JPH08255586A - 回転子組立体 - Google Patents

回転子組立体

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JPH08255586A
JPH08255586A JP7334385A JP33438595A JPH08255586A JP H08255586 A JPH08255586 A JP H08255586A JP 7334385 A JP7334385 A JP 7334385A JP 33438595 A JP33438595 A JP 33438595A JP H08255586 A JPH08255586 A JP H08255586A
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JP
Japan
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rotor assembly
rotor
cylinder
shaft
magnetic material
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Pending
Application number
JP7334385A
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English (en)
Inventor
Steven D Hansen
スティーブン・ドゥアン・ハンセン
James A Blake
ジェームス・アーサー・ブレイク
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/101Arrangements for rotating anodes, e.g. supporting means, means for greasing, means for sealing the axle or means for shielding or protecting the driving
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/16Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/165Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors characterised by the squirrel-cage or other short-circuited windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00X-ray tubes
    • H01J2235/10Drive means for anode (target) substrate
    • H01J2235/1026Means (motors) for driving the target (anode)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Induction Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高電気絶縁破壊に対する耐性を有すると共に
トルクがより高い回転子組立体を提供する。 【解決手段】 特にX線管のための誘導電動機回転子1
0が、互いに同心状に嵌まっていると共に電動機軸12
に同心状に嵌まっている一連の中空な円筒13、14、
15を含んでいる。第1の円筒13は、高耐熱性である
電気的絶縁材料から成っている。次の円筒14は、第1
の円筒13に嵌まっている高磁性材料の円筒である。次
の最も外側の円筒15は、導電性の材料から成ってお
り、誘導電動機回転子の電機子導体を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線管の回転ターゲッ
トの電動機駆動回転子に関し、特に、回転させるために
ターゲット陽極円板がその上に装着されているX線管内
の改善された電気誘導電動機回転子に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、X線管と呼ばれるX線ビームを発
生する装置は、真空のチャンバ又は管内の電気回路の隔
設された2つの電極を含んでいる。これらの電極のうち
の1つの電極は、熱電子放出陰極電極であり、この電極
はターゲット電極、即ち陽極電極から間隔を置いて管内
に装着されている。陰極は電気抵抗加熱されることによ
り、陽極ターゲットに向かう電子流を発生する。電子流
は、ターゲットに衝突する非常に高速の電子の細いビー
ムとして適当に集束される。所定の材料(通常、耐熱材
料を含んでいる)の衝突表面がターゲットに形成されて
いる。従って、ターゲット材料に衝突する電子の運動エ
ネルギは、非常に高周波の電磁波、即ちX線に変換され
る。このX線はターゲットから放出され、適当にコリメ
ーションされて、被検体内に入り込む。これは、内部の
分析又は検査の目的、例えば人間の医療診断手順のため
に行われる。ターゲット表面に衝突する電子の高速ビー
ムによって、局限された位置に極めて高い温度が生じ
る。このような高温はターゲット材料及び構造に対して
有害である。その結果、回転する円板状のターゲットを
利用することが一般的になった。回転するターゲットに
よって、電子が衝突するターゲットの領域は絶えず変化
する。これにより、局限された熱の集中が回避されると
共に、加熱の影響がターゲット構造全体により良く分散
される。10,000RPMを超えるターゲット回転速
度は稀ではない。
【0003】X線管ターゲット陽極を回転させるために
用いられている駆動手段の一例として、例えば同軸回転
のための電気誘導電動機の電機子、即ち回転子が、真空
のガラスのX線管の細くなった部分に装着されている。
電動機の界磁巻線が管の細くなった部分を密に同軸に取
り囲んでおり、電動機の界磁巻線は、周知の電動機の原
理に従って同心の回転子に作用して、回転子を回転させ
る。ターゲット円板は熱電子放出陰極と対向するよう
に、延長された回転子の軸に同軸状に装着されている。
【0004】X線発生能力が増大し、その結果、X線管
及びターゲットが大きくなることにより、ターゲットの
始動トルク及び運転トルクを大きくするために、より効
率的な電動機駆動が必要になった。
【0005】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、X線管内の回
転ターゲットの電動機駆動手段のための改善された高ト
ルクの電気誘導電動機回転子を提供することにある。
【0006】
【発明の概要】誘導電動機の回転子構造が、回転子軸を
含んでおり、この回転子軸は、回転子軸に同心状の厚い
スリーブ付きの電気絶縁体を有している。この電気絶縁
体上に同心状の磁性材料のスリーブが設けられている。
この磁性スリーブに、導電性材料から成るもう1つの同
心状のスリーブが嵌め込まれており、これにより、高電
圧の絶縁破壊に対する耐力が増加した高トルクの電機子
組立体が完成する。
【0007】本発明は、以下の図面及び説明により、よ
り良く理解される。
【0008】
【実施例】図1には、本発明による改善された回転子構
造10が示されている。回転子構造10は、取り囲んで
いる又は取り巻いている電動機電機子構造11、例えば
適当な固定子巻線(図示していない)を有している4極
の電動機固定子に対して通常の同心関係にある。回転子
構造10の基本形式には、回転子軸と取り巻いている電
動機固定子との間に所定の順序で配列された所定の電気
的な回転子の材料の一連の半径方向の部分が含まれてい
る。回転子構造10は、この例では、回転子軸12を含
んでいる。回転子軸12に、上述の電動機材料の一連の
部分が設けられている。電気絶縁材料を含んでいる第1
の円筒形部分13が、軸12にぴったりと同心状に嵌め
込まれている。円筒13は、セラミックス又はガラス材
料のような耐高温性の高電気絶縁材料で形成されている
ことが好ましい。円筒13の温度は約500°Cに近付
くことがある。良磁性材料から成っているより薄い壁の
円筒14を含んでいる第2の部分が、円筒13に同心状
に嵌め込まれている。円筒14の材料には、鉄(F
e)、又は同様な良磁性特性の金属合金を含めることが
できる。回転子の第3の部分は、銅(Cu)及びその合
金のような良導電性材料から成っている最も外側の薄い
壁の円筒15を含んでいる。代替的には、場合によって
は、導電性の円筒15は、誘導電動機回転子に対する回
転子導電体としての、円筒14上の金属コーティングで
あってもよい。この点で、回転子10に対する電気材料
組立体は完成する。
【0009】X線管回転子組立体に関連する主要な問題
は、X線管の動作の間に存在する極めて高い電圧にそれ
が耐えなければならないということである。例えば、回
転する大きな陽極は通常、軸12に固定されており、非
常に高速の電子の細いビームを受けながら軸12と共に
回転する。種々の設計及び工学技術の基準のため、軸1
2は通常、鋼鉄のストック材料で形成されている。その
結果、回転子10は、回転するターゲット陽極の電位に
対応する非常に高い電位、例えば約90KVになること
があり、固定子11は地気電位になっている。どのよう
な絶縁破壊及び対応する高電圧放電によっても、X線管
及び回転子の有害な動作が生じる。典型的には、X線管
の用途では、前述のような高電圧は、図1の円筒15の
ような最も外側の導電性の円筒とそれに隣接した固定子
の外縁との間に非常に大きな間隔を設けることによって
制御される。しかしながら、回転子と固定子との間の間
隔を大きくすることは、高電圧絶縁破壊を防止する点で
は成功したが、電動機の効率を著しく低レベルまで低下
させ、得られる回転子の加速度は、より大きな且つより
高速のターゲット陽極に対して不適当となる。磁性材料
の固定子と円筒14のような回転子内の対応する磁性材
料との間に十分な間隔があるため、効率は低下する。X
線管の用途に対する本回転子の構成は、(a)回転子と
固定子との間の間隔を小さくすることにより、トルクを
高くするが、高電圧絶縁破壊に対する耐性が下がること
と、(b)回転子と固定子との間の間隔を大きくするこ
とにより、高電圧絶縁破壊に耐えるが、トルクの発生が
低下することとの間の妥協を表す。しかしながら、改善
されたX線管で得られる構造の間隔の制約、並びに前述
の設計要素(a)及び(b)のうちで、高電気絶縁破壊
に対する耐性を有し、トルクがより高い回転子が必要と
されている。図1の回転子の構成によって、前述の
(a)及び(b)の妥協の特徴が分離されて、個別に配
慮され得るように、回転子の構成要素はより効率的に利
用されている。例えば、非常に高電圧を電気的に絶縁す
る壁の厚い円筒13が、軸12と磁性円筒14との間の
間隔を満たしていると共に軸12と磁性円筒14と係合
しており、磁性材料の円筒14及び回転子の導体円筒1
5からの軸12の電気絶縁を改善すると同時に、磁性円
筒14を磁性材料の固定子11に対してより近い動作関
係で配置して、トルクを増大させる。導電性であると共
に短絡している半径の大きな円筒15を用いることによ
り、もう1つのトルクの利点が得られる。更に、回転子
の磁性材料の円筒14及び導電性の円筒15は、地気電
位の固定子11に、より近付けられている。この構成で
は、回転子は最高の高電位を生じない傾向がある。
【0010】本発明は、改善されたX線管誘導電動機の
回転子を提供する。この回転子では、回転子磁性材料及
び回転子導体が回転子の最も端の外縁に、そして誘導電
動機の固定子の磁極片にぴったり隣接して配置されてい
る。高効率の絶縁体は、磁性材料の構成要素及び導電性
材料の構成要素を回転子の軸から絶縁するだけでなく、
これらの構成要素を固定子の磁極片に近く配置すること
により回転子のトルクを増大させる。誘導電動機固定子
では、図1に示されるようなアーチ形(弧状)の面を有
している複数の磁極片が、同心状の円形開口を画定して
いる。この開口内には、円筒形の軸に装着された電機子
が同心状に存在している。電機子内では、電機子の磁性
材料及び電機子の導体が回転子の外縁に支持されてい
る。回転子の外縁では、電機子の磁性材料及び電機子の
導体は固定子の磁極片にぴったり隣接しているので、最
大のトルクが得られる。同時に、これらの外縁の構成要
素は、軸12上の絶縁材料から成る中空で壁が厚い円筒
13によって電機子軸から電気的に絶縁されている。円
筒13は、磁性材料の円筒14と軸12との間にあると
共に、磁性材料の円筒14及び軸12と係合している。
本発明の回転子の重要な構成要素は、種々のセラミック
ス及びガラスの合成物のような、比誘電率が高く、絶縁
耐力が大きい材料から成る中空で壁が厚い円筒13であ
る。更に、円筒13は又、良好な構造健全性及び耐高温
性を有していると共に、頑丈な構造で且つ電気的に絶縁
する回転子の構成要素として用いられており、軸12と
磁性円筒14との間の間隔を満たしている。この構成で
は、この間隔に対する機械的性質及び電気的性質を組み
合わせた性質、特に、軸12を電気的に絶縁すると共
に、電流の漏れ及び前述の高電圧絶縁破壊に対する有効
な障壁としての役目を果たす性質を有していない他の構
造及び材料を必要としない。前述の回転子の構成要素
は、同心状に相互に嵌まり合った関係の組立体内で、互
いに同心状に且つ軸12に配置されている円形の環(バ
ンド)、スリーブ又は円筒として都合よく形成されてい
る。回転子の各円筒は通常、分離した独立の構成要素で
あるが、最も外側の導体は、溶着(デポジット)された
銅のコーティング、又は次の隣接した磁性材料の円筒1
4に接着された層とすることができる。
【0011】前述のような相互に嵌まり合った組立体内
で、構成要素の環、スリーブ又は円筒は、図示したよう
に互いに係合しているか、又は互いに密に接触していて
もよい。上述の材料及びこれらの材料の組立体は、X線
管の困難な動作状態の下でその材料及び組立体の電気的
特性及び磁気的特性を維持しながら、より大きなターゲ
ット陽極に対する急速な加速及びトルク移動に耐えるの
に有効である。
【0012】好ましい実施例により本発明の開示及び説
明を行ってきたが、当業者には理解されるように、本発
明の要旨の範囲を逸脱することなく種々の変更及び変形
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】固定子内に入っている状態での本発明の回転子
の概略横断面図である。
【符号の説明】
10 回転子構造 12 回転子軸 13 絶縁材料円筒 14 磁性材料円筒 15 導電性円筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・アーサー・ブレイク アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、フラ ンクリン、サウス・タックアウェー・ショ アズ・ドライブ、8384番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央の円形開口を画定しているアーチ形
    の面を有する複数の固定子磁極片を有している誘導電動
    機に設けられており、軸に装着された高トルクの円筒形
    の回転子組立体であって、該回転子組立体は、前記開口
    内で同心状に回転するように該開口に同心状に嵌まり込
    んでおり、 (a) 前記アーチ形の磁極片に隣接している外縁の電
    気導体と、 (b) 前記軸と前記電気導体との間で、側面が前記外
    縁の電気導体に隣接している回転子磁性材料環と、 (c) 該磁性材料環及び前記電気導体から前記軸を電
    気的に絶縁するために前記軸と前記磁性材料環との間に
    設けられている電気絶縁体とを備えた回転子組立体。
  2. 【請求項2】 前記電気導体は、銅を含んでいる請求項
    1に記載の回転子組立体。
  3. 【請求項3】 前記磁性材料は、鉄を含んでいる請求項
    1に記載の回転子組立体。
  4. 【請求項4】 前記電気絶縁体は、セラミックス材料を
    含んでいる請求項1に記載の回転子組立体。
  5. 【請求項5】 前記電気絶縁体は、前記磁性材料を半径
    方向に支持するように前記軸に装着されている請求項1
    に記載の回転子組立体。
  6. 【請求項6】 前記電気導体は、前記磁性材料上の導電
    層である請求項1に記載の回転子組立体。
  7. 【請求項7】 前記電気導体、磁性材料及び電気絶縁体
    の各々は、銅、鉄及びセラミックス材料からそれぞれ成
    る中空の円筒である請求項1に記載の回転子組立体。
  8. 【請求項8】 前記円筒は、一組の相互に嵌まり合った
    関係の組立体内の同心円筒である請求項7に記載の回転
    子組立体。
  9. 【請求項9】 前記電気絶縁体の円筒は、自己支持形の
    頑丈な中空壁のセラミックス円筒を含んでいる請求項7
    に記載の回転子組立体。
  10. 【請求項10】 前記組立体は、前記電気絶縁体により
    前記軸に同心状に装着されている請求項7に記載の回転
    子組立体。
JP7334385A 1994-12-29 1995-12-22 回転子組立体 Pending JPH08255586A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36617894A 1994-12-29 1994-12-29
US08/366178 1994-12-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08255586A true JPH08255586A (ja) 1996-10-01

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ID=23441968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7334385A Pending JPH08255586A (ja) 1994-12-29 1995-12-22 回転子組立体

Country Status (3)

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US (1) US5773909A (ja)
JP (1) JPH08255586A (ja)
DE (1) DE19547682A1 (ja)

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