医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置制造方法及图纸

本申请公开了一种医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，包括：冷却水循环供给单元，至少两个功率开关单元，分别与各个功率开关单元导热连接的至少两个水冷器；每个水冷器与冷却水循环供给单元之间均连接有供水管和回水管；供水管与回水管之间连接一旁通水管，旁通水管内铰接的阀叶，回水管内设置一导热材质的封闭腔，封闭腔内布置热胀冷缩物以及压向热胀冷缩物的活塞，活塞与阀叶通过活塞杆相连接。本装置能够根据梯度功率放大器中各个功率开关单元不同工况，实时调节此功率开关单元的循环水流量，进而使各个功率开关单元的温度趋于相等。

【技术实现步骤摘要】
医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置
本申请涉及一种医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置。
技术介绍
磁共振成像系统内用于输出程序化梯度电流的装置称为梯度功率放大器，此放大器已全面步入开关型功率放大器时代，其包括多个功率开关单元。开关型功率放大器相对于传统线性功率放大器，最大的优势在于能效比。新型开关型功率放大器的能效比是传统线性功放的近两倍(实际上新型开关型功放基本都能达到80％以上能效比，而线性功放很难达到40％以上)。理论上，开关型功率放大器(以下简称功放)的运行能效比为100％。但是在实际使用中，组成功放系统中各个部件会产生一定的损耗，例如变压器铁损、线缆阻抗、功率器件导通/开关损耗、滤波电感损耗、电容正切损耗、地线漏电损耗等等，功放的整体能效比将低于理想值。能效比的下降，往往伴随着性能指标的妥协以及运行成本的上升，需要有对应措施。功放运行过程中，产生的热量是能耗比降低的最直接原因。因此，提高能耗比的直接手段，就是降低(排除)产生的热量。在众多产生热量的来源中，最为显著的一项就是功率开关器件的热量功率。此热量功率是和功率开关器件所处在的工作环境温度以及工作负载量紧密相关的。如图1所示，目前采取的方法是将热量功率较大的功率开关器件贴靠固定在热阻较低的水冷器上，再用冷却媒介(一般为水)经由水路将多余热量带出功放。在图1中，一个梯度功放由三个功率开关单元组成。外部循环水在冷却器102的降温下经由外部水路送入分流器101，分为三份后，分别送入与待冷却功率开关单元2贴靠的三个水冷器3。在功率开关单元2和水冷器3带走循环水多余热量后，循环水被汇总在分流器101内，最后由外部水路送回冷却器102进行降温并作为新一轮冷循环水加入循环。每个功率开关单元在设计时，均具有相同结构，所以对于循环水具有相同的流阻。这项特性会使流经三个功率开关单元的水流量相等，从而保证每个功率开关单元获得的冷却功率相等。然而，现实加工制造中与使用中，梯度放大器会有与设计不同的表现。主要问题有以下三点：1、功率开关单元加工制造中的公差问题导致每一个功率单元的流阻不同，从而使其获得的散热功率不同。2、功率开关(最小发热单元)个体体质差异导致其组成的功率开关单元所需求的散热功率不同。3、每一个功率开关单元实际使用中负载不尽相同；高负载的单元散热需求远远高于低负载的单元。梯度功率放大器在工作时，其每个功率开关单元都会产生较大的工作热量而升温。故而在实际应用时，通常会设计吸收各个功率开关单元热量的散热结构。图1所示的传统散热结构对于1、2两点问题并无对应方法(或者说并不关心)；对于第3点问题，则是加大外部水路总体的散热功率(加大流量、降低制冷温度或者两者兼备)。这种粗放式的散热结构设计具有以下问题：1、能效比低：只能设定一个较高的散热功率以满足最高散热需求。2、瞬时响应差：无法针对个别发热突然增加的情况进行控制。3、每个功率单元最佳工作温度无法调节：制造公差问题无法区别对待。
技术实现思路
本申请目的是：针对上述问题，提出一种医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，其能够根据梯度功率放大器中各个功率开关单元不同工况，实时调节此功率开关单元的循环水流量，进而使各个功率开关单元的温度趋于相等。本申请的技术方案是：一种医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，包括：冷却水循环供给单元，至少两个功率开关单元，以及分别与各个所述功率开关单元导热连接的至少两个水冷器；每个所述水冷器与所述冷却水循环供给单元之间均连接有将所述冷却水循环供给单元提供的冷却水输送至所述水冷器的供水管以及将所述水冷器中的冷却水回流至所述冷却水循环供给单元的回水管；所述供水管与所述回水管之间连接一旁通水管，所述旁通水管内铰接用于调节该旁通水管流通面积的阀叶，所述回水管内设置一导热材质的封闭腔，所述封闭腔内布置热胀冷缩物以及将所述热胀冷缩物压于所述封闭腔中的活塞，所述活塞与所述阀叶通过活塞杆相连接。本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：所述旁通水管内的水流对所述阀叶施加有促使所述活塞压向所述热胀冷缩物的水流冲击力。所述热胀冷缩物、所述活塞、所述活塞杆和所述阀叶自下而上依次布置。所述封闭腔内设有连接于所述封闭腔腔壁和所述活塞之间的弹簧，所述弹簧对所述活塞施加促使该活塞压向所述热胀冷缩物的弹力。当所述热胀冷缩物受热膨胀时，所述热胀冷缩物推动所述活塞向外移动，所述活塞通过所述活塞杆推动所述阀叶正向移动，进而使所述旁通水管的流通面积减小；当所述热胀冷缩物受冷收缩时，所述活塞向内移动，所述阀叶反向移动，进而使所述旁通水管的流通面积增大。所述热胀冷缩物为石蜡。所述封闭腔设置在所述旁通水管与所述回水管连接点的上游。所述回水管内设有位于所述封闭腔下游的单向瓣膜阀，并且所述单向瓣膜阀也布置于所述旁通水管与所述回水管连接点的上游。所述冷却水循环供给单元包括：分流器，与所述分流器液相连通的冷却器；所述供水管的进水端与所述分流器相连，所述回水管的排水端与所述冷却器相连。所述水冷器是与所述功率开关单元贴靠布置的水冷板或水冷盘管。本申请的优点是：1、本申请在温度调节装置中配置的阀叶等结构可根据温度连续调节旁路水流以及水冷器水流的大小，能够以设定值设定功率开关单元的工作温度，并且无电子元件，可靠性、抗干扰能力均极佳。2、对于流阻、发热特性不同的功率开关单元均具有恒温调节能力。瞬时调节温度能力也可以通过选择相应膨胀介质来达到目的，膨胀介质的种类可根据不同使用场景、成本、可靠度需求差异抉择。3、阀叶在旁通水管内的位置经过特别设计，从而使得旁通水管中的水流对阀叶施加有促使活塞压向热胀冷缩物的力，如此可保证活塞与热胀冷缩物始终紧贴，热胀冷缩物在膨胀和收缩时，阀叶也随之实时移动。4、热胀冷缩物、活塞、活塞杆和阀叶自下而上依次布置，上方阀叶和活塞杆的重力施加于活塞上，促使活塞向下紧压下方的热胀冷缩物，提升活塞与热胀冷缩物的贴合性。5、在封闭腔内设置连接于封闭腔腔壁和活塞之间的弹簧，弹簧对活塞施加促使其压向热胀冷缩物的弹力，同样提升活塞与热胀冷缩物的贴合性。6、将封闭腔设置在旁通水管与回水管连接点的上游，与封闭腔内热胀冷缩物进行热交换的水流的温度与对应功率开关单元的温度更加接近。7、在回水管内设置了位于封闭腔下游的单向瓣膜阀，并且该单向瓣膜阀也布置于旁通水管与回水管连接点的上游，从而可避免旁通水管中的水流流向封闭腔位置，而导致封闭腔附近水温与对应功率开关单元温度相差较大。附图说明本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为传统温度调节装置的结构示意图；图2为本申请实施例中温度调节装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，包括：/n冷却水循环供给单元(1)，/n至少两个功率开关单元(2)，以及/n分别与各个所述功率开关单元导热连接的至少两个水冷器(3)；/n每个所述水冷器(3)与所述冷却水循环供给单元(1)之间均连接有将所述冷却水循环供给单元提供的冷却水输送至所述水冷器(3)的供水管(4)以及将所述水冷器(3)中的冷却水回流至所述冷却水循环供给单元(1)的回水管(5)；/n其特征在于，/n所述供水管(4)与所述回水管(5)之间连接一旁通水管(6)，所述旁通水管(6)内铰接用于调节该旁通水管流通面积的阀叶(7)，所述回水管(5)内设置一导热材质的封闭腔(8)，所述封闭腔(8)内布置热胀冷缩物(9)以及将所述热胀冷缩物压于所述封闭腔中的活塞(10)，所述活塞(10)与所述阀叶(7)通过活塞杆(11)相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，包括：
冷却水循环供给单元(1)，
至少两个功率开关单元(2)，以及
分别与各个所述功率开关单元导热连接的至少两个水冷器(3)；
每个所述水冷器(3)与所述冷却水循环供给单元(1)之间均连接有将所述冷却水循环供给单元提供的冷却水输送至所述水冷器(3)的供水管(4)以及将所述水冷器(3)中的冷却水回流至所述冷却水循环供给单元(1)的回水管(5)；
其特征在于，
所述供水管(4)与所述回水管(5)之间连接一旁通水管(6)，所述旁通水管(6)内铰接用于调节该旁通水管流通面积的阀叶(7)，所述回水管(5)内设置一导热材质的封闭腔(8)，所述封闭腔(8)内布置热胀冷缩物(9)以及将所述热胀冷缩物压于所述封闭腔中的活塞(10)，所述活塞(10)与所述阀叶(7)通过活塞杆(11)相连接。


2.根据权利要求1所述的医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，其特征在于，所述旁通水管(6)内的水流对所述阀叶(7)施加有促使所述活塞(10)压向所述热胀冷缩物(9)的水流冲击力。


3.根据权利要求1所述的医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，其特征在于，所述热胀冷缩物(9)、所述活塞(10)、所述活塞杆(11)和所述阀叶(7)自下而上依次布置。


4.根据权利要求1所述的医疗磁共振成像系统中梯度功率放大器的温度调节装置，其特征在于，所述封闭腔(8)内设有连接于所述封闭腔(8)腔壁和所述活塞(10)之间的弹簧，所述弹簧对所述活塞(10)施加促使该活塞压向所述热胀冷缩物(9)的弹力。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈启兴，成竹，
申请(专利权)人：苏州众能医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32