JP2001319607A

JP2001319607A - 回転ｘ線管

Info

Publication number: JP2001319607A
Application number: JP2001064136A
Authority: JP
Inventors: Daniel E Kuzniar; ダニエルイー．クズニアー; Lester D Miller; レスターデイ．ミラー; Gerald J Carlson; ジエラルドジエイ．カールソン
Original assignee: Marconi Medical Systems Inc
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2001-11-16
Also published as: EP1132942A2; US6570960B1; EP1132942A3

Abstract

(57)【要約】【課題】モータ効率を改善した回転アノードX線管を提
供する。【解決手段】Ｘ線管（２０）は真空包囲体（２６）を備
えている。真空包囲体（２６）内にはカソード（２３）
及び回転可能に支持されたアノード（３０）が装着され
る。ロータ（７０）はアノードを回転可能に駆動するよ
うに含まれる。ロータ（７０）は絶縁性材料から成るデ
ィスク（７６）によってアノード（３０）から電気的に
絶縁される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転アノードＸ線
管に関するものであり、一層特に、真空包囲体内のアノ
ードを回転する駆動装置に関する。本発明はまた、真空
包囲体内に配置した回転駆動発生要素の少なくとも一部
分からアノードを電気的に絶縁する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般には、回転アノードＸ線管は、真空
包囲体と、カソード組立体と、回転アノード組立体と、
アノードの回転を容易にさせる軸受組立体と、アノード
を回転駆動する誘導モータとを備えている。誘導モータ
は、真空包囲体の外側に配置したステータと、アノード
組立体に取付けられ、真空包囲体内に配置されたロータ
とを備えている。ステータコイルを付勢することによ
り、誘導モータのロータは、以下にさらに詳しく説明す
るように、軸受組立体においてアノードを回転させる。

【０００３】Ｘ線の発生中、電流はカソードに配置した
カソードフィラメントに流れ、このフィラメントを加熱
して、電子の雲を放出させ、すなわち熱電子放出が生じ
る。１００−２００ｋＶ台の高電位がカソード組立体及
びアノード組立体を横切って印加される。この高電位は
電子を加速し、カソード組立体からアノード組立体へ電
子ビームを流れさせる。カソードカップは、流れる電子
をアノード組立体のターゲットにおける小さな領域すな
わち焦点に収束する。Ｘ線の一部は包囲体及びＸ線管ハ
ウジングの一つ以上のＸ線透過窓を通過する。

【０００４】Ｘ線の発生中、アノードに衝突する電子ビ
ームによって実質的に熱が発生される。Ｘ線の発生中に
発生した熱的負荷を分散させるために、回転アノード組
立体形状は多くの応用に適用されてきた。この形状にお
いて、アノード組立体は軸受組立体によって回転可能に
支持される。電子ビームがアノードに衝突する際に、ア
ノードは誘導モータによって軸線のまわりで軸受組立体
において回転され、それにより電子ビームは回転アノー
ドの周囲縁部のまわりで連続して回転する円形通路に衝
突する。電子ビームの衝突する円形通路に沿ったアノー
ドの部分は、Ｘ線の発生中に非常に高い温度まで加熱さ
れることになる。従って、回転アノードは電子ビームに
よって衝突される位置まで戻る前に冷却される。

【０００５】上記のように、Ｘ線の発生中、アノード組
立体とカソード組立体を横切って高電位差が印加され
る。アノード組立体に取付けられた誘導モータのロータ
はアノード組立体と同じ高電位にある。ロータがアノー
ド電位まで上昇することは、Ｘ線管の真空包囲体の外側
に配置した誘導モータのステータが異なる電位、通常接
地電位にあるので、問題となる。ステータとロータとの
間の大きな電位差のために、ステータ及びロータは、二
つのモータ部分間にアークが発生しないように離間され
なければならない。しかしながら、ロータとステータと
の間隔が大きくなればなるほど、ロータとステータとの
間の磁気抵抗が大きくなる。磁気抵抗が大きくなると、
モータの効率が低下する。モータの効率が低下すると、
通常以下の不利益が生じる。すなわち（ｉ）アノード回
転要求に合わせるためモータの設計寸法が大きくなる、
（ii）渦電流のためロータに過剰の熱が発生する、（ii
i）回転アノードが運転速度に達するまでの時間が長く
かかる、（iv）X線管及び軸受の寿命が短くなる、
（ｖ）製造及び動作コストが高くなる。高出力のＸ線管
の要求が高まってきているので、これらの要求を満たす
ために用いた大きなアノードはこれらの問題をさらに悪
化させることになる。アノードが大きくなると慣性モー
メントが大きくなるので、すばやく運転速度まで加速す
るには、誘導モータからのより大きな力が必要となる。

【０００６】上記の不利益の幾つかは相互に関連し、例
えば、アノードの加速が低くなるにつれてX線管のロー
タに誘導される熱が多くなる。ロータの熱は通常の動作
中のアノードからの熱に加えて、軸受に移り得、結果と
して鉛及び銀玉軸受潤滑剤の蒸発により潤滑効果が低下
することになり得る。潤滑効果の低下はＸ線管及び軸受
の寿命に有害である。

【０００７】アノードが動作速度まで加速されるにつれ
て、Ｘ線管の回転構成要素に大きな機械的共振を引き起
こす回転速度を越える。動作速度までアノードの加速が
低い低効率のモータではアノードがこれらの大きな機械
的共振を経験するまでの時間が長くなる。このファクタ
はまた、軸受の機械的摩耗を増大し、Ｘ線管及び軸受の
寿命に望ましくなく影響する。

【０００８】本発明は、モータ効率を改善した回転アノ
ードX線管を提供する要求を満たすＸ線管にある。ま
た、本発明は、アノードを回転する相互の駆動装置形態
を提供することにある。本発明の一つの実施の形態によ
る装置は真空包囲体を備えたX線管を含む。真空包囲体
内にはカソード及び回転可能に装着したアノードが設け
られる。装置は、アノードを回転可能に駆動するロータ
を含む。ロータは、電気絶縁性部材を用いてロータをア
ノード組立体に装着することによってアノードから電気
的に絶縁される。

【０００９】本発明の一層限定した特徴によれば、装置
は回転可能に装着されたアノードに取付けられたステム
を含み、そしてこのステムは少なくとも一つの軸受によ
って真空包囲体に回転可能に支持される。軸受は外側軸
受レース部材を備えている。Ｘ線管の真空包囲体は円筒
状壁部分を備え、また軸受の外側軸受レース部材は円筒
状壁部分の内表面に沿って受けられる。

【００１０】本発明のさらに限定した特徴によれば、電
気絶縁性部材はセラミック材料、好ましくはアルミナで
ある。

【００１１】本発明のさらに一層限定した特徴によれ
ば、ロータはディスク形態である。

【００１２】ロータは複数の永久磁石を備えている。

【００１３】本発明の別の特徴によれば、装置はＸ線管
の外部に駆動部材を備え、駆動部材はロータに結合した
磁場を形成する手段を備えている。

【００１４】本発明のさらに別の特徴によれば、外部駆
動部材は、流体駆動部材、歯車駆動部材、ベルト駆動部
材、ＤＣモータ又はパンケーキ巻ステータのいずれかを
含む。

【００１５】本発明のさらに別の特徴によれば、軸受組
立体で支持されかつ内部回転駆動部材に取付けられたア
ノードを回転する方法が提供される。軸受組立体及び内
部回転駆動部材は真空X線管包囲体内に配置される。本
方法は、アノードから内部回転駆動部材を電気的に絶縁
するステップから成る。内部回転駆動部材の磁場は外部
駆動部材の磁場に磁気的に結合される。さらに、外部駆
動部材の磁場を回転するステップはアノードを回転する
ように構成される。

【００１６】本方法の一層限定した特徴によれば、磁気
的に結合するステップは、内部及び外部駆動部材の少な
くとも一方に永久磁石を利用するステップを含む。

【００１７】本方法のさらに別の限定した特徴によれ
ば、磁気的に結合するステップは、外部駆動部材にステ
ータ巻線を利用するステップを含む。

【００１８】本方法の別の限定した特徴によれば、外部
駆動部材の磁場を回転するステップは、真空X線管包囲
体の外側に配置したステータ巻線に磁場を発生すること
を含む。

【００１９】本方法のさらに別の限定した特徴によれ
ば、磁気的に結合するステップは、内部駆動部材の磁場
を誘導するステップを含む。

【００２０】また、本方法の別の限定した特徴では、外
部駆動部材の磁場を回転するステップは、流体駆動装置
を介して流体を汲み上げるステップを含む。

【００２１】本発明の一つの利点は、ロータをアノード
電位から電気的に絶縁することにより、ステータ及びロ
ータが火花を発生することなく近接できることにある。
テータとロータとの間の間隔を狭くできることにより、
磁気抵抗が減少し、それによりモータの効率を改善でき
る。より効率的なモータによりアノードを動作速度まで
より速く加速させることができる。動作速度への加速が
速いことにより、アノードは主共振を通過でき、それに
より軸受の機械的摩耗を低減できる。これによりまた、
ロータに電磁気的に誘導された加熱効果は低減する。

【００２２】本発明の別の利点は、ロータの軸受組立体
が比較的有効に冷却されることにある。ステータ及びロ
ータを軸受から離す方向に動かすことができるようにす
ることによって、軸受は管の包囲体と直接接触し得、そ
れによりハウジング内の油によって伝導的に冷却され
る。さらに、軸受組立体の周りからロータを外すことに
より、この加熱源は軸受組立体と接触しなくなる。

【００２３】本発明の別の利点は、ロータの駆動構成要
素がX線管の首部内の軸受組立体を包囲していないの
で、軸受組立体に比較的大きな軸受を用いることができ
ることにある。比較的大きな軸受は、比較的大きなアノ
ード及び比較的速いガントリ回転速度に伴う比較的大き
な機械的負荷をより有効に処理できる。これによりX線
管の寿命が長くなる。

【００２４】本発明のさらに別の利点は、ロータがパン
ケーキステータ、永久磁石又は流体駆動機構のような代
わりの駆動方法によって駆動され得ることにある。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下例として添付図面を参照して
本発明の実施の仕方について詳細に説明する。本発明に
おいて、Ｘ線管における回転駆動構成要素の新規で異な
る設計及び構成はアノードを比較的有効に回転させる。
特に、Ｘ線管内に配置されるアノード回転駆動構成要素
は、アノードの熱及び高電圧から電気的及び（又は）熱
的に分離及び（又は）絶縁される。内部回転駆動構成要
素を高アノード電位から分離することにより、管包囲体
及び関連した外部回転駆動構成要素に近接させて内部回
転駆動構成要素を配置することができる。内部及び外部
回転駆動構成要素が互いに近接して配置されると、誘導
モータはアノードを回転させる力を発生する磁場の結合
を改善する。磁場の結合の改善により、アノードはより
有効に回転されることになる。一層有効なモータはより
速い加速を可能にし、同じ効果を達成するのにモータの
サイズを小さくでき、比較的冷たい動作が可能となり、
さらには電気的損失を少なくできる。

【００２６】多くの従来技術のＸ線管においては内部及
び外部回転駆動構成要素は互いに近接して配置すること
ができない。これは、内部及び外部回転駆動構成要素の
間の大きな電位差が電気火花を発生することになるから
である。火花は内部及び外部回転駆動構成要素の間に配
置したX線管包囲体でも生じ得る。

【００２７】図１を参照すると、Ｘ線管２０は、カソー
ド組立体２２と、アノード組立体２４と、真空包囲体２
６と、軸受組立体２７とを備えている。アノード回転駆
動構成要素２１は真空包囲体２６の内側と外側の両方に
含まれる。Ｘ線管２０はハウジング２８内に包囲され
る。ハウジング２８には、管構成要素から除熱を促進さ
せるため管包囲体２６を包囲する適当な冷却媒体が充填
される。図１、図４及び図５に示すハウジング２８は、
コネクタ端子を介してＸ線管に対する電気的接続にアク
セスできるように一般に構成される構造体を概略的に示
す。さらに、冷却媒体を冷却するために冷却流体を熱交
換器（図示していない）に移送する熱交換器流体接続
（図示していない）が設けられる。

【００２８】カソード組立体２２は、少なくとも一つの
カソードフィラメント及びフォーカスカップをもつカソ
ード２３を備えている。カソード２３はカソード支持ブ
ラケット２９上で包囲体２６内に支持される。フォーカ
スカップ及びカソードフィラメントに電気的コネクタが
取付けられる。カソード組立体２２から真空包囲体２６
及びX線管ハウジング２８を介してフォーカスカップ及
びカソードフィラメントをそれぞれ動作させる適当な電
源まで導体がのびている。

【００２９】アノード組立体２４は、X線を発生する適
当な材料から成るターゲット部分３３をもつ典型的な円
形又は環状アノードディスク３０を備えている。アノー
ドディスク３０はステム３２に通常の仕方で装着されて
いる。ステム３２は軸端３１、中央円筒状部分４８及び
駆動部分ステム伸長部７７を備えている。ステム３２は
軸端３１にアノードディスク３０を支持している。中央
円筒状部分４８は軸線Ａ−Ａの周りで回転するため軸受
組立体２７にステム３２を支持している。駆動部分ステ
ム伸長部７７は、以下に詳細に説明するように回転駆動
装置の内部構成要素を支持している。

【００３０】ステム３２は線Ａ−Ａにほぼ沿って位置す
る回転軸線をもつ。ステム３２の中央円筒状部分４８は
回転軸線から半径方向にのび、そしてそれの直径は軸端
３１及びステム伸長部７７の直径より大きく、第１の肩
部３７及び第２の肩部３９をそれぞれ形成している。ス
テム３２又は軸端３１、円筒状部分４８及びステム伸長
部７７を含むステムの個々の構成要素は中実又は中空で
あり得る。ステム３２又はステムの構成要素のいずれか
が中空である場合には、壁部分（図示していない）の特
定の厚さは所望の熱伝導特性に応じて、例えばアノード
からステムを介して軸受及びステム伸長部７７に置ける
内部に配置した回転駆動構成要素への熱伝達を低減する
ように選択される。

【００３１】真空包囲体２６は、アノードハウジング部
分５２と、首部部分５０と、回転駆動部分７１とを備え
ている。アノードハウジング部分５２はアノードディス
ク３０と、ステム３２の軸端３１の一部分と、カソード
組立体２２とを収容している。好ましくは、アノードハ
ウジング部分５２はガラスから成るが、しかし金属又は
セラミックのような他の適当な材料も用いられ得る。

【００３２】包囲体２６の首部部分５０はほぼ円筒状の
壁部分５４を備え、この壁部分の主中心軸線はほぼ線Ａ
−Ａに沿ってのびている。円筒状の壁部分５４は内側表
面５５と外側表面５７とを備えている。首部部分５０は
第１円形開端５６と反対側の第２円形開端５８とを備
え、そして以下にさらに詳細に説明するように軸受組立
体２７の一部分として機能する。好ましい実施の形態で
は、首部部分を構成する材料は熱を冷却媒体に容易に伝
達するため熱伝導性であるように選択される。さらに、
首部部分の材料は、軽い押圧でステム３２を回転する軸
受を保持するように加えられる機械的負荷及び手術医療
画像システムにおいてアノードのか軸有無力し移転中に
生じられる力に耐えることのできるように選択される。
例えば、首部部分５０は、セラミックアルミナのような
非電導性でしかも非磁性の材料から成る。ベリリア等の
ような他のセラミックスも使用され得る。ベリリアは高
い熱伝導性のため望ましいが、しかしコストが高く、加
工が困難である。代わりに、首部部分５０はステンレス
鋼又は所望の非電導性でしかも非磁性の他の適当な材料
から成り得る。

【００３３】上記で説明したように、首部部分５０は軸
受組立体２７の構成要素を形成している。アノードステ
ム３２の円筒状部分４８及び一対の軸受３４、３６は首
部部分５０内に収容される。軸受３４、３６はX線管内
で回転するアノードステム３２を回転可能に支持してい
る。軸受３４は首部部分５０の第１端部５６に配置さ
れ、そして外側レース４１を画定する外側レース部材４
０を備えている。外側レース部材４０はロックばね６０
で適当な位置に保持される。ロックばね６０は首部部分
５０における保持溝に受けられている。軸受３４はまた
内側レース４３を画定する内側レース部材３８を備えて
いる。内側レース部材３８はステム３２の軸端３１の周
りでしかも第１肩部３７に隣接して取付けられている。
多数の玉又はその他の軸受部材４２はステム３２を回転
可能に支持するように外側レース４１及び内側レース４
３内に保持されている。

【００３４】軸受３６は首部部分５０の第２端部５８に
配置され、内側レース４５を画定する内側レース部材４
４を備えている。外側レース部材４６は外側レース４７
を画定している。外側レース部材４６はロックばね６２
で保持されている。ロックばね６２は首部部分５０にお
ける保持溝内に受けられている。内側レース部材４４は
第２肩部３９に隣接してステム伸長部７７の周りに取付
けられている。軸受３４と同様に、多数の軸受部材４２
はステム３２を回転可能に支持するために内側レース４
５及び外側レース４７内に保持されている。代わりに、
外側レース４１、４７は首部部分５０の各端部又はいず
れかの端部に直接機械加工され得る。

【００３５】首部部分５０が全体非導電性材料で形成さ
れる時に、X線を発生するように適当な電位にアノード
組立体２４を維持するために、円筒状の壁部分５４を介
して発生装置（図示していない）への電流通路を形成す
るのが望ましい。典型的には、発生装置への電気的接続
は、二極X線管電気的形態において接地すなわち共通電
位に対して正の高電位にアノードディスク３０を上昇す
るために設けられる。電流は、軸受３４、３６のいずれ
かを介して電気接点すなわち導体６４に流され、導体６
４は円筒状の壁部分５４を通ってのび、そして発生装置
に電気的に接続される。電気接点６４はいずれかの軸受
に又は望ましくはアノード組立体及び発生装置に電気的
に接続するようにされた任意の他の適当な位置に配置さ
れ得る。代わりに、アノード組立体及び発生装置に対し
て必要な電気的接続を行うためにロールリング、スリッ
プリング、ワイヤワイパ、ばね負荷又は他の同様な手段
のいずれかを有利に配列することができる。

【００３６】アノードハウジング部分５２と、首部部分
５０と、回転駆動ハウジング部分７１とを含む真空包囲
体２６の種々の部分は、隣接して配置した包囲体部分の
材料の組成に関連して従来の仕方で互いに接合される。
例えば、ガラスアノードハウジング部分５２は遷移部分
６６を介してセラミック首部部分５０に接合する。好ま
しくは、遷移部分６６は、首部部分５０の第１端部５６
にろう付けされ、アノードハウジング部分５２に適当に
接合されるKovar金属バンドである。首部部分５０の第
２端部５８はKovarから成る第２遷移部分７３の一側に
適当に接合される。好ましくはガラスから成る包囲体２
６の駆動部分７１は第２遷移部分７３の他端に接合され
る。遷移部分６６、７３は図面には概略的に示されてい
る。

【００３７】多数の管支持体６８はハウジング２８内に
Ｘ線管２０を堅固に保持し支持している。図１、図４及
び図５に示す管支持体６８の数及び構成は例示のための
ものであり、代わりに、支持体の異なる形態、設計、数
及び構成が用いられ得る。支持体６８は、支持体の配置
されるＸ線管包囲体の有害な変形を避ける多数の公知の
方法のいずれか、例えばクランプ、ボス又は支持体にお
ける保持特性への軽い押圧嵌合を用いてハウジング２８
内にＸ線管２０を保持する。

【００３８】本発明の好ましい実施の形態では、回転駆
動構成要素２１は駆動部分７１の内側及び外側の両方に
おいてＸ線管の背後に配置される。真空包囲体の外側に
配置したステータ７５は、包囲体２６の駆動部分７１の
周囲部のまわりに環状にのびている。アノード回転駆動
装置の内部構成要素はロータ本体７０を備えている。ロ
ータ本体７０は、鋼円筒状壁部分７２及び銅円筒状壁部
分７４から成る二つの隣接した同軸円筒状壁部分を備え
ている。鋼円筒状壁部分７２の外側周囲表面は銅円筒状
壁部分７４の内側周囲表面に取付けられている。両壁部
分７２、７４の主軸線はほぼ軸線Ａ−Ａに沿って位置し
ている。

【００３９】次に図２を参照すると、ロータ本体７０
は、動作状態において、電気絶縁体でありしかも熱絶縁
体でもあり得るセラミック材料の環状ディスク７６でス
テムの駆動部分７７に固定される。環状ディスク７６は
中央孔６９及び中心から半径方向に離れた位置した周囲
表面６７を備えている。中央孔６９はステムの駆動部分
７７に堅固に受けられている。ロータの鋼円筒状壁部分
７２の内側表面８５は環状ディスク７６の周囲表面６７
に取付けられる。この構成により、線Ａ−Ａに沿った中
心軸線のまわりでロータ本体７０は一様に回転できる。
環状セラミックディスク７６の表面の物理的寸法及び形
態は、使用されることになる特殊なＸ線管の特定の動作
電圧に対してアノードステム３２及びロータ本体７０に
おける高電圧間の十分な電気的分離及び（又は）絶縁を
行うように選択される。また、環状ディスクに代えて適
当な材料から成る他の絶縁及び（又は）分離構造体を使
用できることが認められる。例えば、ステムに取付けら
れた環状部材からのびる半径方向軸をもつフレーム構造
体はロータ本体を支持できる。フレーム構造体は、必要
ならば、要求された必要な電気絶縁性及び熱絶縁性と共
に、平衡のような必要な回転要求を維持するように構成
される。さらに、ステムの複数の部分は絶縁性材料から
なり得、そしてアノードの電位及び熱から電気又は熱絶
縁／分離を行うように適当に組立てられ得る。

【００４０】ステータ７５は電源８１に作動接続され、
電源８１はモータ制御装置８３に制御可能に接続され
る。ステータ７５はモータ制御装置８３からの制御信号
に応じて電源８１によって付勢される。

【００４１】本発明においては、セラミックディスク７
６はロータ本体７０を高アノード電位から電気的に絶縁
する。従って、ロータ本体７０及びステータ７５は、損
傷火花発生を低減することになる電位差をもつ。電位差
は低減されるので、ロータ本体７０はステータ７５に一
層近接して配置される。ステータ７５とロータ本体７０
との間の間隔は図２にＤ１で表されている。ステータ７
５とロータ本体７０との間隔を狭くすることにより、磁
気抵抗は減少され、磁気結合は改善され、それにより一
層効果的なモータとなる。一層効果的なモータは、ロー
タ本体における熱の発生をほとんどなくしてアノードを
急速に動作速度まで加速できる。

【００４２】本発明では、形成した電荷を分路する電流
通路なしに、ロータ本体７０はアノード電位まで漸次に
充電され得る。このような電荷の蓄積を減少させる電流
通路を形成するために、導体フィラメント７９は真空包
囲体２６に埋め込まれ、そして共通接続部すなわち接地
に接続される。給電通路（図示していない）に配置され
たフィラメント７９は放電通路を形成し、それによりロ
ータ本体７０が正味（ネット）の正電荷に帯電するのを
阻止する。代わりに、下記の付加的な構造体を用いてロ
ータ本体７０から電荷を引き出す適当な電流通路を設け
ることができる。すなわちロールリング、ロータ本体７
０に配列したスリップリング及びワイヤワイパ、並びに
動作中に真空包囲体内に粒子物質又は他の汚染物を発生
することなしに、電流通路を提供する他の等価の構造
体。

【００４３】更に、本発明において使用した軸受装置
は、軸受３４、３６が首部部分５０と直接熱伝導接触す
るので、軸受組立体２１をより有効に冷却できる。この
ような装置の一例は本明細書に参照文献として結合され
る継続中の出願第０９／４２８，７９５９号、発明の名
称“油冷却型軸受組立体”に一層十分に開示されてい
る。アノードにおける熱の幾分かはターゲット３０から
ステム３２を介して円筒状ステム部分４８へそして軸受
３４、３６へ伝導される。熱伝達用の伝導通路は軸受３
４、３６から直接円筒状壁部分５４へそして包囲体２６
を包囲する冷却媒体内へのびている。軸受からの一層有
効な熱伝達は、結果的に軸受の寿命をのばすことにな
る。

【００４４】次に図３を参照すると、本発明の別の実施
の形態が示されている。共通の要素には、好ましい実施
の形態において上記したものと同じ番号が付されてい
る。環状ディスク７６はステム７７に固定され、そして
それの外周囲は円筒状壁支持部材７８に固定される。好
ましくは、円筒状壁支持部材７８及びディスク７６は両
方ともアルミナのようなセラミック材料から成る。代わ
りに、ディスク７６及び円筒状支持部材７８は両方とも
特殊な材料について適当な方法を用いて製造され、形成
され、又は機械加工される適当な材料の単一部片から成
り得る。

【００４５】上記の実施の形態の場合のように、支持部
材７８はステム７７から電気的及び（又は）熱的に絶縁
され、及び（又は）分離される。永久磁石８２は支持部
材７８の外側表面８０にしっかりと取付けられる。好ま
しくは、永久磁石８２はサマリウム−コバルトから成
る。ネオダイミューム−鉄−ボロンなどのような所望の
磁気特性をもつ他の適当な材料を磁石に用いることがで
きる。ディスク７６及び円筒状支持部材７８の材料選
択、寸法及び物理的形態は、（ｉ）永久磁石に対する関
連した損傷を防ぐように、（ii）高アノード電圧から真
空包囲体内に配置された回転駆動構成要素を適切に絶縁
するように、選択される。

【００４６】センサ磁石８４は整流目的のため支持部材
７８にしっかりと設けられる。整流信号を発生する磁気
ピックアップ８６は包囲体２６の外側に配置される。磁
気ピックアップ８６はモータ制御装置８８に適当に接続
される。モータ制御装置８８はモータの電源９０に制御
可能に接続される。モータ制御装置８８はセンサ８４か
らの整流信号に応じてステータ７５を適切に付勢するよ
うに電源８９に制御信号を供給する。図３に示す上記の
装置は、本発明のこの実施の形態に適当である永久磁石
電気整流型モータを概略的に表している。当業者には認
められるように、磁極、センサ磁石及びピックアップの
数は所望の動作、モータ特性及びモータ制御特性に従っ
て変えられ得る。動作において、電源９０は、所望の角
速度に対して所望の加速度でアノードディスク３０を回
転するようにステータ巻線を介して適切に整流した駆動
フィールドを形成する。

【００４７】次に図４を参照すると、本発明のさらに別
の実施の形態が示されている。代わりのロータ駆動装置
１００はＸ線管２０の真空包囲体２６の外側に配置した
外部駆動部分１０２を備えている。Ｘ線管２０の真空包
囲体２６内の磁気ロータ組立体１０４は外部駆動部分１
０２と作動的に相互作用する。

【００４８】外部駆動部分１０２は、シールされた包囲
体１０６、回転駆動部１０８及び環状駆動ディスク１１
４を備えている。包囲体１０６はガラス又は別の適当な
材料から成り、そして環状駆動ディスク１１４が以下に
説明するように磁気ロータ組立体１０４と共動関係にあ
るようにＸ線管２０に隣接して配置される。包囲体１０
６は、駆動ディスク１１４の回転に対する流体抵抗を阻
止するために、上記の回転駆動構成要素を包囲してい
る。包囲体１０４の外側表面はＸ線管２０と接触し得、
又はＸ線管内の真空と包囲体の外部駆動部分との間の共
通壁部分を備えるＸ線管の別のシールされたチャンバで
あり得る。包囲体１０６は真空包囲体である必要はな
い。

【００４９】回転駆動部１０８は包囲体１０６内にしっ
かりと配置されている。この実施の形態では、回転駆動
部１０８は誘導モータである。駆動軸１１２は回転駆動
部１０８からのびている。支持体１１０は、ほぼ軸線Ａ
−Ａに沿って回転させるために駆動軸１１２を位置決め
するように回転駆動部１０８を保持している。

【００５０】環状駆動ディスク１１４はそれの中心で駆
動軸１１２に固定されている。多数の永久磁石１１６
は、以下に説明するように磁気ロータ組立体１０４と磁
気的に結合するように適当な仕方、数及び形態で平坦な
表面１１８に取付けられている。ディスク１１４は、モ
ータの動作能力が有害に影響されないように磁石の磁気
特性及び磁場に実質的に影響を及ぼすことなく、所望の
位置に磁石を支持するように適当に堅固名材料から成っ
ている。ディスク１１４の表面１１８は隣接したＸ線管
２０における磁気ロータ組立体１０４と対向している。
回転駆動部１０８は包囲体１０６を通ってのびる導体を
介して適当な電気エネルギ源に電気的に接続される。付
勢された時に、回転駆動部１０８は駆動軸１１２を所望
のように回転し、従って駆動ディスク１１４を回転す
る。

【００５１】Ｘ線管の真空包囲体２６内に配置した磁気
ロータ組立体１０４は環状セラミックロータディスク１
２０を備えている。ロータディスク１２０は、駆動構成
要素１０２からアノードステム３２に存在している高電
圧及び高温を電気的及び（又は）熱的に分離及び（又
は）絶縁するために、上記のセラミック材料のような電
気的かつ熱的に絶縁性の材料から成る。ロータディスク
１２０の中心はステム３２の駆動端１２２に固定取り付
けられる。多数の永久磁石１２４は上記のものと同様
に、ロータディスク１２０に適当な仕方、数及び形態で
取付けられる。特に、磁石１２４は磁気駆動部分１０２
における駆動ディスク１１４に対向した平面状表面１２
６に固定される。ディスク１１４、１２０における磁石
１１６、１２４の数、形態及び構造はそれらの間の磁気
結合を得るように選択され、それにより駆動ディスク１
１４の回転によってロータディスク１２０の所望の回転
が得られるようになる。

【００５２】ディスク１２０の寸法は、ステム３２と外
部駆動構成要素との間の大きな電位差による電気火花発
生を低減するように選択される。さらに、ディスクの形
態は、永久磁石が磁石１２４の構造体及び磁気特性に対
する熱損傷を防ぐため、ステム３２における熱から適当
には熱的に絶縁されるように選択される。これらの寸法
及び取付け方法は例えばアノード電圧、アノード回転要
求及び動作中に発生した熱などのような特定のＸ線管動
作特性に関連して変化する。

【００５３】本発明の別の実施の形態では、駆動部１０
８は、ハウジング２８の外側に設けられ、しかも流体供
給及び戻りホース、ポート、リゾルバ、弁及び制御装置
に適当に接続された流体ポンプ（図示していない）によ
って駆動されて駆動軸１１２及び駆動ディスク１１４を
所望の加速度及び角速度で回転させ、Ｘ線管動作におい
てアノードを望ましく回転させる流体駆動手段であり得
る。流体駆動の実施の形態に加えて、回転駆動部１０８
に対して他のＡＣモータ形態及びＤＣモータも用いられ
得る。

【００５４】次に図５を参照すると、本発明の回転駆動
装置の別の実施の形態が示されている。パンケーキ巻き
ステータ１３８は、磁気ロータ組立体１０４に作動的に
隣接するように、支持体６８によってハウジング２８に
固定されている。パンケーキ巻きステータ１３８は、ス
テータが付勢される時に、磁気ロータ組立体１０４によ
り、パンケーキステータの回転磁場を磁気的に結合する
ように包囲体に隣接して位置決めされる。

【００５５】真空包囲体２６における磁気ロータ組立体
１０４は環状セラミックロータディスク１２０を備えて
いる。ロータディスク１２０の中心はステム３２の駆動
端１２２に取付けられる。多数の永久磁石１２４は、上
記の場合と同様に、平面状表面１２６においてロータデ
ィスク１２０に適当な仕方、数及び形態で取付けられ
る。永久磁石１２４の数及び形態は、パンケーキ巻きス
テータ１３８の回転磁場との適切な磁気結合を得るよう
に選択され、それによりロータディスク１２０を所望の
ように回転させる。上記で説明してきた実施の形態の場
合のように、アノード電圧は、ステータ１３８が磁気結
合及びモータ効率を改善するために、ロータ組立体１０
４に対して一層近接して離間され得るように絶縁され
る。

【００５６】センサ磁石１３０は整流目的のためロータ
ディスク１２０に配置される。整流信号を発生する磁気
ピックアップ１３２は包囲体２６の外側に配置される。
磁気ピックアップ１３２はモータ制御装置１３４に適当
に接続され、このモータ制御装置１３４はモータの電源
１３６に制御可能に接続される。モータ制御装置１３４
はセンサ１３２からの整流信号に応じてパンケーキステ
ータ１３８のフィールドを適切に付勢するように電源１
３６に制御信号を供給する。

【００５７】図５に示す上記の装置は、本発明のこの実
施の形態に適当であるパンケーキステータをもつ永久磁
石電気整流型モータを概略的に表している。当業者には
認められるように、磁石、磁極、ステータ巻線及び構
造、センサ磁石並びにピックアップの数は所望の動作、
モータ特性及びモータ制御特性に従って変えられ得る。
この実施の形態の動作において、パンケーキステータ１
３８は、モータ制御装置１３４によって供給される制御
信号に応じて電源１３６によって付勢される。電源９０
は、所望の角速度に対して所望の加速度でアノードディ
スク３０を回転するようにステータ巻線を介して適切に
整流した駆動フィールドを形成する。

【００５８】図示実施の形態のただ一つに関して本発明
の特徴について説明してきたが、そのような特徴は、任
意の与えられた特定の応用に対して望ましくかつ有利で
あれば、他の実施の形態の一つ以上の他の特徴と組み合
わされ得る。

【００５９】本発明の上記の説明から、当業者は、改
良、変形及び変更を理解できる。当業者の範囲内のこの
ような改良、変形及び変更は特許請求の範囲によって包
含されるようにされる。例えば、図５に関して説明して
きた実施の形態では、銅ディスクはロータディスク１２
０の表面１２６に堅固に取付けられ得る。パンケーキ巻
きステータ１３８に発生した磁場が回転する際に、ロー
タディスク１２０に取付けられた銅ディスクに渦電流が
発生される。これらの渦電流はステータ１３８からの磁
場に磁気的に結合する磁場を発生し、それにより、ステ
ータ磁場が回転する際にロータを回転させる。さらに、
本発明の原理はここに記載した特定の軸受組立体に制限
される。アノード電位／加熱からロータを絶縁するのに
十分な電気的及び（又は）熱的絶縁体を備えた適当な材
料を用いた多数の従来のＸ線管軸受組立体構造のいずれ
も本発明を実施するのに利用され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置を含むＸ線管を示す概略部分断面
図。

【図２】図１の線２−２に沿ったＸ線管を示す概略端面
図。

【図３】図１のＸ線管の別の実施の形態を示す概略端面
図。

【図４】本発明の別の実施の形態を含むＸ線管を示す概
略部分断面図。

【図５】本発明の別の実施の形態を含むＸ線管を示す概
略部分断面図。

【符号の説明】

２２：カソード２４：アノード２６：真空包囲体３２：ステム７０、１０４：ロータ７６、１２０：電気絶縁性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ミラーレスターデイ. アメリカ合衆国オハイオ 44236，ハドソン，パーメリー 38 (72)発明者カールソンジエラルドジエイ. アメリカ合衆国イリノイ 60148，ランバード，イーストバークシヤーアベニュ 505

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空包囲体（２６）と；真空包囲体（２
６）内に装着したカソード（２２）と；真空包囲体（２
６）内のステム（３２）に回転可能に装着したアノード
（２４）と；ステム（３２）に接続した電気絶縁性部材
（７６、１２０）と；アノード（２４）を回転可能に駆
動し、電気絶縁性部材（７６、１２０）に接続され、そ
れによりステム（３２）から電気的に絶縁されるロータ
（７０、１０４）とを有することを特徴とするＸ線管。
【請求項２】ステムが少なくとも一つの軸受組立体によ
って真空包囲体に回転可能に支持され、軸受組立体が外
側軸受レース部材を備え、真空包囲体が円筒状壁部分を
備え、また軸受組立体の外側軸受レース部材が真空包囲
体の円筒状壁部分の内表面に沿って受けられることを特
徴とする請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】電気絶縁性部材がセラミック材料であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線管。
【請求項４】セラミック材料がアルミナであることを特
徴とする請求項３に記載のＸ線管。
【請求項５】ロータがディスク形態であることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線管。
【請求項６】ロータが複数の永久磁石を備えていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線
管。
【請求項７】さらに外部に駆動部材を備え、駆動部材が
ロータに結合した磁場を形成する手段を備えていること
を特徴とする請求項６に記載のＸ線管。
【請求項８】駆動部材が流体駆動部材であることを特徴
とする請求項７に記載のＸ線管。