EP0780876A2 - Antriebsvorrichtung für eine Drehanode einer Röntgenröhre - Google Patents

Antriebsvorrichtung für eine Drehanode einer Röntgenröhre Download PDF

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EP0780876A2
EP0780876A2 EP96203420A EP96203420A EP0780876A2 EP 0780876 A2 EP0780876 A2 EP 0780876A2 EP 96203420 A EP96203420 A EP 96203420A EP 96203420 A EP96203420 A EP 96203420A EP 0780876 A2 EP0780876 A2 EP 0780876A2
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EP
European Patent Office
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stator
rotor
drive device
ray tube
rotating anode
Prior art date
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Withdrawn
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EP96203420A
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English (en)
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EP0780876A3 (de
Inventor
Dieter Dr.-Ing. Philips Pat.Verw.Gmbh Gerling
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Philips Patentverwaltung GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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Publication date
Priority claimed from DE19621707A external-priority patent/DE19621707A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/101—Arrangements for rotating anodes, e.g. supporting means, means for greasing, means for sealing the axle or means for shielding or protecting the driving

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a rotating anode of an X-ray tube with a drive motor having a stator and a rotor driving the rotating anode, the stator and the rotor being separated by a gap and the stator having grooves whose opening circumference for driving a bipolar X-ray tube is dimensioned.
  • a bipolar X-ray tube is an X-ray tube whose anode has a positive potential with respect to the earth potential and whose cathode has a negative potential with respect to the earth potential. If the rotor together with the rotating anode is at a high electrical potential and the stator is at ground potential, the necessary potential separation is ensured by a correspondingly large gap between the stator and the rotor.
  • the opening circumference of the slots of the stator is chosen to be as large as possible.
  • the circumferential path between two adjacent pole tooth corners facing the gap of two adjacent pole teeth is referred to as the opening circumference of the stator slots.
  • An X-ray tube in which the rotating anode is coupled to earth potential and only the cathode potential deviates from the earth potential is called a unipolar X-ray tube.
  • the rotating anode, the stator and the rotor are therefore coupled to the ground potential. Since the gap between the stator and the rotor does not have to ensure potential isolation, it can be chosen to be as small as possible in order to achieve the best possible to achieve magnetic coupling between the stator and rotor.
  • the opening circumference of the grooves of the stator specially designed for driving a unipolar X-ray tube can be selected to be very small without a significant proportion of the magnetic flux coming from the stator being directed from one pole tooth of the stator to an adjacent pole tooth of the stator.
  • a separate drive motor is used for the bipolar and the unipolar operated X-ray tube.
  • the object is achieved according to the invention in that when a unipolar X-ray tube is driven, the rotor diameter and thus the gap are dimensioned such that the efficiency or the torque of the drive device is in a maximum range.
  • the stator which is dimensioned for driving a bipolar X-ray tube, is used for driving the unipolar X-ray tube, while the rotor, which is less complex in its mechanical design, is specifically dimensioned for driving a unipolar X-ray tube.
  • the stator whose opening circumference of the grooves is dimensioned for driving a bipolar X-ray tube, can be used both for driving a bipolar X-ray tube and for driving a unipolar X-ray tube, while a separate rotor is constructed for the unipolar X-ray tube and the bipolar X-ray tube becomes.
  • the rotor is dimensioned for driving a unipolar X-ray tube so that the gap between the stator and the rotor is in the Reduced compared to the gap dimensioned for a bipolar X-ray tube.
  • This increases the flux linkage between the stator and rotor.
  • the gap must not be chosen to be as small as is mechanically permissible, because then the harmonics generated by the stator slots with their large opening circumference penetrate deep into the rotor and cause strong eddy currents there.
  • the size of the gap can be optimized in terms of efficiency or in terms of torque. The optimum of these two parameters is not necessarily the same gap size.
  • the maximum range represents a range of the gap size, which is selected so that it lies in a favorable range between a range of larger gap size, in which the flux linkage between stator and rotor is small, and a range of smaller gap size , in which large losses occur due to harmonics in the rotor.
  • the opening circumference of the grooves of the stator is in a range between 8 mm and 25 mm and that the gap between the stator and rotor is 15% to 35% of the opening circumference of the grooves.
  • the anode potential and the rotor potential are typically in a range from 40 kV to 75 kV.
  • a gap between the stator and the rotor in a range of 8 mm to 25 mm is typically required.
  • the opening circumference of the stator slots is dimensioned according to the size of this gap. Usually it is chosen to be the same size or slightly larger than the gap between the stator and rotor, ie the potential anode is between 40 kV and 75 kV Opening circumference of the stator slots typically in a range between 8 mm and 25 mm.
  • the gap between the stator and rotor should be 15% to 35% of the opening circumference of the stator slots. With a smaller gap, the losses caused by the harmonics in the rotor increase sharply, while with a larger gap the flux linkage between the stator and the rotor is greatly reduced. Both reduce efficiency and usable torque.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the rotor has two cylinders, the cylinder facing the stator made of electrically highly conductive material, e.g. Copper, and the cylinder facing away from the stator is made of a magnetically highly conductive material, e.g. Iron exists.
  • a direct connection of the two cylinders is only possible with internal rotor rotors if the temperature load does not exceed certain limits; With external rotor rotors, higher temperatures can be permitted in the rotor materials.
  • the rotor consists of a hollow cylinder made of electrically highly conductive material, for example copper, and that there is a fixed cylinder made of magnetically well-conductive material, for example iron, inside this hollow cylinder, these two Cylinders are separated by an additional gap.
  • the rotor is vacuum-separated from the stator by means of a non-magnetic separating layer, which at the same time supports the stator plate, the separating layer preferably being made of nickel-chromium steel, ceramic or glass.
  • the drive device according to the invention can preferably be used for driving a rotating anode of an X-ray tube.
  • Fig. 1 shows a drive motor for a rotating anode, not shown, of a bipolar X-ray tube, not shown.
  • the drive motor has a stator 10 with grooves 11 and stator teeth 12, the flanks of which are designated 12a. In the grooves 11 of the stator 10 windings, not shown, are inserted, which generate a magnetic field 13 during operation.
  • the rotor 15 is separated from the stator 10 by a relatively large air or vacuum gap 16.
  • the rotor 15 has a rotor shaft 15a for driving the rotating anode, not shown.
  • the rotating anode, not shown is coupled to a high potential of, for example, 75 kV.
  • the rotor 15 driving the rotating anode by means of the rotor shaft 15a is also coupled to this high potential of 75 kV, while the stator 10 is coupled to ground potential. Therefore, the relatively large air gap 16 is required for the potential separation between stator 10 and rotor 15. So that the flux emanating from the stator 10 is directed as directly as possible radially inward onto the rotor 15, the opening circumference 17 of the grooves 15 is chosen to be as large as possible. If the rotating anode and rotor 15 are operated at a potential of +75 kV, as in the exemplary embodiment described here, a typical value for the size of the air gap is 15 mm.
  • the opening circumference 17 of the stator slots 11 is of the same order of magnitude as the air gap size, for example in a range from 10 mm to 20 mm.
  • both the stator 10 and the rotor 15 are therefore dimensioned for driving a bipolar X-ray tube, that is to say that the rotor 15 and the rotating anode, not shown, are coupled to a high potential, a cathode of the X-ray tube, not shown is coupled to a high negative potential and the stator 10 is coupled to ground potential.
  • FIG. 2 shows a drive motor for a rotating anode, not shown, of a unipolar X-ray tube, not shown.
  • the rotating anode not shown
  • the stator of the drive motor shown in FIG. 2 is identical to the stator 10 of the drive motor shown in FIG. 1.
  • the same numbering as in FIG. 1 is therefore used for the stator shown in FIG. 2.
  • the drive motor shown in FIG. 2 accordingly has a stator 10 with grooves 11 and stator teeth 12, the flanks of which are designated by 12a. Windings (not shown) are inserted into the slots 11, which generate a magnetic field 20 during operation, which is different from the magnetic field 13 shown in FIG. 1, since the drive motor shown in FIG.
  • FIG. 1 has different rotor 21.
  • the rotor 21 is separated from the stator 10 by a significantly smaller air or vacuum gap 22. It has a rotor shaft 21a for driving the rotating anode, not shown. Since the drive motor shown in FIG. 2 is used to drive a unipolar X-ray tube, the rotating anode, not shown, the rotor 21 and the stator 10 are at ground potential. Since the gap 22 no longer has to ensure potential separation between the stator 10 and the rotor 21 like the gap 16 shown in FIG. 1, it can be dimensioned correspondingly smaller. This results in a better coupling of the magnetic field generated by the windings (not shown) inserted into the slots 11 with the rotor 21.
  • the gap 22 must not be dimensioned as small as mechanically possible, because then the harmonics caused by the large opening circumference 17 of the stator slots 11 in the rotor 21 cause considerable losses and the torque of the drive motor is reduced.
  • there is good efficiency or good torque of the drive motor shown in FIG. 2 if the gap 22 between stator 10 and rotor 21 is 15% to 35% of the opening circumference 17 of the stator slots 11.
  • FIG. 3 shows the efficiency or the torque of the drive motor shown in FIG. 2, which is used for driving a unipolar X-ray tube, as a function of the size of the gap 22 between the stator 10 and the rotor 21. It can be seen that there is a poor efficiency or a poor torque in a first region I because the losses caused by harmonics in the rotor 21 are very large. Area I is followed by a maximum area II in which a good efficiency or a good torque of the drive motor is achieved. This maximum area II is followed by an area III in which the drive motor has poor efficiency or poor torque, since the flux linkage between stator 10 and rotor 21 is greatly reduced due to the large gap 22.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a bipolar X-ray tube with a vacuum piston 31.
  • a cathode arrangement 32 which has feed lines 34, 35 and 36 which lead to hot cathodes 37 and 38.
  • feed lines 34, 35 and 36 which lead to hot cathodes 37 and 38.
  • electron beams 39 and / or 40 can be directed from these hot cathodes 37 and 38 to a rotating anode 33.
  • the cathode arrangement 32 is coupled to a negative high potential of, for example, -75 kV.
  • the rotary anode 33 is connected via an axis 41 to the rotor 15 according to FIG. 1, which is mounted on a connecting piece 42.
  • the stator 10 according to FIG. 1 is located on the outside of the vacuum piston 1. As in FIG. 1, the rotor 15 and stator 10 are separated by the air gap 16.
  • the rotating anode 33 and the rotor 15 are coupled to a high positive potential of, for example, 75 kV, while the stator 10 is coupled to earth potential. Therefore, the relatively large air gap 16 is required for the potential separation between stator 10 and rotor 15.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a unipolar X-ray tube which is constructed essentially according to the bipolar X-ray tube shown in FIG. 4. Accordingly, it has a vacuum piston 43 on which a cathode arrangement 44 is arranged.
  • the cathode arrangement 44 is coupled to a negative potential of, for example, -75 kV.
  • the cathode arrangement 44 has feed lines 45, 46 and 47 which lead to hot cathodes 48 and 49.
  • electron beams 50 and / or 51 can be directed from these to a rotating anode 52.
  • the rotating anode 52 is connected via an axis 53 to the rotor 21 according to FIG. 2, which is mounted on a connecting piece 54.
  • the stator 10 To drive the rotor 21, the stator 10 according to FIG. 2 is arranged on the outside of the vacuum piston 43. Rotating anode 52, rotor 21 and stator 10 are coupled to ground potential. Accordingly, the rotor 21 is separated from the stator 10 by an air gap or vacuum gap 22 which is significantly smaller than the air gap 16 from FIG. 4.
  • the stator 10 shown in FIGS. 1 and 2 which is dimensioned for driving a bipolar X-ray tube and accordingly has a large opening circumference 17 of the stator slots 11, both for driving a bipolar X-ray tube and for to use the drive of a unipolar x-ray tube.
  • the rotor 15 shown in FIG. 1 is used for driving a bipolar X-ray tube, which ensures a relatively large gap 16 between the stator 10 and the rotor 15.
  • the rotor 21 shown in FIG. 2, which has a smaller gap 22, is used to drive a unipolar X-ray tube. When dimensioning this gap 22, there is an optimal value for the size of this gap 22, at which there is a maximum torque or a maximum efficiency of the drive motor for driving a unipolar X-ray tube.

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für eine Drehanode einer Röntgenröhre mit einem Antriebsmotor mit einem Stator (10) und einem die Drehanode antreibenden Rotor (15; 21), wobei der Stator (10) und der Rotor (15; 21) durch einen Spalt (22) getrennt sind und wobei der Stator (10) Nuten (11) aufweist, deren Öffnungsumfang (17) für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre dimensioniert ist. Um eine derartige Antriebsvorrichtung universeller einsetzen zu können, wird der für den Antrieb der bipolaren Röntgenröhre dimensionierte Stator (10) auch für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre verwendet, wobei der Durchmesser des Rotors (21) und damit der Spalt (22) derart dimensioniert sind, daß der Wirkungsgrad bzw. das Drehmoment der Antriebsvorrichtung in einem Maximalbereich (II) liegt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für eine Drehanode einer Röntgenröhre mit einem Antriebsmotor mit einem Stator und einem die Drehanode antreibenden Rotor, wobei der Stator und der Rotor durch einen Spalt getrennt sind und wobei der Stator Nuten aufweist, deren Öffnungsumfang für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre dimensioniert ist.
  • Eine derartige Antriebsvorrichtung ist aus der G 94 15 240.3 bekannt. Als eine bipolare Röntgenröhre wird eine Röntgenröhre bezeichnet, deren Anode ein positives Potential gegenüber dem Erdpotential und deren Kathode ein negatives Potential gegenüber dem Erdpotential aufweist. Wenn der Rotor zusammen mit der Drehanode auf einem hohen elektrischen Potential liegt und der Stator auf Erdpotential, wird die notwendige Potentialtrennung durch einen entsprechend großen Spalt zwischen Stator und Rotor gewährleistet. Damit der vom Stator kommende Magnetfluß möglichst direkt nach radial innen auf den Rotor gelenkt wird und nur ein möglichst geringer Teil dieses Magnetflusses von einem Polzahn des Stators auf einen benachbarten Polzahn des Stators gelenkt wird, wird der Öffnungsumfang der Nuten des Stators möglichst groß gewählt. Als Öffnungsumfang der Statornuten wird der Umfangsweg zwischen zwei benachbarten, dem Spalt zugewandten Polzahnecken zweier benachbarter Polzähne bezeichnet.
  • Eine Röntgenröhre, bei der die Drehanode mit Erdpotential gekoppelt ist und nur das Kathodenpotential vom Erdpotential abweicht, wird als unipolare Röntgenröhre bezeichnet. Bei einer Antriebsvorrichtung für eine derartige unipolare Röntgenröhre sind daher die Drehanode, der Stator und der Rotor mit dem Erdpotential gekoppelt. Da der Spalt zwischen Stator und Rotor keine Potentialtrennung gewährleisten muß, kann er so klein wie mechanisch möglich gewählt werden, um eine möglichst gute magnetische Kopplung zwischen Stator und Rotor zu erreichen. Infolge dieses kleinen Spaltes kann der Öffnungsumfang der Nuten des speziell für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre konstruierten Stators sehr klein gewählt werden, ohne daß ein nennenswerter Anteil des vom Stator kommenden Magnetflusses von einem Polzahn des Stators auf einen benachbarten Polzahn des Stators gelenkt wird. Hinsichtlich der Stückkosten für Produktion, Lagerung und Wartung von Antriebsvorrichtungen für Röntgen-Drehanoden ist es von Nachteil, daß gemäß obigen Ausführungen für die bipolar und die unipolar betriebene Röntgenröhre je ein separater Antriebsmotor verwendet wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die universeller einsetzbar ist.
  • Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre der Rotordurchmesser und damit der Spalt derart dimensioniert sind, daß der Wirkungsgrad oder das Drehmoment der Antriebsvorrichtung in einem Maximalbereich liegt.
  • Der für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre dimensionierte Stator wird für den Antrieb der unipolaren Röntgenröhre verwendet, während der in seiner mechanischen Konstruktion weniger aufwendige Rotor speziell für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre dimensioniert wird. Somit läßt sich der Stator, dessen Öffnungsumfang der Nuten für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre dimensioniert ist, sowohl für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre als auch für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre einsetzen, während für die unipolare Röntgenröhre und die bipolare Röntgenröhre jeweils ein gesonderter Rotor konstruiert wird. Hierdurch sind für den Stator höhere Stückzahlen bei geringerer Diversifizierung erreichbar, wodurch die Kosten für alle hiermit erfüllbaren Antriebsaufgaben gesenkt werden. Der Rotor wird für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre so dimensioniert, daß sich der Spalt zwischen Stator und Rotor im Vergleich zu dem für eine bipolare Röntgenröhre dimensionierten Spalt verkleinert. Dadurch wird die Flußverkettung zwischen Stator und Rotor erhöht. Der Spalt darf jedoch nicht so klein gewählt werden wie mechanisch zulässig, weil dann die von den Statornuten mit ihrem großen Öffnungsumfang erzeugten Oberwellen tief in den Rotor eindringen und dort starke Wirbelströme verursachen. Hierdurch werden Verluste und dem gewünschten Grundwellenmoment entgegengerichtete Oberwellenmomente erzeugt, wodurch der Wirkungsgrad und das nutzbare Drehmoment reduziert wird. Die Größe des Spaltes kann bezüglich des Wirkungsgrads oder bezüglich des Drehmomentes optimiert werden. Das Optimum dieser beiden Kenngrößen liegt nicht notwendigerweise bei derselben Spaltgröße.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Maximalbereich einen Bereich der Spaltgröße darstellt, der so gewählt ist, daß er in einem günstigen Bereich liegt zwischen einem Bereich größerer Spaltgröße, in dem die Flußverkettung zwischen Stator und Rotor klein ist und einem Bereich kleinerer Spaltgröße, in dem große Verluste aufgrund von Oberwellen im Rotor auftreten.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Öffnungsumfang der Nuten des Stators in einem Bereich zwischen 8 mm und 25 mm liegt und daß der Spalt zwischen Stator und Rotor 15% bis 35% des Öffnungsumfangs der Nuten beträgt.
  • Bei bipolar betriebenen Röntgen-Drehanoden liegt das Anodenpotential und das Rotorpotential typischerweise in einem Bereich von 40 kV bis 75 kV. Um die notwendige Potentialtrennung zu dem mit Erdpotential gekoppelten Stator zu gewährleisten, ist typischerweise ein Spalt zwischen Stator und Rotor in einem Bereich von 8 mm bis 25 mm erforderlich. Entsprechend der Größe dieses Spaltes wird der Öffnungsumfang der Statornuten dimensioniert. Üblicherweise wird er genauso groß oder etwas größer als der Spalt zwischen Stator und Rotor gewählt, d.h. bei Potentialwerten der Drehanode zwischen 40 kV und 75 kV liegt der Öffnungsumfang der Statornuten typischerweise in einem Bereich zwischen 8 mm und 25 mm. Um einen guten Wirkungsgrad bzw. ein hohes Drehmoment der Antriebsvorrichtung für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre zu gewährleisten, sollte der Spalt zwischen Stator und Rotor 15% bis 35% des Öffnungsumfanges der Statornuten betragen. Bei kleinerem Spalt steigen die durch die Oberwellen im Rotor verursachten Verluste stark an, während bei größerem Spalt die Flußverkettung zwischen Stator und Rotor stark reduziert wird. Beides reduziert den Wirkungsgrad und das nutzbare Drehmoment.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor zwei Zylinder aufweist, wobei der dem Stator zugewandte Zylinder aus elektrisch gut leitendem Material, z.B. Kupfer besteht , und der dem Stator abgewandte Zylinder aus magnetisch gut leitendem Material, z.B. Eisen besteht.
  • Durch die Ausbildung dieser zwei unterschiedlichen Zylinder werden das Drehmoment vergrößert und die Verluste verringert.
  • Eine direkte Verbindung der beiden Zylinder ist bei Innenläuferrotoren nur dann möglich, wenn die Temperaturbelastung bestimmte Grenzen nicht überschreitet; bei Außenläuferrotoren können höhere Temperaturen in den Rotormaterialien zugelassen werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rotor aus einem Hohlzylinder aus elektrisch gut leitendem Material, z.B. Kupfer, besteht und daß sich im Inneren dieses Hohlzylinders ein feststehender Zylinder aus magnetisch gut leitendem Material, z.B. Eisen, befindet, wobei diese beiden Zylinder durch einen zusätzlichen Spalt getrennt sind.
  • Bei dieser Rotorkonstruktion ist eine höhere Temperaturbelastung des Rotors zulässig als bei Rotorkonstruktionen, bei denen die beiden Materialien verbunden sind und gemeinsam rotieren.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rotor vom Stator mittels einer unmagnetischen Trennschicht vakuummäßig getrennt ist, die zugleich das Statorblech abstützt, wobei die Trennschicht vorzugsweise aus Nickel-Chrom-Stahl, Keramik oder Glas besteht.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann vorzugsweise für den Antrieb einer Drehanode einer Röntgenröhre verwendet werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in den Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigen.
    • Fig. 1 einen Schnitt durch einen Antriebsmotor für eine Drehanode einer bipolaren Röntgenröhre mit einem Stator und einem die Drehanode antreibenden Rotor, wobei der Stator und der Rotor für den Antrieb der bipolaren Röntgenröhre dimensioniert sind,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch einen Antriebsmotor für eine Drehanode einer unipolaren Röntgenröhre mit einem Stator und einem die Drehanode antreibenden Rotor, wobei der Stator gemäß Fig. 1 für den Antrieb der bipolaren Röntgenröhre dimensioniert ist und der Rotor für den Antrieb der unipolaren Röntgenröhre,
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung des Verlaufes von Wirkungsgrad bzw. Drehmoment der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 2 in Abhängigkeit von der Größe des Spaltes zwischen Stator und Rotor,
    • Fig. 4 eine schematische Darstellung einer bipolaren Röntgenröhre mit einer Drehanode, für die ein Antriebsmotor gemäß Fig. 1 vorgesehen ist,
    • Fig. 5 eine schematische Darstellung einer unipolaren Röntgenröhre mit einer Drehanode, für die ein Antriebsmotor gemäß Fig. 2 vorgesehen ist.
  • Fig. 1 zeigt einen Antriebsmotor für eine nicht dargestellte Drehanode einer nicht dargestellten bipolaren Röntgenröhre. Der Antriebsmotor weist einen Stator 10 mit Nuten 11 und Statorzähnen 12 auf, deren Flanken mit 12a bezeichnet sind. In die Nuten 11 des Stators 10 sind nicht dargestellte Wicklungen eingelegt, die im Betrieb ein magnetisches Feld 13 erzeugen. Der Rotor 15 ist durch einen relativ großen Luft- bzw. Vakuumspalt 16 vom Stator 10 getrennt. Der Rotor 15 besitzt eine Rotorwelle 15a zum Antrieb der nicht dargestellten Drehanode. Die nicht dargestellte Drehanode ist mit einem hohen Potential von beispielsweise 75 kV gekoppelt. Auch der die Drehanode mittels der Rotorwelle 15a antreibende Rotor 15 ist mit diesem hohen Potential von 75 kV gekoppelt, während der Stator 10 mit Erdpotential gekoppelt ist. Daher ist für die Potentialtrennung zwischen Stator 10 und Rotor 15 der relativ große Luftspalt 16 erforderlich. Damit der vom Stator 10 ausgehende Fluß möglichst direkt nach radial innen auf den Rotor 15 gelenkt wird, ist der Öffnungsumfang 17 der Nuten 15 möglichst groß gewählt. Werden Drehanode und Rotor 15 wie in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel auf einem Potential von +75 kV betrieben, so ist ein typischer Wert für die Größe des Luftspaltes 15 mm. In diesem Fall liegt der Öffnungsumfang 17 der Statornuten 11 in der gleichen Größenordnung wie die Luftspaltgröße, z.B. in einem Bereich von 10 mm bis 20 mm. In dieser in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform sind daher sowohl der Stator 10 als auch der Rotor 15 für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre dimensioniert, d.h. daß der Rotor 15 und die nicht dargestellte Drehanode mit einem hohen Potential gekoppelt sind, eine nicht dargestellte Kathode der Röntgenröhre mit einem hohen negativen Potential gekoppelt ist und der Stator 10 mit Erdpotential gekoppelt ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Antriebsmotor für eine nicht dargestellte Drehanode einer nicht dargestellten unipolaren Röntgenröhre. Bei einer derartigen unipolaren Röntgenröhre ist die nicht dargestellte Drehanode mit Erdpotential gekoppelt. Der Stator des in Fig. 2 dargestellten Antriebsmotors ist mit dem Stator 10 des in Fig. 1 dargestellten Antriebsmotors identisch. Daher wird für den in Fig. 2 gezeigten Stator die gleiche Bezifferung wie in Fig. 1 verwendet. Der in Fig. 2 dargestellte Antriebsmotor weist dementsprechend einen Stator 10 mit Nuten 11 und Statorzähnen 12 auf, deren Flanken mit 12a bezeichnet sind. In die Nuten 11 sind nicht dargestellte Wicklungen eingelegt, die im Betrieb ein magnetisches Feld 20 erzeugen, das von dem in Fig. 1 dargestellten magnetischen Feld 13 verschieden ist, da der in Fig. 2 gezeigte Antriebsmotor einen gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Antriebsmotor verschiedenen Rotor 21 aufweist. Der Rotor 21 ist vom Stator 10 durch einen bedeutend kleineren Luft- bzw. Vakuumspalt 22 getrennt. Er weist eine Rotorwelle 21a zum Antrieb der nicht dargestellten Drehanode auf. Da der in Fig. 2 dargestellte Antriebsmotor für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre verwendet wird, befinden sich die nicht dargestellte Drehanode, der Rotor 21 sowie der Stator 10 auf Erdpotential. Da der Spalt 22 nun nicht mehr wie der in Fig. 1 gezeigte Spalt 16 eine Potentialtrennung zwischen Stator 10 und Rotor 21 gewährleisten muß, kann er entsprechend kleiner dimensioniert werden. Dadurch wird eine bessere Kopplung des von den in die Nuten 11 eingelegten, nicht dargestellten Wicklungen erzeugten magnetischen Feldes mit dem Rotor 21 erzielt. Der Spalt 22 darf jedoch nicht so klein, wie mechanisch möglich, dimensioniert werden, weil dann die durch den großen Öffnungsumfang 17 der Statornuten 11 verursachten Oberwellen im Rotor 21 erhebliche Verluste verursachen und das Drehmoment des Antriebsmotors reduziert wird. Es gibt einen optimalen Wert für die Größe des Spaltes 22, bei dem der Wirkungsgrad bzw. das Drehmoment des in Fig. 2 gezeigten Antriebsmotors für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre ein Maximum erreicht. In der Praxis ergibt sich ein guter Wirkungsgrad bzw. ein gutes Drehmoment des in Fig. 2 gezeigten Antriebsmotors, wenn der Spalt 22 zwischen Stator 10 und Rotor 21 15% bis 35% des Öffnungsumfanges 17 der Statornuten 11 beträgt.
  • In Fig. 3 ist der Wirkungsgrad bzw. das Drehmoment des in Fig. 2 gezeigten Antriebsmotors, der für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre verwendet wird, in Abhängigkeit von der Größe des Spaltes 22 zwischen Stator 10 und Rotor 21 dargestellt. Man erkennt, daß sich in einem ersten Bereich I ein schlechter Wirkungsgrad bzw. ein schlechtes Drehmoment ergibt, weil die durch Oberwellen im Rotor 21 verursachten Verluste sehr groß sind. An den Bereich I schließt sich ein Maximalbereich II an, in dem ein guter Wirkungsgrad bzw. ein gutes Drehmoment des Antriebsmotors erzielt wird. An diesen Maximalbereich II schließt sich ein Bereich III an, in dem der Antriebsmotor einen schlechten Wirkungsgrad bzw. ein schlechtes Drehmoment aufweist, da die Flußverkettung zwischen Stator 10 und Rotor 21 infolge des großen Spaltes 22 stark reduziert wird.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Darstelllung einer bipolaren Röntgenröhre mit einem Vakuumkolben 31. In dem Vakuumkolben 31 befindet sich eine Kathodenanordnung 32, welche Zuleitungen 34, 35 und 36 aufweist, die zu Glühkathoden 37 und 38 führen. Von diesen Glühkathoden 37 und 38 können je nach Schaltung der Zuleitungen 4, 5 und 6 Elektronenstrahlen 39 und/oder 40 auf eine Drehanode 33 geleitet werden. Die Kathodenanordnung 32 ist mit einem negativen hohen Potential von beispielsweise -75 kV gekoppelt.
  • Die Drehanode 33 ist über eine Achse 41 mit dem Rotor 15 gemäß Fig. 1 verbunden, der an einem Anschlußstutzen 42 gelagert ist. Zum Antrieb des Rotors 15 befindet sich außen an dem Vakuumkolben 1 der Stator 10 gemäß Fig. 1. Rotor 15 und Stator 10 sind wie in Fig. 1 durch den Luftspalt 16 getrennt.
  • Die Drehanode 33 und der Rotor 15 sind mit einem hohen positiven Potential von beispielsweise 75 kV gekoppelt, während der Stator 10 mit Erdpotential gekoppelt ist. Daher ist für die Potentialtrennung zwischen Stator 10 und Rotor 15 der relativ große Luftspalt 16 erforderlich.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer unipolaren Röntgenröhre, die im wesentlichen gemäß der in Fig. 4 dargestellten bipolaren Röntgenröhre aufgebaut ist. Sie weist dementsprechend einen Vakuumkolben 43 auf, an dem eine Kathodenanordnung 44 angeordnet ist. Die Kathodenanordnung 44 ist mit einem negativen Potential von beispielsweise -75 kV gekoppelt. Die Kathodenanordnung 44 weist Zuleitungen 45, 46 und 47 auf, die zu Glühkathoden 48 und 49 führen. Von diesen können je nach Schaltung der Zuleitungen 45, 46 und 47 Elektronenstrahlen 50 und/oder 51 auf eine Drehanode 52 geleitet werden. Die Drehanode 52 ist über eine Achse 53 mit dem Rotor 21 gemäß Fig. 2 verbunden, der an einem Anschlußstutzen 54 gelagert ist. Zum Antrieb des Rotors 21 ist außen an dem Vakuumkolben 43 der Stator 10 gemäß Fig. 2 angeordnet. Drehanode 52, Rotor 21 und Stator 10 sind mit Erdpotential gekoppelt. Dementsprechend ist der Rotor 21 vom Stator 10 durch einen im Vergleich zu dem Luftspalt 16 aus Fig. 4 bedeutend Kleineren Luftspalt bzw. Vakuumspalt 22 getrennt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Möglichkeit aufgezeigt, den in Fig. 1 und 2 dargestellten Stator 10, der für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre dimensioniert ist und dementsprechend einen großen Öffnungsumfang 17 der Statornuten 11 aufweist, sowohl für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre als auch für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre zu verwenden. Für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre wird hierzu der in Fig. 1 dargestellte Rotor 15 verwendet, der einen relativ großen Spalt 16 zwischen Stator 10 und Rotor 15 gewährleistet. Für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre wird der in Fig. 2 dargestellte Rotor 21 verwendet, der einen kleineren Spalt 22 aufweist. Bei der Dimensionierung dieses Spaltes 22 gibt es einen optimalen Wert für die Größe dieses Spaltes 22, bei dem sich ein maximales Drehmoment bzw. ein maximaler Wirkungsgrad des Antriebsmotors für den Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre ergibt.

Claims (11)

  1. Antriebsvorrichtung für eine Drehanode einer Röntgenröhre mit einem Antriebsmotor mit einem Stator (10) und einem die Drehanode antreibenden Rotor (15; 21), wobei der Stator (10) und der Rotor (15; 21) durch einen Spalt getrennt sind und wobei der Stator (10) Nuten (11) aufweist, deren Öffnungsumfang (17) für den Antrieb einer bipolaren Röntgenröhre dimensioniert ist, dadurch gekennzeichnet,
    daß bei Antrieb einer unipolaren Röntgenröhre der Durchmesser des Rotors (21) und damit der Spalt (22) derart dimensioniert sind, daß der Wirkungsgrad oder das Drehmoment der Antriebsvorrichtung in einem Maximalbereich (II) liegt.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Maximalbereich (II) einen Bereich der Spaltgröße darstellt, der so gewählt ist, daß er in einem günstigen Bereich liegt zwischen einem Bereich größerer Spaltgröße, in dem die Flußverkettung zwischen Stator (10) und Rotor (21) klein ist und einem Bereich kleinerer Spaltgröße, in dem große Verluste aufgrund von Oberwellen im Rotor auftreten.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Öffnungsumfang (17) der Nuten (11) des Stators (10) in einem Bereich zwischen 8 mm und 25 mm liegt und daß der Spalt (22) zwischen Stator (10) und Rotor (21) 15% bis 35% des Öffnungsumfanges (17) der Nuten (11) beträgt.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (21) zwei Zylinder aufweist, wobei der dem Stator (10) zugewandte Zylinder aus elektrisch gut leitendein Material, z.B. Kupfer besteht , und der dem Stator abgewandte Zylinder aus magnetisch gut leitendem Material, z.B. Eisen besteht.
  5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (21) aus einem Hohlzylinder aus elektrisch gut leitendem Material, z.B. Kupfer, besteht und daß sich im Inneren dieses Hohlzylinders ein feststehender Zylinder aus magnetisch gut leitendem Material, z.B. Eisen, befindet, wobei diese beiden Zylinder durch einen zusätzlichen Spalt getrennt sind.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß die axiale Länge des Rotors (21) größer oder gleich der Blechpaketlänge des Stators (10) ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (21) vom Stator (10) mittels einer unmagnetischen Trennschicht vakuummäßig getrennt ist, die zugleich das Statorblechpaket abstützt.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trennschicht aus Nickel-Chrom-Stahl, Keramik oder Glas besteht.
  9. Drehanode mit einer Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Röntgenröhre mit einer Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  11. Unipolare Röntgenröhre mit einem Vakuumkolben (43), in dem eine mit einem negativen Potential gekoppelte Kathode (44) und eine mit Erdpotential gekoppelte Drehanode (52) angeordnet ist, wobei die Drehanode (52) mit einem Rotor (21) verbunden ist, der mit einem außen an dem Vakuumkolben (43) angeordnetem Stator (10) als Antriebsvorrichtung für die Drehanode (52) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
    daß die die Drehanode (52) antreibende Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014204771A1 (de) * 2014-03-14 2015-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Röntgenstrahler

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0100044D0 (sv) * 2001-01-09 2001-01-09 Autoliv Ab Säkerhetsbältesrelaterat arrangemang
US20030210764A1 (en) * 2002-05-10 2003-11-13 Tekletsadik Kasegn Dubale Pulsed power application for x-ray tube
US7949099B2 (en) 2007-07-05 2011-05-24 Newton Scientific Inc. Compact high voltage X-ray source system and method for X-ray inspection applications
US20240038479A1 (en) * 2022-07-27 2024-02-01 Varex Imaging Corporation Electric Motor For Dual Ended X-Ray Tube

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8801941U1 (de) * 1988-02-15 1989-06-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Röntgenröhre
US5386451A (en) * 1993-08-30 1995-01-31 General Electric Company Anode potential stator design
DE9415240U1 (de) * 1994-09-20 1994-11-10 Philips Patentverwaltung Gmbh, 20097 Hamburg Antriebsvorrichtung für eine Drehanode einer Röntgenröhre

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014204771A1 (de) * 2014-03-14 2015-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Röntgenstrahler
DE102014204771B4 (de) * 2014-03-14 2017-04-13 Siemens Healthcare Gmbh Röntgenstrahler

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