JPH0530014B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、磁気軸受により支持された回転アノ
ードを有するエツクス線管であつて、(a)絶縁ケー
シングと、(b)アノードを支持するべく前記絶縁ケ
ーシングの内部に配設された回転ユニツトとを有
し、前記回転ユニツトが、前記絶縁ケーシングに
固着されかつ同軸をなす円筒形固定支持体に対し
て少なくとも２つの玉軸受により選択的に支持さ
れる内側ロツドと、前記内側ロツドに対して同軸
をなすようにかつ前記円筒形支持体に対して接触
することなく円筒形外側部材により構成されかつ
前記アノード、前記内側ロツド及び前記円筒形外
側部材を支持するべき前端部を有するベル型の部
材とを有し、(c)前記回転ユニツトの円筒形外側部
分の外側の前記絶縁ケーシングの外面に配設され
たステータを備える、前記回転ユニツトを駆動す
るための電動モータと、(d)前記絶縁ケーシングの
外側に配設されたステータを有する磁気軸受とを
有するエツクス線管に関する。

＜従来の技術＞ 特開昭59−60950号公報には、回転アノードを
非接触式に支持するための磁気軸受を備える形式
のエツクス線管が開示されている。一端部にてア
ノードに固着された円筒形部分を支持するために
用いられている半径方向に作用する２つの磁気軸
受は、いずれも同一の構造及び特性を有してお
り、円筒形部材の一端に突設された回転アノード
を支持する構造を煩雑化し、その小形化を阻害し
ている。しかも、特開昭59−60950号公報に開示
された実施例によれば、各磁気軸受が複合形式の
ものからなり、永久磁石を用いるものであるた
め、磁気軸受構造の小形化を困難にし、製造過程
を煩雑化している。

ヨーロツパ特許公開第97590号公報には、更に、
絶縁ケーシング内に受容されたステータのための
能動的な軸受装置が開示されており、この装置
は、とくにエツクス線管の回転アノード軸を支持
するべく適合されている。この磁気軸受は、軸線
方向及び半径方向の両方向に対して作用する円錐
形をなす２つの同一の磁気軸受を備えている。や
はり、２つの同一の磁気軸受を用いることによ
り、装置を充分に小形化できず、回転ユニツトに
対して能動的磁気軸受の作用を最適化することが
できない。

＜発明が解決しようとする課題＞ このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は、小型であつて、効率的であつて、し
かも信頼性の高い、絶縁ケーシング内に配置され
たアノードを支持するための回転ユニツトを非接
触式に支持することのできるエツクス線管を提供
することにある。

［発明の構成］ ＜課題を解決するための手段＞ このような本発明の目的は、磁気軸受により支
持された回転アノードを有するエツクス線管であ
つて、(a)絶縁ケーシングと、(b)アノードを支持す
るべく前記絶縁ケーシングの内部に配設された回
転ユニツトとを有し、前記回転ユニツトが、前記
絶縁ケーシングに固着されかつ前記アノードの回
転軸線に対して同軸をなす円筒形固定支持体の内
壁面側に設けた内側ロツドと、前記円筒形固定支
持体の外周面側に配設されると共に前記円筒形固
定支持体に対して接触することなく配設された円
筒形外側部材とにより構成されかつ前記アノー
ド、前記内側ロツド及び前記円筒形外側部材を支
持するべき前端部を有するベル型の部材とを有
し、(c)前記回転ユニツトの円筒形外側部分の外側
の前記絶縁ケーシングの外面に配設されたステー
タを備える、前記回転ユニツトを駆動するための
電動モータと、(d)前記絶縁ケーシングの外側に配
設されたステータを有する磁気軸受とを有し前記
回転ユニツトのベル型をなす部分の前記前端部が
円錐台形をなし、その大径側に設けられた前端面
が前記アノードの側に位置しており、かつ前記回
転ユニツトを支持する前記磁気軸受が、（d1）コ
イルを備えかつ絶縁ケーシングの外側に配設され
たステータヨークと、前記アノードとは相反する
側の前記円筒形外側部材の後部に、前記ステータ
ヨークに対応するよう取着されたロータとしてア
ーマチユアとを有する後側能動的ラジアル磁気軸
受と、（d2）前記後側能動的ラジアル磁気軸受よ
りも大型であつてかつ半径方向及び軸線方向の両
者に対して作用するべく円錐形をなすと共に、前
記絶縁ケーシングの外側に配設されかつコイルを
備えるステータヨークと、前記ステータヨークに
対応するように、前記前端部に取着されたロータ
としてのアーマチユアとを有する能動的円錐形磁
気軸受と、（d3）前記アノードを支持する前記ロ
ツドの外側に位置する前記絶縁ケーシングの外面
に配設されかつコイルを有するステータヨークを
有すると共に、前記前端部の大径側の前記前面に
対向するように設けられた能動的スラスト磁気軸
受と、（d4）前記後側能動的ラジアル磁気軸受及
び能動的円錐形磁気軸受の近傍に位置しかつ前記
絶縁ケーシングの外面上で前記外側円筒形部材に
対向するように設けた第１及び第２のラジアル位
置センサからの信号に基づき、前記後側能動的ラ
ジアル磁気軸受及び能動的円錐形磁気軸受のコイ
ルの電流を制御すると共に、前記能動的円錐形磁
気軸受の近傍で前記絶縁ケーシングの外面上に位
置しかつ前記回転ユニツトの軸方向位置を検出す
る軸方向センサからの信号に基づき、前記能動的
円錐形磁気軸受及び能動的スラスト磁気軸受のコ
イルの電流を制御するサーボ回路とを具備し、(e)
前記円筒形固定支持体の内壁面側に配設されると
共に、前記内側ロツドを選択的に支持する少なく
とも２つの玉軸受とを有することを特徴とするエ
ツクス線管を提供することにより達成される。

特に、前記能動的スラスト磁気軸受が、少なく
とも２つの互いに独立したセクタをなすステータ
ヨークを備え、該ステータヨークが、前記回転ユ
ニツトに対して半径方向を向く面に於てリングを
構成するコイルを備えていると良い。

或る実施例によれば、前記能動的スラスト磁気
軸受が、180度の角度範囲に亘つて延在する、互
いに独立した２つのセクタからなり、それぞれス
ラスト支持を行なうためのコイルを備えている。

例えば、前記円錐形磁気軸受のステータヨーク
及びアーマチユアが、前記ラジアル磁気軸受の前
記ステータヨーク及び前記アーマチユアの軸線方
向長さの約1.5〜２倍の長さに亘つて回転ユニツ
トの軸線方向に沿つて延在する。

本発明の他の特徴によれば、第１及び第２の半
径方向位置センサが、前記回転ユニツトの周りを
180度の円弧をなすよう前記ラジアル磁気軸受及
び前記円錐形磁気軸受の近傍にそれぞれ延在す
る。

前記回転ユニツトの外側にあつて180度の角度
範囲に亘るセクタをなすようにかつ前記第２の半
径方向位置センサと同一の半径面内に於て、前記
円錐形磁気軸受の近傍に延在する少なくとも１つ
の軸線方向位置センサを有すると良い。

前記軸線方向センサが誘導式であつて、共通の
アーマチユアと協働するように前記絶縁ケーシン
グの外側に配設されたコイルを有する少なくとも
２つの磁気回路を備えると良い。

本発明の上記した或いは外の特徴及び利点は、
添付の図面を参照することにより以下の記載から
自ずと明らかになろう。

＜実施例＞ 以下、本発明の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。

第１図は、回転アノード１５を受容する空室を
公知の要領をもつて郭成する部分４を有する絶縁
ケーシング３を備えたエツクス線管２０を単純化
して示している。このようなエツクス線管は、エ
ツクス線照射装置のエツクス線源をなす。

本発明は、ロツド１４を介してアノード１５に
連結された回転ユニツト１０の構造及びエツクス
線管を小形化し得るような、回転ユニツトを支持
するための磁気軸受の配置に関する。回転ユニツ
ト１０は、アノード１５の回転軸線に対して同軸
的に延在するベル型の部材を備えており、この部
材は、外周面１３１及び前端面１３２を有する円
錐台形をなす前端部１３を有する側のアノード１
５の端部に連結されている。前記前端面１３２は
この円錐台形をなすアノードの前端部１３の大径
側に位置している。

回転ユニツト１０は、更に、一端部にて前記前
端部１３に固着された内側ロツド１１を備えてい
ると共に、その内側ロツド１１は円筒形固定支持
体２１の内壁面側に設けられている。なお、円筒
形固定支持体２１については前記絶縁ケーシング
３に固着されかつアノード１５の回転軸線に対し
同軸をなすように配設されている。

また、回転ユニツト１０は円筒形外側部材１２
を備えており、この円筒形外側部材１２は前記円
筒形固定支持体２１の外周面側に位置しかつその
円筒形固定支持体２１に対して接触することな
く、即ち非接触の状態に配設されている。

さらに、前記円筒形固定支持体２１の内壁面側
には一対の補助玉軸受１，２が配設されており、
この補助玉軸受１，２は前記内側ロツド１１を選
択的に支持するように構成されている。

つまり、磁気軸受の停止時又は故障時にあつて
は、一対の補助玉軸受１，２が内側ロツド１１を
支持して、回転ユニツト１０が絶縁ケーシング３
等に接触するのを保護・防止するように構成され
ている。このため、本発明によると、磁気軸受の
故障等により回転ユニツト１０側又は絶縁ケーシ
ング３側等が破損するおそれはなく、機器の信頼
性が高くなる。回転ユニツト１０の、前端部１３
の側に位置する補助玉軸受１は、内側ロツド１１
の遊端部の近傍に位置する玉軸受２よりも大型で
あつてかつ第１図に示されたように、例えば、２
個の玉軸受を組合わせてなるものであつて良い。

回転ユニツト１０を駆動するための非同期モー
タ３０は、回転ユニツト１０の円筒形外側部材１
２の外面上にあつて、回転ユニツト１０の軸線に
対して平行をなす複数の銅製のバーを備えるアー
マチユア３３と、磁性鉄板を積層してなるコア３
１及び対応する励起コイル３２を備えるステータ
とを有する。アーマチユア３３は、絶縁ケーシン
グ３の内部に配置されており、コア３２は、フレ
ーム２２に固着されており、励起コイル３２は、
絶縁ケーシング３の外側に配設されている。

エツクス線管２０の絶縁ケーシング３は、前端
部１３及び外側円筒部１２の外面を包囲する部分
に関して、ヨーロツパ特許公開第97590号公報に
開示されたものと同様であつて良く、即ち、ガラ
ス等の絶縁材料からなるものであつて良いが、い
ずれにせよ特定の磁気軸受及び位置センサに応じ
て適宜な構造を有するものであつて良い。

回転ユニツト１０の磁気軸受は、補助玉軸受２
と協働する内側ロツド１１の遊端部の近傍にあつ
て、外側円筒形部材１２の後端部に配置された能
動的ラジアル磁気軸受４０を有する。

ラジアル磁気軸受４０は、絶縁ケーシング３の
外側のフレーム２２に固着された、ソレノイド４
２を備えるステータヨーク４１を有する公知形式
のものからなる。ラジアル磁気軸受４０のステー
タ部分４１，４２は、回転ユニツト１０の外側円
筒形部材１２の後部に、ステータヨーク４１と協
働するように取着されたロータ即ちアーマチユア
４３と協働する。

公知のエツクス線管に於て用いられる磁気軸受
の場合と異なり、磁気軸受４０が設けられた第１
の領域から軸線方向に隔置された領域に於ける回
転ユニツト１０の半径方向位置を保持するため
に、第１の磁気軸受と同様な第２の磁気軸受が用
いられていない。

即ち、前端部１３の側に於ける回転ユニツト１
０の支持は、後端側の能動的ラジアル磁気軸受よ
りも大型であつて、しかも軸線方向及び半径方向
の両方向に対して作用可能であるように円錐形を
なす異なる形式の能動的磁気軸受によつて行なわ
れる。

円錐形磁気軸受５０は、コイル５２を備えると
共に、絶縁ケーシング３の外側のフレーム２２に
固着されたステータヨーク５１を有する。円錐形
磁気軸受５０のスタータ部分５１，５２は、回転
ユニツト１０の前端部１３の周辺部にステータヨ
ーク５１に対応するように位置するロータ即ちア
ーマチユア５３と協働する。円錐形磁気軸受５０
のステータヨーク５１及びアーマチユア５３は、
ラジアル磁気軸受４０のステータヨーク４１及び
アーマチユア４３の軸線方向長さの約1.5〜２倍
の長さに亘つて軸線方向に延在している。円錐形
磁気軸受５０がラジアル磁気軸受４０よりも大型
であることにより、アノード１５の近傍に於て、
応答をより効率的かつ強力にしている。

前端部１３及びアーマチユア５３が円錐台形を
なしていることにより、磁気軸受５０は、回転ユ
ニツト１０の軸線方向前方に向かう力に対抗する
と共に、アノード１５と回転ユニツト１０とを接
続するロツド１４の周りに配設され、前端部１３
の前面と協働するスラスト磁気軸受６０による軸
線方向後方に向かう力にも対抗することができ
る。

スラスト磁気軸受６０は、それ自身、接続面６
５により互いに分離された、絶縁材料からなりか
つそれぞれ180度の範囲に亘つて延在する２つの
ステータヨーク部分をなす２つの独立したセクタ
６１，６３を有する。スラスト磁気軸受のステー
タヨークの２つの独立セクタ６１，６３は、回転
ユニツト１０に対して半径方向面に於ていんげん
豆状をなす閉じたリングを郭成する（第２図参
照）。スラスト磁気軸受６０のステータヨークの
２つのセクタ６１，６３は、回転ユニツト１０の
軸線を中心とする円弧状をなし、かつ回転ユニツ
ト１０の前端部１３の前面１３２の周縁部に対向
する端面を有する極片を構成する。スラスト磁気
軸受６０のステータヨークの各セクタ６１，６３
及びコイル６２，６４は、それぞれ内側と外側と
で異なる極性の磁極を形成する。

ストラス軸受６０のステータの２つの半分部分
６１，６２及び６３，６４は、絶縁ケーシング３
の補強部材としての部分４に対してクリツプ６６
により固着されている。

第１図、第３図及び第４図に於て、回転ユニツ
ト１０の位置センサからの信号に基づき、能動的
磁気軸受４０，５０及びスラスト磁気軸受６０の
コイルの電流を図示されない古典的なサーボ回路
により制御する。

第１及び第２のラジアル位置センサ７０，８０
は、外側円筒形部材１２に対応するように、絶縁
ケーシング３の外面上に位置するようにラジアル
磁気軸受４０及び円錐形磁気軸受５０の近傍に配
設されており、例えばエツクス線管２０の下部な
どに、180度の範囲を有するセクタをなすように
延在する。これにより、磁気軸受５０の近傍に位
置する軸線方向センサ９０を絶縁ケース３上に配
置し、ラジアルセンサ８０と同一の平面内に於て
軸線方向位置の検出を行なうことができる。軸線
方向センサ９０も、外側円筒形部材１２の周囲を
180度の範囲のセクタをなすように延在する。

第１図、第３図及び第４図に示されたラジアル
位置センサ７０，８０及び軸線方向センサ９０の
実施例は、いずれも誘導式のものからなる。

各ラジアル位置センサ７０，８０は、180度に
亘つて延在し、かつフレーム２０に固着された磁
性薄板材料からなるヨーク７１，８１と、コイル
７２，８２とをそれぞれ有する。磁性薄板材料か
らなる環状アーマチユア７３，８３は、絶縁ケー
シング３の内部の外側円筒形部材１２に、ヨーク
７１，８１に対応するように固着され、回転ユニ
ツト１０の半径方向位置の精度を高めるリングと
して機能する。

第３図及び第４図に示されているように、各位
置センサ７０，８０は、第１の軸線X′，Ｘ及び
それに直交する第２の軸線Y′，Ｙの近傍にそれ
ぞれ配設された２対の電磁石ｅ１，ｅ２及びｅ
３，ｅ４を有する。

第３図に示された実施例の場合、基準軸線X′，
Ｘ，Y′，Ｙは、それぞれ水平及び垂直軸線を45
度回転して得られたもので、軸線X′，Ｘに沿う
変位は、軸線X′，Ｘに対して30度の間隔をおい
て対称的に対峙する電磁石ｅ１，ｅ２により供給
される信号により検出され、軸線Y′，Ｙに沿う
変位は、軸線Y′，Ｙに対して30度の間隔をおい
て対称的に対峙する電磁石ｅ３，ｅ４により供給
される信号により検出される。

第４図に示された実施例に於ては基準軸線X′，
Ｘ及びY′，Ｙがそれぞれ水平軸線及び垂直軸線
に一致している。基準軸線Y′，Ｙに沿う変位は、
第３図の実施例の場合と同様に、基準軸線Y′，
Ｙに対して30度の間隔をおいて対称的に対峙する
電磁石ｅ３，ｅ４により供給される信号により検
出され、基準軸線X′，Ｘに沿う変位は基準軸線
X′，Ｘに対して30度の間隔をおいて対称的に対
峙する電磁石ｅ１，ｅ２により供給される信号に
より検出される。

ラジアル位置センサ８０は、ラジアル位置セン
サ７０と同様の構造を有するものであつて良い。

軸線方向センサ９０も誘導式であつて、それぞ
れコイル９２を有する２つの磁性薄板コア９１を
有し、それぞれラジアル位置センサ７０，８０の
ものと同様の構造を有する。いずれにせよ、軸線
方向センサ９０に於ては、一対のステータ要素９
１，９２が、それぞれ外側円筒形部材１２に取着
された環状をなす積層磁性薄板からなるアーマチ
ユア８３と協働するべく絶縁ケーシング３上に配
設されており、アーマチユア８３は、これら２つ
の磁気回路９１に対して同時に機能し得るような
長さに亘つて軸線方向に延在している。磁気回路
９１と共通のアーマチユア８３との間の異なる対
応関係により、各磁気回路に対応するように設け
られた各コイル９２から得られた信号は、回転ユ
ニツト１０の軸線方向位置に関する情報を供給
し、軸線方向位置を所定値に保持するようにスラ
スト軸受６０及び円錐形軸受５０をサーボ制御す
ることを可能にする。

第１図に於て、上記実施例に対する変形実施例
として、軸線方向センサ９０及びラジアル位置セ
ンサ８０をいずれもエツクス線管の上部に配置
し、かつラジアル位置センサ８０の基準リングと
共通な環状アーマチユア８３と協働するようにし
ても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づくエツクス線管の一実
施例を示す縦断面図である。第２図は、能動的磁
気軸受装置としてのスラスト軸受の端面を示すべ
く第１図に於ける−線について見た断面図で
ある。第３図は、回転ユニツトの位置センサを示
すために第１図の−線について見た断面図で
ある。第４図は、第３図の実施例に対する変形実
施例を示す第３図と同様の図である。 ３……絶縁ケーシング、４……部分、１０……
回転ユニツト、１１……内側ロツド、１２……円
筒形外側部材、１３……前端部、１４……ロツ
ド、１５……アノード、２０……エツクス線管、
２２……フレーム、３１……クリツプ、３２……
コイル、３３……アーマチユア、４０……ラジア
ル磁気軸受、４１……ステータヨーク、４２……
電磁石、４３……アーマチユア、５０……円錐形
磁気軸受、５１……ステータヨーク、５２……コ
イル、５３……アーマチユア、６０……スラスト
磁気軸受、６１，６３……セクタ、６２，６４…
…コイル、７０，８０……位置センサ、７１，８
１……ステータヨーク、７２，８２……コイル、
７３，８３……アーマチユア、１３１……外周
面、１３２……前端面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気軸受により支持された回転アノードを有
   するエツクス線管であつて、 (a) 絶縁ケーシングと、 (b) アノードを支持するべく前記絶縁ケーシング
   の内部に配設された回転ユニツトとを有し、前
   記回転ユニツトが、前記絶縁ケーシングに固着
   されかつ前記アノードの回転軸線に対して同軸
   をなす円筒形固定支持体の内壁面側に設けた内
   側ロツドと、前記円筒形固定支持体の外周面側
   に配設されると共に前記円筒形固定支持体に対
   して接触することなく配設された円筒形外側部
   材とにより構成されかつ前記アノード、前記内
   側ロツド及び前記円筒形外側部材を支持するべ
   き前端部を有するベル型の部材とを有し、 (c) 前記回転ユニツトの円筒形外側部分の外側の
   前記絶縁ケーシングの外面に配設されたステー
   タを備える、前記回転ユニツトを駆動するため
   の電動モータと、 (d) 前記絶縁ケーシングの外側に配設されたステ
   ータを有する磁気軸受とを有し、 前記回転ユニツトのベル型をなす部分の前記
   前端部が円錐台形をなし、その大径側に設けら
   れた前端面が前記アノードの側に位置してお
   り、 かつ前記回転ユニツトを支持する前記磁気軸
   受が、 (d1) コイルを備えかつ絶縁ケーシングの外側に
   配設されたステータヨークと、前記アノードと
   は相反する側の前記円筒形外側部材の後部に、
   前記ステータヨークに対応するよう取着された
   ロータとしてのアーマチユアとを有する後側能
   動的ラジアル磁気軸受と、 (d2) 前記後側能動的ラジアル磁気軸受よりも大
   型であつてかつ半径方向及び軸線方向に両者に
   対して作用するべく円錐形をなすと共に、前記
   絶縁ケーシングの外側に配設されかつコイルを
   備えるステータヨークと、前記ステータヨーク
   に対応するように、前記前端部に取着されたロ
   ータとしてのアーマチユアとを有する能動的円
   錐形磁気軸受と、 (d3) 前記アノードを支持する前記ロツドの外側
   に位置する前記絶縁ケーシングの外面に配設さ
   れかつコイルを有するステータヨークを有する
   と共に、前記前端部の大径側の前記前面に対向
   するように設けられた能動的スラスト磁気軸受
   と、 (d4) 前記後側能動的ラジアル磁気軸受及び能動
   的円錐形磁気軸受の近傍に位置しかつ前記絶縁
   ケーシングの外面上で前記外側円筒形部材に対
   向するように設けた第１及び第２のラジアル位
   置センサからの信号に基づき、前記後側能記動
   的ラジアル磁気軸受及び能動的円錐形磁気軸受
   のコイルの電流を制御すると共に、前機能動的
   円錐形磁気軸受の近傍で前記絶縁ケーシングの
   外面上に位置しかつ前記回転ユニツトの軸方向
   位置を検出する軸方向センサからの信号に基づ
   き、前記能動的円錐形磁気軸受及び能動的スラ
   スト磁気軸受のコイルの電流を制御するサーボ
   回路とを具備し、 (e) 前記円筒形固定支持体の内壁面側に配設され
   ると共に、前記内側ロツドを選択的に支持する
   少なくとも２つの玉軸受を有することを特徴と
   するエツクス線管。