旋转阳极组件、X射线发生装置及计算机断层扫描系统的制作方法

旋转阳极组件、x射线发生装置及计算机断层扫描系统
技术领域
1.本实用新型涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种旋转阳极组件、x射线发生装置及计算机断层扫描系统。


背景技术：

2.旋转阳极组件作为x射线发生装置的重要组成部分，通常应用于电子计算机断层扫描(即ct)系统中。旋转阳极组件主要由轴承、转子、靶盘等部件组成，其中轴承、转子、靶盘间多采用螺纹紧固连接，相对于焊接而言，该连接方式成本更低、操作更为便捷且便于重复利用部分部件，但同时也会引入部件间接触面微动磨损的问题，这会严重影响旋转阳极组件的使用寿命。
3.目前，为了解决上述部件间接触面微动磨损的问题，主要在接触面上设置耐磨涂层，如dlc(diamond
‑
like
‑
carbon，类金刚石镀膜)、tio2、crn、al2o3、wc等，但是上述耐磨涂层多为陶瓷涂层，脆性较大，在疲劳载荷作用下，易产生裂纹，涂层与基体之间存在剥落问题，且陶瓷涂层对轴承的导电性能会有一定的影响。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对旋转阳极组件的安装配合面上的耐磨层易脱落的问题，提供一种旋转阳极组件、x射线发生装置及计算机断层扫描系统。
5.一种旋转阳极组件，包括：转子以及设置在所述转子上的轴承、靶盘；
6.其中，所述转子通过螺纹紧固的方式与所述轴承连接且所述转子与所述轴承间的接触面形成有第一耐磨层，
7.和/或，所述靶盘通过螺纹紧固的方式与所述转子或所述轴承连接且所述靶盘与所述转子或所述轴承间的接触面形成有第二耐磨层，所述第一耐磨层、所述第二耐磨层形成有表面织构或通过引入残余压应力的方式加工而成。
8.在其中一个实施例中，所述表面织构由多个凹坑、和/或多个凸包、和/或多个凹痕排列而成。
9.在其中一个实施例中，所述凸包的形状为圆形、方形、鳞片形中的至少一种，所述凹坑的形状为圆形、方形中的至少一种，所述凹痕的形状为条状、网格状中的至少一种。
10.在其中一个实施例中，所述轴承上设置有第一安装部，所述第一安装部通过第一螺纹件与所述转子的第一端连接，其中所述第一耐磨层设置在所述第一安装部与所述转子之间的接触面上。
11.在其中一个实施例中，所述转子靠近所述第一安装部的一端设置有第二安装部，所述第二安装部通过所述第一螺纹件与所述第一安装部连接，其中所述第一耐磨层设置在所述第一安装部与所述第二安装部之间的接触面上。
12.在其中一个实施例中，所述转子或所述轴承靠近所述靶盘的端面与所述靶盘相贴合并通过多个第二螺纹件与所述靶盘相连。
13.在其中一个实施例中，所述第二螺纹件沿所述转子或所述轴承的周向均匀分布。
14.在其中一个实施例中，所述转子或所述轴承靠近所述靶盘的一端设置有螺杆，所述螺杆穿过所述靶盘并通过螺母将所述转子与所述靶盘固定连接，其中所述螺杆的外径小于所述转子的外径。
15.一种x射线发生装置，所述x射线发生装置包括上述任一项所述的旋转阳极组件。
16.一种计算机断层扫描系统，所述计算机断层扫描系统包括上述所述的x射线发生装置。
17.上述旋转阳极组件、x射线发生装置及计算机断层扫描系统，旋转阳极组件的转子与轴承之间、转子或轴承与靶盘之间的接触面上设置有耐磨层，该耐磨层形成有表面织构或通过引入残余应力的方式加工而成，如此可以提高转子与轴承之间、靶盘与转子或轴承之间的接触面的耐磨性，改善接触面的微动磨损损伤，延长旋转阳极组件的使用寿命，且相比于陶瓷耐磨涂层而言，不会产生涂层剥落的问题，也不会影响旋转阳极组件间的导电性能。
附图说明
18.图1为本实用新型一实施例提供的旋转阳极组件的剖面示意图；
19.图2为本实用新型另一实施例提供的旋转阳极组件的剖面示意图；
20.图3为本实用新型另一实施例提供的转子与靶盘之间的装配示意图。
21.其中，附图中的标号说明如下：
22.100、转子；110、第二安装部；120、螺杆；200、轴承；210、第一安装部；220、芯轴；230、滚珠；240、轴套；250、外圈；300、靶盘；410、第一耐磨层；420、第二耐磨层；510、第一螺纹件；520、第二螺纹件。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
29.本实用新型一实施例提供了一种旋转阳极组件，如图1及图2所示，该旋转阳极组件包括：转子100以及设置在转子100上的轴承200、靶盘300；其中，转子100通过螺纹紧固的方式与轴承200连接且转子100与轴承200间的接触面形成有第一耐磨层410，和/或靶盘300通过螺纹紧固的方式与转子100或轴承200连接且靶盘300与转子100或轴承200间的接触面形成有第二耐磨层420，第一耐磨层410、第二耐磨层420形成有表面织构或通过引入残余压应力的方式加工而成。
30.上述旋转阳极组件作为x射线发生装置的重要部件之一，主要应用于计算机断层扫描系统中。
31.作为一种示例，如图1所示，轴承200为滚珠轴承，滚珠轴承包括芯轴220、滚珠230、外圈250、轴套240等，芯轴220与转子100螺纹紧固连接，转子100也与靶盘300螺纹紧固连接。当然了，如图2所示，轴承200也可以为液态金属轴承，液态金属轴承包括芯轴220、设置在芯轴220外的轴套240以及设置于芯轴220与轴套240之间的液态金属润滑材料，轴套240与转子100及靶盘300紧固连接。其中，轴承200与靶盘300可设置于转子100的不同端(参见图1)，也可以设置于转子100的同一端(参见图2)。
32.作为一种示例，可采用反应离子刻蚀、表面喷丸处理、liga(lithogrophy electroforming micro molding，x光光刻)技术、脉冲电弧加工技术、电子束和光刻技术、轧压、微机械刻蚀、化学刻蚀以及激光加工技术等方式加工表面织构。其中，合适的表面织构可具有收集磨屑的作用，使磨屑更多地存在于摩擦副接触面之间，而不是随摩擦副的运动而排出，从而起到减磨的效果，且可以减少磨屑排出引起的打火。
33.作为一种示例，可采用滚压、喷丸、激光冲击强化等引入残余压应力的方式来形成耐磨层。需要说明的是，引入残余压应力的方式了使得轴承200与转子100之间、靶盘300与转子100之间的安装配合面的表层产生表面残余压应力，可抑制微动磨损过程中疲劳裂纹的产生，且部分引入残余压应力的加工过程中，会产生表面加工硬化，，进一步提高表层的耐磨性。
34.如上所述的旋转阳极组件，转子100与轴承200之间、转子100或轴承200与靶盘300之间的接触面上设置有耐磨层，该耐磨层形成有表面织构或通过引入残余应力的方式加工而成，如此可以提高转子100与轴承200之间、靶盘300与转子100或轴承200之间的接触面的耐磨性，改善接触面的微动磨损损伤，延长旋转阳极组件的使用寿命，且相比于陶瓷耐磨涂层而言，不会产生涂层剥落的问题，也不会影响旋转阳极组件间的导电性能。
35.在本实用新型的一些实施例中，表面织构由多个凹坑、和/或多个凸包、和/或多个凹痕排列而成。可选地，凸包的形状为圆形、方形、鳞片形中的至少一种，凹坑的形状为圆形、方形中的至少一种，凹痕的形状为条状、网格状中的至少一种。
36.需要说明的是，相邻凸包之间的间隙、凹坑及凹痕均可收集磨屑。可通过调节点阵的种类、分布密度以及深度来调整第一耐磨层410、第二耐磨层420的耐磨性能，即调整轴承200与转子100之间、靶盘300与转子100或轴承200之间的摩擦系数。
37.在本实用新型的一些实施例中，如图1及图2所示，轴承200上设置有第一安装部210，第一安装部210通过第一螺纹件510与转子100连接，其中第一耐磨层410设置在第一安装部210与转子100之间的接触面上。可以理解的是，当轴承200为图1所示出的滚珠轴承时，第一安装部210设置在轴承200的芯轴220上并可设置为法兰结构；当轴承220为图2所示出的液体金属轴承时，第一安装部210设置在轴承220的轴套240上，此时轴套240靠近转子100的侧壁构成第一安装部210。
38.可选地，第一安装部210可以采用铸造等一体成型的方式与轴承200连接。可选地，第一螺纹件510为螺钉、螺栓等，其中转子100上可以开设螺纹孔，第一螺纹件510的杆部穿过第一安装部210之后便可以旋入至转子100上的螺纹孔内从而实现第一安装部210与转子100间的固定连接，当然转子100上也可以开设光孔，第一螺纹件510的杆部穿过第一安装部210与转子100上的光孔之后可以通过其他螺纹件(例如螺母，该螺母并不等同于下文中的第二螺纹件520)的螺纹紧固连接便可实现第一安装部210与转子100间的固定连接。
39.进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图1及图2所示，转子100靠近第一安装部210的一端设置有第二安装部110，第二安装部110通过多个第一螺纹件510与第一安装部210连接，其中第一耐磨层410设置在第一安装部210与第二安装部110之间的接触面上。如此可以在不增大第一安装部210尺寸的前提下便于转子100与第一安装部210连接。可以理解的是，当轴承200为图1所示出的滚珠轴承时，转子100包括相连的大径段及小径段，轴承200位于大径段内，其中大径段与小径段的连接处构成第二安装部110；当轴承220为图2所示出的液体金属轴承时，第二安装部110可设置为法兰结构。
40.可以理解的是，第一安装部210与第二安装部110上均开设有多个安装孔，第一螺纹件510穿设于第一安装部210的安装孔及第二安装部110的安装孔中，其中第一安装部210、第二安装部110上的安装孔可以为螺纹孔或光孔。可选地，第一安装部210、第二安装部110上的安装孔可沿转子100的周向均匀分布，可以使得第二安装部110与第一安装部210间的接触面受力均匀，提高耐磨性。关于第一安装部210与第二安装部110上安装孔的数目，本实用新型实施例不进行具体限制，例如设置2个、3个、4个、5个、6个等。
41.可选地，第二安装部110可以通过焊接、一体成型(例如铸造)的方式与转子100连接。可以理解的是，第一耐磨层410设置在第二安装部110与第一安装部210之间的接触面。示例地，第一耐磨层410设置在第二安装部110的靠近第一安装部210的表面上，和/或设置
在第一安装部210的靠近第二安装部110的表面上。
42.关于转子100与靶盘300的连接方式，下面以轴承200是滚珠轴承为例给出两种方式：
43.第(1)种方式，如图1所示，转子100靠近靶盘300的一端设置有螺杆120，螺杆120穿过靶盘300并通过第二螺纹件520将转子100与靶盘300固定连接，其中螺杆120的外径小于转子110的外径，可以理解的是，靶盘300上具有安装孔，用于使螺杆120穿过。作为一种示例，第二耐磨层420设置在转子100靠近靶盘300的端面上，和/或设置在靶盘300靠近转子100的端面上。
44.可选地，螺杆120可采用焊接或一体成型的方式设置在转子100上。可选地，第二螺纹件520为螺母，螺杆120穿过靶盘300之后与第二螺纹件520螺纹连接，从而将靶盘300固定于转子100与靶盘120之间。可选地，转子100、靶盘300与第二螺纹件520同轴分布，如此可以保证转子100与靶盘300间的接触面受力均匀，提高耐磨性。
45.第(2)种方式，如图3所示，转子100靠近靶盘300的端面与靶盘300相贴合并通过多个第二螺纹件520与靶盘300相连。其中，靶盘300上设置有多个安装孔，转子100上设置有多个螺纹孔，第二螺纹件520穿过对应的安装孔之后与对用的螺纹孔螺纹连接，进而实现了转子100与靶盘300间的装配。作为一种方式，第二耐磨层420设置在转子100靠近靶盘300的端面上，和/或设置在靶盘300靠近转子100的端面上。第二耐磨层420可以作为一个整体覆设于转子100靠近靶盘300的端面或靶盘300靠近转子100的端面上，或者第二耐磨层420分成多个部分，每部分围设于对应的第二螺纹件520的四周。
46.可选地，第二螺纹件520为螺栓或螺钉。可选地，第二螺纹件520沿转子100的周向均匀分布，可以使得转子100与靶盘300间的接触面受力均匀，提高耐磨性。
47.针对于轴承200为液态金属轴承的情况，轴承200的轴套240与靶盘300的连接方式也可以采用上述两种方式。
48.本实用新型另一实施例提供了一种x射线发生装置，该x射线发生装置包括上述任一项所述的旋转阳极组件。
49.作为一种示例，上述x射线发生装置应用于计算机断层扫描系统中。
50.如上所述的x射线发生装置，旋转阳极组件的转子100与轴承200之间、转子100或轴承200与靶盘300之间的接触面上设置有耐磨层，该耐磨层形成有表面织构或通过引入残余应力的方式加工而成，如此可以提高转子100与轴承200之间、靶盘300与转子100或轴承200之间的接触面的耐磨性，改善接触面的微动磨损损伤，延长旋转阳极组件的使用寿命，且相比于陶瓷耐磨涂层而言，不会产生涂层剥落的问题，也不会影响旋转阳极组件间的导电性能。
51.本实用新型另一实施例还提供了一种计算机断层扫描系统，该计算机断层扫描系统包括上述所述的x射线发生装置。
52.如上所述的计算机断层扫描系统，旋转阳极组件的转子100与轴承200之间、转子100或轴承200与靶盘300之间的接触面上设置有耐磨层，该耐磨层形成有表面织构或通过引入残余应力的方式加工而成，如此可以提高转子100与轴承200之间、靶盘300与转子100或轴承200之间的接触面的耐磨性，改善接触面的微动磨损损伤，延长旋转阳极组件的使用寿命，且相比于陶瓷耐磨涂层而言，不会产生涂层剥落的问题，也不会影响旋转阳极组件间
的导电性能。
53.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
54.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。