(57)【要約】【課題】  軸方向磁束型電動機によって駆動されるＸ線管を提供する。【解決手段】  Ｘ線管（１０）は、カソード（２０）と、アノードターゲット組立体（１２）と、ロータ（１６）及びステータ（１８）を有する軸方向磁束型電動機（１４）とを含む。ステータ（１８）は、ロータ軸線（５７）に平行な横軸線（５５）に沿って配置される。ロータ（１６）及びステータ（１８）は、アノードターゲット組立体（１２）に結合される。カソード（２０）は、電子ビーム（４２）を発生しアノードターゲット組立体（１２）上に衝突させる。また真空ハウジング（２２）は、アノードターゲット組立体（１２）、カソード（２０）及びロータ（１６）を囲んで電子ビーム（４２）の衝突を可能にする。【選択図】      図１
2004356097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードターゲット組立体（１２）と、
ロータ（１６）及びステータ（１８）を有し、前記ステータ（１８）がロータ軸線（５７）に平行な横軸線（５５）に沿って配置され、前記ロータ（１６）及びステータ（１８）が前記アノードターゲット組立体（１２）に結合されるように構成された軸方向磁束型電動機（１４）と、
前記アノードターゲット組立体（１２）上に衝突させるための電子ビーム（４２）を発生するカソード（２０）と、
前記アノードターゲット組立体（１２）、カソード（２０）及びロータ（１６）を囲んで前記電子ビーム（４２）の衝突を可能にするハウジング（２２）と、
を含むＸ線管（１０）。
【請求項２】
前記軸方向磁束型電動機（１４）が、前記アノードターゲット組立体（１２）に結合された前記ロータ（１６）を支持するための軸受組立体（２４）をさらに含む、請求項１記載のＸ線管（１０）。
【請求項３】
前記軸受組立体（２４）が、少なくとも２つの軸受（２６、２８）と少なくとも１つの軸受マウント（３０）とを含む、請求項２記載のＸ線管（１０）。
【請求項４】
前記ロータ（１６）が、前記アノードターゲット組立体（１２）と一体形になるようにさらに構成された、請求項２記載のＸ線管（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも２つの軸受（２６、２８）が、転動体軸受、ジャーナル軸受及び電磁軸受からなる群から選択された、請求項３記載のＸ線管（１０）。
【請求項６】
記少なくとも２つの軸受（２６、２８）が、乾式潤滑されるように構成された、請求項３記載のＸ線管（１０）。
【請求項７】
アノードターゲット組立体（１２）と、
ロータ（１６）及びステータ（１８）を有し、前記ロータ（１６）が強磁性体ディスク（１７）を含み、前記ステータ（１８）がロータ軸線（５７）に平行な横軸線（５５）に沿って配置され、前記ロータ（１６）及びステータ（１８）が前記アノードターゲット組立体（１２）に結合されるように構成され、前記ロータ（１６）を支持するために少なくとも２つの軸受（２６、２８）と少なくとも１つの軸受マウント（３０）とを有する軸受組立体（２４）をさらに含み、前記少なくとも２つの軸受（２６、２８）のうちの第１の軸受（２６）及び第２の軸受（２８）の前方に前記アノードターゲット組立体（１２）が配置された軸方向磁束型誘導電動機と、
前記アノードターゲット組立体（１２）上に衝突させるための電子ビーム（４２）を発生するカソード（２０）と、
前記アノードターゲット組立体（１２）、カソード（２０）及びロータ（１６）を囲んで前記電子ビーム（４２）の衝突を可能にする真空ハウジング（２２）と、
を含み、
前記ステータ（１８）が前記真空ハウジング（２２）の内部に配置された、
Ｘ線管（１０）。
【請求項８】
アノードターゲット組立体（１２）と、
ロータ（１６）及びステータ（１８）を有し、前記ロータ（１６）が強磁性体ディスク（１７）を含み、前記ステータ（１８）がロータ軸線（５７）に平行な横軸線（５５）に沿って配置され、前記ロータ（１６）及びステータ（１８）が前記アノードターゲット組立体（１２）に結合されるように構成され、前記ロータ（１６）を支持するために少なくとも２つの軸受（２６、２８）と少なくとも１つの軸受マウント（３０）とを有する軸受組立体（２４）をさらに含み、前記少なくとも２つの軸受（２６、２８）のうちの第１の軸受（２６）及び第２の軸受（２８）の前方に前記アノードターゲット組立体（１２）が配置された軸方向磁束型誘導電動機と、
前記アノードターゲット組立体（１２）上に衝突させるための電子ビーム（４２）を発生するカソード（２０）と、
前記アノードターゲット組立体（１２）、カソード（２０）及びロータ（１６）を囲んで前記電子ビーム（４２）の衝突を可能にする真空ハウジング（２２）と、
を含み、
前記ステータ（１８）が前記真空ハウジング（２２）の外部に配置された、
Ｘ線管（１０）。
【請求項９】
アノードターゲット組立体（１２）と、
ロータ（１６）及びステータ（１８）を有し、前記ロータ（１６）が強磁性体ディスク（１７）を含み、前記ステータ（１８）がロータ軸線（５７）に平行な横軸線（５５）に沿って配置され、前記ロータ（１６）及びステータ（１８）が前記アノードターゲット組立体（１２）に結合されるように構成され、前記ロータ（１６）を支持するために少なくとも２つの軸受（２６、２８）と少なくとも１つの軸受マウント（３０）とを有する軸受組立体（２４）をさらに含み、前記少なくとも２つの軸受（２６、２８）のうちの少なくとも第１の軸受（２６）と第２の軸受（２８）との間に前記アノードターゲット組立体（１２）が配置された軸方向磁束型誘導電動機と、
前記アノードターゲット組立体（１２）上に衝突させるための電子ビーム（４２）を発生するカソード（２０）と、
前記アノードターゲット組立体（１２）、カソード（２０）及びロータ（１６）を囲んで前記電子ビーム（４２）の衝突を可能にする真空ハウジング（２２）と、
を含み、
前記ステータ（１８）が前記真空ハウジング（２２）の内部に配置された、
Ｘ線管（１０）。
【請求項１０】
アノードターゲット組立体（１２）と、
ロータ（１６）及びステータ（１８）を有し、前記ロータ（１６）が強磁性体ディスク（１７）を含み、前記ステータ（１８）がロータ軸線（５７）に平行な横軸線（５５）に沿って配置され、前記ロータ（１６）及びステータ（１８）が前記アノードターゲット組立体（１２）に結合されるように構成され、前記ロータ（１６）を支持するために少なくとも２つの軸受（２６、２８）と少なくとも１つの軸受マウント（３０）とを有する軸受組立体（２４）をさらに含み、前記少なくとも２つの軸受（２６、２８）のうちの少なくとも第１の軸受（２６）と第２の軸受（２８）との間に前記アノードターゲット組立体（１２）が配置された軸方向磁束型誘導電動機と、
前記アノードターゲット組立体（１２）上に衝突させるための電子ビーム（４２）を発生するカソード（２０）と、
前記アノードターゲット組立体（１２）、カソード（２０）及びロータ（１６）を囲んで前記電子ビーム（４２）の衝突を可能にする真空ハウジング（２２）と、
を含み、
前記ステータ（１８）が前記真空ハウジング（２２）の外部に配置された、
Ｘ線管（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にＸ線発生システムに関し、より具体的には軸方向磁束型電動機（axial flux motor）によって駆動されるＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管は、カソードから放出されて、Ｘ線を発生するためのアノードターゲット組立体に衝突する電子ビームを含む。電子ビームは、カソードとアノードターゲット組立体との間に維持された、典型的には約６０ｋＶ〜約１４０ｋＶのオーダの電位差によって加速される。加速された電子ビームは、焦点においてアノードターゲットに衝突し、それによってＸ線放射を発生させる。典型的には、Ｘ線放射に変換されるのは、電子ビームの運動エネルギの約１パーセントに過ぎない。電子ビームの運動エネルギの残り部分は、熱エネルギに変換される。アノードターゲット組立体の局所的溶融を回避するために、駆動装置によってアノードターゲット組立体を所望の速度で回転させることが望ましい。
【０００３】
従来型のＸ線発生システムでは、Ｘ線管アノードターゲット組立体は、誘導電動機、典型的には半径方向磁束型誘導電動機によって駆動される。半径方向磁束型電動機によって駆動されるアノードターゲット組立体を有するそのようなＸ線管は、典型的には回転構成要素の典型的な質量分布に起因する実質的に長い軸方向スパンに特徴がある。このような回転構成要素には、例えば半径方向磁束型機械のロータ及びアノードターゲット組立体が含まれる。従って、回転構成要素を支持する軸受は、実質的に長い距離で互いに間隔をおいて配置される。このような軸受は、それぞれ回転構成要素の過剰重量及び遠心力により、静荷重及び動荷重などの過剰な機械的荷重を受ける。さらに、軸受は、電子ビームのアノードターゲット組立体への衝突により発生した大きな熱負荷に曝される。軸受が受けるこのような熱負荷と組合さった機械的荷重は、特にＸ線発生システムの故障のない作動を保証するように軸受寿命を高めることに関して、Ｘ線管設計者に難題をもたらす。
【０００４】
Ｘ線管軸受への熱負荷を最小にするために幾つかの方法が使用されてきたが、軸受が受ける過剰な静荷重及び動荷重に関連する問題は、Ｘ線管設計者に対して依然として難題をもたらしている。回転構成要素の典型的な質量分布は、特にＸ線管の重量を最小にしまた全体の小型化を改善することに関して、Ｘ線発生システムの設計に付加的な制限をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、軸受寿命を高めることを達成し、Ｘ線発生システムの重量を最小にし、またシステムの信頼性を向上させるために、軸受への静荷重及び動荷重を最小にするようなＸ線管を設計する技術的必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
つまり、本発明の１つの実施形態によると、Ｘ線管は、アノードターゲット組立体と、ロータ及びステータを有する軸方向磁束型電動機とを含む。ステータは、ロータ軸線に平行な横軸線に沿って配置される。ロータ及びステータは、アノードターゲット組立体に結合されるように構成される。カソードは、アノードターゲット組立体上に衝突させるための電子ビームを発生し、また真空ハウジングは、アノードターゲット組立体、カソード及びロータを囲んで電子ビームの衝突を可能にする。
【０００７】
別の実施形態によると、Ｘ線管は、アノードターゲット組立体と、ロータ及びステータを有する軸方向磁束型誘導電動機とを含む。ロータは、強磁性体ディスクを含む。ステータは、ロータ軸線に平行な横軸線に沿って配置される。ロータ及びステータは、アノードターゲット組立体に結合されるように構成される。軸方向磁束型誘導電動機はさらに、ロータを支持するために少なくとも２つの軸受と少なくとも１つの軸受マウントとを有する軸受組立体を含む。アノードターゲット組立体は、少なくとも２つの軸受のうちの第１の軸受及び第２の軸受の前方に配置される。カソードは、アノードターゲット組立体上に衝突させるための電子ビームを発生し、また真空ハウジングは、アノードターゲット組立体、カソード及びロータを囲んで電子ビームの衝突を可能にする。ステータは、真空ハウジングの内部に配置される。
【０００８】
別の実施形態によると、Ｘ線管は、アノードターゲット組立体と、ロータ及びステータを有する軸方向磁束型誘導電動機とを含む。ロータは、強磁性体ディスクを含む。ステータは、ロータ軸線に平行な横軸線に沿って配置される。ロータ及びステータは、アノードターゲット組立体に結合されるように構成される。軸方向磁束型誘導電動機はさらに、ロータを支持するために少なくとも２つの軸受と少なくとも１つの軸受マウントとを有する軸受組立体を含む。アノードターゲット組立体は、少なくとも２つの軸受のうちの第１の軸受及び第２の軸受の前方に配置される。カソードは、アノードターゲット組立体上に衝突させるための電子ビームを発生し、また真空ハウジングは、アノードターゲット組立体、カソード及びロータを囲んで電子ビームの衝突を可能にする。ステータは、真空ハウジングの外部に配置される。
【０００９】
別の実施形態によると、Ｘ線管は、アノードターゲット組立体と、ロータ及びステータを有する軸方向磁束型誘導電動機とを含む。ロータは、強磁性体ディスクを含む。ステータは、ロータ軸線に平行な横軸線に沿って配置される。ロータ及びステータは、アノードターゲット組立体に結合されるように構成される。軸方向磁束型誘導電動機はさらに、ロータを支持するために少なくとも２つの軸受と少なくとも１つの軸受マウントとを有する軸受組立体を含む。アノードターゲット組立体は、少なくとも２つの軸受のうちの少なくとも第１の軸受と第２の軸受との間に配置される。カソードは、アノードターゲット組立体上に衝突させるための電子ビームを発生し、また真空ハウジングは、アノードターゲット組立体、カソード及びロータを囲んで電子ビームの衝突を可能にする。ステータは、真空ハウジングの内部に配置される。
【００１０】
別の実施形態によると、Ｘ線管は、アノードターゲット組立体と、ロータ及びステータを有する軸方向磁束型誘導電動機とを含む。ロータは、強磁性体ディスクを含む。ステータは、ロータ軸線に平行な横軸線に沿って配置される。ロータ及びステータは、アノードターゲット組立体に結合されるように構成される。軸方向磁束型誘導電動機はさらに、ロータを支持するために少なくとも２つの軸受と少なくとも１つの軸受マウントとを有する軸受組立体を含む。アノードターゲット組立体は、少なくとも２つの軸受のうちの少なくとも第１の軸受と第２の軸受との間に配置される。カソードは、アノードターゲット組立体上に衝突させるための電子ビームを発生し、また真空ハウジングは、アノードターゲット組立体、カソード及びロータを囲んで電子ビームの衝突を可能にする。ステータは、真空ハウジングの外部に配置される。
【００１１】
別の実施形態によると、Ｘ線管は、アノードターゲット組立体と、ロータ及びステータを有する軸方向磁束型誘導電動機とを含む。ステータは、ロータ軸線に平行な横軸線に沿って配置され、一方、ロータはさらに、アノードターゲット組立体と一体形になるように構成される。軸方向磁束型誘導電動機はさらに、アノードターゲット組立体を支持するために少なくとも２つの軸受と少なくとも１つの軸受マウントとを有する軸受組立体を含む。アノードターゲット組立体は、少なくとも２つの軸受のうちの少なくとも第１の軸受と第２の軸受との間に配置される。カソードは、アノードターゲット組立体上に衝突させるための電子ビームを発生し、また真空ハウジングは、アノードターゲット組立体及びカソードを囲んで電子ビームの衝突を可能にする。
【００１２】
本発明のこれら及びその他の特徴、態様及び利点は、付随の図面を参照して以下の詳細説明を読むと一層よく理解されることになろう。図面においては、同じ符合は図面を通して同様の部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
Ｘ線管１０とも呼ばれるＸ線発生装置を、図１から図６に示す。Ｘ線管１０は、アノードターゲット組立体１２を含む。アノードターゲット組立体１２は、一般的に例えばタングステン又はタングステン合金、モリブデン又はレニウムのような比較的大きな原子番号をもつ金属で作られる。カソード組立体２０内に配置したカソードフィラメント（図示せず）は、加熱されて電子ビーム４２を放出する。典型的には約６０ｋＶ〜約１４０ｋＶのオーダの電位差が、カソード組立体２０とアノードターゲット組立体１２との間に印加されて、カソード組立体２０によって発生された電子ビーム４２を加速する。加速されると、電子ビーム４２は、アノードターゲット組立体１２に衝突して電磁放射線を発生させる。そのような電磁放射線は、典型的にはＸ線放射である。
【００１４】
電子ビーム４２の運動エネルギの一部、典型的には約１％が、Ｘ線放射に変換される一方で、残りは熱エネルギに変換される。電子ビーム４２が衝突する時にアノードターゲット組立体１２が局所的に溶融するのを回避するために、駆動装置によってアノードターゲット組立体１２を所望の速度で回転させることが望ましい。典型的にはガラス又は金属で製作された真空ハウジング２２が、アノードターゲット組立体１２及びカソード組立体２０を囲む。そのような真空ハウジング２２は、電子ビーム４２がガス又は流体分子に衝突する可能性を防止する。電子ビーム４２のガス又は流体分子とのそのような衝突を防止することより、Ｘ線発生過程における干渉が排除される。さらに、Ｘ線放射の漏洩を回避するために、真空ハウジング２２は遮蔽体３４の内部に配置される。オイルのような熱放散流体３６が、真空ハウジング２２と遮蔽体３４との間の空間２３の内部に配置されて、Ｘ線管１０によって発生した熱を放散するのを助ける。
【００１５】
従来型のＸ線管駆動装置は、半径方向磁束型電動機を含む。このような従来型のＸ線管駆動装置は、円筒形状のロータと該円筒形状のロータと同心配列状態で配置され該円筒形状のロータとの間に半径方向空隙を画成する円筒形状のステータとの典型的な質量分布に特徴がある。言うまでもなく、従来型のＸ線管の駆動装置のそのような質量分布は、結果として軸方向にわたる実質的に長い軸受スパンとなる。このような実質的に長い軸受スパンは、半径方向磁束型電動機によって駆動されるＸ線管の回転構成要素を支持する軸受に静荷重及び動荷重などの過剰な機械的荷重を生じさせる不具合がある。さらに、このような半径方向磁束型電動機によって駆動されるＸ線管の駆動装置の典型的な質量分布は、該駆動装置の回転構成要素を支持する軸受間の機械的荷重分布のバランスに悪影響を及ぼす。
【００１６】
次項における説明から明らかなように、このような欠点に対処するために、Ｘ線管１０の駆動装置を本発明の技術に従って設計した。本発明技術の幾つかの実施形態によるＸ線管１０の典型的な駆動装置は、ロータ１６及びステータ１８を有する軸方向磁束型電動機１４を含む。図１から図６に示すように、ステータ１８は、ロータ軸線５７に平行な横軸線５５に沿って配置される。図１から図６にさらに示すように、軸方向磁束型電動機１４において誘起された磁束４０は、ロータ１６とステータ１８とによって画成された空隙５６を通ってロータ１６からステータ１８に軸方向に移動し、閉ループ構成で軸方向にロータ１６に戻る。ステータ１８内の交流は、空隙５６内に誘起された磁束４０と電磁的に相互作用して、その相互作用によって駆動トルクを発生させる。この駆動トルクが、アノードターゲット組立体１２に結合されたロータ１６を所望の速度で回転させる。
【００１７】
図７は、Ｘ線管１０のアノードターゲット組立体１２に結合されたロータ１６を駆動する軸方向磁束型電動機１４の例示的な分解図を示す。このような軸方向磁束型電動機１４はまた、時として「ディスク電動機」又は「パンケーキ電動機」とも呼ばれる。図７に示すように、このような軸方向磁束型電動機１４の全体構成は、典型的なディスク形状の幾何学的形状に特徴がある。従来型の半径方向磁束型電動機と比較してこのような軸方向磁束型電動機１４を使用する作動上の利点には、それに限定するのではないが、出力密度を高めること、小型化が改善されること、保守が容易になること及び作動効率が向上することが含まれる。
【００１８】
特定の実施形態では、Ｘ線管１０のアノードターゲット組立体１２に結合されたロータ１６を駆動するこのような軸方向磁束型電動機１４は、誘導電動機を含む。このような軸方向磁束型電動機１４に関する幾つかの例示的な実施形態には、それに限定するのではないが、誘導電動機、ヒステリシス電動機、ヒステリシス誘導電動機、切換型リラクタンス電動機、同期型リラクタンス電動機及び永久磁石電動機が含まれる。作動において、Ｘ線管１０の駆動装置用にこのような軸方向磁束型電動機１４を選択することは、該軸方向磁束型電動機の幾つかの要因、例えば出力トルク、効率及び製造上の制限の間でのトレードオフ関係によって決まる。
【００１９】
図１から図６にさらに示すように、軸方向磁束型電動機１４によって駆動されるアノードターゲット組立体１２を有するＸ線管１０は、典型的にはアノードターゲット組立体１２に結合されたロータ１６を支持するために軸受組立体２４を含む。軸受組立体２４はさらに、第１の軸受２６と、第２の軸受２８と、軸受２６、２８を固定するための少なくとも１つの軸受マウント３０とを含む。軸受２６、２８は、所望のスパン「Ｌ」（参照符号６５で示す）で互いに間隔を置いて配置される。このような軸受２６、２８に関する幾つかの例示的な実施形態には、それに限定するのではないが、転動体軸受、ジャーナル軸受及び電磁軸受が含まれる。軸受２６、２８は、例えば該軸受に生じる全熱的機械的負荷、駆動装置の回転速度、該軸受の期待作動寿命及び作動環境の性質のような要因に応じて選択される。軸受は、特に加速された電子ビーム４２のアノードターゲット組立体１２への衝突に起因する大きな熱負荷に曝される。
【００２０】
図１及び図２に示す特定の実施形態では、Ｘ線管１０における軸受２６、２８は、ロータ１６とアノードターゲット組立体との間の機械的結合装置３２の熱インピーダンスにより、そのような熱負荷から或る程度保護される。図３から図６に示す別の実施形態では、ロータ１６とアノードターゲット組立体１２との間の機械的結合装置は、軸方向磁束型電動機１４によって発生されたトルクをアノードターゲット組立体１２に伝達する例えばシャフト３３のような構成を含む。このような構成では、シャフト３３の熱インピーダンスが、熱負荷から軸受２６、２８をある程度保護する。当業者には明らかなように、例えばシャフト３３を貫通して機械加工した中空通路６０を形成して該通路を通して熱エネルギの放散を促進する（図５及び図６参照）ことによるような様々な他の可能な方法によって、シャフト３３の熱インピーダンスを高めることができる。作動において、軸受２６、２８は、一般的に真空環境中に配置されて例えば約３００℃〜約４００℃の範囲の作動温度を受ける。従って、そのような軸受２６、２８のための潤滑剤は、関連技術で公知の数ある材料の中でも、例えば銀のような典型的な乾式潤滑剤を含むことが望ましい。
【００２１】
図１から図６は、軸方向磁束型電動機１４を使用する駆動装置を有するＸ線管１０の設計の幾つかの別の実施形態を示す。例えば、幾つかのＸ線管設計では、ステータ１８とアノードターゲット組立体１２とを異なった電位レベルに維持することが作動上望ましい。そのようなＸ線管設計では、ロータ１６及びステータ１８によって画成された空隙５６の幅「ｔ」は、例えば約１０ｍｍよりも大きい値に維持して、軸方向磁束型電動機１４のアノードターゲット組立体１２からの効果的な電気絶縁を達成することが望ましい。こうした状況では、ステータ１８を真空ハウジング２２の外部に配置する（図２、図３及び図６参照）ことが望ましい。一方、幾つかの他のＸ線管設計では、ステータ１８とアノードターゲット組立体１２とを同一の電位レベルに維持することが望ましい。このような他のＸ線管設計では、ロータ１６及びステータ１８によって画成された空隙５６の幅「ｔ」は、望ましくは軸方向磁束型電動機組立体１４のアノードターゲット組立体１２からの電気絶縁に影響を与えずに最小にされなければならない。こうした状況では、ステータ１８は、真空ハウジング２２の内部に配置される（図１、図４及び図５参照）ことが望ましい。
【００２２】
さらに、真空ハウジング２２に対するステータ１８の配置についてのこれらの別の実施形態は、軸方向磁束型電動機１４の熱管理関連問題に対処するステータ冷却システム６２の設計に影響をもつ。そのようなステータ冷却システム６２は、ステータ巻線４６から熱流束３８を除去するのが望ましい。真空ハウジング２２の外部に配置されるのが望ましいステータ１８（図２、図３及び図６に示す）を有するＸ線管設計に関し、ステータ冷却システム６２の実施形態は、真空ハウジング２２の壁７０を通しての伝導冷却系統と真空ハウジング２２を囲むオイル３６を通しての対流冷却系統との組合せを含む。真空ハウジング２２の内部に配置されるのが望ましいステータ１８（図１、図４及び図５に示す）を有する他のＸ線管設計に関し、ステータ冷却システム６２の別の実施形態は、真空ハウジング２２を囲むオイル３６を通しての対流冷却系統を含む。
【００２３】
Ｘ線管１０の別の実施形態は、真空ハウジング２２の位置に対するステータ１８の望ましい相対位置と共に軸受２６、２８の位置に対するアノードターゲット組立体１２の相対位置に関する別の構成に基づいて構想される。図１及び図２に示す実施形態では、アノードターゲット組立体１２は、第１の軸受２６及び第２の軸受２８の前方に配置される。図１に示す１つの別の実施形態では、軸方向磁束型電動機１４のステータ１８は、真空ハウジング２２の内部に配置される。図２に示すさらに別の実施形態では、軸方向磁束型電動機１４のステータ１８は、真空ハウジング２２の外部に配置される。
【００２４】
図３及び図４に示す別の実施形態では、アノードターゲット組立体１２は、第１の軸受２６と第２の軸受２８との間に配置される。図３に示す１つの別の実施形態では、軸方向磁束型電動機１４のステータ１８は、真空ハウジング２２の外部に配置される。図４に示すさらに別の実施形態では、軸方向磁束型電動機１４のステータ１８は、真空ハウジング２２の内部に配置される。
【００２５】
図５及び図６に示す別の実施形態では、アノードターゲット組立体１２は、第１の軸受２６と第２の軸受２８との間に配置された状態で、軸方向磁束型電動機１４のロータ１６と一体形になっている。図５に示す１つの別の実施形態では、軸方向磁束型電動機１４のステータ１８は、真空ハウジング２２の内部に配置される。図６に示すさらに別の実施形態では、軸方向磁束型電動機１４のステータ１８は、真空ハウジング２２の外部に配置される。
【００２６】
図７に示す典型的な「ディスク形状の」構成が特徴である軸方向磁束型電動機１４の全体質量分布は、Ｘ線管１０の例えばロータ１６及びアノードターゲット組立体１２のような回転構成要素を支持する軸受２６、２８が受ける静荷重及び動荷重全体を最小にする上で有利な影響を有する。軸受２６、２８における静荷重及び動荷重全体を最小にすることは、軸受寿命を高める。軸受寿命を高めることは、作動中のＸ線管１０の静的及び動的安定性を向上させることを保証する。結果として、Ｘ線発生システムの最大連続作動時間を達成してその全体的システム安定性を向上させることによる大きな利点が得られる。
【００２７】
Ｘ線管１０のアノードターゲット組立体を駆動するためにこのような「ディスク形状の」軸方向磁束型電動機１４を使用することの別の大きな利点には、第１の軸受２６と第２の軸受２８との間の静荷重及び動荷重分布のバランスを損なわずに、軸受２６、２８間のスパン長さ「Ｌ」（参照符号６５で示す）を実質的に最小にすることが含まれる。軸受２６、２８間のスパン長さ「Ｌ」を最小にすることは、結果としてＸ線管１０の全体的小型化を改善する利点がある。
【００２８】
軸方向磁束型電動機１４の作動効率を全体的に向上させるために、ロータ１６の幾つかの別の実施形態を構想できる。１つの実施形態では、ロータ１６は、ディスク１７を含む（図１から図１２を参照）。特定の実施形態では、ディスク１７は、例えばコバルト鋼合金のような強磁性体材料で作られる。そのような強磁性体材料は、それに加えられた繰返し磁場の下での典型的な「ヒステリシス効果」に起因する「残留磁気」に特徴がある。強磁性体材料が示すそのような「ヒステリシス効果」は、軸方向磁束型電動機１４の出力トルクを増大させる方向の有利な影響を有する。
【００２９】
図９に示す別の実施形態では、ディスク１７は、第２のディスク４８と組合される。図１０に示すさらに別の実施形態では、ディスク１７は、ケージ５４と組合される。第２のディスク４８及びケージ５４の材料は、ロータ１６の電磁コンダクタンスを高めるために、銅又は銅マトリクス中に酸化アルミニウムのナノ粒子を分散させたものかの何れかを含む。さらに、銅マトリクス中に分散した酸化アルミニウムのナノ粒子は、その導電率を実質的に低下させずに、ロータ１６の機械的強度及び熱安定性を高める。
【００３０】
図１１に示す別の実施形態では、ディスク１７は、永久磁石５０と組合される。幾つかの別の実施形態では、永久磁石５０は、ディスク１７の周りに円周方向に配置された複数の磁石５１で構成される。複数の磁石５１に特徴があるこのような構成は、空隙５６を横切る磁束４０の分布についての制御を強化する。空隙５６を横切る磁束４０の分布についての制御を強化することは、さらに軸方向磁束型電動機組立体１４の電磁性能を向上させる。
【００３１】
図１２に示す別の実施形態では、ディスク１７は、複数の半径方向溝５２に特徴がある。このような半径方向溝５２は、ディスク１７の上面又は「表皮」６６に隣接した渦電流６８（図１３参照）の密度を最小にする利点がある。ディスク１７の 「表皮」６６に隣接した渦電流６８の密度を最小にすることは、空隙５６内に誘起された磁束４０に対する渦電流６８の電磁干渉を最小にすることを保証し、それによって軸方向磁束型電動機１４の全体作動性能を向上させる。さらに、このような半径方向溝５２は、ロータ１６内に発生した熱エネルギを放散させる上での助けとなり、結果としてロータの熱安定を保証する。
【００３２】
また、図７は、軸方向磁束型電動機１４のステータ１８の構造的態様を示す。図７に示すように、ステータ１８は、ステータコア４４とステータ巻線４６とで構成される。１つの実施形態では、ステータコア４４は、複数の積層板（図示せず）で形成される。そのような積層板は、例えばその少なくと１つの表面上に絶縁フィルムを配置してその中を循環する渦電流を最小にした磁鉄のような材料で作られる。別の実施形態では、ステータコア４４は、ステータコア損失を実質的に最小にするために、焼鈍可能な鉄粉で形成される。さらに、焼鈍可能な鉄粉で形成したこのようなステータコア４４は、軸方向磁束型電動機１４の重量に対する出力トルクの比率を増大させる方向の大きな効果を有する。典型的には、軸方向磁束型電動機１４のステータコア４４をステータ巻線４６と組立てた後に、該ステータコア４４の焼鈍を行うのが、関連技術における望ましい製造方法である。従って、ステータ巻線４６は、望ましくはステータコア４４の焼鈍及び脱気のための、例えば約４００℃〜約８００℃の範囲の温度に耐えなければならない。そのような温度範囲に耐えることができる例示的なステータ巻線４６の材料には、典型的には関連技術において知られた数ある材料の中でもマイカ・ガラス複合材が含まれる。このような軸方向磁束型電動機１４のステータ巻線４６に関する幾つかの例示的な実施形態には、それに限定するのではないが、分布巻線、集中巻線及びスロットレス巻線が含まれる。一般に、このようなステータ巻線４６の選択は、例えば軸方向磁束型電動機１４の電磁性能、出力トルク及びその製造態様における容易さのような幾つかの要因の間でのトレードオフ関係によって決定される。
【００３３】
本明細書では特許法に従って本発明を図示しかつ説明してきたが、本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、開示した実施形態に対して修正及び変更を加え得ることは、当業者には明らかであろう。従って、特許請求の範囲は、全てのそのような修正及び変更を本発明の技術思想及び技術的範囲内に属するものとして保護しようとしていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１つの実施形態による、軸方向磁束型電動機によって駆動されるアノードターゲット組立体を示す、Ｘ線管の例示的な構成の図。
【図２】本発明の別の実施形態による、軸方向磁束型電動機によって駆動されるアノードターゲット組立体を示す、Ｘ線管の例示的な構成の図。
【図３】本発明の別の実施形態による、軸方向磁束型電動機によって駆動されるアノードターゲット組立体を示す、Ｘ線管の例示的な構成の図。
【図４】本発明の別の実施形態による、軸方向磁束型電動機によって駆動されるアノードターゲット組立体を示す、Ｘ線管の例示的な構成の図。
【図５】本発明の１つの実施形態による、軸方向磁束型電動機のロータと一体形になったアノードターゲット組立体を示す、Ｘ線管の例示的な構成の図。
【図６】本発明の別の実施形態による、軸方向磁束型電動機のロータと一体形になったアノードターゲット組立体を示す、Ｘ線管の例示的な構成の図。
【図７】軸方向磁束型電動機組立体を示す例示的な分解図。
【図８】本発明の１つの実施形態による、軸方向磁束型電動機組立体のロータ及びステータの例示的な構成を示す斜視図。
【図９】本発明の１つの実施形態による、軸方向磁束型電動機組立体のロータの構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の１つの実施形態による、軸方向磁束型電動機組立体のロータの別の構成を示す、図８の断面Ｘ−Ｘに沿った断面図。
【図１１】本発明の別の実施形態による、軸方向磁束型電動機組立体のロータの別の構成を示す、図８の断面Ｘ−Ｘに沿った断面図。
【図１２】本発明の別の実施形態による、軸方向磁束型電動機組立体のロータの別の構成を示す、図８の断面Ｘ−Ｘに沿った断面図。
【図１３】図１２に示した実施形態の更に詳細を示す、図１２の断面Ｙ−Ｙに沿った断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  Ｘ線管
１２  アノードターゲット組立体
１６  ロータ
１８  ステータ
２０  カソード組立体
２２  真空ハウジング
２４  軸受組立体
２６、２８  軸受
３０  軸受マウン
３２  機械的結合装置
３４  遮蔽体
３８  熱流束
４０  磁束
４２  電子ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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