[发明专利]旋转阳极、X射线管和具有X射线管的系统以及用于制造旋转阳极的转子的方法

说明书

本发明涉及旋转阳极、X射线管、具有X射线管的系统以及用于制造旋转阳极的转子的方法。本发明提出了一种用于X射线管的旋转阳极，X射线管具有用于驱动旋转阳极的转子，其中转子具有能够与所述旋转阳极的轴耦接的凸缘。转子具有：‑管状的、磁性的导回结构，该磁性的导回结构在端侧与凸缘材料锁合地连接，和‑与磁性的导回结构同心布置的、管状的短路动子，该短路动子与磁性的导回结构和凸缘材料锁合地并且无间隙地连接。有利的是，转子的三个组件的材料能够具有不同的性能，像例如对于短路动子而言高的传导性、对于磁性的导回结构而言好的磁性能以及凸缘的对膨胀系数的补偿和对腐蚀特性的改善。在磁性的导回结构与短路动子之间不存在余隙。

技术领域

本发明涉及一种用于X射线管的旋转阳极，所述X射线管具有用于驱动旋转阳极的转子，其中所述转子具有凸缘，所述凸缘能够与所述旋转阳极的轴耦接。此外，本方面涉及一种具有这种旋转阳极的X射线管、一种具有X射线管的系统以及一种用于制造这种旋转阳极的转子的方法。

背景技术

X 射线辐射通常通过利用由阴极发出的电子射线轰击阳极产生。所述阴极和所述阳极在此布置在X射线管的真空壳体中。X射线管通常配备有旋转阳极，所述旋转阳极在电子射线撞击的情况下转向，以便避免关于阳极固定的焦斑。所述焦斑、也就是说所述电子射线撞击在阳极表面上的点以旋转阳极旋转的坐标系的视界来看沿着环形的轨道移动到所述阳极表面上方。由此，在电子射线撞击时产生的损耗热量相对均匀地分布到所述阳极表面上，借此抵抗焦斑中可能的材料过热。

已知的X射线管的X射线旋转阳极借助于异步马达来驱动，所述异步马达由逆变器馈电。所述异步马达的、与所述旋转阳极耦接的转子位于所述X射线管的真空活塞之内。这种驱动装置例如在DE 197 52 114 A1中公开。

在所述异步马达的定子中例如布置了三个以120°为幅度相互偏移的绕组。所述转子由磁性的导回结构和能够导电的材料组成，所述能够导电的材料布置为笼或罩。所述磁性的导回结构也能够固定地构造。正弦形的电流在所述定子的绕组中流动并且在电流之间存在120°的相位偏移、在马达的定子中形成了旋转的磁场。该磁场遍布所述转子。所述旋转的磁场在转子的导线中感应出电压。因为所述导线由于其构造为笼而被短接，所以所感应的电压在所述转子中引起电流通量。转子电流形成自己的磁场，所述磁场与定子的旋转的磁场相互作用。转矩作用到所述转子上，由此转子进行旋转运动并且跟随着定子场的旋转。

但是，转子不是同步地跟随着旋转的定子磁场，而是以更小的速度旋转。所述转子和所述定子场的相对运动是必需的，因为只有这样才能在转子中感应出电流通量并且转子才能够形成其自己的磁场。所述转子由此相对于所述定子场“异步”地旋转。在所述定子场的频率与所述转子的旋转频率之间出现转差率。所述转差率的大小依赖于负载。在空转时，所述转差率仅仅非常小。

定子和转子的绕组之间的气隙在传统的异步马达中是非常小的。但是，在X射线管中所述气隙则由于结构类型的限制很大，因为在所述定子与所述转子之间存在管套，所述管套确保了管道真空度。如果所述转子还额外处于高压势能上，那么必须相对于所述定子遵循更大的间距，以便确保电绝缘。所述转子与所述定子之间的大的气隙造成定子在转子的位置处的磁通量密度很小。能够提供的转矩很小，因为相比于通常的异步马达，施加到转子上的洛伦兹力较小。

异步电机的转子中的涡流也是有问题的，因为所述涡流在X射线管中额外产生了损耗热量。所述转子的热量必须被排出，这由于存在的真空而很难。此外，变热导致转子材料的单位欧姆电阻增大，由此额外降低了施加到所述转子上的转矩。

原则上，具有大气隙的异步电机具有小于0.5的功率因数。也就是说，马达消耗很多无功功率，由此使得电流幅值非常高。

对于异步驱动装置的转子而言，针对该种类的旋转阳极基本上公开了三种不同的构造：