专利名称：模块式高压发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压发电系统，特别涉及一种可拆分成多个模块的高压发电系统。
背景技术：
高压发电系统用于，例如为X射线管(Vacuum tube)提供调制高压直流电，使电子从阴极流到阳极并产生X射线。高压发电系统一般主要包括一个逆变器单元(Inverter)、一个变压器单元(Transformer)及一个整流器单元(Rectifier)。该逆变器单元典型的用于将一个相对低的直流电转换成一个相对低的交流电。该变压器单元典型的用于将该相对低的交流电转换成一个相对高的交流电。该整流器单元典型的用于将该相对高的交流电转换成一个相对高的直流电，该相对高的直流电即可作为调制高压直流电提供给X射线管来产生X射线。 传统的高压发电系统通常被整体的安装在一个密封的油箱内。其中，存储在该油箱内部的油液为该逆变器单元、变压器单元、整流器单元及真空管等元器件提供绝缘保护，同时还为该高电压的油箱体提供辅助的散热。但是，该油箱可能面临泄漏和环境等问题，如灰尘、污染物、湿气及振动等因素会降低及影响该油箱的绝缘效果。并且，由于传统的高压发电系统是被整体安装的在一起，若其中某一元件损坏的话，则需要更换整个高压发电系统，如此维护成本巨大。所以，需要提供一种新的高压发电系统来解决上述问题。
发明内容
现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。本发明的一个方面在于提供一种模块式高压发电系统。该模块式高压发电系统包括绝缘板，包括第一表面及相对于该第一表面的第二表面；低电压模块，包括设于该第一表面的上部磁芯；围绕该上部磁芯的初级线圈；第一电压转换单元；及设于该第一表面的第一电路板，用于实现电气连接该初级线圈及该第一电压转换单元；及高电压模块，包括对应该上部磁芯设于该第二表面的下部磁芯；围绕该下部磁芯的次级线圈；
第二电压转换单元；及设于该第二表面的第二电路板，用于实现电气连接该次级线圈及该第二电压转换单元。本发明的另一个方面在于提供另一种模块式高压发电系统。该模块式高压发电系统包括低电压模块，包括第一绝缘容器，包括一第一底板；设于该第一底板的上部磁芯；
围绕该上部磁芯的初级线圈；第一电压转换单元；及设于该第一底板的第一电路板，用于实现电气连接该初级线圈及该第一电压转换单元；及高电压模块，包括第二绝缘容器，包括一第二底板；对应该上部磁芯设于该第二底板的下部磁芯；围绕该下部磁芯的次级线圈；第二电压转换单元；及设于该第二底板的第二电路板，用于实现电气连接该次级线圈及该第二电压转换单元；该第一绝缘容器通过该第一底板安装在该第二绝缘容器的第二底板上。本发明的模块式高压发电系统，通过绝缘板或绝缘容器将该高压发电系统拆分成低电压模块及高电压模块，并将两者绝缘隔离设置，如此若其中一个模块中的元件损坏的话，只需要更换该损坏的模块即可，而不需要将整个高压发电系统全部更换掉，这样可大大地降低维护成本，并且也较为容易维护。
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中图I为本发明模块式高压发电系统一个实施方式的原理框图。图2为本发明模块式高压发电系统一个实施方式的示意图。图3为图2的模块式高压电压系统翻转后的示意图。图4为本发明模块式高压发电系统另一个实施方式的侧面示意图。图5为图2模块式高压电压系统中的上部磁芯、初级线圈、第一电路板及绝缘板的分解示意图。图6为图5的组装示意图。图7为本发明模块式高压发电系统另一个实施方式的整体示意图。图8为本发明模块式高压发电系统另一个实施方式的整体示意图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式
，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械·的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。请参考图1，为本发明模块式高压发电系统I的一个实施方式的原理框图。该模块式高压发电系统I包括一低电压模块10及一高电压模块20,该低电压模块10及高电压模块20分别用于承载该模块式高压发电系统I中不同的元件。本实施方式中，该模块式高压发电系统I中根据不同的元件设置了两个模块，而在实际的设计过程中，可以根据需要将该高压发电系统I设置成更多数量的模块，此处为了方便描述及理解，仅给出了两个模块。另外，各个模块内部元件的选择也不是固定的，下面给出的实施方式也仅是给出了某些例子，具体安排可以根据实际需要进行调整。如图I所示，该低电压模块10包括一第一电压转换单元12、一初级线圈14及一上部磁芯16。该高电压模块20包括一下部磁芯22、一次级线圈24、一第二电压转换单兀26及一 X射线管28。该上部磁芯16与该下部磁芯22构成一个完整的磁芯17，该初级线圈14、磁芯17及次级线圈24构成一个完整的变压器单元13。在其他实施方式中，该X射线管28也可以根据其它具体的设计要求设置在该高电压模块20的外部。在非限定的实施方式中，该第一电压转换单元12包括一逆变器，用于将一个相对较低的直流电转换成一个相对较低的交流电。该变压器单元13用于将该相对较低的交流电转换成一个相对较高的交流电。该第二电压转换单元26包括一整流器，用于将该相对较高的交流电转换成一个相对较高的直流电。该X射线管28接收该相对较高的直流电以产生X射线。在其他的实施方式中，该相对较高的直流电也可用于提供给除了 X射线管以外的需要使用较高直流电的电子设备，而不局限于只提供给X射线管。在其他非限定的实施方式中，该第一电压转换单元12可能包括一高频逆变器及一电源分配单元(Power Distribution Unit, PDU).该第二电压转换单元26可能包括一电压倍增器(voltage multiplier)、若干阻尼电阻(damping resistor)及一灯丝变压器(filament transformer)。在其他实施方式中，该第一电压转换单元12及该第二电压转换单元26也可根据实际需要包括其他类型的元器件，不局限于上述给出的例子。请继续参考图2及图3，该低电压模块10还包括一平面式绝缘板30。该绝缘板30具有一第一表面32及与该第一表面32相对的第二表面34。在非限定的实施方式中，该绝缘板30由高密度的塑料材料制成，例如聚乙烯、聚四氟乙烯、高密度聚乙烯等，其他实施方式该绝缘板30也可由其他绝缘材料制成，这里不再举例说明。在图2及图3的实施方式中，该低电压模块10还包括一第一电路板11。该低电压模块10整体设置在该绝缘板30的第一表面32上。具体来说，该第一电路板11紧贴在该绝缘板30的第一表面32上放置，该第一电压转换单元12及该初级线圈14同时集成在该第一电路板11上，并通过该第一电路板11实现电气连接。该上部磁芯16放置在该初级线圈14的上部，具体结构在后续段落中详细说明。在图2及图3的实施方式中，该高电压模块20还包括一第二电路板21。该高电压 模块20整体设置在该绝缘板30的第二表面34上。具体来说，该第二电路板21紧贴在该绝缘板30的第二表面34上放置，该第二电压转换单元26、该X射线管28及该次级线圈24同时集成在该第二电路板21上，并通过该第二电路板21实现电气连接。该下部磁芯22放置在该次级线圈24的上部，具体结构与上部磁芯16和初级线圈14之间的结构相同。由于该第一电压转换单元12与该初级线圈14共用一块电路板(第一电路板11)，该第二电压转换单元26、该X射线管28及该次级线圈24也共用一块电路板(第二电路板21)，如此共用电路板的结构可降低制造成本，同时也使每一模块的设计更加紧凑、简约。在非限定的实施方式中，该第一电路板11及该第二电路板21可以以卡扣或螺丝锁固等方式紧贴在该绝缘板30上。该低电压模块10及该高电压模块20可分别安装在该绝缘板30上，而不是以一个整体的形式安装在一起，如此若其中一个模块中的元件损坏的话，只要更换该损坏的模块即可，而不需要将整个高压发电系统I全部更换，这样可大大降低维护成本，并且也较容易维护。请继续参考图4，在该非限定的实施方式中，该高电压模块20进一步包括一散热板29。该散热板29紧贴该下部磁芯22的上表面222放置，用于散发该下部磁芯22产生的热量。该第二电压转换单兀26包括若干电子兀件262,如二极管、电容器等,该电子兀件262可选用具有散热片263的封装结构，例如T0-220封装结构，并使该散热板29也紧贴该电子元件262的散热片263，以同时给该电子元件262进行散热。该散热板29可由适合的散热材料制成，例如由具有高热导率的氮化铝材料制成。请继续参考图5及图6，在该非限定的实施方式中，该初级线圈14、第一电路板11和上部磁芯16之间的结构与该次级线圈24、第二电路板21和下部磁芯22之间的结构相同，故如下段落仅描述该初级线圈14、第一电路板11和上部磁芯16之间的结构。总体来说，该初级线圈14围绕该上部磁芯16，该次级线圈24围绕该下部磁芯22，该上部磁芯16及该初级线圈14放置在绝缘板30的第一表面32，该下部磁芯22及该次级线圈24对应放置在该绝缘板30的第二表面34，如此形成了一个闭合磁路。而该绝缘板30则在该闭合磁路中间形成了一个绝缘间隔。在非限定的实施方式中，该初级线圈14及该次级线圈24可由适当的线圈材料制成，例如铜，且该铜线圈设置在电路板的陶瓷基板或金属绝缘基板上(direct bond copper on ceramic substrate or insulated metal substrate)。
在图5及图6的实施方式中，该上部磁芯16大致为E形。该上部磁芯16包括一对边柱162及一个圆柱形的中心柱164。在其他实施方式中，该上部磁芯16还可以设计成其他结构，例如C形或U形等，不局限于图中给出的实施方式。该初级线圈14也可以不蚀刻于电路板11上，而是直接缠绕在该中心柱164上，具体可根据实际需要进行设计。在图5及图6的实施方式中，该第一电路板11开设有一通孔112，该初级线圈14围绕该通孔112旋转蚀刻在该电路板11上并与该第一电压转换单元12电气连接。当组装时，将该中心柱164插入该通孔内112后，该初级线圈14即围绕该中心柱164。同理，次级线圈24的相应部分结构与之相同，这里不再赘述。请继续参考图7，在该实施方式中，该低电压模块10装入一第一绝缘盖42后安装在绝缘板30上，该高电压模块20装入一第二绝缘盖44后安装在该绝缘板30上。在非限定的实施方式中，该第一绝缘盖42及该第二绝缘盖44可由聚合树脂或二环戊二烯等绝缘材料制成。在图7的实施方式中，该第一绝缘盖42、绝缘板30及第二绝缘盖44之间是通过螺栓43及螺帽45的锁固方式实现彼此之间固定连接的，其他实施方式中，也可通过其他连接方式，如卡扣等方式实现连接。 请继续参考图8，在该实施方式中，该低电压模块10装入一第一绝缘密封容器46的内部，该高电压模块20装入一第二绝缘密封容器48的内部。该第一绝缘密封容器46的底板462作为之前实施方式中绝缘板30的第一表面32，该第二绝缘密封容器48的底板482作为之前实施方式中绝缘板30的第二表面34，如此在图8的实施方式中，无需再使用前述的绝缘板30，直接将该第一绝缘密封容器46的底板462设置在该第二绝缘密封容器48的底板482上即可，其他部分的结构关系与前述的实施方式相同，不再赘述。在图8的实施方式中，该第一绝缘密封容器46及第二绝缘密封容器48之间是通过螺栓43及螺帽45的锁固方式实现彼此之间固定连接的，其他实施方式中，也可通过其他连接方式，如卡扣等方式连接。在非限定的实施方式中，该第一绝缘密封容器46的底板462及第二绝缘密封容器48的底板482由高密度的塑料材料制成，例如聚乙烯、聚四氟乙烯、高密度聚乙烯等。该第一绝缘密封容器46及第二绝缘密封容器48除底板以外的其他部分可由聚合树脂或二环戊二烯等绝缘材料制成。虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
权利要求
1.一种模块式高压发电系统,包括 绝缘板，包括第一表面及相对于该第一表面的第二表面； 低电压模块，包括 设于该第一表面的上部磁芯； 围绕该上部磁芯的初级线圈； 第一电压转换单元；及 设于该第一表面的第一电路板，用于实现电气连接该初级线圈及该第一电压转换单元；及 高电压模块，包括 对应该上部磁芯设于该第二表面的下部磁芯； 围绕该下部磁芯的次级线圈； 第二电压转换单元 '及 设于该第二表面的第二电路板，用于实现电气连接该次级线圈及该第二电压转换单J Li ο
2.如权利要求I所述的模块式高压发电系统，其中该初级线圈蚀刻于该第一电路板上，该次级线圈蚀刻于该第二电路板上。
3.如权利要求2所述的模块式高压发电系统，其中该初级线圈及次级线圈为铜，且该第一及第二电路板上蚀刻该初级线圈及次级线圈的部分为陶瓷基板或金属绝缘基板。
4.如权利要求I所述的模块式高压发电系统，其中该初级线圈与该第一电压转换单元集成于该第一电路板上，该次级线圈与该第二电压转换单元集成于该第二电路板上。
5.如权利要求I所述的模块式高压发电系统，其中该高电压模块还包括一散热板，该散热板紧贴该下部磁芯的上表面放置。
6.如权利要求5所述的模块式高压发电系统，其中该第二电压转换单元包括具有散热片的电子元件，该电子元件的散热片紧贴该散热板放置。
7.如权利要求I所述的模块式高压发电系统，其中该低电压模块与该高电压模块分别装入绝缘盖后放置在该绝缘板的第一及第二表面上。
8.如权利要求I所述的模块式高压发电系统，其中该上部磁芯及下部磁芯均为E形，包括一对边柱及一个中心柱。
9.如权利要求8所述的模块式高压发电系统，其中该第一电路板开设有一收容该上部磁芯的中心柱的通孔，该第二电路板开设有一收容该下部磁芯的中心柱的通孔。
10.一种模块式高压发电系统，包括 低电压模块，包括 第一绝缘容器，包括一第一底板； 设于该第一底板的上部磁芯； 围绕该上部磁芯的初级线圈； 第一电压转换单元；及 设于该第一底板的第一电路板，用于实现电气连接该初级线圈及该第一电压转换单元；及 高电压模块，包括第二绝缘容器，包括一第二底板； 对应该上部磁芯设于该第二底板的下部磁芯； 围绕该下部磁芯的次级线圈； 第二电压转换单元 '及 设于该第二底板的第二电路板，用于实现电气连接该 次级线圈及该第二电压转换单元; 该第一绝缘容器通过该第一底板安装在该第二绝缘容器的第二底板上。
全文摘要
本发明涉及一种模块式高压发电系统，其包括具有第一及第二表面的绝缘板、低电压模块及高电压模块。该低电压模块包括设于该第一表面的上部磁芯、围绕该上部磁芯的初级线圈、第一电压转换单元及设于该第一表面的第一电路板。该高电压模块包括对应该上部磁芯设于该第二表面的下部磁芯、围绕该下部磁芯的次级线圈、第二电压转换单元及设于该第二表面的第二电路板。
文档编号H05G1/10GK102905454SQ201110212920
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者毛赛君, D.佩里拉特-阿梅德, 褚旭, G.山姆戈维尔 申请人:通用电气公司