X射线管的轴向通量电机驱动的阳极靶.pdf

本发明公开了一种X射线管(10)，其包括阴极(20)、阳极靶组件(12)和轴向通量电机(14)，该轴向通量电机具有转子(16)和定子(18)。定子(18)沿着与转子轴(57)相平行的横轴(55)定位，转子(16)和定子(18)构造成与阳极靶组件(12)耦合。阴极(20)产生用于撞击在阳极靶组件(12)上的电子束(42)，真空壳体(22)围绕所述阳极靶组件(12)、所述阴极(20)和所述转子(16)，以使所述电子束(42)能够撞击。

1.  一种X射线管(10)，包括：
阳极靶组件(12)；
轴向通量电机(14)，其具有转子(16)和定子(18)，所述定子(18)沿着与所述转子轴(57)相平行的横轴(55)定位，所述转子(16)和所述定子(18)构造成与所述阳极靶组件(12)耦合；
阴极(20)，用于产生撞击在所述阳极靶组件(12)上的电子束(42)；以及
真空壳体(22)，其围绕所述阳极靶组件(12)、所述阴极(20)和所述转子(16)，以使所述电子束(42)能够撞击。

2.  如权利要求1所述的X射线管(10)，其中，所述轴向通量电机(14)还包括轴承组件(24)，来支撑耦合到所述阳极靶组件(12)上的所述转子(16)。

3.  如权利要求2所述的X射线管(10)，其中，所述轴承组件(24)包括至少两个轴承(26、28)和至少一个轴承安装件(30)。

4.  如权利要求2所述的X射线管(10)，其中，所述转子(16)进一步构造成与所述阳极靶组件(12)成一体。

5.  如权利要求3所述的X射线管(10)，其中，所述至少两个轴承(26、28)是从滚动元件轴承、轴颈轴承和电磁轴承构成的组中选取的。

6.  如权利要求3所述的X射线管(10)，其中，所述至少两个轴承(26、28)构造成被干式润滑。

7.  一种X射线管(10)，包括：
阳极靶组件(12)；
轴向通量感应电机，其具有转子(16)和定子(18)，所述转子(16)包括铁磁盘(17)，所述定子(18)沿着与所述转子轴(57)相平行的横轴(55)定位，所述转子(16)和所述定子(18)构造成与所述阳极靶组件(12)耦合，所述轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承(26、28)的轴承组件(24)以及至少一个轴承安装件(30)，来支撑所述转子(16)；所述阳极靶组件(12)定位在所述至少两个轴承(26、28)的第一轴承(26)和第二轴承(28)之前；
阴极(20)，产生用于撞击在所述阳极靶组件(12)上的电子束(42)；以及
真空壳体(22)，其围绕所述阳极靶组件(12)、所述阴极(20)和所述转子(16)，以使所述电子束(42)能够撞击，其中，所述定子(18)定位在所述真空壳体(22)之内。

8.  一种X射线管(10)，包括：
阳极靶组件(12)；
轴向通量感应电机，其具有转子(16)和定子(18)，所述转子(16)包括铁磁盘(17)，所述定子(18)沿着与所述转子轴(57)相平行的横轴(55)定位，所述转子(16)和所述定子(18)构造成与所述阳极靶组件(12)耦合，所述轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承(26、28)的轴承组件(24)以及至少一个轴承安装件(30)，来支撑所述转子(16)；所述阳极靶组件(12)定位在所述至少两个轴承(26、28)的第一轴承(26)和第二轴承(28)之前；
阴极(20)，产生用于撞击在所述阳极靶组件(12)上的电子束(42)；以及
真空壳体(22)，其围绕所述阳极靶组件(12)、所述阴极(20)和所述转子(16)，以使所述电子束(42)能够撞击，其中，所述定子(18)定位在所述真空壳体(22)外侧。

9.  一种X射线管(10)，包括：
阳极靶组件(12)；
轴向通量感应电机，其具有转子(16)和定子(18)，所述转子(16)包括铁磁盘(17)，所述定子(18)沿着与所述转子轴(57)相平行的横轴(55)定位，所述转子(16)和所述定子(18)构造成与所述阳极靶组件(12)耦合，所述轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承(26、28)的轴承组件(24)以及至少一个轴承安装件(30)，来支撑所述转子(16)；所述阳极靶组件(12)定位在所述至少两个轴承(26、28)的至少第一轴承(26)和第二轴承(28)之间；
阴极(20)，产生用于撞击在所述阳极靶组件(12)上的电子束(42)；以及
真空壳体(22)，其围绕所述阳极靶组件(12)、所述阴极(20)和所述转子(16)，以使所述电子束(42)能够撞击，其中，所述定子(18)定位在所述真空壳体(22)之内。

10.  一种X射线管(10)，包括：
阳极靶组件(12)；
轴向通量感应电机，其具有转子(16)和定子(18)，所述转子(16)包括铁磁盘(17)，所述定子(18)沿着与所述转子轴(57)相平行的横轴(55)定位，所述转子(16)和所述定子(18)构造成与所述阳极靶组件(12)耦合，所述轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承(26、28)的轴承组件(24)以及至少一个轴承安装件(30)，来支撑所述转子(16)；所述阳极靶组件(12)定位在所述至少两个轴承(26、28)的至少第一轴承(26)和第二轴承(28)之间；
阴极(20)，产生用于撞击在所述阳极靶组件(12)上的电子束(42)；以及
真空壳体(22)，其围绕所述阳极靶组件(12)、所述阴极(20)和所述转子(16)，以使所述电子束(42)能够撞击，其中，所述定子(18)定位在所述真空壳体(22)外侧。

X射线管的轴向通量电机驱动的阳极靶
技术领域
本发明总地涉及一种X射线发生系统，更具体的说，涉及一种由轴向通量电机驱动的X射线管。
背景技术
X射线管包括从阴极发出的电子束，来撞击阳极靶组件，用以产生X射线。电子束由阴极和阳极靶组件之间所保持的电势差加速，该电势差一般在60千伏到140千伏的量级上。被加速的电子束在焦点处撞击阳极靶，由此产生X射线辐射。通常，只有大约百分之一的电子束的动能转化成X射线辐射。电子束动能的剩余部分转化成热能。理想的是，由一个驱动机构以预期的速度转动阳极靶组件，来避免阳极靶组件局部熔化。
在传统的X射线发生系统中，X射线管阳极靶组件由感应电机驱动，通常由径向通量感应电机驱动。具有由径向通量电机驱动的阳极靶组件的这种X射线管典型的特征在于轴向跨度相当长，这是由旋转部件的典型质量分布造成的。这种旋转部件包括例如径向通量机器的转子和阳极靶组件。因此，支撑旋转部件的轴承彼此间隔开相当长的距离。这种轴承承受过大的机械载荷，诸如静载荷和动载荷，这分别归因于旋转部件的过大重量和离心力。此外，轴承暴露于相当大的热负荷之下，这种热负荷是由于电子束撞击在阳极靶组件上产生的。轴承所遭遇的与这种热负荷相结合的机械载荷对X射线管的设计者提出挑战，尤其是在提高轴承寿命以确保X射线发生系统的无故障运行方面。
虽然已经使用特定的方法来使X射线管轴承上的热负荷最小，但是与轴承所遭遇的过大静载荷和动载荷相关的问题仍旧对X射线管的设计者提出挑战。旋转部件的典型质量分布对X射线发生系统的设计赋予了附加的限制，尤其是在减小重量并改善X射线管总体紧凑性方面。
于是，在现有技术中存在这样一个需求，即：设计一种使轴承上的静载荷和动载荷最小从而实现轴承寿命延长、使X射线发生系统重量最小并且改善系统可靠性的X射线管。
发明内容
简要的说，根据本发明的第一实施例，X射线管包括一个阳极靶组件和一个具有转子和定子的轴向通量电机。定子沿着与转子轴相平行的横轴定位。转子和定子构造成与阳极靶组件相耦合。阴极产生用来撞击到阳极靶组件上的电子束，而真空壳体围绕阳极靶组件、阴极和转子，以使得电子束能够撞击。
根据另一实施例，X射线管包括阳极靶组件和具有转子和定子的轴向通量感应电机。转子包括铁磁盘。定子沿着与转子轴相平行的横轴定位。转子和定子构造成与阳极靶组件耦合。轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承的轴承组件和至少一个轴承安装件，以支撑转子。阳极靶组件定位在所述至少两个轴承的第一轴承和第二轴承之前。阴极产生用来撞击到阳极靶组件上的电子束，而真空壳体围绕阳极靶组件、阴极和转子，以使得电子束能够撞击。定子定位在真空壳体之内。
根据另一实施例，X射线管包括阳极靶组件和具有转子和定子的轴向通量感应电机。转子包括铁磁盘。定子沿着与转子轴相平行的横轴定位。转子和定子构造成与阳极靶组件耦合。轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承的轴承组件和至少一个轴承安装件，以支撑转子。阳极靶组件定位在所述至少两个轴承的第一轴承和第二轴承之前。阴极产生用来撞击到阳极靶组件上的电子束，而真空壳体围绕阳极靶组件、阴极和转子，以使得电子束能够撞击。定子定位在真空壳体外侧。
根据另一实施例，X射线管包括阳极靶组件和具有转子和定子的轴向通量感应电机。转子包括铁磁盘。定子沿着与转子轴相平行的横轴定位。转子和定子构造成与阳极靶组件耦合。轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承的轴承组件和至少一个轴承安装件，以支撑转子。阳极靶组件定位在所述至少两个轴承的至少第一轴承和第二轴承之间。阴极产生用来撞击到阳极靶组件上的电子束，而真空壳体围绕阳极靶组件、阴极和转子，以使得电子束能够撞击。定子定位在真空壳体之内。
根据另一实施例，X射线管包括阳极靶组件和具有转子和定子的轴向通量感应电机。转子包括铁磁盘。定子沿着与转子轴相平行的横轴定位。转子和定子构造成与阳极靶组件耦合。轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承的轴承组件和至少一个轴承安装件，以支撑转子。阳极靶组件定位在所述至少两个轴承的至少第一轴承和第二轴承之间。阴极产生用来撞击到阳极靶组件上的电子束，而真空壳体围绕阳极靶组件、阴极和转子，以使得电子束能够撞击。定子定位在真空壳体外侧。
根据另一实施例，X射线管包括阳极靶组件和具有转子和定子的轴向通量感应电机。定子沿着与转子轴相平行的横轴定位，同时转子被进一步构造成与阳极靶组件成一体。轴向通量感应电机还包括具有至少两个轴承的轴承组件和至少一个轴承安装件，以支撑阳极靶组件。阳极靶组件定位在所述至少两个轴承的至少第一轴承和第二轴承之间。阴极产生用来撞击到阳极靶组件上地电子束，而真空壳体围绕阳极靶组件和阴极，以使得电子束能够撞击。
附图说明
本发明的这些和其他特征、方面和优点在参照附图阅读下面的详细描述时将得以更好地理解，图中，相同的附图标记在整个附图中标识相同的零件，图中：
图1是示出根据本发明一个实施例的由轴向通量电机驱动的阳极靶组件的X射线管的示例性结构；
图2是示出根据本发明另一个实施例的由轴向通量电机驱动的阳极靶组件的X射线管的示例性结构；
图3是示出根据本发明另一个实施例的由轴向通量电机驱动的阳极靶组件的X射线管的示例性结构；
图4是示出根据本发明另一个实施例的由轴向通量电机驱动的阳极靶组件的X射线管的示例性结构；
图5是示出根据本发明另一个实施例的与轴向通量电机的转子一体的阳极靶组件的X射线管的示例性结构；
图6是示出根据本发明另一个实施例的由轴向通量电机的转子一体的阳极靶组件的X射线管的示例性结构；
图7是示出轴向通量电机组件的示例性分解图；
图8是示出根据本发明一个实施例的轴向通量电机组件的转子和定子的示例性结构的透视图；
图9是示出根据本发明一个实施例的轴向通量电机组件的转子的结构的透视图；
图10是沿着图8的剖面X-X的剖视图，示出根据本发明一个实施例的轴向通量电机组件的转子的另一种结构；
图11是沿着图8的剖面X-X的剖视图，示出了根据本发明另一个实施例的轴向通量电机组件的转子的另一种结构；
图12是沿着图8的剖面X-X的剖视图，示出了根据本发明另一个实施例的轴向通量电机组件的转子的另一种结构；以及
图13是沿着图12的剖面Y-Y的剖视图，描绘了图13所示实施例的进一步细节。
具体实施方式
图1到图6中示出X射线发生器，也称为X射线管10。X射线管10包括阳极靶组件12。阳极靶组件12通常由原子序数相对大的金属制造，例如，如钨或钨合金、钼或铼。设置在阴极组件20内的阴极灯丝(未示出)被加热，从而发出电子束42。在阴极组件20和阳极靶组件12之间施加电势差，来加速由阴极组件20所产生的电子束42，该电势差通常在大约60千伏到140千伏的量级上。一旦被加速，电子束42撞击到阳极靶组件12上，以便产生电磁辐射。这种电磁辐射通常为X射线辐射。
电子束42动能的一部分，一般大约是1％，被转化成X射线辐射，而剩余部分被转化成热能。理想的是，由驱动机构以所需的速度转动阳极靶组件12，来避免在阳极靶组件12被电子束42撞击时局部熔化。通常由玻璃或金属构成的真空壳体22围绕阳极靶组件12和阴极组件20。这种真空壳体22阻止电子束42与气体或流体分子有可能进行的碰撞。阻止这种电子束42与气体或流体分子的碰撞可以消除X射线发生过程中的干扰。此外，真空壳体22设置在屏蔽件34之内，来防止X射线辐射泄漏。诸如油的散热流体36设置在真空壳体22和屏蔽件34之间的空间23内，并有助于驱散X射线管10所产生的热量。
传统的X射线管驱动机构包括径向通量电机。这种传统的X射线管驱动机构特征在于圆柱形转子和设置成与圆柱形转子成同心布置，从而在二者之间限定出一个径向间隙的圆柱形定子的典型质量分布。如同可以理解到的，传统X射线管的驱动结构的这种质量分布导致穿过轴向方向具有相当长的承载跨度。这种相当长的承载跨度将不利地给支撑X射线管旋转部件的轴承带来过大的机械载荷，如静载荷和动载荷，其中该旋转部件由径向通量电机驱动。此外，由这种径向通量电机驱动的X射线管的驱动机构的典型质量分布将不利地影响在支撑X射线管旋转部件的各轴承之间的机械载荷分布的平衡。
如从下面段落的讨论中会理解到的，已经根据本技术设计了一种X射线管10的驱动机构，来解决这种缺陷。根据本技术的特定实施例的X射线管10的典型驱动机构包括具有转子16和定子18的轴向通量电机14。如图1到图6所示，定子18沿着与转子轴57相平行的横轴55定位。如图1到图6所示，在轴向通量电机14中感应的磁通量40以封闭环路形式从转子16到定子18通过由转子16和定子18限定的间隙56轴向穿行，并轴向返回到转子16。定子16中的交变电流与间隙56中感应的磁通量40相互电磁作用，由此产生驱动扭矩。驱动扭矩以所需的速度转动与阳极靶组件12相耦合的转子16。
图7示出了驱动与X射线管10的阳极靶组件12相耦合的转子16的轴向通量电机14的示例性分解图。这种轴向通量电机14有时也称作盘式电机或短轴型电机。如图7所示，这种轴向通量电机14的总体构型特征为典型的盘形几何形状。与传统径向通量电机相比，利用这种轴向通量电机14的操作优点包括但不局限于提高功率密度、改善紧凑性、容易维护并提高工作效率。
在特定实施例中，这种驱动与X射线管10的阳极靶组件12相耦合的转子16的轴向通量电机14包括一个感应电机。与这种轴向通量电机14相关的特定的示例性实施例包括但不局限于感应电机、磁滞式电机、磁滞-感应电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机和永磁电机。在工作过程中，为X射线管10的驱动机构选择这种轴向通量电机14取决于各特定因数、例如输出扭矩、效率和制造局限之间的平衡关系。
如图1到图6所描绘的，具有由轴向通量电机14驱动的阳极靶组件12的X射线管10一般包括轴承组件24来支撑与阳极靶组件12相耦合的转子16。轴承组件24还包括第一轴承26、第二轴承28、以及至少一个轴承安装件30，用来固定轴承26、28。轴承26、28彼此间隔所需的跨度“L”(由附图标记65标识)。与这种轴承26、28相关的特定示例性实施例包括但不局限于滚动元件轴承、轴颈轴承、和电磁轴承。轴承26、28根据例如，如其上产生的热机械载荷、驱动机构的转速、轴承的预期寿命以及工作环境特征等的因素加以选择。轴承暴露于相当大的热负荷，尤其是由被加速的电子束42撞击到阳极靶组件12上产生的热负荷。
在图1和2所示的特定实施例中，X射线管10中的轴承26、28由于转子16和阳极靶组件之间的机械耦合32的热阻抗而在一定程度上免于这种热负荷。在图3到图6所示的其他实施例中，转子16和阳极靶组件12之间的机械耦合包括将轴向通量电机14所产生的扭矩传递到阳极靶组件12上的结构，例如，如轴33。在这种结构中，轴33的热阻抗保护轴承26、28在一定程度上免于热负荷。如本领域技术人员可以理解的，轴33的热阻抗可以通过各种其他有可能的技术予以提高，例如，通过提供一个穿过轴33的机加工的中空通道60，以利于将热能通过该通道耗散(见图5和图6)。在工作过程中，轴承26、28一般设置在真空环境中，并且经历例如在大约300℃到400℃范围内的工作温度。由此，在现有技术中公知的其他材料中，用于这种轴承26、28的润滑剂理想的包括典型的干式润滑剂，例如银。
图1到图6描绘了X射线管10结构的其他特定实施例，该X射线管10具有一个采用轴向通量电机14的驱动机构。例如，在特定的X射线管结构中，在操作上理想的是，将定子18和阳极靶组件12保持在不同的电势上。在这种X射线管结构中，由转子16和定子18限定的间隙56的宽度t最好保持在例如大于约10mm的数值上，以便实现轴向通量电机14与阳极靶组件12的有效电隔离。在这种情形下，理想的是将定子18定位在真空壳体22的外侧(见图2、图3和图6)。另一方面，对于其他特定的X射线管结构，需要将定子18和阳极靶组件12保持在相同的电势上。在这样的其他X射线管结构中，由转子16和定子18所限定的间隙56的宽度t在不会影响轴向通量电机组件14与阳极靶组件12电隔离的前提下应该最小。在这种情形下，定子18理想的定位于真空壳体22之内(见图1、图4和图5)。
另外，将定子18相对于真空壳体22定位的这些可替代的实施例会对定子冷却系统62的设计产生影响，该冷却系统是为了解决与轴向通量电机14的热控制相关的问题。这种定子冷却系统62理想地将热通量38从定子绕组46上去除。与将定子18定位在真空壳体22外侧的X射线管结构相关(图2、图3和图6所示)，定子冷却系统62的实施例包括借助于真空壳体22的侧壁70的传导冷却系统和借助于围绕真空壳体22的油36的对流冷却系统。与将定子18定位在真空壳体22外侧的其他X射线管结构(图1、图4和图5所示)相关，定子冷却系统62的其他实施例包括借助于围绕真空壳体22的油36的对流冷却系统。
X射线管10的其他实施例是基于定子18相对于真空壳体22位置的理想相对位置以及与阳极靶组件12相对于轴承26、28位置的相对位置相关的其他结构来加以设想的。在图1和图2所示的实施例中，阳极靶组件12定位在第一轴承26和第二轴承28之前。在图1所示的一个替代实施例中，轴向通量电机14的定子18定位在真空壳体22之内。在图2所示的其他替代实施例中，轴向通量电机14的定子18位于真空壳体22外侧。
在图3和图4所示的另一实施例中，阳极靶组件12定位在第一轴承26和第二轴承28之间。在图3所示的另一替代实施例中，轴向通量电机14的定子18定位于真空壳体22的外侧。在图4所示的其他替代实施例中，轴向通量电机14的定子18位于真空壳体22之内。
在图5和图6所示的另一实施例中，阳极靶组件12于轴向通量电机14的转子16成一体，同时定位在第一轴承26和第二轴承28之间。在图5所示的一个替代实施例中，轴向通量电机14的定子18位于真空壳体22之内。在图6所示的其他替代实施例中，轴线通量电机14的定子18定位于真空壳体22的外侧。
轴向通量电机14的总体质量分布特征为图7所示的典型的盘形构型，它对最小化轴承26、28所经受的总体静载荷和动载荷来说具有有益效果，其中该轴承26、28支撑X射线管10的旋转部件，例如，如转子16和阳极靶组件12。使轴承26、28上的总体静载荷和动载荷最小可以提高轴承寿命。轴承寿命提高又确保了X射线管10在工作过程中的静态和动态稳定性的提高。结果，从实现X射线发生系统的最大不间断工作小时中得到了显著的益处，从而改善了整个系统的可靠性。
利用这种盘形轴向通量电机14来驱动X射线管10的阳极靶组件的另一显著优点在于在轴承26、28之间的跨度距离“L”(由附图标记65标识)得以相当大地减小，而不会危害第一轴承26和第二轴承28之间静态和动态载荷分布的平衡。使轴承26、28之间的跨度距离“L”最小化是有利于改善X射线管10的总体紧凑性。
可以构想出转子16的一些其他实施例，来总地改善轴向通量电机14的工作效率。在一个实施例中，转子16包括盘17(见图1到图12)。在特定实施例中，盘17由铁磁材料制成，该铁磁材料例如，如钴钢合金。这种铁磁材料的特征为在施加其上的循环磁场作用下由于典型的磁滞效应而存在剩磁。这种由铁磁材料所表现出来的磁滞效应对增大轴向通量电机14的输出扭矩具有有益效果。
在图9所示的另一实施例中，盘17耦合到第二盘48上。在图10所示的替代实施例中，盘17耦合到罐笼(cage)54上。第二盘48以及罐笼54的材料包括铜或在铜基质内散布氧化铝的纳米颗粒，以便提高转子16的电磁导率。另外，散布在铜基质内的氧化铝纳米颗粒提高转子的机械强度以及热稳定性，而不会使其导电性明显降低。
在图11所示的另一实施例中，盘17耦合到永久磁铁50上。在特定的替代实施例中，永久磁铁50由多个围绕盘17周向定位的磁铁51构成。这种以多个磁铁51为特征的结构增强了对穿过间隙56的磁通量40分布的控制。对穿过间隙56的磁通量40的分布的控制增强进一步改善轴向通量电机组件14的电磁性能。
在图12所示的另一实施例中，盘17的特征为多个径向沟槽52。这种径向沟槽52有利地使盘17的上表面或外表66附近的涡流68密度最小(见图13)。使盘17的外表66附近的涡流68密度最小可以确保涡流68与间隙56中感应的磁通量40的电磁干涉最小，由此改善轴向通量电机14的总体工作性能。另外，这种径向沟槽52有助于耗散转子16中产生的热能，于是确保了转子的热稳定性。
图7还示出轴向通量电机14的定子18的结构方面。如图7所示，定子18由定子芯部44和定子绕组46构成。在一个实施例中，定子芯部44由多个叠片构成。这种叠片由这样一种材料制造，该材料例如为磁铁，该磁铁在其至少一个表面上设置有绝缘膜，用来使通过它循环的涡流最小。在其他实施例中，定子芯部44由可退火的铁粉末制成，来显著减小定子芯部损失。另外，这种由可退火的铁粉末制成的定子芯部44对提高轴向通量电机14的输出扭矩对重量比具有显著影响。通常，在现有技术的制造实践中，理想的是在将轴向通量电机14的定子芯部44与定子绕组46组装之后对定子芯部44退火。由此，定子绕组46理想地应该能够承受定子芯部44退火和脱气的温度，这个温度例如在大约400℃到800℃的范围内。在现有技术中公知的其他材料中，能够承受这种温度范围的示例性定子绕组46材料一般包括云母-玻璃合成物。与这种轴向通量电机14的定子绕组46相关的特定示例性实施例包括但不限于分布式绕组、集中绕组、和无槽绕组。通常，这种定子绕组46的选择是由特定因素之间的平衡关系来决定的，这些因素例如为轴向通量电机14的电磁性能、输出扭矩和它制造方面的容易性等。
虽然本发明已经根据专利条例加以图示和描述，但对本领域技术人员来说显而易见的是在不背离本发明的真正精髓和范围前提下可以对所公开的实施例作出各种改进和变化。因此，应理解的是所附的权利要求书用来涵盖所有这些改进和变化，只要它们落入本发明的精髓和范围内。