JPH09190787A

JPH09190787A - Ｘ線管の回転陽極用駆動装置

Info

Publication number: JPH09190787A
Application number: JP8341253A
Authority: JP
Inventors: Dieter Dr Ing Gerling; ゲーリングディーター
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-12-23
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1997-07-22
Also published as: EP0780876A3; EP0780876A2; US5781609A

Abstract

(57)【要約】【課題】効率、及びトルクを低下させることなく一層
広範囲に使用し得るＸ線管の回転陽極用駆動装置を提供
する。【解決手段】固定子１０と、回転子２１、１５とを有
する駆動電動機を具える。この回転子はＸ線管の回転陽
極を駆動する。固定子と回転子とはギャップ２２、１６
によって分離されている。二極Ｘ線管を駆動するよう
に、固定子１０の溝孔１１の円周長さ１７を定める。単
極Ｘ線管を駆動する目的で、この駆動装置の効率、トル
クが最高範囲にあるように回転子２１の直径を、従って
ギャップ２２の寸法を定めるが、固定子と回転子との間
の鎖交磁束が減少するような大きなギャップ寸法範囲
と、高調波の結果として大きな損失が回転子内に発生す
るような小さなギャップ寸法範囲との間の好適な範囲内
にあるように、このギャップ寸法範囲を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固定子と、Ｘ線管の
回転陽極を駆動する回転子とを有する駆動電動機を具
え、固定子と回転子とをギャップにより分離すると共
に、二極Ｘ線管を駆動するように円周長さの寸法を定め
た溝孔を固定子に設けたＸ線管の回転陽極用駆動装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような駆動装置はドイツ特許第9415
240.3 号から既知である。ここに二極Ｘ線管とは陽極が
大地電位に対し正の電位であり、陰極が大地電位に対し
負の電位であるＸ線管を意味するものと解すべきであ
る。回転陽極と共に回転子が高電位にあり、固定子が大
地電位にある時、必要な電位分離は固定子と回転子との
間の適切な寸法のギャップによって保証される。固定子
の溝孔の円周長さはできるだけ大きく選定される。これ
は固定子からの磁束が回転子に向け半径方向内方に最も
直接的に案内されるのを確実にすると共に、この磁束の
最小の部分のみが固定子の１個の磁極歯から隣接する磁
極歯に確実に案内されるようにするためである。固定子
の溝孔の円周長さとはギャップの方に向いている２個の
隣接する磁極歯の２個の隣接する歯隅角部間の円周通路
長さを意味すると解すべきである。

【０００３】回転陽極を大地電位に接続し、陰極の電位
のみを大地電位と異なる電位にしたＸ線管を単極Ｘ線管
と称する。従って、このような単極Ｘ線管のための駆動
装置においては、回転陽極、固定子、及び回転子を大地
電位に接続する。固定子と回転子との間のギャップによ
って電位分離を保証する必要がないから、固定子と回転
子との間に最適な磁気鎖交を達成するよう、ギャップを
できるだけ機械的に小さくすることができる。この小さ
なギャップのため、特に単極Ｘ線管を駆動するよう構成
された固定子の溝孔の円周長さを非常に小さく選択する
ことができ、固定子から生ずる磁束の大部分を固定子の
１個の磁極歯から隣接する磁極歯に指向させることもな
い。Ｘ線管の回転陽極のための駆動装置の生産、倉庫保
管及び保守の単位コストを考えると、上述の構造に関し
て、二極Ｘ線管のため、及び単極Ｘ線管のために別個の
駆動モータを使用することは不利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は一層普
遍的な用途に適する頭書に記載した形式のＸ線管の回転
陽極用駆動装置を得るにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
を達成することができ、本発明装置は、単極Ｘ線管を駆
動するため、この駆動装置の効率、又はトルクが最高範
囲内にあるよう回転子の直径の寸法、従って固定子と回
転子とを分離するギャップの寸法を定めたことを特徴と
する。

【０００６】二極Ｘ線管を駆動するため寸法を定めた固
定子を単極Ｘ線管の駆動のために使用すると共に、機械
的構造が複雑でない回転子を単極Ｘ線管の駆動のため特
に寸法を定める。従って、二極Ｘ線管を駆動するため溝
孔の円周長さの寸法を定めた固定子を二極Ｘ線管の駆動
のため、及び単極Ｘ線管の駆動のための両方に使用する
ことができると共に、単極Ｘ線管のため、及び二極Ｘ線
管のため別個の回転子を設計する。この結果、固定子に
関して雑多でない一層多数のユニットを得ることがで
き、全ての駆動条件に対してコストを減らすことがで
き、全ての駆動条件を満たすことができる。単極Ｘ線管
を駆動するためには、二極Ｘ線管を駆動するための回転
子と固定子との間のギャップに比較し、ギャップが減少
するよう回転子の寸法を定める。このようにして固定子
と回転子との間の鎖交磁束を改善する。しかし、ギャッ
プは機械的に許容される限り小さくするような選択をす
べきでない。これは円周長さが長い固定子の溝によって
生ずる高調波は回転子内に深く貫入し、大きな渦電流を
発生するからである。このため損失を生じ、調和モーメ
ントを発生し、これが希望する基本的モーメントに対抗
するから、その結果、効率、及び有孔トルクが減少す
る。本発明によれば効率、又はトルクに関し、ギャップ
寸法を最適にすることができる。これ等２個の特性に関
するギャップのそれぞれの最適値は必ずしも合致しな
い。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例では、固定子と
回転子との間の鎖交磁束が減少するような大きなギャッ
プ寸法範囲と、高調波の結果として大きな損失が回転子
内に発生するような小さなギャップ寸法範囲との間の好
適な範囲内にあるように選択されたギャップ寸法範囲が
最高範囲である。本発明の他の実施例では、固定子の溝
孔の円周長さが８ｍｍと２５ｍｍとの間の範囲内にあ
り、固定子と回転子との間のギャップが溝孔の円周長さ
の１５％〜３５％である。二極Ｘ線管の回転陽極の場
合、陽極の電位、及び回転子の電位は通常、４０ｋＶ〜
７５ｋＶの範囲内にある。接地された固定子に対する必
要な電位分離を保証するためには、固定子と回転子との
間のギャップを通常、８ｍｍ〜２５ｍｍの範囲にすべき
である。固定子の溝孔の円周長さはこのギャップの寸法
に従って決定される。通常、固定子の溝孔の円周長さは
固定子と回転子との間のギャップと同一か、又は僅かに
大きく選択される。即ち回転陽極の電位の値が４０ｋＶ
と７５ｋＶとの間の場合、固定子の溝孔の円周長さは通
常、８ｍｍと２５ｍｍとの間の範囲にある。駆動装置の
満足な効率、又は大きなトルクを保証するためには、固
定子と回転子とのギャップを固定子の溝孔の円周長さの
１５％〜３５％にすべきである。ギャップが一層小さい
場合には、回転子内の高調波の結果としての損失が著し
く増大する。これはギャップが大きい場合、固定子と回
転子との間の鎖交磁束が著しく減少するからである。両
方の因子は効率と有効トルクとを減少させる。

【０００８】本発明の他の有利な実施例は、例えば銅の
ように導電性が非常に高い材料から成り、固定子に向く
円筒体と、例えば鉄のように非常に磁化し易い材料から
成り、ギャップから遠方にある円筒体とである２個の円
筒体で回転子が成ることを特徴とする。これ等２個の異
なる円筒体を設けることによってトルクが増大し、損失
が減少する。内側回転子については、２個の円筒体を直
接相互に連結することは、熱負荷が或る限界値を越えな
い場合のみ可能である。外側回転子については、回転子
の材料について一層高い温度が可能である。本発明の更
に他の有利な実施例では、回転子が例えば銅のように導
電性が非常に高い材料から製造された中空円筒体であ
り、例えば鉄のように非常に磁化し易い材料から製造さ
れた静止円筒体をこの中空円筒体内に配置し、これ等２
個の円筒体を付加的ギャップの分だけ離間させる。この
回転子の構造は２個の材料を結合して共に回転する回転
構造よりも回転子の一層高い熱負荷に耐えることができ
る。

【０００９】本発明の他の好適な実施例においては、固
定子の積層組立体をも支持している非磁性分離層によっ
て回転子と固定子との間の真空分離を行う。この分離層
はニッケルクロム鋼、又はセラミックス、又はガラス製
であるのが好適である。本発明駆動装置はＸ線管の回転
陽極を駆動するために使用するのが好適である。図１〜
図５を参照して本発明の実施例を一層詳細に説明する。

【００１０】

【実施例】図１は二極Ｘ線管（図示せず）の回転陽極
（図示せず）用の駆動モータを示す。この駆動モータは
溝孔１１を有する固定子１０と、歯側面１２ａを有する
固定子歯１２とを具える。固定子１０の溝孔１１は巻線
（図示せず）を収容し、これ等巻線は作動中、磁界１３
を発生する。回転子１５は比較的広いエアギャップ、又
は真空ギャップ１６の分だけ固定子１０から離間してい
る。回転子１５は回転陽極（図示せず）を駆動するため
の回転子軸１５ａを有する。この回転陽極（図示せず）
は例えば７５ｋＶの高電位部に接続されている。回転軸
１５ａによって回転陽極を駆動する回転子１５も７５ｋ
Ｖのこの高電位部に接続されており、一方、固定子１０
は大地電位に接続されている。従って、電位分離のため
固定子１０と回転子１５との間には比較的大きなエアギ
ャップ１６が必要である。

【００１１】固定子１０から発生する磁束が回転子１５
に向け半径方向内方に最も直接的に案内されるよう溝孔
１１の円周長さ１７をできるだけ大きく選択する。この
例示の実施例におけるように、回転陽極、及び回転子１
５が＋７５ｋＶの電位で作動する場合には、エアギャッ
プの寸法の代表的な値は１５ｍｍである。この場合、固
定子の溝孔１１の円周長さ１７の大きさはエアギャップ
の大きさと同一程度であり、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ
の範囲である。従って、図１を参照して説明するこの実
施例では、二極Ｘ線管を駆動するため、固定子１０と回
転子１５との両方の寸法を定めており、即ち回転子１５
と回転陽極（図示せず）とは高電位部に接続されてお
り、Ｘ線管の陰極（図示せず）は負の高電位部に接続さ
れており、固定子１０は大地電位に接続されている。

【００１２】図２は単極Ｘ線管（図示せず）の回転陽極
（図示せず）のための駆動モータを示す。このような単
極Ｘ線管では、回転陽極（図示せず）を大地電位に接続
する。図２に示す駆動モータの固定子は図１に示す駆動
モータの固定子１０と同一である。従って、図１におけ
るのと同一の符号を図２に示す固定子に使用する。それ
故、図２に示す駆動モータは溝孔１１を有する固定子１
０と、歯側面１２ａを有する固定子歯１２とを具える。
溝孔１１には巻線（図示せず）を収容し、これ等巻線は
作動中、磁界２０を発生する。しかし、この磁界２０は
図１に示す磁界１３と異なる。これは図２に示す駆動モ
ータは図１に示す駆動モータの回転子１５と異なる回転
子２１を有するからである。この回転子２１は著しく狭
いエアギャップ、又は真空ギャップ２２の分だけ固定子
１０から離間する。回転陽極（図示せず）を駆動するた
め、回転子２１は回転子軸２１ａを有する。図２に示す
駆動モータは単極Ｘ線管を駆動するために使用されるか
ら、回転陽極（図示せず）、回転子２１、及び固定子１
０は大地電位にある。

【００１３】図１に示すギャップ１６と異なり、ギャッ
プ２２は固定子１０と回転子２１との間の電位分離を行
う必要がないため、これに対応してギャップの大きさを
一層小さくすることができる。この結果、溝孔１１内に
配置された巻線（図示せず）によって発生する磁界の回
転子２１に対する一層良好な鎖交を達成する。しかし、
ギャップ２２は機械的に可能な限り小さい寸法にすべき
でない。その理由は、固定子の溝孔１１の長い円周長さ
１７によって生ずる高調波のため回転子２１内に損失を
生じ、駆動モータのトルクが減少するためである。単極
Ｘ線管を駆動するため図２に示す駆動モータの効率、又
はトルクが最高値に達するギャップ２２の寸法として最
適な値が存在する。実際上、固定子１０と回転子２１と
の間のギャップ２２が固定子の溝孔１１の円周長さ１７
の１５％〜２１％である時、図２に示す駆動モータは効
率、又はトルクが満足な値となる。

【００１４】図３は固定子１０と回転子２１との間のギ
ャップ２２の寸法に対して、単極Ｘ線管を駆動するのに
使用する図２に示す駆動モータの効率、又はトルクを示
す。第１範囲 Iにおいては、効率、又はトルクは不満足
であり、これは回転子２１内の高調波に起因する損失が
非常に大きいためである。範囲 Iに隣接する最高範囲II
では、駆動モータの効率、又はトルクは満足な値であ
る。この最高範囲IIの次の範囲III では、駆動モータの
効率、又はトルクは不満足なものであり、これは、ギャ
ップ２２が大きくなるため、固定子１０と回転子２１と
の間の鎖交磁束が大きく減少するためである。

【００１５】図４は真空エンベロープ３１を有する二極
Ｘ管を線図的に示す。この真空エンベロープ３１は熱電
子陰極３７、３８まで延びる供給リード線３４、３５、
３６を有する陰極アレー３２を収容する。供給リード線
３４、３５、３６の配置に応じて、電子ビーム３９、又
は電子ビーム４０、又はその両方をこれ等熱電子陰極３
７、３８から回転陽極３３に指向させることができる。
陰極アレー３２を例えば−７５ｋＶのような負の高電位
部に接続する。図４に示すように、軸４１を介して回転
陽極３３を回転子１５に連結する。この回転子は連結部
材４２上に支承されている。回転子１５を駆動するた
め、図４に従って固定子１０を真空エンベロープ３１の
外側に配置する。図１におけると同様に、回転子１５と
固定子１０とをエアギャップ１６によって分離する。回
転陽極３３、及び回転子１５を例えば７５ｋＶの高電位
部に接続し、固定子１０を大地電位に接続する。従っ
て、固定子１０と回転子１５との間の電位分離のため比
較的大きなエアギャップ１６が必要である。

【００１６】図５は図４に示す二極Ｘ線管と基本的に同
一構造の単極Ｘ線管を線図的に示す。従って、このＸ線
管は陰極アレー４４を内部に取り付けた真空エンベロー
プ４３を具える。この陰極アレー４４は熱電子陰極４
８、４９まで延びる供給リード線４５、４６、４７を有
する。供給リード線４５、４６、４７の配置に応じて、
電子ビーム５０、又は５１、又はその両方をこれ等熱電
子陰極から回転陽極５２に指向させることができる。図
５に示すように、軸５３を介して回転陽極５２を回転子
２１に連結する。この回転子は連結部材５４に支承され
ている。回転子２１を駆動するため、図５に従って固定
子１０を真空エンベロープ４３の外側に配置する。回転
陽極５２、回転子２１、及び固定子１０を大地電位に接
続する。従って、回転子２１は図４のエアギャップ１６
より相当に小さいエアギャップ、又は真空ギャップ２２
の分だけ固定子１０から離間している。

【００１７】本発明は二極Ｘ線管と単極Ｘ線管との両方
を駆動する目的で、二極Ｘ線管を駆動するために固定子
の溝孔１１の円周長さを大きく定めた寸法の図１、及び
図２に示す固定子を使用する可能性を開示している。二
極Ｘ線管を駆動するため、図１に示す回転子１５を使用
する。この回転子は固定子１０と回転子１５との間に比
較的大きなギャップ１６を保証する。また単極Ｘ線管を
駆動するため、図２に示す回転子２１を使用する。この
回転子は小さなギャップ２２を有する。このギャップ２
２の寸法を定めるに当たり、単極Ｘ線管を駆動するため
の駆動モータの最大トルク、又は最高効率が得られるた
めのこのギャップ２２の寸法の最適値が存在する。

【図面の簡単な説明】

【図１】二極Ｘ線管を駆動するため寸法を定めた固定子
と回転子とを有し、この回転子によって二極Ｘ線管の回
転陽極を駆動する駆動モータの断面図である。

【図２】二極Ｘ線管を駆動するよう寸法を定めた図１の
固定子と、単極Ｘ線管を駆動するよう寸法を定めた回転
子とを有し、この回転子によって単極Ｘ線管の回転陽極
を駆動する駆動モータの断面図である。

【図３】固定子と回転子との間のギャップの寸法と、図
１の駆動モータの効率、又はトルクとの関係を示すグラ
フである。

【図４】図１による駆動モータを使用する回転陽極を有
する二極Ｘ線管を線図的に示す。

【図５】図２による駆動モータを使用する回転陽極を有
する単極Ｘ線管を線図的に示す。

【符号の説明】

１０固定子１１固定子の溝孔１２固定子歯１２ａ歯側面１３磁界１５回転子１５ａ回転子軸１６エアギャップ、真空ギャップ１７溝孔の円周長さ２０磁界２１回転子２１ａ回転子軸２２エアギャップ、真空ギャップ３１真空エンベロープ３２、４４陰極アレー３３、５２回転陽極３４、３５、３６、４５、４６、４７供給リード線３７、３８、４８、４９熱電子陰極３９、４０、５０、５１電子ビーム４１、５３軸４２、５４連結部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子（１０）と、Ｘ線管の回転陽極を
駆動する回転子（１５、２１）とを有する駆動電動機を
具え、前記固定子（１０）と回転子（１５、２１）とを
ギャップにより分離すると共に、二極Ｘ線管を駆動する
ように円周長さ（１７）の寸法を定めた溝孔（１１）を
前記固定子（１０）に設けたＸ線管の回転陽極用駆動装
置において、単極Ｘ線管を駆動するため、この駆動装置
の効率、又はトルクが最高範囲(II)内にあるよう前記回
転子（２１）の直径の寸法、従って固定子と回転子とを
分離するギャップ（２２）の寸法を定めたことを特徴と
するＸ線管の回転陽極用駆動装置。
【請求項２】固定子（１０）と回転子（２１）との間
の鎖交磁束が減少するような大きなギャップ寸法範囲
と、高調波の結果として大きな損失が回転子内に発生す
るような小さなギャップ寸法範囲との間の好適な範囲内
にあるように選択されたギャップ寸法範囲が前記最高範
囲(II)であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装
置。
【請求項３】固定子（１０）の前記溝孔（１１）の円
周長さ（１７）が８ｍｍと２５ｍｍとの間の範囲内にあ
り、固定子（１０）と回転子（２１）との間のギャップ
（２２）が溝孔（１１）の前記円周長さ（１７）の１５
％〜３５％であることを特徴とする請求項１、又は２に
記載の駆動装置。
【請求項４】例えば銅のように導電性が非常に高い材
料から成り、前記固定子（１０）に向く円筒体と、例え
ば鉄のように非常に磁化し易い材料から成り、前記ギャ
ップから遠方にある円筒体とである２個の円筒体で前記
回転子（２１）が成ることを特徴とする請求項１〜３の
いずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項５】回転子（２１）が例えば銅のように導電
性が非常に高い材料から製造された中空円筒体であり、
例えば鉄のように非常に磁化し易い材料から製造された
静止円筒体を前記中空円筒体内に配置し、これ等２個の
円筒体を付加的ギャップの分だけ離間させたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項６】回転子（２１）の軸線方向の長さが固定
子（１０）の積層組立体の長さより長いか、又は等しい
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
駆動装置。
【請求項７】固定子の積層組立体をも支持している非
磁性分離層によって回転子（２１）と固定子（１０）と
の間の真空分離を行っていることを特徴とする請求項１
〜６のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項８】前記分離層がニッケルクロム鋼、又はセ
ラミックス、又はガラス製であることを特徴とする請求
項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆
動装置を有する回転陽極。
【請求項１０】請求項１〜８のいずれか１項に記載の
駆動装置を具えるＸ線管。
【請求項１１】負の電位に接続された陰極（４４）
と、大地電位に接続された回転陽極（５２）とを収容す
る真空エンベロープ（４３）を有し、この真空エンベロ
ープ（４３）の外側に配置された固定子（１０）に関連
して前記回転陽極（５２）のための駆動装置として構成
された回転子（２１）に前記回転陽極（５２）を連結し
た単極Ｘ管において、この回転陽極（５２）を駆動する
前記駆動装置を請求項１〜８のいずれか１項に記載のよ
うに構成したことを特徴とする単極Ｘ線管。