JP3854244B2 - 永久磁石形モータ及びx線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石形モータ及びX線コンピュータ断層撮影装置(以下X線CTと称する)に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、X線CTの一例として、図11(要部を示す部分断面図)に示すように構成されたものがある。筒の内周面の断面が管軸に対して略変形L字状の固定架台51と、固定架台51の内径寸法の小さい側に配設された軸受52と、軸受52の可動側に対して一端側が回転可能に連結され、かつ筒の内周面の断面が管軸に対して略変形L字状の回転架台53と、軸受52に対して遠ざかる方向の端部側の回転架台53に配置固定され、回転架台53を回転するための円環状のロータ54と、ロータ54の外周側であってこれと所定空隙を介して配置され、固定子鉄心(固定架台51の内周面に対して固定される)55と固定子巻線56からなるステ−タ57と、回転架台53であってロータ54の配置されている位置の内周側に配置固定され、図示しないが回転架台53に固定されたX線管の電源に電力を供給するためのスリップリング58を具備したものである。
【0003】
また、回転架台53の軸受52とは反対方向の端部に、磁性材料からなる歯車59が固定されている。歯車59に近接するように磁気センサ60が配置され、磁気センサ60が固定架台51に固定され、この磁気センサ60と歯車59によってロータ54の回転位置すなわちX線管の回転位置が検出されるように構成されている。この場合、歯車59の歯(凸部)が磁気センサと正対するときは、磁束密度は高くなり、その抵抗値は大きくなり、逆に歯車59の歯溝(凹部)が磁気センサと正対するときは、磁束密度は低くなり、その抵抗値は小さくなることから、X線管の回転位置が検出される。
【0004】
さらに、ロータ54の外周部に磁極を構成する永久磁石61が複数対が固着され、永久磁石61の側面に、図示しないホール効果を利用したホール素子(ホールIC)が近接して配置され、ホールICは図示しない支持部材により固定架台51に固定されている。このホールICによって永久磁石61の磁極位置が検出できるようになっている。
【0005】
なお、回転架台53には、X線管以外に、図示しないX線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器を備え、また固定架台51にはX線検出器の出力と回転架台53の回転によるX線管の回転位置とに基づいて被検体の断層画像データを再構成するコンピュータ部を備えている。伝送系62は、X線検出器で検出されたX線情報を光通信回線を介してX線関連装置63の一つである固定架台51のコンピュータ部に伝送されるようになっている。図11において、X線関連装置63は、前述したX線管、X線検出器、コンピュータ部、X線管の電源等を備えている。また、回転架台53の内周側にはほぼテ-パ状の内側外装カバー26が配設されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来のX線CTは、軸受52に対して遠ざかる方向の端部側の回転架台53に、回転架台53を回転するためのロータ54が配置固定され、また、ロータ54の外周側であってこれと所定空隙を介して固定架台51の内周面に対して固定されるステ−タ57と、回転架台53であってロータ54の配置されている位置の内周側にX線管の電源に電力を供給するためのスリップリング58が配置固定されている。このため、X線CT全体が大形化するという問題点があった。
【0007】
しかも、全体が大型化することから、X線CTのコストダウンを図る上でも、支障があった。
【0008】
一方、前述したX線CTに使用される、モータの一例として磁気式エンコーダを備えたものがある。これは、図12に示すように磁性歯車59は磁気式エンコーダの被検出体用として、モータ64部とは別ピースで構成され、肉厚のある磁性材料を切削加工により製作していた。
【0009】
また、シャフトを取り付けない中空軸タイプの大口径モータの回転位置検出器は、主にレゾルバが使用されている。
【0010】
レゾルバの構造はモータ同様に、ステータとロータからなり、ステータとロータにはそれぞれ互いに90°ずれた巻線が二つずつ配置され、ステータを1次側として励磁すると、2次側のロータの回転位置に比例して出力電圧が変動している。この信号により回転位置を検出する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
磁気式エンコーダの被検出体はモータ部品と別に備えているため、取付けスペースおよび部品・組立コストを必要とするという欠点を有している。
【0012】
また、中空軸タイプの大口径モータにおいては、レゾルバを使用しなければならず、レゾルバは、絶対位置検出が可能で、高精度である反面、構造面から高コストとなる欠点がある。
【0013】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、部品点数を削減でき、中空軸タイプの大口径モータにおいても、構造の簡易な磁気式エンコーダの採用が可能となり、モータ部から離れたメンテナンス調整の容易な位置に取付けることができる永久磁石形モータを提供することを目的とし、また全体をコンパクト化でき、コストダウンが図れるX線CTを提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、前記ロータ側回転架台の他端部であって管軸に対して直交するように固定され、略円形の板体であって外周部において前記各永久磁石と同期した位置に同一幅の複数の凹凸部を等間隔に形成してなる磁極位置検出部を備え、前記板体の中央部に複数のスリットが等間隔に形成された被検出体と、前記被検出体のスリットの一部に近接して配置され、前記固定架台に固定され、前記回転子鉄心の回転位置を検出する磁気センサと、前記被検出体の磁極位置検出部を挟んで光の透過又は光の反射を検出することで前記永久磁石位置を検出する光センサとを具備した永久磁石形モータである。
【0015】
前記目的を達成するため、請求項2に対応する発明は、筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、
前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、
前記ロータ側回転架台の他端側に固定され、円環状であって中央部に複数のスリットが等間隔に形成された被検出体と、
前記被検出体の板面において前記スリットの形成されている所望の位置に等間隔に配設され、磁極位置を検出する反射率の異なる複数の非磁性体と、
前記被検出体の非磁性体に近接するように前記固定架台に固定され、配設され、前記回転子鉄心の永久磁石の磁極位置を検出する光センサと、
前記被検出体のスリットに近接するように前記固定架台に固定され、前記回転子鉄心の回転位置を検出する磁気センサと、
を具備した永久磁石形モータである。
前記目的を達成するため、請求項3に対応する発明は、筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、
前記ロータ側回転架台の他端部であって管軸に対して直交するように固定され、略円形の板体であって外周部において前記各永久磁石と同期した位置に同一幅の複数の凹凸部を等間隔に形成してなる磁極位置検出部を備え、前記板体の中央部に複数のスリットが等間隔に形成された被検出体と、
前記被検出体のスリットの一部に近接して配置され、前記固定架台に固定され、前記回転子鉄心の回転位置を検出する磁気センサと、
前記被検出体の磁極位置検出部を挟んで光の透過又は光の反射を検出することで前記永久磁石位置を検出する光センサと、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子鉄心の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置である。
前記目的を達成するため、請求項4に対応する発明は、筒状であってその内周面の 断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定され回転可能に支持され、複数の磁性板を積層してなる円環状の回転子本体と、
前記回転子本体の外周面であって、複数の磁極N極、S極が交互でかつ等間隔で、更に前記回転子本体の端面より軸方向に延出するように配設された永久磁石と、
前記固定架台に固定され前記永久磁石の外周側で該永久磁石と所定間隙を介して配設され、巻線収納部を有する円環状の固定子鉄心と、該巻線収納部に収納された固定子巻線とからなる固定子と、
前記回転子本体の内周面に、前記磁性板の積層方向であって回転軸と直交する円周方向に周期的に等間隔に成された凹凸部からなり前記回転子本体の位置を検出するための被検出部と、
固定部位に固定され、前記永久磁石の軸方向の延出部の内周側に近接して配設され、前記永久磁石の磁極位置を検出するホール素子と、
前記回転子本体の内周側であって前記被検出部の凹凸部に近接して配設され、前記回転子本体の回転位置を検出する磁気センサと、
前記回転子本体の側面にその一端部が当設固定され、ほぼ漏斗状のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子本体が配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置である。
前記目的を達成するため、請求項5に対応する発明は、筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定され回転可能に支持され、複数の磁性板を積層してなる円環状の回転子本体と、
前記回転子本体の外周面であって、複数の磁極N極、S極が交互でかつ等間隔で、更に前記回転子本体の端面より軸方向に延出するように配設された永久磁石と、
前記永久磁石の外周側で該永久磁石と所定間隙を介して配設され、巻線収納部を有する円環状の固定子鉄心と、該巻線収納部に収納された固定子巻線とからなる固定子と、
前記回転子本体の内周面に、前記磁性板の積層方向であって回転軸と直交する円周方向に周期的に等間隔に成された凹凸部からなり前記回転子本体の位置を検出するための被検出部と、
固定部位に固定され、前記永久磁石の軸方向の延出部の内周側に近接して配設され、前記永久磁石の磁極位置を検出するホール素子と、
前記回転子本体の側面側であって前記被検出部の凹凸部に近接して配設され、前記回転子本体の回転位置を検出する磁気センサと、
前記回転子本体の側面にその一端部が当設固定され、ほぼ漏斗状のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子本体の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置である。
前記目的を達成するため、請求項6に対応する発明は、筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定され回転可能に支持され、複数の磁性板を積層してなる円環状の回転子本体と、
前記回転子本体の外周面であって、複数の磁極N極、S極が交互でかつ等間隔で、更に前記回転子本体の端面より軸方向に延出するように配設された永久磁石と、
前記永久磁石の外周側で該永久磁石と所定間隙を介して配設され、巻線収納部を有する円環状の固定子鉄心と、該巻線収納部に収納された固定子巻線とからなる固定子と、
前記回転子本体の内周に、前記磁性板の積層方向であって回転軸と直交する円周方向に周期的に等間隔に成された複数の穴からなり前記回転子本体の位置を検出するための被検出部と、
固定部位に固定され、前記永久磁石の軸方向の延出部の内周側に近接して配設され、前記永久磁石の磁極位置を検出するホール素子と、
前記回転子本体の側面側であって前記被検出部の凹凸部に近接して配設され、前記回転子本体の回転位置を検出する磁気センサと、
前記回転子本体の側面にその一端部が当設固定され、ほぼ漏斗状のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子本体の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置である。
前記目的を達成するため、請求項7に対応する発明は、筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、
前記ロータ側回転架台の他端部であって管軸に対して直交するように固定され、
円環状であって中央部に複数のスリットが周期的に形成された被検出体と、
前記被検出体の板面において前記スリットの形成されている所望の位置に等間隔に配設され、磁極位置を検出する反射率の異なる複数の非磁性体と、
前記被検出体の非磁性体に近接するように前記固定架台に固定され、配設され、前記回転子本体の永久磁石の磁極位置を検出する光センサと、
前記被検出体のスリットに近接するように前記固定架台に固定され、前記X線管の回転位置を検出する磁気センサと、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子鉄心の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。始めに、図1及び図2を参照してX線CTの実施形態について説明する。図1において、X線CTの主たる構成の一部、すなわち、X線管1と、X線検出器2と、永久磁石形モータ3と、制御装置(R─Dコンバータ、モータ制御回路、画像処理装置等を含む)4を示している。
【0018】
図2は、図1の○で囲んだ部分5の一部を拡大して示す断面図である。概略構成として、筒の内周面の断面が管軸に対して略テ-パ状の固定架台(固定枠)6と、固定架台6の内径寸法の小さい側に配設された軸受7(図では2個のように見えるが、実際には1個である)と、軸受7の可動側の内周側に配置固定される円筒状の軸受側回転架台(軸受側回転枠)9Aと、後述するモータの回転子鉄心10の側面にその一端部が当接固定され図示しない取付部材により固定されたほぼ漏斗状のロータ側回転架台(ロータ側回転枠)9Bとから構成されている。
【0019】
ロータ側回転架台9Bには、X線管1及びX線検出器2が対向するように配置固定され、回転架台9A、9Bの回転と同時に被検体の周りを回転するようになっている。X線検出器2は、X線管1から出射され、図示しない被検体を透過したX線を検出するものである。
【0020】
これ以外の構成としてX線検出器2の出力と回転架台9の回転によるX線管1の回転位置とに基づいて被検体の断層画像データを再構成するコンピュータ部(図示せず)と、また、回転架台9A、9Bを回転するためのロータ11とステータ16からなる永久磁石形モータ3を備えている。
【0021】
ロータ11は、円環状の回転子鉄心10と、複数の永久磁石13からなり、回転子鉄心10の外周面に、複数対の磁極N、Sを構成する複数の永久磁石13が、交互に配置固着されている。
【0022】
ステータ16は、ロータ11の外周側であってこれと所定空隙を介して配置される円環状の固定子鉄心14と、この固定子鉄心14のスロット(図示せず)に収納された固定子巻線15からなっている。このステ−タ16は図示しない取付部材により固定架台6の内周面に固定されている。
【0023】
さらに、回転架台9であってロータ11の配置されている位置とは反対側の大径部側に、スリップリング18が形成され、スリップリング18はX線管1に電力を供給するためのものである。
【0024】
また、回転架台9Bの他端側に、円板状の被検出体20が図示しない取付部材により固定されている。被検出体20は、例えば図9に示すように、略円板状の外周部に磁極位置検出部39を構成する凹凸部(溝が等間隔に形成された部分と溝間に存在するものとからなるもの)が形成され、且つ中央部に複数のスリット40が周期的に形成されている。この磁極位置検出部39を構成する凹凸部は、ロータ11の外周面に固着されている永久磁石13と同期した位置に取付けられている。
【0025】
そして、被検出体20の磁極位置検出部39に近接するように固定架台6に磁極位置を検出する光センサ(透過型又は反射型)41が固定されている。さらに、被検出体20のスリット40に近接するように磁気センサ(MRセンサ)42が配置され、磁気センサ42が固定架台6に固定されている。
【0026】
ここて゛、磁気センサ42は2個1組の半導体磁気抵抗素子と1個のマグネットで構成されている。この半導体磁気抵抗素子は磁界の強さに比例して抵抗値が高くなる磁電変換する素子をいう。磁気センサ42の出力は、素子の後方に取付けられた永久磁石13から発する磁束を被検出体20に作用させ、この磁束を変化させることにより、磁気抵抗素子(感磁部)の抵抗変化に応じた電圧信号を出力するsinとcosの2波形の電圧信号から回転位置を認識している。
【0027】
以上述べた構成以外に、内側外装カバー26、伝送系収納部28、X線関連装置収納部29、その他を備えている。
【0028】
以上述べたX線CTによれば、軸受7の回転側に永久磁石形モータのロータ11を連結したので、全体をコンパクト化でき、これに伴いコストダウンが図れる。また、モータを小径化したことから、慣性モーメント(GD2)が減少し、また、モータ重量(体積)は、ほとんど変わらないが、モータの容量が小さくできる。さらに、慣性モーメントが減少することから、回転架台9A、9Bの剛性、強度面に対して有利となり、回転架台9A、9Bの構造が簡単で軽量にできる。しかも、回転架台9Aの大口径側に重量が軽く、かつ慣性モーメントの小さい被検出体20を配置し、モータを回転架台9Aの小口径側に配置したので、回転架台9Aの構造が簡単で軽量にできる。
【0029】
また、被検出体20に有する磁極位置検出部39を構成する凹凸部に対して、光センサ41を近接配設し、これにより磁極位置を検出する磁極位置検出装置を構成し、更に被検出体20に有する複数のスリット40に磁気センサ42を近接配設し、これによりロータ11すなわちX線管1の回転位置を検出する回転位置検出装置を構成するようにしたので、従来異なる位置に夫々配設していたX線CTに比べてモータの外形寸法を例えば半分にできる。被検出体20を用いたことにより、全体の重量が減少するだけでなく、慣性モーメントが減少し、その分モータ容量を小さくできる。
【0030】
さらに、モータの回転部とセンサ部(磁極位置検出と回転位置検出)を切り分け、センサ調整の容易な位置に被検出体20を設置できる。また、被検出体20を用い、磁極位置検出に光を使用し、回転位置検出に磁気を使用したので、この両者の検出の干渉を防ぐことができる。
【0031】
次に、図3〜図10を参照して本発明の永久磁石形モータの実施形態について説明する。図3(a)、(b)は永久磁石形モータの第1の実施形態を説明するためのモータ配置図(上面図)及び(a)のO─A線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【0032】
図示しない固定部位に固定された軸受により回転可能に支持された円環状の回転子本体(ロータヨーク)30と、回転子本体30の外周面であって各々の一方の端部が回転子本体30の軸方向端面より軸方向に突出するように、そのN極とS極が交互であって、円周方向に周期的(等間隔)になるように配設された複数の永久磁石31と、回転子本体30の外周側に配設され、断面が円環状であって複数相の固定子巻線(コイル)32を収納するスロットを有する固定子鉄心(ステ−タコア)33と、永久磁石31の内周面の一部に近接するように前記固定部位に固定され、永久磁石31の磁極位置を検出するセンサ(ホール素子:ホールIC)34と、回転子本体30の内周面に形成された磁気抵抗の変化部を有する被検出部35と、被検出部35と対向して位置するように前記固定部位に配設され、回転子本体30の回転位置を被検出部35との間の磁気的変化から検出する磁気センサ(MRセンサ)36とを具備したものである。
【0033】
被検出部35の磁気抵抗の変化部は、回転子本体30の内周面であって回転軸方向に周期的に形成された凹凸部(溝が等間隔に形成された部分とこの溝相互間の部分とからなるもの)である。回転子本体30は、薄い鉄板又は珪素鋼板をプレスで打ち抜き、これを多数積層したものである。
【0034】
このような構成のものにおいて、磁気センサ36内部は半導体磁気抵抗素子(感磁部)と磁石で構成されている。磁気センサ36は半導体磁気抵抗素子の後方に取付けられた磁石から発する磁束に被検出部35を作用させ、磁束を変化させることにより、磁気抵抗素子の抵抗変化に応じた電圧信号を出力し、回転位置を認識している。磁気センサ36の取付位置は回転子本体30の内周面の凹凸部に対し、一定の空隙部を設け対向し、固定部に取付けている。
【0035】
以上述べた永久磁石形モータの第1の実施形態によれば、歯車の代わりに被検出部35として回転子本体30の内周面に形成した凹凸部と回転子本体30と兼用することにより、歯車部分の重量が削減でき、これにより慣性モーメントが減少し、その分モータ容量を小さくできる。さらに、部品点数を削減し、磁気式エンコーダのスペースを削減した安価かつ省スペースのモータが得られる。
【0036】
図3の変形例として被検出部35を構成する凹凸部を、回転子本体30の内周面ではなく、回転子本体30の外周面に形成してもよい。具体的には、図3(b)の永久磁石31の設けられている部分の下側の回転子本体30の積層厚を厚くした部分形成してもよい。この場合には、磁気センサ36も、被検出部35に対向するに移動することは言うまでもない。
【0037】
図4(a)、(b)は永久磁石形モータの第2の実施形態を説明するためのモータ配置図(上面図)及び(a)のO─A線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図3と異なる点は、磁気センサ36の取付位置が回転軸に対し平行となるように設け、被検出部35を回転子本体30の端面部としたものである。それ以外の構成は図3と同一である。
【0038】
図5(a)、(b)は永久磁石形モータの第3の実施形態を説明するためのモータ配置図(上面図)及び(a)のO─A線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図4と異なる点は、回転子本体30の被検出部35として凹凸部を形成せず、この代わりに複数の穴37を回転子本体30の内周面側に軸方向に周期的(等間隔)に形成したものである。それ以外の構成は、図4と同一である。
【0039】
図6、図7は永久磁石形モータの第4の実施形態を説明するための回転子本体30の側面図である。図6は回転子本体30を構成する鉄板の打ち抜き形状を示し、図7は該鉄板の積層時に任意の角度で回し積みを行い、穴の部分を階段状としたものである。この場合、円環状の回転子本体30は、軸方向に沿って複数個(ここでは4個)に分割したものからなり、該分割位置は、被検出部37である穴で行うようにする。それ以外の構成は、図3と同一である。
【0040】
第4の実施形態の変形例として、被検出部35が凹凸部の場合にはその凹部を分割位置としてもよい。
【0041】
図8及び図9は永久磁石形モータの第5の実施形態を説明するための被検出体を示す正面図である。この被検出体20は、図8に示すように前述した回転子本体30の軸方向の一端面に直接又は取付部材を介して取付けられるものであって、次のような構成となっている。被検出体20は、略円環状であって外周部に磁極位置検出部39を構成する凹凸部が形成され、且つ中央部に回転位置検出部を構成する複数のスリット(長方形状の長穴)40が周期的(等間隔)に形成されたものである。このような被検出体20は、前述した実施形態の被検出部35を構成する凹凸部の代わりに設けるものである。
【0042】
このような構成の被検出体20には、図9に示すように磁極位置検出部39に近接し磁極位置を検出する3個の光センサ41が被検出体20に対して垂直に配設され、また被検出体20のスリット40に近接して回転子本体30の回転位置を検出する磁気センサ42が被検出体20に対して垂直に配設される。
【0043】
被検出体20を回転子本体30に取り付ける場合には、磁極位置検出部39は前述の永久磁石31と同期した位置に取り付ける必要がある。ここで使用する光センサ41としては、透過型又は反射型のいずれであってもよい。
【0044】
ここで、磁気センサ42の内部構造は、2個1組の半導体磁気素子と1個のマグネットで構成され、2個の半導体磁気素子は回転子本体30の磁極(突極)ピッチで配置されているため、回転子本体30の回転に伴い、その突極が磁気センサ42に接近したり離れたりすると、磁気センサ42を通る磁束が変化し、磁気センサ42の電気抵抗が変化することにより、回転位置を認識することができる。
【0045】
以上述べた永久磁石形モータの第5の実施形態によれば、1枚の被検出体20の外周部に形成した凹凸部で磁極位置検出部39を構成し、又スリット40で回転位置検出部を構成しているので、全体をコンパクト化する上で有効である。また、センサ41,42を被検出体20に集中化できることから、モータ部から離れたメンテナンス調整の容易な位置に取付けることができる。被検出体20を用いたことにより、全体の重量が減少するだけでなく、慣性モーメントが減少し、その分モータ容量を小さくできる。また、被検出体20を用い、磁極位置検出に光センサを使用し、回転位置検出に磁気センサを使用したので、この両者の検出の干渉を防ぐことができる。
【0046】
図10(a)、(b)はそれぞれ永久磁石形モータの第6の実施形態を説明するための被検出体を示す正面図及び断面図である。この被検出体43は、図8、図9と同様に回転子本体30の軸方向の端面に直接又は取付部材を介して取付けられ、円環状であって中央部に複数のスリット44が周期的(等間隔)に形成されている。
【0047】
被検出体43の板面においてスリット44の形成されている所望の位置に等間隔に配設され、磁極位置を検出する反射率の異なる非磁極対を配置したものである。非磁極対として例えば白黒テープ45,46を使用し、被検出体43のスリット44が形成されている部分を含む全面に貼り付けた場合である。
【0048】
このような被検出体43のスリット44に近接して配設され、回転子本体30の回転位置を検出する磁気センサを使用する。更に、被検出体43の非磁性体45、46に近接して配設され、前記回転子本体の永久磁石の磁極位置を検出する光センサ、具体的には反射型光センサを使用する。
【0049】
このような被検出体43は、前述した実施形態の被検出部35を構成する凹凸部の代わりに設けたものである。以上述べた構成以外の構成は、他の実施形態と同様である。
【0050】
以上述べた永久磁石形モータの第6の実施形態によれば、第5の実施形態に比べて簡単な構成であって、直径の大きなモータに対しても使用でき、この場合被検出体43として分割構成のものを使用すればよい。
【0051】
<変形例>
前述した実施形態では、X線CTについて一例を説明したが、これはモータとして図8及び図9に示す実施形態を使用した例である。これ以外の実施形態のモータを前述したX線CTに適用してもよい。
【0052】
前述した実施形態では、回転子(ロータ)の外周側に、固定子(ステ―タ)を配置したインナーロータタイプのものについて説明したが、回転子(ロータ)の内周側に、固定子(ステ―タ)を配置したアウターロータタイプのものであっても同様に実施できる。
【0053】
さらに、前述した被検出部35の磁気抵抗の変化部としては、回転子本体(ロータヨーク)30の内周面に凹凸部を周期的に形成した例について説明したが、これを回転子本体30の外周面若しくは側面に周期的に形成してもよい。
【0054】
また、前述した被検出部の磁気抵抗の変化部としては、回転子本体30の内周面側に複数の穴を周期的に形成した例について説明したが、これを回転子本体30の外周面側若しくは側面に周期的に形成してもよい。
【0055】
また、前述した実施形態は、回転子本体30が珪素鋼板又は鉄板を多数枚積層した例であるが、これを磁性体(ソリッド)により円環状に形成し、この外周面又は内周面あるいは側面に、被検出部を構成するための歯車を形成してもよい。
【0056】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、部品点数を削減でき、中空軸タイプの大口径モータにおいても、構造の簡易な磁気式エンコーダの採用が可能となり、モータ部から離れたメンテナンス調整の容易な位置に取付けることができる永久磁石形モータを提供することを目的とし、また全体をコンパクト化でき、コストダウンが図れるX線CTを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明及び従来のX線CTの概略構成を示す斜視図。
【図2】本発明のX線CTの構成を説明するための図。
【図3】本発明の永久磁石モータの第1の実施形態を説明するための図。
【図4】本発明の永久磁石モータの第2の実施形態を説明するための図。
【図5】本発明の永久磁石モータの第3の実施形態を説明するための図。
【図6】本発明のスリット板付モータの第1の実施形態を説明するための図。
【図7】本発明のスリット板付モータの第2の実施形態を説明するための図。
【図8】本発明のスリット板付モータの第3の実施形態を説明するための図。
【図9】本発明のスリット板付モータの第4の実施形態を説明するための図。
【図10】本発明のスリット板付モータの第5の実施形態を説明するための図。
【図11】従来のX線CTの構成を説明するための図。
【図12】従来の磁性歯車を用いた磁気式エンコーダを備えたモータを説明するための図。
【符号の説明】
1…X線管、2…X線検出器、3…永久磁石形モータ、4…制御装置、6…固定架台、7…軸受、9A…軸受側回転架台、9B…ロータ側回転架台、10…回転子鉄心、11…ロータ、13…永久磁石、14…固定子鉄心、15…固定子巻線、16…ステータ、18…スリップリング、
20…被検出体、26…内側外装カバー、28…伝送系収納部、29…X線関連装置収納部、30…回転子本体、31…永久磁石、32…固定子巻線、33…固定子鉄心、34…センサ、35…被検出部、36…磁気センサ、37…被検出部、39…磁極位置検出部、40…スリット、41…光センサ、42…磁気センサ、43…被検出体、44…スリット、45、46…非磁性体、51…固定架台、52…軸受、53…回転架台、54…ロータ、55…固定子鉄心、56…固定子巻線、58…スリップリング、59…磁性歯車、60…磁気センサ、61…永久磁石、62…伝送系、63…X線関連装置、64…モータ。
Claims (7)
- 筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、
前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、
前記ロータ側回転架台の他端部であって管軸に対して直交するように固定され、略円形の板体であって外周部において前記各永久磁石と同期した位置に同一幅の複数の凹凸部を等間隔に形成してなる磁極位置検出部を備え、前記板体の中央部に複数のスリットが等間隔に形成された被検出体と、
前記被検出体のスリットの一部に近接して配置され、前記固定架台に固定され、前記回転子鉄心の回転位置を検出する磁気センサと、
前記被検出体の磁極位置検出部を挟んで光の透過又は光の反射を検出することで前記永久磁石位置を検出する光センサと、
を具備した永久磁石形モータ。 - 筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、
前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、
前記ロータ側回転架台の他端側に固定され、円環状であって中央部に複数のスリットが等間隔に形成された被検出体と、
前記被検出体の板面において前記スリットの形成されている所望の位置に等間隔に配設され、磁極位置を検出する反射率の異なる複数の非磁性体と、
前記被検出体の非磁性体に近接するように前記固定架台に固定され、配設され、前記回転子鉄心の永久磁石の磁極位置を検出する光センサと、
前記被検出体のスリットに近接するように前記固定架台に固定され、前記回転子鉄心の回転位置を検出する磁気センサと、
を具備した永久磁石形モータ。 - 筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、
前記ロータ側回転架台の他端部であって管軸に対して直交するように固定され、略円形の板体であって外周部において前記各永久磁石と同期した位置に同一幅の複数の凹凸部を等間隔に形成してなる磁極位置検出部を備え、前記板体の中央部に複数のスリットが等間隔に形成された被検出体と、
前記被検出体のスリットの一部に近接して配置され、前記固定架台に固定され、前記回転子鉄心の回転位置を検出する磁気センサと、
前記被検出体の磁極位置検出部を挟んで光の透過又は光の反射を検出することで前記永久磁石位置を検出する光センサと、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子鉄心の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置。 - 筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定され回転可能に支持され、複数の磁性板を積層してなる円環状の回転子本体と、
前記回転子本体の外周面であって、複数の磁極N極、S極が交互でかつ等間隔で、更に前記回転子本体の端面より軸方向に延出するように配設された永久磁石と、
前記固定架台に固定され前記永久磁石の外周側で該永久磁石と所定間隙を介して配設され、巻線収納部を有する円環状の固定子鉄心と、該巻線収納部に収納された固定子巻線とからなる固定子と、
前記回転子本体の内周面に、前記磁性板の積層方向であって回転軸と直交する円周方向に周期的に等間隔に成された凹凸部からなり前記回転子本体の位置を検出するための被検出部と、
固定部位に固定され、前記永久磁石の軸方向の延出部の内周側に近接して配設され、前記永久磁石の磁極位置を検出するホール素子と、
前記回転子本体の内周側であって前記被検出部の凹凸部に近接して配設され、前記回転子本体の回転位置を検出する磁気センサと、
前記回転子本体の側面にその一端部が当設固定され、ほぼ漏斗状のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子本体が配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置。 - 筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定され回転可能に支持され、複数の磁性板を積層してなる円環状の回転子本体と、
前記回転子本体の外周面であって、複数の磁極N極、S極が交互でかつ等間隔で、更に前記回転子本体の端面より軸方向に延出するように配設された永久磁石と、
前記永久磁石の外周側で該永久磁石と所定間隙を介して配設され、巻線収納部を有する 円環状の固定子鉄心と、該巻線収納部に収納された固定子巻線とからなる固定子と、
前記回転子本体の内周面に、前記磁性板の積層方向であって回転軸と直交する円周方向に周期的に等間隔に成された凹凸部からなり前記回転子本体の位置を検出するための被検出部と、
固定部位に固定され、前記永久磁石の軸方向の延出部の内周側に近接して配設され、前記永久磁石の磁極位置を検出するホール素子と、
前記回転子本体の側面側であって前記被検出部の凹凸部に近接して配設され、前記回転子本体の回転位置を検出する磁気センサと、
前記回転子本体の側面にその一端部が当設固定され、ほぼ漏斗状のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子本体の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置。 - 筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定され回転可能に支持され、複数の磁性板を積層してなる円環状の回転子本体と、
前記回転子本体の外周面であって、複数の磁極N極、S極が交互でかつ等間隔で、更に前記回転子本体の端面より軸方向に延出するように配設された永久磁石と、
前記永久磁石の外周側で該永久磁石と所定間隙を介して配設され、巻線収納部を有する円環状の固定子鉄心と、該巻線収納部に収納された固定子巻線とからなる固定子と、
前記回転子本体の内周に、前記磁性板の積層方向であって回転軸と直交する円周方向に周期的に等間隔に成された複数の穴からなり前記回転子本体の位置を検出するための被検出部と、
固定部位に固定され、前記永久磁石の軸方向の延出部の内周側に近接して配設され、前記永久磁石の磁極位置を検出するホール素子と、
前記回転子本体の側面側であって前記被検出部の凹凸部に近接して配設され、前記回転子本体の回転位置を検出する磁気センサと、
前記回転子本体の側面にその一端部が当設固定され、ほぼ漏斗状のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子本体の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置。 - 筒状であってその内周面の断面が略テーパ状の固定架台と、
前記固定架台の内径寸法の小さい側に配設され、その内周側に可動部がある軸受と、
前記軸受の可動部の内周側にその一端部が嵌合された回転自在の軸受側回転架台と、
前記軸受側回転架台の他端の端面にその一端が固定された磁性材料からなる円環状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周面に複数の磁極N、Sが交互になるように配置固定された永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記軸受側回転架台とは反対側の側面にその一端が固定され、略漏斗のロータ側回転架台と、
前記ロータ側回転架台に取付けられたX線管と、
前記X線管から出射され被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、
前記永久磁石の外周側であって、これと所定の空隙を介して配置され、前記固定架台の 内周面に固定された円環状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に有するスロットに収納された固定子巻線と、
前記ロータ側回転架台の他端部であって管軸に対して直交するように固定され、
円環状であって中央部に複数のスリットが周期的に形成された被検出体と、
前記被検出体の板面において前記スリットの形成されている所望の位置に等間隔に配設され、磁極位置を検出する反射率の異なる複数の非磁性体と、
前記被検出体の非磁性体に近接するように前記固定架台に固定され、配設され、前記回転子本体の永久磁石の磁極位置を検出する光センサと、
前記被検出体のスリットに近接するように前記固定架台に固定され、前記X線管の回転位置を検出する磁気センサと、
前記ロータ側回転架台であって前記回転子鉄心の配置されている位置とは大径側に配置固定され、前記X線管の電源に電力を供給するためのスリップリングと、
を具備したX線コンピュータ断層撮影装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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