CN102449335A - 适用于无接触磁力轴向轴承的轴承结构和包含该轴承的x射线管 - Google Patents

适用于无接触磁力轴向轴承的轴承结构和包含该轴承的x射线管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于一无接触磁力轴向轴承(1)的轴承结构，包括：一个可在一共同旋转轴线(6)上相对旋转的转子-定子对(2，3)，其中，所述转子侧和定子侧均设有复数个磁体，所述磁体产生沿轴向作用的磁力支承作用，在所述转子(2)和所述定子(3)之间形成一确定的间隙，从而避免所述转子(2)与所述定子(3)接触，其中，所述转子(2)侧和所述定子(3)侧均设有复数个相对布置的永磁体(4)，定子侧永磁体的极性与转子侧永磁体的极性对着定向，所述定子(3)侧设有至少一个包含一线圈(5)的可控和/或可调电磁体，所述电磁体与所述转子(2)一侧的一起磁轭作用的金属区相对布置。本发明还涉及一种X射线管(8)，其包括一真空壳体(9)和一布置在所述真空壳体(9)内的旋转阳极，所述X射线管具有至少一个用于所述旋转阳极的上述磁力轴向轴承(1)。

Description

适用于无接触磁力轴向轴承的轴承结构和包含该轴承的X射线管
技术领域
本发明涉及一种适用于一无接触磁力轴向轴承的轴承结构，该轴承结构包括一个可在一共同轴线上相对旋转的转子-定子对，其中，转子侧和定子侧均设有复数个磁体，所述复数个磁体产生沿轴向作用的磁力支承作用，在所述转子和所述定子之间形成一确定的间隙，因而工作时相互间不会发生接触。
本发明还涉及一种X射线管，其包括一真空壳体和一布置在所述真空壳体内的旋转阳极，所述X射线管具有至少一个用于所述旋转阳极的磁力轴向轴承。
背景技术
从原理上看，这类轴承属于公知技术，可应用于基于真空环境的应用领域，例如用于支承涡轮分子泵的转子或高剂量率X射线管中的旋转阳极靶。相关实例请参阅德国公开案DE 26 01 529 C2、公开案US 6,327,340或公开案US 6,198,803。
这类轴承的缺点是，这些已知实施方式都需要较大的轴向长度，这会减小这些较长旋转部件的自振频率，相应地，共振转数会因机械变形而变小，从而可能接近用磁力轴承安装的转子的工作频率。如果这些部件在一亚临界频率范围内工作，就会在所述轴向轴承的可实施性方面遇到很大困难。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种结构长度尽可能短的轴向轴承。本发明相应还提供一种能使带有轴承的旋转阳极的结构变得紧凑的X射线管。
本发明用以达成上述目的的解决方案是各项独立权利要求的特征。从属权利要求为本发明的有利改进方案。
发明人发现，可以实现一种用于一个转子-定子对的磁力轴向轴承的轴承结构，其在转子侧仅具有永磁体，转子侧上的这些永磁体相对布置且对着定向，以便在转子和定子之间形成持久的斥力。同时可在定子侧布置能对抗该斥力的电磁体，这些电磁体将转子的一部分作为磁轭并可控地对转子施加引力，从而通过公知的控制调节机制对转子进行相对于定子的精确定位。
根据这一基本思路，本发明提出一种适用于一无接触磁力轴向轴承的轴承结构的改进方案，该轴承包括一个可在一共同轴线上相对旋转的转子-定子对，其中，转子侧和定子侧均设有复数个磁体，所述磁体产生沿轴向作用的磁力支承作用，在所述转子和所述定子之间形成一确定的间隙，从而避免转子与定子接触。本发明的改进方案为：所述转子侧和所述定子侧均设有复数个相对布置的永磁体，定子侧永磁体的极性与转子侧永磁体的极性对着定向，此外，所述定子侧进一步设有至少一个可控电磁体和/或可调电磁体，所述电磁体与所述转子侧的一个起磁轭作用的金属区相对布置。
亦即，在转子侧和定子侧使用能够在转子和定子之间产生斥力的对着定向的永磁体，该斥力沿轴向分布。在定子侧使用能产生反作用力的电磁体，这些电磁体以其磁通作用于一个转子侧金属区，并根据电磁场强度以可控或可调方式将转子引向定子，以此对抗永磁体的斥力。
这种结构可以实施得非常紧凑，因此本发明的轴承结构只需要极短的结构长度，从而避免转子侧产生低自振频率。
所述永磁体优选可由同轴环对或者复数个同轴布置的磁环构成。
根据本发明，所述至少一个电磁体由至少一个同轴环形线圈构成，其中，所述至少一个同轴环形线圈优选具有一个用于基本励磁的子线圈和一个用于控制励磁的子线圈。其中，所述用于基本励磁的子线圈和/或所述用于控制励磁的子线圈可各与一个换流器电性连接。
根据本发明，所述永磁体优选位于径向内侧，所述电磁体从径向看位于所述永磁体的外侧。
除本发明的轴承结构外，本发明还提出一种X射线管，其包括一个真空壳体和一个布置在所述真空壳体内的旋转阳极，其中，设有至少一个用于所述旋转阳极的磁力轴向轴承，所述至少一个轴向轴承按本发明进行设计。
根据本发明，所述转子布置在所述X射线管的真空壳体内，在所述转子和所述定子之间的间隙中设有一个对磁通影响不大的气密的间隔壁。根据本发明，所述间隔壁至少部分由下列材料的一种构成：陶瓷、优质钢、塑料、纤维增强塑料、玻璃。
附图说明
下文将借助优选实施例和附图对本发明进行详细说明，其中仅涉及有助于理解本发明的特征，其中：
图1为本发明的无接触磁力轴向轴承的纵向剖面图；
图2为图1所示的磁力轴向轴承带磁通线的示意图；以及
图3为按本发明实施的X射线管的实施例示意图。
具体实施方式
图1为本发明的磁力轴向轴承1，该轴承由复数个布置在转子侧和定子侧的磁体构成。转子2的那侧设有两个永磁体4，它们所采用的定向方式使得其南极指向定子。定子3布置在与转子2相对的另一侧，从旋转轴6看与转子同轴布置，定子同样具有复数个永磁体4，但这些永磁体与转子侧的永磁体4对着布置。在沿径向离旋转轴6较远的位置上，定子侧设有一个同轴线圈5，该线圈内可流过一个可以随时间发生变化的电流。在此实施为环形的永磁体4的极性与转子侧同样实施为环形磁体的永磁体4的极性对着定向，因此两永磁体4之间会产生斥力。同轴线圈5产生一磁场，该磁场如此定向，使得当同轴线圈5中有电流通过时，会产生一个将转子引向定子的磁场。通过对该电流进行相应控制产生一方向，可以借助此处未详细图示的距离传感器使转子2与定子3之间保持一规定距离。
另外，如果用两个线圈代替一个单独的同轴线圈，就可有利地为一个第一同轴线圈加载基本励磁电流，为一个第二同轴线圈加载最终负责距离调节的控制励磁电流。作为设置两个单独线圈的替代方案，也可以设置单独一个包含两个不同绕组的线圈，并且为其中一个绕组加载基本励磁电流，为另一个绕组加载控制励磁电流。
为了阐述基本原理，图2对图1中所示的轴承结构再次进行了图示，只是这里还示意了所述永磁体和同轴线圈所产生的磁通7。
所述磁力轴向轴承采用了此处所示的结构后，从转子的原有长度中减少了同轴结构的长度，而减小结构长度可以提高转子自振，进而提高共振频率的频率范围。
需要指出的是，本发明的轴向轴承当然可与各种样式的径向轴承，优选为磁力径向轴承，结合使用。举例而言，可以使用异极轴承(Heteropolarlager)、同极轴承(Homopolarlager)和单极轴承(Unipolarlager)。
图3为本发明由真空壳体9构成的X射线管8的示意图，该真空壳体内设有本发明的转子2，该转子右端设有实施为环形的永磁体4。在与之相对的定子侧同样设有环形永磁体，但该永磁体的极性与转子侧永磁体4的极性对着定向。定子侧设有一个或复数个个沿径向位于永磁体4外侧的同轴线圈5，这个或这些同轴线圈通电流后可以对抗永磁体4所产生的斥力。附图进一步还示意了带有转盘的转子2的径向轴承12。这种轴承也可以已知方式实施为磁轴承。如图所示，转子2和定子3之间设有由不可磁化的材料至不易磁化的材料构成的间隔壁10，其作用是使真空壳体9区域内保持充分的真空度。如果进一步将定子侧壳体设计成可与真空壳体9分离，就可单独利用真空壳体9实施操作步骤。
如本示意图进一步所示，定子侧线圈5可由一个换流器14供电。除此之外，真空壳体9当然还具有一个X射线射出窗口13和一个阴极装置11，施加相应的高电压后，从该阴极装置发出的电子束射中实施为转子的转盘的所述阳极区域，从而产生X射线。
综上，本发明提供一种无接触磁力轴向轴承的轴承结构，这种轴承结构的结构长度远小于现有技术中的已知轴承结构，因而能相应实现一种转子(见本发明的前述目的)，与现有技术相比，这种转子因结构长度变短而具有更高的自振频率和相应更高的共振频率。因此，这种转子即使在转数较大的情况下也仍能在亚临界转数范围内工作。
可以理解的是，在本发明范围内，本发明的上述特征不仅可按上述方式结合应用，也可按其他方式结合应用或单独应用。
参考符号表
1    磁力轴向轴承
2    转子
3    定子
4    永磁体
5    同轴线圈
6    旋转轴
7    磁通
8    X射线管
9     真空壳体
10    间隔壁
11    阴极装置
12    径向轴承
13    射出窗口
14    换流器
15    主轴壳体

Claims (10)

1.一种适用于一无接触磁力轴向轴承(1)的轴承结构，包括：一个可在一共同旋转轴线(6)上相对旋转的转子-定子对(2，3)，其中，所述转子侧和定子侧均设有复数个磁体，所述复数个磁体产生沿轴向作用的磁力支承作用，在所述转子(2)和所述定子(3)之间形成一确定的间隙，从而避免所述转子(2)与所述定子(3)接触，
其特征在于，
所述转子(2)侧和所述定子(3)侧均设有复数个相对布置的永磁体(4)，所述定子侧永磁体的极性与所述转子侧永磁体的极性对着定向，以及
所述定子(3)侧设有至少一个包含一线圈(5)的可控和/或可调电磁体，所述电磁体与所述转子(2)侧的一个起磁轭作用的金属区相对布置。
2.根据上述权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，
所述复数个永磁体(4)由复数个同轴环对构成。
3.根据上述权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，
所述复数个永磁体(4)由复数个同轴布置的磁环构成。
4.根据上述权利要求1至3中任一项权利要求所述的轴承结构，其特征在于，
所述至少一个电磁体具有至少一个同轴环形线圈(5)。
5.根据上述权利要求4所述的轴承结构，其特征在于，
所述至少一个同轴环形线圈(5)具有一用于基本励磁的子线圈和一用于控制励磁的子线圈。
6.根据上述权利要求5所述的轴承结构，其特征在于，
所述用于基本励磁的子线圈和/或所述用于控制励磁的子线圈各与一个换流器(14)电性连接。
7.一种X射线管(8)，包括：一个真空壳体(9)，所述真空壳体包括一个布置在该真空壳体(9)内且实施为转子(2)的旋转阳极，所述旋转阳极由至少一个磁力轴向轴承(1)支承，
其特征在于，
所述至少一个轴向轴承(1)具有权利要求1至6中任一项权利要求的特征。
8.根据上述权利要求7所述的X射线管(8)，其特征在于，
所述转子(2)布置在所述X射线管(8)的所述真空壳体(9)内，在所述转子(2)和所述定子(3)之间的间隙中设有一个对所述磁通(7)影响不大的气密的间隔壁(10)。
9.根据上述权利要求8所述的X射线管，其特征在于，
所述间隔壁(10)至少部分由下列材料中的一种构成：陶瓷、优质钢、塑料、纤维增强塑料、玻璃。
10.根据上述权利要求8至9中任一项权利要求所述的X射线管，其特征在于，
所述转子侧真空壳体(9)实施为可与所述X射线管的所述定子侧部分(15)分离。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104285271A (zh) * 2012-07-11 2015-01-14 西门子公司 旋转阳极装置和x射线管
CN104916514A (zh) * 2014-03-14 2015-09-16 西门子公司 X射线发射器
CN106104745A (zh) * 2014-03-05 2016-11-09 昂达博思有限公司 X射线发生器
CN109026999A (zh) * 2018-10-08 2018-12-18 珠海格力电器股份有限公司 轴向磁悬浮轴承

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8054943B2 (en) 2009-12-03 2011-11-08 General Electric Company Magnetic coupler drive for x-ray tube anode rotation
CN102364138A (zh) * 2011-10-12 2012-02-29 西南交通大学 水轮发电机电磁减载轴承
TWI494514B (zh) * 2012-05-04 2015-08-01 中原大學 軸向被動式磁浮軸承系統
EP3872835A1 (de) 2020-02-28 2021-09-01 Siemens Healthcare GmbH Rotierbare röntgenröhre

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5730249A (en) * 1980-07-31 1982-02-18 Toshiba Corp Rotary anode x-ray tube
JPS5937331A (ja) * 1982-08-25 1984-02-29 Mitsubishi Electric Corp スラスト軸受装置
JPH024024U (zh) * 1988-06-20 1990-01-11
GB2322315A (en) * 1997-02-21 1998-08-26 Glacier Metal Co Ltd Centrifugal separator with repulsive magnetic thrust bearing
EP0839291B1 (en) * 1995-07-14 1999-06-02 Federal-Mogul Engineering Limited Electromagnetic bearing
US6198803B1 (en) * 1999-08-20 2001-03-06 General Electric Company Bearing assembly including rotating element and magnetic bearings
CN1675477A (zh) * 2002-07-10 2005-09-28 特伯考尔公司 利用永磁体减轻转子－支承系统中推力负荷的装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7902477A (nl) * 1979-03-30 1980-10-02 Philips Nv Roentgenbuis met een magnetisch gelagerde draaianode.
US5543673A (en) * 1993-07-27 1996-08-06 Sundstrand Corporation High performance magnetic bearing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5730249A (en) * 1980-07-31 1982-02-18 Toshiba Corp Rotary anode x-ray tube
JPS5937331A (ja) * 1982-08-25 1984-02-29 Mitsubishi Electric Corp スラスト軸受装置
JPH024024U (zh) * 1988-06-20 1990-01-11
EP0839291B1 (en) * 1995-07-14 1999-06-02 Federal-Mogul Engineering Limited Electromagnetic bearing
GB2322315A (en) * 1997-02-21 1998-08-26 Glacier Metal Co Ltd Centrifugal separator with repulsive magnetic thrust bearing
US6198803B1 (en) * 1999-08-20 2001-03-06 General Electric Company Bearing assembly including rotating element and magnetic bearings
CN1675477A (zh) * 2002-07-10 2005-09-28 特伯考尔公司 利用永磁体减轻转子－支承系统中推力负荷的装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104285271A (zh) * 2012-07-11 2015-01-14 西门子公司 旋转阳极装置和x射线管
US9847206B2 (en) 2012-07-11 2017-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Rotary anode arrangement and X-ray tube
CN106104745A (zh) * 2014-03-05 2016-11-09 昂达博思有限公司 X射线发生器
CN106104745B (zh) * 2014-03-05 2018-04-10 昂达博思有限公司 X射线发生器
CN104916514A (zh) * 2014-03-14 2015-09-16 西门子公司 X射线发射器
CN104916514B (zh) * 2014-03-14 2017-04-12 西门子公司 X射线发射器
CN109026999A (zh) * 2018-10-08 2018-12-18 珠海格力电器股份有限公司 轴向磁悬浮轴承
WO2020073550A1 (zh) * 2018-10-08 2020-04-16 珠海格力电器股份有限公司 轴向磁悬浮轴承

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Publication number Publication date
WO2010136325A2 (de) 2010-12-02
WO2010136325A3 (de) 2011-04-07

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