JPS61248343A - 回転陽極型ｘ線管 - 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、磁気軸受を用いた回転陽極型Ｘ線管、とくに
磁気軸受のロータ部の温度を低（おさえるための手段を
備えた回転陽極型Ｘ線管に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ＸＩｌ管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
するので、陽極の放熱作用が良好であり、瞬間的な大負
荷に耐えられるなどの利点を備えている。陽極の放熱作
用は回転速度が高ければ高いほど促進される。したがっ
て、陽極に大負荷を加える場合には、陽極をできる限り
高速回転させるのが有利である。陽極を高速回転させる
には＾速回転駆動源を必要とするが、この回転駆動源の
回転子を機械的軸受装置で支承させた場合には、通常は
高々、毎分１万回転程度が限界である。また、機械的軸
受装置を用いた場合に短時間に規定回転速度まで加速さ
せようとすると、大きな加速トルクに対応する大きな電
力を必要とするばかりか軸受の寿命が著しく短くなり、
しかもこの軸受装置を陰極と陽極が位置する真空容器内
に設けなければならない関係上、装置全体の寿命も短く
なり、ざらには医療用として用いられる場合には線域軸
受の回転接触による騒音が大きく゛なりすぎるという不
具合がある。

そこで、このような不具合を解消するために、回転陽極
を支持する回転子を真空容器外から供給される磁気力で
支承さけるようにした磁気軸受を使用したＸ線管が提案
されている。この磁気軸受型のＸ線管は、回転子に高透
磁率材料製の磁性リングを取り付けるとともに真空容器
外に磁気支承用の磁気力を供給するための永久磁石を配
置し、その永久磁石から出た磁束を、永久磁石〜磁性リ
ングル真空容器外に設けられた磁極付き継鉄〜永久磁石
の経路で通過させ、これを電磁石の磁束で増減させるこ
とによって回転子を軸方向および半径方向に支承するよ
うにしている。

第１６図にこの磁気軸受を使用した回転陽極型Ｘ線管の
構造例を示す。筒状に形成された真空容器１の中にこれ
を気密に貫通する陰極２および陽極すなわちターゲット
板３のほかに、ターゲット板３に結合された軸４ｂおよ
びカップ状のロータ部４ａが配置されている。軸４ｂは
玉軸受７ａ。

７ｂを介して真空容器１に支承されている。ロータ部４
ａには、外周面側に高透磁率０料からなる磁性リング１
２が、また内周面側に同じく高透磁率材料からなる磁性
リング１３が配設されている、磁性リング１２に対向す
るように真空容器１の外周面にモータ固定子１１が配設
され、これと磁性リング１２によりモータが構成されて
いる。真空容器１の外部には磁性リング１３に対向する
ように電磁コイル１０ａを巻装した永久磁石１０が配設
され、これと磁性リング１３により磁気軸受が構成され
ている。この磁気軸受のスラスト力をおさえるためにコ
イル６ａおよび６ｂも設けられている。ターゲット板３
は電気的に軸４ｂからこれに接触する接触子８およびリ
ード線９を介して真空容器」の外部へ気密に導出される
。真空容器１には、さらにＯ−タ部４ａの軸方向変位を
検出するセンサ５ａ、５ｂが設けられ、これらをモータ
フＬ／−ム兼用のハウジング１１ａが被っている。

なお、真空容器１内においてターゲット板３と口＝り部
４ａとの間には熱遮へい板１４が配設されている、。

ざて、このような構造の回転陽極型Ｘ線管においては、
陰極２から放射され！ご電子のエネルギーによりターゲ
ット板３の温度は平均１０００〜１２００℃にまでも上
昇する。このターゲット板３の熱は、一部は輻射により
真空容器１へと伝えられ、他の一部は伝導によりロータ
部４ａへと伝えられる。しかし、磁気軸受の磁力を維持
するためには、ロータ部４ａに設けられている磁性リン
グ１３の温度を極力低くおさえなければならない。

それは、磁性リング１３が高温になるとその磁性が急激
に低下するからである。このように磁性が急激に低下す
る温度点をキューリ一点（もしくはキューリ一温度、キ
ューリー変態点）と言い、たとえば鉄材では５００℃付
近がそれである。高温状態で使用される構造材料には強
度面や膨張率の面からの制約もあり、実際に使用される
材料の中には鉄よりも低いキューリ一点を持つものもあ
る。

磁気軸受を使用することの大きな特徴は、すでに述べた
ところから明らかなように、高速回転とすることにより
ターゲット板３に大負荷を加えることができる点にある
が、この特徴を発揮させるべく大負荷を加えるとロータ
部４ａや磁性リング１３もより高温になり、場合によっ
てはキューリ一点以上となって磁気軸受の機能を果たす
ことができなくなってしまい、長時間の使用に耐えなく
なるという不都合があった。

（発明の目的） したがって本発明は、磁気軸受を構成する磁性リングを
配設したロータ部の温度を磁性リング材料のキューリ一
点以下におさえるべくロータ部に対する温度低下手段を
備えることにより磁気軸受の特性を十分発揮させ、また
信頼性向上と長時間使用を可能とする回転陽極型Ｘ線管
を提供することを目的とするものである。

（発明の概要） 上記目的を達成する゛ために本発明は、真空容器内に陰
極に対向して設けられた陽極すなわちターゲット板を回
転駆動するモータのロータ部を前記真空容器内に配設し
、前記ロータ部の軸を磁気軸受により軸方向および半径
方向に支承する型の回転陽極型Ｘ線管において、前記タ
ーゲット板に結合された低熱伝導率材料からなるターゲ
ット固定軸と、このターゲット固定軸と前記ロータ部と
を結合する低熱伝導率の結合手段とを具備したことを特
徴とするものである。

前記結合手段は接触面積を小さくする構造で実現するこ
とができ、また上記の特性を有するスペーサを介挿する
ことによって実現することもできる。

（発明の実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示すものである。この
実施例において第１６図と同一の構成要素には同一の符
号が用いられている。第１図のＸ線管においては、ター
ゲット板３がロータ部４ａに直接結合されるのではなく
、低熱伝導率で高温強度のある金属材料、たとえばタン
グステンやモリブデンなどからなるターゲット固定軸１
５を介して結合され、しかもこのターゲット固定軸１５
とロータ部４ａとの結合部１７に以下に詳述するように
低熱伝導率となるような手段を講じているのが特徴であ
る。ターゲット板３とターゲット固定軸１５とは直接結
合されている。

ターゲット固定軸１５とロータ部４ａとは、第２図およ
び第３図に改めて示すように、全面で接触するのではな
しに、中心部を四部１５ａとすることにより外周部での
み接触し、ボルト１６によりねじ止めされている。

以上の構成により、ターゲット板３に発生した熱は低伝
導率のターゲット固定軸１５で断熱された後、凹所１５
ａを形成することにより小接触面積どなって構成される
大きな熱抵抗の接触部でさらに熱伝導が妨げられる。し
たがってターゲット板３からロータ部４ａへの熱伝導が
著しく減少し、ロータ部４ａの温度上昇を低くおさえる
ことができる。それにより、ロータ部４ａに設けられて
いる高透磁率の磁性リング１３の温度もキューリー魚以
下におさえることができ、ここに長時間の使用に耐え、
かつ信頼性の高い磁気軸受を構成することができる。

ターゲット固定＠１５とロータ部４ａとの接触面積を小
とするために形成する凹所は、ターゲット固定軸１５で
はなしにロータ部４ａ側に形成してもよく、場合によっ
ては両側に形成してもよい。

このことは以下に述べる第４〜１１図の各変形実施例に
も共通の事柄である。

第４図および第５図の実施例においては、ターゲット固
定軸１５が同心的に形成された複数の環状突起１８でロ
ータ部４ａに接触するようにしている。このねらいは第
２図および第３図の実施例と同様である。

第６図および第７図はターゲット固定軸１５の端面に形
成した多数の小突起１９がロータ部４ａに接触するよう
にした実施例を示すものであり、第８図および第９図は
逆にターゲット固定軸１５の端面に多数の小凹所２０を
形成することによりその残部がロータ部４ａに接触する
ようにした実施例を示すものである。第１０図および第
１１図は、ターゲット固定軸１５の端面に形成した中心
から放割状に走る突起２１がロータ部４ａに接触するよ
うにした実施例を示すものである。このようにターゲッ
ト固定軸１５またはロータ部４ａの端面すなわち接合面
に突起または凹所を形成することにより熱伝導面積を小
として熱抵抗を大とし、それによりロータ部４ａの温度
上昇をおさえ、磁性リング１３の温度をキューリ一点以
下におさえることができる。

第１２図は、ターゲット固定軸１５およびロータ部４ｂ
の対向端面をそれぞれ平面とし、両者の間に断熱スペー
サ３０を介挿した点が特徴である。

断熱スペーサ３０はたとえば酸化アルミニウムのセラミ
ックで作られる。この構造によってもターゲット固定軸
１５からロータ部４ａへの熱伝導路の熱抵抗を大とし、
ロータ部４ａの温度上昇をおさえることができる。なお
、この場合、ターゲット固定軸１５からロータ部４ａへ
の電気的接続は、導電性コーティングを施すなどの手段
により行われる。

第１２図の断熱スペーサ３０は単一の円板状部材として
構成されているが、この断熱スペーサは単一部材として
構成する必要はなく、第１３図および第１４図に示すよ
うに数箇所のボルト１６の配設箇所にワッシャ状の断熱
スペーサ３１を設けることによって構成するようにして
もよい。この構造によれば伝熱断面積の縮小によりさら
に断熱効果を高めることができる。この構造の場合、１
０〜４Ｗ／（′ｒｒＬ℃〉程度の熱伝導率にまで低下さ
せることができる。なお、ターゲット固定軸１５および
ロータ部４ａ間において断熱スペーサの存在しない部分
で前者から後者へと輻射により熱が伝達されるおそれが
ある。これを防止するため各対向面に放射吸収率の極力
悪い材料からなるコーティング３５を施しておくのが望
ましい。

第１５図は一体型断熱スペーサの他の構成例を示すもの
である。この断熱スペーサ３２は低熱伝導性の材料、た
とえばステンレス材により作られ、中央の環状部３２ａ
とそこから放射状に延びる複数の放射状部３２ｂとから
なっている。このスペーサ構造によればボルト１６によ
る固定の際の位置決めが容易になり、かつロータ部４ａ
への断熱作用も達成することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ターゲット板３から
ロータ部４ａへの熱伝導を、低熱伝導率のターゲット固
定軸でまず抑制し、さらにターゲット固定軸とロータ部
との間の高熱抵抗結合により抑制しているので、ロータ
部の温度を低くおさえ、それにより磁気軸受を構成する
磁性リングの温度をキューリ一点以下におさえ、ここに
磁気軸受の特性を十分発揮させ、また信頼性を向上させ
、長時間使用を可能とする回転陽極型ｘｔａ管を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図、第
４図、第６図、第８図、第１０図は第１図におけるター
ゲット板固定軸とロータ部との結合部の異なる構成例を
示す断面図、第３図は第２図の■−■線から見た断面図
、第５図は第４図のＶ−ｖ線から見た断面図、第７図、
第９図はそれぞれ第６図、第８図のターゲット板固定軸
の端部口、第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線から見た
断面図、第１２図、第１３図は本発明の他の異なる実施
例を示′Ｔｊ縦断面図、第１４図は第１３図のＸ　ＩＶ
　−Ｘ　ＩＶ線から見た断面図、第１５図は断熱スペー
サの他の構成例を示す斜視図、第１６図は従来の回転陽
極型Ｘ線管の縦断面図である。 １・・・真空容器、２・・・陰極、３・・・ターゲット
板、４ａ・・・ロータ部、４ｂ・・・軸、１０・・・磁
気軸受用永久磁石、１１・・・モータ固定子、１２・・
・モータ回転子用磁性リング、１３・・・磁気軸受用磁
性リング、１５・・・ターゲット板固定軸、３０，３１
．３２・・・断熱スペーサ。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清ち　ｌ　図 土 ６６図　　　尾８図 ら７　図　　　　　　　　５９　閉 ？’）　１０図 ３１１　　図 ’３１５　　図 も　１２　　図 工 ろ１３　　図 ６１６　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に陰極に対向して設けられた陽極すなわ
   ちターゲット板を回転駆動するモータのロータ部を前記
   真空容器内に配設し、前記ロータ部の軸を磁気軸受によ
   り軸方向および半径方向に支承する型の回転陽極型Ｘ線
   管において、前記ターゲット板に結合された低熱伝導率
   材料からなるターゲット固定軸と、このターゲット固定
   軸と前記ロータ部とを結合する低熱伝導率の結合手段と
   を具備したことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。 ２、前記結合手段はターゲット固定軸とロータ部との接
   触面積を小さくすることによって達せられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転陽極型Ｘ線
   管。 ３、前記結合手段はターゲット固定軸とロータ部との間
   に断熱スペーサを介挿することによって達せられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転陽極
   型Ｘ線管。 ４、前記断熱スペーサはターゲット固定軸とロータ部と
   の対向面上数箇所に配設されたセラミックワッシャから
   成っていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の回転陽極型Ｘ線管。 ５、前記断熱スペーサはターゲット固定軸とロータ部に
   両者の対向面積より小さい面積で接触する高温強度の大
   なる金属材料から成っていることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の回転陽極型Ｘ線管。