本發(fā)明涉及一種用于x射線管的旋轉(zhuǎn)陽極，所述x射線管具有用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)陽極的轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子具有凸緣，所述凸緣能夠與所述旋轉(zhuǎn)陽極的軸耦接。此外，本方面涉及一種具有這種旋轉(zhuǎn)陽極的x射線管、一種具有x射線管的系統(tǒng)以及一種用于制造這種旋轉(zhuǎn)陽極的轉(zhuǎn)子的方法。

背景技術(shù)：

x射線輻射通常通過利用由陰極發(fā)出的電子射線轟擊陽極產(chǎn)生。所述陰極和所述陽極在此布置在x射線管的真空殼體中。x射線管通常配備有旋轉(zhuǎn)陽極，所述旋轉(zhuǎn)陽極在電子射線撞擊的情況下轉(zhuǎn)向，以便避免關(guān)于陽極固定的焦斑。所述焦斑、也就是說所述電子射線撞擊在陽極表面上的點以旋轉(zhuǎn)陽極旋轉(zhuǎn)的坐標系的視界來看沿著環(huán)形的軌道移動到所述陽極表面上方。由此，在電子射線撞擊時產(chǎn)生的損耗熱量相對均勻地分布到所述陽極表面上，借此抵抗焦斑中可能的材料過熱。

已知的x射線管的x射線旋轉(zhuǎn)陽極借助于異步馬達來驅(qū)動，所述異步馬達由逆變器饋電。所述異步馬達的、與所述旋轉(zhuǎn)陽極耦接的轉(zhuǎn)子位于所述x射線管的真空活塞之內(nèi)。這種驅(qū)動裝置例如在de19752114a1中公開。

在所述異步馬達的定子中例如布置了三個以120°為幅度相互偏移的繞組。所述轉(zhuǎn)子由磁性的導回結(jié)構(gòu)和能夠?qū)щ姷牟牧辖M成，所述能夠?qū)щ姷牟牧喜贾脼榛\或罩。所述磁性的導回結(jié)構(gòu)也能夠固定地構(gòu)造。正弦形的電流在所述定子的繞組中流動并且在電流之間存在120°的相位偏移、在馬達的定子中形成了旋轉(zhuǎn)的磁場。該磁場遍布所述轉(zhuǎn)子。所述旋轉(zhuǎn)的磁場在轉(zhuǎn)子的導線中感應(yīng)出電壓。因為所述導線由于其構(gòu)造為籠而被短接，所以所感應(yīng)的電壓在所述轉(zhuǎn)子中引起電流通量。轉(zhuǎn)子電流形成自己的磁場，所述磁場與定子的旋轉(zhuǎn)的磁場相互作用。轉(zhuǎn)矩作用到所述轉(zhuǎn)子上，由此轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)運動并且跟隨著定子場的旋轉(zhuǎn)。

但是，轉(zhuǎn)子不是同步地跟隨著旋轉(zhuǎn)的定子磁場，而是以更小的速度旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子和所述定子場的相對運動是必需的，因為只有這樣才能在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流通量并且轉(zhuǎn)子才能夠形成其自己的磁場。所述轉(zhuǎn)子由此相對于所述定子場“異步”地旋轉(zhuǎn)。在所述定子場的頻率與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率之間出現(xiàn)轉(zhuǎn)差率。所述轉(zhuǎn)差率的大小依賴于負載。在空轉(zhuǎn)時，所述轉(zhuǎn)差率僅僅非常小。

定子和轉(zhuǎn)子的繞組之間的氣隙在傳統(tǒng)的異步馬達中是非常小的。但是，在x射線管中所述氣隙則由于結(jié)構(gòu)類型的限制很大，因為在所述定子與所述轉(zhuǎn)子之間存在管套，所述管套確保了管道真空度。如果所述轉(zhuǎn)子還額外處于高壓勢能上，那么必須相對于所述定子遵循更大的間距，以便確保電絕緣。所述轉(zhuǎn)子與所述定子之間的大的氣隙造成定子在轉(zhuǎn)子的位置處的磁通量密度很小。能夠提供的轉(zhuǎn)矩很小，因為相比于通常的異步馬達，施加到轉(zhuǎn)子上的洛倫茲力較小。

異步電機的轉(zhuǎn)子中的渦流也是有問題的，因為所述渦流在x射線管中額外產(chǎn)生了損耗熱量。所述轉(zhuǎn)子的熱量必須被排出，這由于存在的真空而很難。此外，變熱導致轉(zhuǎn)子材料的單位歐姆電阻增大，由此額外降低了施加到所述轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩。

原則上，具有大氣隙的異步電機具有小于0.5的功率因數(shù)。也就是說，馬達消耗很多無功功率，由此使得電流幅值非常高。

對于異步驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子而言，針對該種類的旋轉(zhuǎn)陽極基本上公開了三種不同的構(gòu)造：

a）轉(zhuǎn)子不具有隨著旋轉(zhuǎn)的磁性的導回結(jié)構(gòu)。所述轉(zhuǎn)子具有由銅制成的轉(zhuǎn)子罩，所述轉(zhuǎn)子罩與由鋼或鉬制成的裝配板連接。所述裝配板用于裝配在軸承軸或旋轉(zhuǎn)陽極處。所述轉(zhuǎn)子罩與所述裝配板的之間的連接能夠是材料鎖合的。這種驅(qū)動裝置由于缺少磁性的導回結(jié)構(gòu)而具有低的效率；

b）轉(zhuǎn)子與磁性的導回結(jié)構(gòu)是分成兩部分的。在此磁性的鋼套管被由銅制成的轉(zhuǎn)子罩圍繞。所述鋼套管還建立了到軸承或者軸的連接。所述轉(zhuǎn)子罩與所述鋼套管相互連接并且與所述旋轉(zhuǎn)陽極一起旋轉(zhuǎn)。不利的是，所述鋼套管與所述軸承之間的接觸性能如腐蝕性或膨脹性不是最優(yōu)的。此外，由于在將所述鋼套管與所述轉(zhuǎn)子罩連接起來時的熱處理損害了所述鋼套管的磁性能；

c）轉(zhuǎn)子分成三部分并且由裝配板或者說凸緣、由銅制成的轉(zhuǎn)子罩和磁性的導回結(jié)構(gòu)組成。將所述磁性的導回結(jié)構(gòu)釬焊到所述凸緣中。在所述轉(zhuǎn)子罩與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)之間有間隙，所述間隙消極地作用于真空衛(wèi)生和轉(zhuǎn)子的再利用，因為所述間隙難以清潔。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，克服所述缺點并且給出一種旋轉(zhuǎn)陽極、一種x射線管、一種具有x射線管的系統(tǒng)以及一種用于制造轉(zhuǎn)子的方法，所述任務(wù)實現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)陽極的更好的驅(qū)動。

根據(jù)本發(fā)明，所提出的任務(wù)將利用獨立專利權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)陽極、x射線管、具有x射線管的系統(tǒng)以及用于制造轉(zhuǎn)子的方法來解決。有利的改進方案在從屬權(quán)利要求中給出。

根據(jù)本發(fā)明，所述轉(zhuǎn)子分成三部分，其中凸緣或者說裝配板與磁性的導回結(jié)構(gòu)以及短路動子材料鎖合地連接并且所述短路動子與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)材料鎖合地連接。

本發(fā)明要求保護一種用于x射線管的旋轉(zhuǎn)陽極，所述x射線管具有用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)陽極的轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子具有凸緣，所述凸緣能夠與所述旋轉(zhuǎn)陽極的軸耦接。此外，所述轉(zhuǎn)子具有在端側(cè)與所述凸緣材料鎖合地連接的、管狀的、磁性的導回結(jié)構(gòu)以及與導回結(jié)構(gòu)同心布置的、管狀的短路動子，所述短路動子與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)和所述凸緣材料鎖合地并且無間隙地連接。

有利的是，這三個組件的材料的性能能夠是不同的，如對于短路動子而言高的傳導性、對于所述磁性的導回結(jié)構(gòu)而言好的磁性能并且所述凸緣的對膨脹系數(shù)的補償或者說適配和對腐蝕特性的改善。在所述磁性的導回結(jié)構(gòu)與所述短路動子之間不存在余隙。這積極地作用于真空衛(wèi)生。所述短路動子的厚度能夠選擇得更小，因為所述磁性的導回結(jié)構(gòu)至少部分地承擔了冷卻。由此提高了驅(qū)動裝置的效率。

在一種改進方案中，所述短路動子能夠由銅制成。

在一種改進方案中，所述凸緣能夠由鉬制成。

在另一種實施方式中，所述磁性的導回結(jié)構(gòu)能夠由鋼制成。

本發(fā)明還要求保護一種具有根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)陽極的x射線管。

在另一種實施方式中，系統(tǒng)具有布置在所述x射線管之外的定子繞組，所述定子繞組產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。

此外，本發(fā)明還要求保護一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)陽極的轉(zhuǎn)子的方法，所述方法具有以下步驟：

-制造凸緣的毛坯，

-制造磁性的導回結(jié)構(gòu)的毛坯，

-將所述凸緣的毛坯與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)的毛坯材料鎖合地連接起來，

-以最終的造型對材料鎖合地連接的毛坯進行精加工并且

-材料鎖合地、無間隙地裝設(shè)所述短路動子。

在一種改進方案中，所述毛坯的材料鎖合的連接能夠通過摩擦焊接來實現(xiàn)。

在另一種設(shè)計方案中，所述短路動子的材料鎖合的裝設(shè)能夠通過金屬鑄造來實現(xiàn)。

附圖說明

本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點借助于示意性的附圖由下文中對實施例的闡述得出。

其中：

圖1示出了轉(zhuǎn)子的縱截面圖，

圖2示出了轉(zhuǎn)子的橫截面圖，并且

圖3示出了具有x射線管的系統(tǒng)。

附圖標記清單

1x射線管

2管套

3陰極

4旋轉(zhuǎn)陽極

5陽極盤

6軸

7轉(zhuǎn)子

8定子

9定子繞組

10板組

11電子射線

12x射線輻射

13射線窗口

14凸緣

15磁性的導回結(jié)構(gòu)

16短路動子

ab截面。

具體實施方式

圖1示出了具有用于固定在旋轉(zhuǎn)陽極的軸處的凸緣14（=裝配板）的轉(zhuǎn)子7的縱截面圖。管狀的磁性的導回結(jié)構(gòu)15利用其端側(cè)中的一個端側(cè)與所述凸緣14材料鎖合地連接。所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15形成套管。圍繞著所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15同心地布置了管狀的短路動子16。該短路動子也形成套管。所述短路動子16與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15沿著周面以下述方式材料鎖合地連接：即在所述短路動子與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)之間不存在間隙。

優(yōu)選的是，所述凸緣14由鉬制成、所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15由鋼制成并且所述短路動子16由銅制成。因此，所述短路動子16也被稱為銅罩或者由銅制成的轉(zhuǎn)子罩。

為了制造轉(zhuǎn)子7，首先將所述凸緣14的毛坯與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15的毛坯例如通過摩擦焊接相互連接。毛坯是還部分未處理的工件，所述工件通過精加工如切削加工或者研磨制成其最終的形狀。隨后，對如此連接的毛坯進行精加工并且制成需要的形狀，從而使其為接下來的加工步驟而準備。之后，所述短路動子16例如通過金屬鑄造裝設(shè)到所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15和所述凸緣14上方。

圖2示出了根據(jù)圖1的轉(zhuǎn)子7的沿著截面ab的橫截面圖。圍繞著所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15同心地布置了管狀的短路動子16。所述短路動子16與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)15沿著周面以下述方式材料鎖合地連接：即在所述短路動子與所述磁性的導回結(jié)構(gòu)之間不存在間隙。所述短路動子16和所述磁性的導回結(jié)構(gòu)分別形成套管。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的x射線管1的縱截面圖。發(fā)射電子的陰極3和與其對置的旋轉(zhuǎn)陽極4位于x射線管1的抽真空的管套2中。所述旋轉(zhuǎn)陽極4包括陽極盤5，所述陽極盤通過軸6與電動馬達的轉(zhuǎn)子7連接。

在管套2之外，定子8以直接鄰近于所述轉(zhuǎn)子7的方式圍繞著所述管套2。所述定子8利用其電流穿流的定子繞組9產(chǎn)生了圍繞著所述管套2旋轉(zhuǎn)的磁場，所述磁場將轉(zhuǎn)矩施加到根據(jù)圖1和圖2構(gòu)造的轉(zhuǎn)子7上并且由此使所述旋轉(zhuǎn)陽極4處于旋轉(zhuǎn)中。所述定子繞組9布置在板組10中。

由陰極3所發(fā)射的電子射線11朝向所述陽極盤5加速并且在撞擊到所述陽極盤5上時通過制動產(chǎn)生x射線輻射12，所述x射線輻射通過在所述管套2中的射線窗口13離開所述x射線管1。

盡管通過實施例對本發(fā)明詳細進行了進一步說明和描述，但是本發(fā)明不受所公開的示例限制并且其他的變型方案能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員由此推導出來，而不離開本發(fā)明的保護范圍。