JPS5960950A - 回転陽極型ｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、回転陽極型Ｘ線管装置に係り、特に、真空容
器外に設ｆｉｔさねた磁気力供給源によって回転陽極側
を完全非接触に支承させようにしたＸ線層・装置の改良
に関する。

〔発明の技術的背−以〕

Ｘ線管装置を構造的に分類すると固定陽極型と、回転陽
極型とに大別される。このうち、回転陽極型は、陽極が
回転しているので、陽極に加わる熱負荷の実効面積を大
Ａくでき、これによって、１し１間的な大資荀に酬える
ことができる利点をωｈえている。

ところで、回転陽極型のＸＡ、＋ｌ！管装置にあって、
陽極を大負荷から保護するには、陽極をでき得る限シ高
速回転させる必鼎がある。このように、陽極を高速回転
させるに際して、回転部を機械的軸受で支承させた場合
には、通常は、高々、毎分１．８万回転程度が限界であ
る。また、機械的軸受を用いた場合には、℃時間に規定
回転数まで上昇させようとすると、大電力を心労とする
ばかりか、軸受の寿命が著しく短かくなる欠点がある。

さらに、機械的な接触による騒音が大きいので１基原用
として用いるには不向きである。

そこで、このような不具合を解消するために、最近では
、回転陽極を、真空容器外から供給される磁気力で完全
非接触に支承させるようにしたものが提案されている。

すなわち、この磁気支承型の装ＦＹは、回転陽極同軸的
に高透磁率材製の筒体を取り付けるとともに真空容器外
に上記筒体に対して磁気支承力を作用させるに必要な磁
気力を供給するだめの永久磁石および電磁石を配置して
上記筒体を軸方向、半径方向共に完全非接触に支承する
ようにしている。

このように、回転部を磁気力で支承するようにした回転
１（リイ１ｆｉｊ型ＸＩｉ、Ｉｉｌ　’ｉ’＋装置２−
１にあっては、真空容器内において回転部が、いわゆる
浮いている形態となるので、摩」：：１によるエネルギ
の損失が存在せず、機械的１ｉ１ｉ１受で支持されたも
のに較べて許容回転数を大幅に向上させることができ、
しかも低油イ’ｉ’成力で親り↓゛回転数域で短時間に
上昇させることができる。：１　／、−１！（空答器内
に摩１ｔＪ小諒］が４在していないので１ｊ：Ｗ　：Ｆ
Ｊｊの心自己がなく・しかも％　’ｊｍ　ｆ？ｌＩ：全
体を大幅（（長寿命化させるととがてきる。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、従来の回転陽柿型Ｘ線管装置にあっては
次のような問題があった。すなわち回転部を磁気力によ
って支承するには、軸方向の磁気支承力と半径方向の磁
気支承力とを作用させる必要があるが、従来装置では、
磁気支承力に供される永久も６石から出た４１８束を、
軸方向支承用磁路と半径方向支承用磁路との２つの並列
的な磁路に分配供給するようにしている。このため、磁
気抵抗の大きい力の磁路に十分な磁束を供給することが
できず、この結果、軸方向或いは半径方向＋１＝に磁気
剛性の大きな支承が行なえず、これが原因して結果的に
消費電力の少ない支承ができない問題があった。寸だ磁
気剛性を充分に上げることが出来ずあらゆる方向の外力
に対して充分に対抗し得ることは円錐であった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、永久磁石を主たる磁気力供給源
として用い回転陽極側を軸方向ならびに半径方向に大き
な磁気剛性で磁気支承させることができ、もって、少な
い消費電力で全ての方向に安定した磁気支承を実現でき
る回転陽極型Ｘ線管装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係るＸ線管装置は、内部に陰極と回転陽極とを
収容してガる真空容器内に上記回転陽極と同軸的Ｋかつ
上記回転陽極に連結して高透磁率材製の筒体を軸方向に
複数設けている。

ヤして、前記真空容器外に前記各筒体と嵌合する関係に
１１９１１方向に着磁された環状永久磁石が上記筒体と
同敬配置ｌ・・°さノＬる。これら環状永久磁石の両１
／＋＃ｆにはこれら両Ｍｉｉａにそｔｌ、ぞれ磁気的に
接続され、それぞれで上記４ｐ状永久イｂ石の一１ｆｉ
ｌＡから出たｂ’Ｑ束を刈１応する前記節体内に佃１カ
向に通過させて他喘に戻す経路で案内するとともに上記
筒体の軸方向の長さとの関連において−カと上記筒体と
の間に半径り向の磁気的吸引力を、他方と子記ｔ゛；〕
体との間に軸方向成分をもった磁気的吸引力をそれぞれ
作用させる一対の磁極が配置６゛さり、さらに、上記各
磁極を」１過するＨｋ’を東を割切ｊし得るようにコイ
ルが装着されでいる。

〔発明の効架・〕

上記Ａ’：Ｂ成であると、各永久イム石から出た磁束は
、永久磁石〜一方の磁極〜対応するｆ３ｔＪ記筒体〜他
方の磁極〜永久磁石の経路で〕ｆする。したがって、一
方の磁極と筒体との間に存在する磁気ギャップおよび他
方の磁極と筒体との間に存在する磁気ギャップは永久イ
遊石に対して直列となる。このプこめ、２つの磁気ギャ
ップを通る磁束は２つの磁気ギャップの磁気抵抗の和に
よっヤ決定される。前述の如く、筒体の軸方向長さとの
関連において一方の磁極と筒体との間には半径方向の磁
気的吸引力が作用し、他方のｌｉＤ　極と筒体との間に
は軸方向成分をもったＩＪ口気気的吸引力作用するよう
に設定されているので、これら半径方向の磁気的吸引プ
ハつまり半径方向支承力と、１１Ｊ１方向の磁気的吸引
力、つまｈ　＋ｉｌｂ方向支承力とは、従来装置のよう
に何れか一方が極端に小さく力るよう々ことはなく、バ
ランスした値となる。したがって、永久磁石から出た磁
束を有効に利用して、回転陽極側全りクロカ向、半径方
向共に大きな磁気剛性で支承させることができる。この
だめ、従来装置とは違って磁気支承に豊する電力消費を
十分に小さな伯に抑えることができる。

〔発明のちト施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図において、図中１は絶ｅ茨材で筒状に形成された
真空容器であシ、この真空容器Ｉ内の図中上部には陰４
！ｙ、　２と、ブことえは円板状に形成でれ７’？回転
１％極３とが図中上］方向に九り間対向して自装置され
て因る。

陰極２にｔま内部に■１示し７なめフ・ｆラメントが装
着さｉｚでいる。そして、上記陰極２は真空容器１の図
中土壁中央部を気密に貫通して設けられブと導体４の先
嬬部に固定されている。

回転１シリ極３は、その図中上面周辺部が、常に陰極２
と対向する関係に配置１シイされており、上記周辺部上
面は外周縁に近づくにしたがって所望のＸ線を得るのに
必要なテーパ面に形成されている。そして回転陽Ｑｉ　
３　／Ｉｉ後述するところの回転子１１によって支持さ
れている。

しかして、前記真空容器Ｉの壁部で前記回転陽極３の図
中下面に対向する部分には、この部分全上記回転陽極３
の側へ向けて有底筒状に凹没させた凹没壁５が形成され
ており、さらに上記凹没壁５の、−わゆる底壁中央部に
は、上記中央部を上記凹没壁５と同心的に回転陽極側と
は反対側へ向けて凹没させた内側凹没壁６が形成されて
いる。そして、上記凹没壁５とその外側に位１〆１′す
る筒状の１１で部７との間に形成された筒状空間８訃よ
、び前記内側凹没壁６内に回転子１ノが回転自在に収容
されている。

回転子１１は犬きく分けて、前記回転陽極３と同軸的に
配設され図中上端部が上記回転陽極３の図中下面中央部
に連結されるとともに図中下端仰１が前記内側凹没壁６
で囲まれた空洞内に嵌入したｊ−ｎ１１ｊ＋性の補助軸
１２と、図中上端部が輿状絶鉱椙１３を介して補助軸１
２に接続されるとともに［？２１中下端（ｎｉｌが前記
筒状空間８内に嵌入した筒状の回転子本体１４とで構成
されている。回転子本体１４は、外径がＦＪｉＪ記壁部
７の内径より小さく、また内径がｉｉＪ記凹没壁５の外
径より大きい寸法に非砲性材または常磁性材で形−成さ
れた筒状の支持枠１５と、この支持枠１５の内ｆｉ１面
に軸方向１７Ｉｌ：２段構成に形成された環状τＮ１１
６ＩＬ、１６ｂと、この穢状篩１６　ａ　、　１６ｂ内
に装着された高透磁本材製の筒体１２ａ。

１７ｂと、上記支持枠１５のたとえば外周面中央部に固
定さ１したモータＩ８のローフ１ｇとで構成されている
。才た、前記内側１凹没壁６の内ωｉには、非常時新・
だけ前記補助軸１２を機械的に支持する１紬受２１１Ｌ
、２１ｂが、・塁時は、上記補助軸１２に対して非接触
に設けである。さらに、補助＋ｉＱｌ＋　７２の１ン１
中下端面にはビン２２が突設してあり％とのビン２２に
対向する位１６にＩ’ｌｌ　接触板２３が配設され、こ
れら接触板２３とビン２２とで陽恰’ｉｌｉ　ＩＡｉ導
入装罫が構成されている。そして、上６ピ接１．リミ板
２３に：ｉ：、内仰Ｉ凹没壁６のいわゆる底１・＆を気
密に１．Ｎ７通した導電棒２４の先端に接続されている
。

しかして、前記凹没壁５で囲まれた７８間内には＠１図
中上方から下方に亘って環状磁極材２５、図示極性に１
１１０方向に’１２　イ「Ｈされた：２’Ｊ状永久Ｊｏ
ｂ石２６、環状磁極材２７、図示極性に軸方向に着磁さ
れた現状永久磁石２８および現状磁棲旧２９が同＋ｌｉ
ｔ的に、かつ稍層状薦に挿小さり、ている。環状磁極材
２５．２９は、それぞれ上記環状永久磁石の外径とほぼ
等しい外径の環状部３θ、３ノと、この環状部３０　、
　、？　Ｊの外周ｉ？＋−１に第２図にも示すようにた
とえば９０度の開き角をもって一体的に突設された磁極
３２ａ。

３２　ｂ　＋　Ｊ　２ｃ　、３２ｄ　ｂよび３３ａＬ３
３ｂ　。

ｓｓｃ　、５ｓａ（但し、３３ｂおよび３３ｄは図示せ
ず。）とで構成されている。そして、上記各磁極の外周
には半径方向安定化ｆ’！ｉ制御川のコイ用３４ａ、３
４ｂ　、３４ｃ　、３４ｄおよび３５８゜３５ｂ　　、
３５ｃ　　、３５ｄ（但し、３５ｂおよび、？　５　ｄ
は図示せず。）がそり、それ装着されている。一方、前
記環状磁極材２７は、内外径が前記環状永久磁石２６．
２８のそれとほぼ等しい筒状部３７と、この筒状部３７
の外周面に一体的に突設されたリング状磁極部３８とで
構成されている。そして、上記筒状部３７の両端外周に
は、軸方向安定化制御用コイル３９　ａ　＋　３９ｂが
それぞれ装着されている。なお、前記筒体１７ａ　、　
１７ｂの軸方向の長さは、磁極ｓ　２ａ〜３２　ｄ　（
３３ａ〜３３ｄ）と磁極部３８との間の距ｔ’ｉｉｌ：
　、１ニジ長く設定されており、ｔた、筒体１７ａと１
７ｂとの間の軸方向の間隔は磁極部３８の軸方向の厚み
より若干狭い関係に設定されている。

しかして、前記真空容器１の壁部７の外側には、上記壁
部７との間に所宗の間隙４ｏをあけて非磁性イ」又は常
磁性相で有底筒状に形成された筒体４１が”　９ｆＪさ
れている。そして、上記間隙４０内の図中上部および下
部で前記磁極、３２ａ〜３２ｄおよび３３ａ〜３３ｄの
各磁極面に対向する位値近傍には第２図に示すように前
記回転子本体１４の軸方向と偵ダする方向の変位をｔ見
出する変位検出器４２が設けてあり、さら如軸方向忽′
位を検出する変位検出器４３も設けである。また、上記
空間４０内の前記ロータ１９に対向する缶１ｉ２にはモ
ータ１８のステータ２０が取シ伺けられている。そして
、上記ステータ２θの電機子巻線は図示しないモータ駆
動用電源に接続され、また各変位検出器４２および４３
の出力端は回転子安定化制御装ｆα５１に接続されてい
る。」−配回転子安定化ｆｌｔ１．制御装置５１１′ｉ
、実際には、半径方向の安定化をＮするものと、軸方向
の安定ｆヒを１・！するものとで構成されており、さら
に、両者共に位い’　ｊＪｌ、正安定北側■１１方式を
実Ｌｊ１．するものとカバランス友シメ化ｆｌｊ制御方
式を実ＴＭ１するものとで捕成さルている。今、半径方
向のカバランスに′定化ｆｉｉ１．Ｉ御方式を実現する
ものの１つをＪｌｌＪ、り出して示すと、ｊｌＪ”ｘ　
１図に示すように対向′Ｊ−る位１、ｉ′に存在する先
位検出器４２の出力を岐ノ［ゑ・位相処ｉ！ｉ！装置１
ζｉ５２、信号増幅１Ｊ置５３、パワー増幅装置５４ν
こ力え、この）ｅワー増幅装ｊｒ’ｊ　５４で上記変位
検出器間に位１ζｔする半径方向安定化Ｈ１１］御用の
コイルに、磁気ギャップ長の変化を位相補償及びＧａ１
ｎ補償した信号を処理した、電υ１ｔを磁気ギャップ長
か九Ｉ加する方向に位１６゛するものにはｍ束をｊｌ加
させる向きに供＝ｔ、、ｔた磁気ギヤツノ°長かみ−少
する方向に位ｉａするものにはｂｕ　９ｉＬ　？減少６
ぜる向きに供給するようにしている。軸方向変位検出器
４３の出力も同じ原理で処理芒えＬる。なお、第１しく
中４５はＸ線透過窓を示している。

このような構成であると、永久磁石２６゜２８から出た
磁束の“、第４図に／Ｉ！Ｉｔ：　！−矢印で示す経路
Ｘ、、Ｘ２を；［ｊｌって磁気支承に供される〇すなわ
ぢ１永久磁石２６から出ｌヒ磁束は、環状ｂｉ、４極利
２７の磁極バｌ５３８から回１；５ユ子１）に設けられ
た筒体７７ａの端面部に入り、この筒体１７ａ内をｌｄ
ｌ方向に通行した後、環状磁極材２５の磁極３２ｈ〜３
２ｄに入り、上記束状磁極材２５’ｉ−介］７で永久磁
石２６に戻る経１）１≦を通る。したかって、磁イヅ部
３８と筒体１７ａの端面部との間には、軸方向成分を含
んだ磁気的吸引力、つ−まり廟１方向支承力〃・作用し
、ま／ｒ磁極３２　ａ　〜３２　ｄと筒（４＝　２７　
ａとの間には半径方向の磁気的吸引力、つまり半径方同
支承力が作用することになる。そして、ｌＩル極部３８
と筒体１７ｇの端面部との間の磁気ギャップおよび磁極
３２ａ〜３２ｄと筒体１７＆との間の磁気ギャップは永
久磁石２６ＶＣ対して直列に介在していることになるの
で、上述した軸方向支承力と半径方向支承力とは倒れか
一方が極端に小さくなることは力り、適正な値に設定出
来る。経路Ｘ２についても同様である。したがって、回
転子１１は永久磁石２６．２８から供給された磁束によ
って回転軸方向および半径方向共に大きな支承力で支承
されることになる。なおと（Ｄ　（！：　ｔ＝　％前述
した回転子安定化制御装散５１によって、上記磁気的支
承力が回転子に加わる外力とつり合う杼に回転子の位Ｕ
４或いは電流が調節される。

したがって、同転子１１１ｒｒ、’、上記磁気的支承力
によって完全に非接触状態、つ−を如浮き上った状態に
支承づれる。この状態でモータ１８のステータ２（７に
電蝕を接続すると、そのロータＪ９が回転し、これに伴
なってｉｉＪ記ロータ１９のｌ１ｌｉ！　ｓされでいる
回転子１１が回転を開始する。

したがって、回転陽極３も回転をｕ［］始する。そして
、回転子１１が規定回転数に至った時点で軸方向安定化
制御用コイル３９ａ、３９ｂに信＋！Ｆを与え、回転子
の位１６を軸方向に強制的にずらすことによって陽ｖｆ
電流導入装ｆ６゛を作動させると、回転陽極３と陰極２
との間は電位差が犬きくなシ、陰＝Ｉ′ｌ１ｍ　、？で
発生した１１□１子が回転陽極３に衝突し、こｉｔによ
ってＸ　糺、Ｊ　Ｐが第１図中矢印Ｐて示すように放出
される。Ｌまたがって、ここに回転陽極型のＸ線管装置
ト）゛としての機能が発揮されることになる。そして、
Ｘ？ｔＥ４非照射皓Ｃては、コイル３９　ａ、　３９　
ｂの伺勢を厚゛除するとともにモータ電（・媛を（−や
ｌ１Ｊｉする。このとき、回転子１１は高１′Ｌ梁中に
完全非（べ触で支承されているから、几−］、゛による
回転数の減衰は無く、又、この詩カバランス安九“制御
方式を採用すれば磁気支承力？：１　、はとんど永久１
ｉ’Ｊ石２６．２８によるもので、＋５るフ、：め、消
費する電力の非常に少さい状態で回転を常時維］−する
ことが可能となり嘱したがって、任意の時に、最小の待
ち時間でＸ線を細りすることができる。

このように、永久磁石から出た＜ｒａ束を、半径方向支
承力を作用させるだめの磁気ギャップと軸方向支承力を
作用さぜるための磁気ギヤングとを直列に介して通過さ
せるようにしているので永久磁石から出た磁束を、適正
な値で半径方向支承および軸方向支承に有効に利用でき
、結局、前述した効果が得られる。

なお、本発明は上述しブこ実施例に限定さ？するもので
はない。すなわち、上述した実施例では、１つの環状磁
極材２７で２つの磁極を兼ｆｉ１させているが、これは
別々に設けてもよい。壕だ、永久磁石２６．２８の内佃
に回転子を住僧゛させているが、この関係を逆にしても
伺ら支障は々い。寸だ、実施例においては冷却手段が省
略されているが真空容器外から冷却するようにしてもよ
い。また、磁気支承要素を軸方向に２４ｆｌ設けている
が３組以上設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るＸ線管装置の要部縦訂
［面図、第２図は同装置を第１図１におけるＡ−Ａ線に
沿って切断し矢印方向に見た断面間、第３図は同装置σ
゛を第１１ン１におけるＢ−Ｂ絢に沿って切断し矢印方
向に見た１）１拍ｊ図、第４図は回装僅′における４１
８束の通過経路を説明するだめの図である。 １・・・真空容器、２・・・陰極、３・・・回転陽極、
５・・・凹没壁、１１・・・回転子、１４・・・回転子
本体、Ｊ　７　ａ　ｌ　Ｉ　７　ｂ・ｆ５を体、１８　
・・・モータ、２６゜２８・・・永久磁石。 出納１人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第３図 第４図 ３５ａ（３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器内に陰極と回転陽極とを離間対向させて配置す
   るとともに上記真空容器外に設けられた磁気力供給源に
   よって上記回転陽極側を完全非接触状態に磁気支承する
   ようにした回転陽極形ｘ＃ｉＩ管装置において、前記回
   転陽極に同軸的に軸方向に複数連結し設けられた高透磁
   率材製の筒体と、前記真空容器外に前記も筒体と嵌合す
   る関係に配置さハ、るとともに軸方向に着磁された上記
   筒体と同数のＪＡＪ状永久磁石と、これら環状永久磁石
   の両端にそれぞれ磁気的に接続され、それぞれで上記環
   状永久磁石の一端から出た磁束を対応する前記筒体内に
   軸方向に）Ｊｆｌ遇させて他端に戻す経路で案内すると
   ともに上記筒体の軸方向の長さとの関連において一方と
   上記筒体との間に半径方向の磁気的吸引力を、他方と上
   記筒体との間に軸方向成分をもった磁気的吸引力をそれ
   ぞれ作用させる一対の７１’；ｊ極と、これら磁極を辿
   過する磁束を制御し得るように装着された代数のコイル
   とをＪ４、Ｉ＃ｆｉ　して々ることを特徴とする回転陽
   極型Ｘ線管装置。