 증배/정류기 회로들을 수용하기 위한 하우징들(18';단지 부품(11')상에서만 볼 수 있음)이 부분적으로 형성된다.
상기 중앙 모듈의 부품들(11, 11')은 그들의 베이스(12, 12')에 의해 서로 후방끼리 상기 중앙 모듈(10)의 중앙 수직축에 대해 대칭으로 접합된다.
이제 단부 모듈들(20, 20')을 설명한다. 이러한 모듈들은 동일한 구조를 가지며, 이 모듈들 중 단지 하나만이 서술되고, 이러한 서술은 다른 모듈에도 완전히 적용된다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모듈(20)은 전체 형상이 평행 6면체이며, 상기 중앙 모듈(10)의 부품(11)의 구조에 상보하는 구조를 갖는다.
보다 상세하게는, 상기 단부 모듈(20)은 자기 코어(40b)의 가로 다리를 수용하는 오목부(22)를 구비하는 전체 형상이 장방형인 베이스(21)를 포함한다.
대칭인 2 개의 원형 개구들(23)은 상기 오목부(22)에서 베이스(21)에 형성된다.
원형 개구들(23) 각각은 상기 베이스로부터 돌출하며 상기 중앙 모듈(10)의 부품(11)의 원통형 벽들을 상보하는 원통형 벽(24)에 의해 둘러싸이고, 자기 코어(40a, 40b)용 하우징을 부분적으로 정의한다. 마찬가지로, 원통형 벽들(24) 각각은 상기 베이스(21)로부터 돌출하며 상기 중앙 모듈(10)의 반원통형 벽들(14)을 상보하는 반원통형 벽(25)에 의해 둘러싸이고, 상기 원통형 돌출 벽(24)은 HT 변압기의 이차 권선용 환형 하우징을 정의한다.
또한, 상기 단부 모듈(20)은 그 가로 단부들 중 하나에, 상기 베이스(21)로부터 돌출하고 전압 증배/정류기 회로들을 수용하게 되는 전체 형상이 평행 6면체인 하우징(26)을 부분적으로 정의하는 벽들을 구비한다.
상기 단부 모듈(20)은 전체 형상이 장방형인 단부 벽(27) 및 상기 평행 6면체 하우징(26)에 대해 대향하는 가로 단부에 있는 U자형 측면 벽(28)을 또한 구비한다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 상기 단부 모듈들(20, 20')은 상기 중앙 모듈(10)의 대응하는 부품들(11, 11')에 끼워맞춰질 수 있는 크기로 이루어진다. 특히, 상기 모듈들이 서로 접합될 때, 상기 단부 모듈들(20, 20')의 돌출 벽들은 상기 중앙 모듈(10)의 대응하는 돌출 벽들의 외부를 둘러싼다.
당연히, 그 반대의 구성도 제조될 수 있다. 필요에 따라, 상기 모듈들이 스크류(screws)에 의해, 예를 들면 플라스틱제 스크류에 의해 함께 고정될 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 상기 대응하는 돌출 벽들은 기능 요소들용 대응하는 하우징들을 형성하도록 겹쳐짐으로써 상기 벽들이 서로 밀착되게 끼워맞춰질 수 있도록 하는 상보형 경사면들을 갖는다.
도 2는 본 발명에 따른 모듈식 지지체의 다른 실시예를 도시하며, HT 전력 공급 유닛의 HT 출력 기능 요소들을 수용하기 위한 추가의 제 4 모듈(50)을 부가한다는 점에서만 도 1의 모듈식 지지체와 다르다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단부 모듈들 중 하나의 단부 모듈(20')은 중앙 모듈(10)의 부품상에 고정되고, 그 하우징에는 자기 코어(40a)의 부분이 배열되어 있다. 이러한 도 2는 HT 변압기의 이차 권선들(41a, 41b) 및 각각의 하우징들을 향하는 전압 증배/정류기 회로들(42a, 42b)을 또한 도시한다.
도 2의 실시예에 있는 제 4 모듈(50)은 제 1 부품(51) 및 제 2 부품(51')을 포함한다. 전체 형상이 평행 6면체인 상기 제 1 부품은 장방형 베이스(52), 상기 베이스(52)로부터 돌출하며 필라멘트용 변압기들을 수용하는 하우징들을 부분적으로 정의하는 2 개의 반원형 벽들(53), 및 상기 반원형 벽들(53)의 각 측면상의 전체 형상이 평행 6면체인, HT 출력 리셉터클들(60)을 수용하게 되는 하우징들을 부분적으로 정의하는 벽들(54, 55)을 포함한다.
전체 형상이 평행 6면체인 제 2 부품(51')은 필라멘트용 변압기들을 위한 2개의 하우징들에 대응하는 2 개의 캐비티들(56')이 형성된 장방형 베이스(52')를 포함한다.
반원형 벽들(53')은 상기 캐비티(56')와 일렬로 상기 베이스(52')로부터 돌출한다. 제 4 모듈(50)의 제 1 부품(51)의 벽들(54, 55)과 정합하여(in register) 상기 베이스(52')로부터 돌출하는 벽들(54', 55')은 또한 상기 캐비티들(56')의 어느 한 측면상에 평행 6면체 형상의 하우징들을 부분적으로 정의한다.
상기 캐비티들(56')은 등자(stirrup) 형상의 자기 코어들(61)이 삽입될 수 있게 되어 있다.
제 4 모듈의 2 개의 부품들(51, 51')은 도 1의 실시예의 모듈들에 대해서 서술된 바와 같이 서로 끼워맞춰지며, 상기 제 4 모듈(50)은 예를 들면 끼워맞춤, 접착 또는 나사결합과 같은 어떤 적절한 수단에 의해 적절한 측면을 따라 다른 모듈들에 접속된다.
이러한 제 4 모듈의 부품들은 성형 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따라 기능 요소들용 하우징들을 정의하는 돌출 벽들의 형태를 개략적으로 도시한다.
이러한 도 3이 도시하는 바와 같이, 돌출 벽들(1, 2)은 베이스(3, 4)로부터 그들의 자유 단부쪽으로 갈수록 두께가 감소하는 테이퍼 형상(tapering shape)으로 이루어진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상보형 돌출 벽들(1, 2)은 상기 모듈들이 서로 끼워맞춰질 때 겹쳐지게 되는 상보형 경사면들(5, 6)을 갖는다. 이러한 돌출 벽들(1, 2)의 형태는 그들의 겹침 및 끼워맞춤을 촉진하여 성형 동작들 특히 성형 해제를 용이하게 할뿐만 아니라 크립 라인들의 길이를 증가시킴으로써 하우징들 사이의 전기 절연을 개선시키고 아크 발생의 위험을 감소시킨다.
이미 언급한 바와 같이, 상기 돌출 벽들의 형태는 모듈들에 대한 제조 공차에 상관없이 원하는 절연량을 얻을 수 있게 한다.
또한, 상기 모듈들은 상호 접속되는 모든 커넥터들을 수용하는데 필요한 통로들 및 절개부들을 포함하기 때문에, 강한 전기장의 집중 및 그에 따른 아크 방전의 위험이 방지되면서 제조 비용이 절감된다.
상기 실시예들에서는 양극 유닛들이 설명되었지만, 본 발명은 단극 또한 다극 유닛들에도 적용될 수 있다.
당업자라면, 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 상술된 실시예들에 대한 구조 및/또는 기능 및/또는 공정들을 다양하게 변경할 수 있을 것이다.
도 1은 모듈식 지지체의 일 실시예의 분해 사시도.
도 2는 모듈식 지지체의 다른 실시예의 분해 사시도.
도 3은 모듈식 지지체의 돌출벽의 개요도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
5, 6 : 상보형 경사면 10 : 중앙 모듈
11, 11' : 부품 12, 12' : 베이스
13, 13'; 14, 14' : 돌출 벽 20, 20' : 단부 모듈
24, 25 : 돌출 벽 53, 54, 55 : 돌출 벽

Claims (9)

  1. 전기 절연 벽들을 가지며 고전압(HT) 전력 공급 유닛의 기능 요소들을 수용하게 되는 하우징들을 포함하는 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체에 있어서,
    상기 하우징들의 상기 전기 절연 벽들은 겹쳐지는 상보형 경사면들(5, 6)을 갖는 2 개의 돌출 벽들(2, 3)로 형성되는, 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체.
  2. 제 1 항에 있어서, 베이스(12, 12')와 상기 베이스(12, 12')로부터 돌출하는 벽들(13, 13'; 14, 14')을 구비하는 동일한 구조의 2 개의 부품들(11, 11')로 형성되는 중앙 모듈(10)로서, 상기 2 개의 부품들(11, 11')은 상기 중앙 모듈의 중앙 수직축에 대해 대칭으로 그들의 베이스들(12, 12')에 의해 함께 접합되는, 상기 중앙 모듈(10);
    베이스(21, 21')와 상기 베이스(21, 21')로부터 돌출하는 벽들(24, 25)을 각각 구비하는 동일한 구조의 제 1 단부 모듈(20) 및 제 2 단부 모듈(20')을 포함하고,
    상기 중앙 모듈과 상기 제 1 및 제 2 단부 모듈들의 상기 돌출 벽들은 상보형 경사면들을 가지므로, 상기 단부 모듈들 각각이 상기 중앙 모듈의 부품들 중 대응하는 부품과 조립될 때, 상기 모듈들의 돌출 벽들이 상기 상보형 경사면들의 겹침에 의해 함께 밀착되게 끼워맞춰져서 상기 HT 전력 공급 유닛의 기능 요소들을 수용하게 되는 하우징들을 형성하는, 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체.
  3. 제 2 항에 있어서, 자기 코어용 하우징과, 변압기의 일차 및 이차 권선용 하우징들, 전압 증배/정류기 회로들용 하우징들을 포함하는, 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 베이스(52)와 그 베이스(52)로부터 돌출하는 벽들(53, 54, 55)을 구비하는 제 1 부품(51), 및 베이스(52')와 그 베이스(52')로부터 돌출하는 벽들(53', 54', 55')을 구비하는 제 2 부품(51')을 구비하며 다른 모듈들과 결합될 수 있는 추가 모듈(50)을 포함하고, 상기 추가 모듈(50)의 상기 부품들(51, 51')의 상기 돌출 벽들은 상보형 경사면들을 가지도록 정의되므로, 상기 제 1 및 제 2 부품(51, 51')이 조립될 때, 상기 돌출 벽들은 상기 상보형 경사면들의 겹침에 의해 함께 밀착되게 끼워맞춰져서 상기 HT 전력 공급 유닛의 HT 출력 장치의 기능 요소들을 수용하게 되는 하우징들을 형성하는, 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 추가 모듈(50)은 필라멘트 변압기들과 HT 출력 리셉터클들용 하우징들을 정의하는 추가의 경사면들을 갖는 돌출 벽들을 포함하는, 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 중앙 모듈, 상기 제 1 단부 모듈, 상기 제 2 단부 모듈, 및 상기 추가 모듈은 성형 플라스틱으로 제조되는, 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체.
  7. 접지된 금속 상자 및 기능 요소들을 포함하는 고전압 유닛에 있어서,
    상기 기능 요소들은 제 1 항에 따른 모듈식 지지체에 의해 상기 상자 내에서 지지되는, 고전압 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 상자는 전기 절연 냉각 유체를 포함하는, 고전압 유닛.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 중앙 모듈, 상기 제 1 단부 모듈, 상기 제 2 단부 모듈, 및 상기 추가 모듈은 성형 플라스틱으로 제조되는, 고전압 전력 공급 유닛용 모듈식 지지체.
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