[发明专利]电学高场/高压单元及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电学高场/高压单元，包括至少一个电学元件以及一种固体绝缘材料。这种单元可以是高压单元，尤其是例如X射线系统或计算机断层X光摄影设备这样的高压发生器，也可以是低压单元，例如包括电学元件或导体，它们彼此位置十分紧密，所以必须提供绝缘材料以避免这些元件之间的击穿/跳火(flashover)。

本发明还涉及包括高场/高压单元的X射线系统或计算机断层X光摄影系统。

EP1176856公开了一种具有机壳的高压发生器，机壳中提供多个电学元件和混合绝缘体。绝缘体包括硬泡沫，形成为包围电学元件和相关连接的腔，并提供通道，通过该通道，引入液体或气体绝缘材料优选的是变压器油，以增强各个元件的冷却。

尽管这种发生器可以形成为具有小尺寸和轻重量以及高电气绝缘强度和高输出功率，但由于下面的事实存在缺点，这是因为在最终填充绝缘液体或气体之前，必须形成绝缘材料的多个不同部分，并且它们需要与电学元件和相关连接装配在一起，因此这种发生器的制造需要很多步骤并且是相当昂贵的。

本发明的一个目的是提供一种上述高场/高压单元的结构，它更加简单且可以更容易和快捷地实现。

具体而言，本发明的一个目的是提供一种高场/高压单元，包括至少一个电学元件和固体绝缘材料，它具有较简单的结构并仅需装配较少的部件。

根据本发明，通过一种高场/高压单元获得这些目的，该单元包括至少一个电学元件和固体绝缘材料，该固体绝缘材料形成为提供该高场/高压单元的外壳或容器，且该材料具有内部结构，包括至少一个第一腔，用于容纳该至少一个电学元件。

该解决方案的一个优点在于，通过以该高场/高压单元的外壳或容器形式提供固体绝缘材料，因此不再需要分离的钢容器。

通过这样，并且通过将该电学元件插入到合适的腔中，该高场/高压单元的装配显然更加简单和快捷，并且部分地因为不再需要分离的元件载体，可以很大程度地由机器执行，且其成本也相应降低。

根据本发明的高场/高压单元的一个优选实施例中，内部结构包括至少一个第二腔，用于容纳液体和/或气体绝缘材料，其中以不透液体和/或不透气体的机壳形式提供外壳或容器。例如，以引导液体或气体绝缘材料的通道形式提供第二腔，导致在增加电压强度、冷却、重量减轻、小尺寸和高输出功率方面具有显著的优势。

根据本发明的高场/高压单元的一个优选实施例中，绝缘材料是硬泡沫，它包括直径高达大约100μm的多个基本球形颗粒。该绝缘材料的优点在于，一方面，可以根据某一区域中的材料的实际场负荷调整或改变电导率和/或材料的介电常数，使得在该高场/高压单元操作过程中发生的电压降保持比绝缘材料的跳火和/或击穿电压低。另一方面，可以提高绝缘材料的稳定性和机械强度，使得例如在旋转X射线系统或计算机断层X光摄影系统中，该高场/高压单元可以承受高的动态负荷。

根据本发明的高场/高压单元的一个优选实施例中，外壳或容器至少包括第一零件和第二零件，它们装配在一起形成机壳.根据本发明的高场/高压单元的另一优选实施例中，该至少第一腔的尺寸经过调整，用于压配合或搭扣安装该至少一个电学元件.这些实施例在简单和快捷装配方面是尤其具有优势.

根据本发明的高场/高压单元的一个优选实施例中，该至少一个元件是有源和/或无源电学元件，例如变压器、电容器、电压驱动器、整流器、电阻器或导体，或包括至少一个这种有源和/或无源电学元件的模型单元或集成或混合电路。

根据本发明的高场/高压单元的一个优选实施例中，在机壳中提供至少一个至少部分导电的互连，用于电学连接电学元件。根据本发明的高场/高压单元的另一优选实施例中，通过绝缘材料的内表面和/或在其内部的至少部分导电的材料提供互连。根据本发明的高场/高压单元的另一优选实施例中，通过插入到绝缘材料中的金属棒或引线提供互连。根据本发明的高场/高压单元的另一优选实施例中，以固定在绝缘材料的内表面或穿过该绝缘材料布置的至少一个柔性印刷电路板和/或柔性导电箔片的形式提供互连。这些实施例提供与电学元件的简单电学互连。

根据本发明的高场/高压单元的一个优选实施例中，在至少一个第一腔中提供接触区域，用于电学连接该至少一个电学元件。该实施例能够实现电学元件的非常简单的电学接触或键合。

根据本发明的X射线系统或计算机断层X光摄影设备包括根据本发明的高场/高压单元。

参考附图，在下面本发明示例性优选实施例的描述中公开了本发明的更多细节、特征和优点，附图中：

图1示出了这种实施例的简化的剖面图。