特表 2021-528830 放熱を有する磁気アシストアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2021-528830(P2021-528830A)

(43)【公表日】2021年10月21日

(54)【発明の名称】放熱を有する磁気アシストアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/10 20060101AFI20210924BHJP

【ＦＩ】

   H01J35/10 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2021-514083(P2021-514083)

(86)(22)【出願日】2019年9月23日

(85)【翻訳文提出日】2021年4月16日

(86)【国際出願番号】US2019052444

(87)【国際公開番号】WO2020068675

(87)【国際公開日】20200402

(31)【優先権主張番号】16/146,914

(32)【優先日】2018年9月28日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】517023736

【氏名又は名称】ヴァレックス イメージング コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ロビンソン、ヴァンス スコット

(72)【発明者】

【氏名】グリーンランド、ケイシー オソー

(72)【発明者】

【氏名】ボストロム、ニール

(57)【要約】

一例では、リフトアセンブリは、Ｘ線管の回転可能なアノードに力を及ぼし得る。リフトアセンブリは、リフトシャフト及びリフト電磁石を含み得る。リフトシャフトは、アノードに結合され得、かつ、アノードの回転軸の周りを回転するように構成され得る。リフト電磁石は、磁力をリフトシャフトに半径方向に加えるように構成され得る。リフト電磁石は、リフトシャフトに向けて配向された第１の極及び第２の極を含み得る。巻線は、第１の極の周りに配置され得る。リフトアセンブリは、放熱構造を含み得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線管の回転可能なアノードに力を及ぼすように構成されたリフトアセンブリであって、
前記アノードに結合され、かつ前記アノードの回転軸の周りを回転するように構成されたリフトシャフトと、
前記リフトシャフトに磁力を実質的に半径方向に加えるように構成されたリフト電磁石であって、前記リフトシャフトに向けて配向された少なくとも第１の極及び第２の極を備える、前記リフト電磁石と、
少なくとも前記第１の極の周りに配置された巻線と、
放熱構造と、
を備える、リフトアセンブリ。

【請求項2】

前記放熱構造が、前記リフト電磁石の周りに冷却剤を導くように構成されたダクト、シュラウド、またはジェットを備える、請求項１に記載のリフトアセンブリ。

【請求項3】

前記放熱構造が、少なくとも部分的に前記リフト電磁石を囲んで冷却剤を前記リフト電磁石の周りに押しやるシュラウドを備える、請求項１に記載のリフトアセンブリ。

【請求項4】

前記放熱構造が、前記巻線に結合された、前記巻線から延在する、または前記巻線に埋め込まれた１つまたは複数のフィンを備える、請求項１に記載のリフトアセンブリ。

【請求項5】

前記フィンが、前記リフトシャフトに対して垂直に配向されている、請求項４に記載のリフトアセンブリ。

【請求項6】

前記フィンが、前記リフトシャフトに対して平行に配向されている、請求項４に記載のリフトアセンブリ。

【請求項7】

前記放熱構造の最大寸法が、前記リフトシャフトに対して実質的に平行または実質的に垂直である、請求項１から６のいずれか一項に記載のリフトアセンブリ。

【請求項8】

前記放熱構造が、前記リフト電磁石の外表面、前記巻線、または前記リフト電磁石と前記巻線との間に配置された熱インターフェース材料である、請求項１から７のいずれか一項に記載のリフトアセンブリ。

【請求項9】

前記熱インターフェース材料が、少なくとも部分的に前記リフト電磁石を囲む冷却剤の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する、請求項８に記載のリフトアセンブリ。

【請求項10】

前記熱インターフェース材料が、前記巻線に少なくとも部分的に適合するか、または、前記熱インターフェース材料が、サーマルグリース、エポキシ、充填剤、もしくはポッティング材料を備える、請求項８に記載のリフトアセンブリ。

【請求項11】

前記放熱構造が、前記リフト電磁石を通って流体の流れの方向に延在する１つまたは複数の開口部を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のリフトアセンブリ。

【請求項12】

前記開口部が、前記第１の極と前記第２の極との間の空間まで延在する、請求項１１に記載のリフトアセンブリ。

【請求項13】

前記第１の極の上に配置された１つまたは複数のチャネルと、
前記リフト電磁石を通って前記チャネルまで延在する１つまたは複数の開口部と、
をさらに備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載のリフトアセンブリ。

【請求項14】

少なくとも部分的に前記リフト電磁石の周りに配置された冷却剤をさらに備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載のリフトアセンブリ。

【請求項15】

前記巻線が、外側巻線及び内側巻線を備え、
前記外側巻線は、前記内側巻線よりも高い抵抗を有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のリフトアセンブリ。

【請求項16】

Ｘ線源のアノードアセンブリを回転させることと、
前記アノードアセンブリに結合されたリフトシャフトにリフト電磁石によって磁力を加えることと、
放熱構造を使用して前記リフト電磁石を冷却することと、
を含む、方法。

【請求項17】

前記リフト電磁石を前記冷却することが、少なくとも部分的に前記リフト電磁石の周りに冷却剤を導くことを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記リフト電磁石を前記冷却することが、冷却剤を、前記リフト電磁石の周りに導くダクト、シュラウド、またはジェットを使用して、少なくとも部分的に前記リフト電磁石の周りに前記冷却剤を押しやることを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記リフト電磁石を前記冷却することが、冷却剤を、前記リフト電磁石に結合されたフィンを通して、または前記リフト電磁石に画定された開口部もしくはチャネルを通して導くことを備える、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

Ｘ線源の回転可能なアノードに力を及ぼすように構成されたリフトアセンブリであって、
前記アノードの回転軸の周りを回転するため前記アノードに結合されたリフトシャフト手段と、
磁力を前記リフトシャフト手段に半径方向に加えるためのリフト電磁石手段と、
前記リフト電磁石手段を冷却するための放熱手段と、
を備える、リフトアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、Ｘ線撮像システムに関し、Ｘ線撮像システムで用いられるＸ線源用の磁気リフトアセンブリに関する実施形態を含む。

【0002】

Ｘ線撮像システムは、通常、Ｘ線源、検出器、ならびに、Ｘ線源及び検出器用のガントリなどの支持構造を含む。動作中、Ｘ線源は、通常、Ｘ線などの放射線を物体に向けて放出する。放射線は物体を通過し、検出器に衝突する。検出器は、放射線を受け、受けた放射線を表すデータを送信する。

【0003】

Ｘ線源は、真空ギャップによって分離されたカソード及びアノードを含む。Ｘ線は、電子を放出するカソードのエミッタに電流を流すことによって生成される。電子は、アノードに向かって加速し、次いでアノードに衝突する。電子がアノードに衝突すると、エネルギーの一部がＸ線に変換される。入射電子ビームのエネルギーの大部分は、アノードにおいて熱に変換される。電子ビームがターゲットに当たると高温が発生するため、アノードには、円盤状のアノードターゲットを回転させるなど、発生した熱を分散させる機能を含めることができる。円盤状のアノードターゲットは、ベアリングアセンブリを介して誘導モータによって回転され得る。

【0004】

Ｘ線源及び放射線検出器は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムまたはスキャナなどのＸ線撮像システムにおける構成要素であり得る。Ｘ線撮像システムは、Ｘ線源及び検出器の両方を回転させて異なる角度における物体の様々な画像を生成するガントリを含む。ガントリの回転及び／またはアノードの回転によって課された重（Ｇ）力は、Ｘ線源の構成要素に応力をもたらし得る。特に、ガントリ及び／またはアノードの回転から生じたＧ力は、回転しているアノードを備えるＸ線源のベアリングアセンブリに応力をもたらし得る。さらに、ベアリングアセンブリへの応力は、回転速度が増加するにつれて増大し得るが、高性能Ｘ線源及びＣＴシステムでは回転速度の増加が望ましい場合がある。本開示は、回転しているＸ線撮像システム（例えば、ＣＴスキャナ）におけるベアリングアセンブリへの応力を低減することに関する解決策を含む。

【0005】

本明細書中で請求される主題は、不利な点を解決するまたは上記のような環境でのみ動作する実施形態に限定されるものではない。むしろ、この背景は、本明細書中に記載されたいくつかの実施形態が実施され得る１つの例示的な技術領域を説明するためにのみ提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】例示的なＸ線源の概略図である。

【図2A】例示的なガントリの斜視図である。

【図2B】回転しているアノードＸ線源を含む図２Ａのガントリの一部の斜視図である。

【図3A】Ｘ線源の別の例の斜視図である。

【図3B】図３ＡのＸ線源の斜視断面図である。

【図3C】図３ＡのＸ線源の側面断面図である。

【図3D】Ｘ線源の別の例の側面断面図である。

【図3E】Ｘ線源の別の例の側面断面図である。

【図4A】Ｘ線管に実装され得るリフト電磁石の例の斜視図である。

【図4B】図３Ｄのリフト電磁石の底面断面図である。

【図5】Ｘ線管に実装されているリフト電磁石の別の例の斜視図である。

【図6】Ｘ線管に実装されているリフト電磁石の別の例の斜視図である。

【図7A】リフト電磁石の別の例の斜視図である。

【図7B】図７Ａのリフト電磁石の上面図である。

【図8A】リフト電磁石の周りに流れを導く例示的なシュラウドの上面概略図である。

【図8B】図８Ａのシュラウドの底面概略図である。

【図8C】リフト電磁石の周りに流れを導く例示的なシュラウドの上面概略図である。

【図8D】図８Ｃのシュラウドの底面概略図である。

【図9】リフト電磁石の別の例の概略断面図である。

【図10】リフト電磁石の別の例の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

図面を参照し、開示の様々な態様を説明するために特定の言語を使用する。図面及び説明をこのように用いることは、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。追加の態様は、特許請求の範囲を含む開示に照らして明らかになり得、または、実践によって学習され得る。

【0008】

本発明は、Ｘ線管の回転構成要素への負荷を低減するために使用され得るリフトアセンブリによって生成された熱を放散するための実施形態に関する。Ｘ線管は、動作中に熱を発生させる。したがって、Ｘ線管は、発生した熱を拡散するためアノードを回転させるなどの特徴を含み得る。しかしながら、回転しているアノードの回転構成要素は、ＣＴシステムにおけるガントリの回転に起因する力を受け得る。かくして、リフトアセンブリをＸ線管に組み込んで、回転構成要素にかかる力を相殺し得る。そのようなリフトアセンブリはまた、放散される必要があり得る熱を発生させ得る。したがって、開示された実施形態は、リフト電磁石によって発生した熱を放散するための例示的な構成を含む。

【0009】

ここで、開示の例示的な実施形態の様々な態様を説明するために、図面を参照する。図面は、そうした例示的な実施形態の図形表現及び概略表現であり、開示を限定するものではなく、必ずしも縮尺通りに描かれているわけでもないことが理解されよう。

【0010】

図１は、回転可能な円盤状のアノード１２２を備えた例示的な回転式または回転しているアノードＸ線源１００の概略図である。Ｘ線源１００は、ハウジング１０２、及びハウジング１０２内のＸ線インサート１１０を含む。ハウジング１０２は、インサート１１０を囲む。絶縁油または空気などの流体冷却剤が、ハウジング１０２とインサート１１０の間の空間または空洞を満たし、Ｘ線源１００によって生成された熱を放散し得る。

【0011】

カソード１１２を含むカソードアセンブリ１１４及びアノードアセンブリ１２０は、インサート１１０によって画定された真空エンクロージャ（または真空エンベロープ）内に配置される。アノードアセンブリ１２０は、アノード１２２、ベアリングアセンブリ１３０、及びベアリングアセンブリ１３０に機械的に結合されたロータ１２８を含む。アノード１２２は、カソード１１２から離間し、かつ、反対の位置に配置されている。アノード１２２及びカソード１１２は、アノード１２２とカソード１１２の間に高電圧差（または高電位）の印加を可能にする電気回路において接続されている。カソード１１２は、電源に接続された電子エミッタ１１６を含む。

【0012】

Ｘ線源１００の動作に先立って、インサート１１０は、インサート１１０によって囲まれ得る真空を生成するために排気され得る。動作中、熱及び電位が、カソード１１２の電子エミッタ１１６に印加されて、図１において「ｅ」として示される電子を、熱電子放出によってカソード１１２から放出させる。次に、アノード１２２とカソード１１２の間に高電圧差を印加すると、電子「ｅ」が、電子エミッタ１１６から、アノード１２２上に配置された焦点トラック１２４上の焦点に向けて加速する。焦点トラック１２４は、例えば、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）または他の適切な材料といった、高原子（「高Ｚ」）番号を有する材料を含み得る。電子「ｅ」が加速すると、それらは、かなりの量の運動エネルギーを獲得し、回転している焦点トラック１２４に当たると、この運動エネルギーの一部は、図１において「ｘ」として示されるＸ線に変換される。

【0013】

焦点トラック１２４は、放出されたＸ線「ｘ」がＸ線源ウィンドウ１０４を通過し得るように配向されている。ウィンドウ１０４は、ベリリウム（Ｂｅ）などのＸ線透過性材料を含むので、焦点トラック１２４から放出されたＸ線「ｘ」は、ウィンドウ１０４を通過して、意図された物体、次いで検出器に当たってＸ線画像を生成する。

【0014】

電子「ｅ」が焦点トラック１２４に当たると、電子「ｅ」のかなりの量の運動エネルギーは熱をもたらし、その大部分は、焦点トラック１２４に、特に焦点の領域に伝達される。焦点トラック１２４上の特定の焦点における熱を低減するため、円盤状のアノードターゲットは、通常はロータ１２８及びステータ１０６を含む誘導モータを使用して、高速で回転される。誘導モータは、トルクを生成するのに必要なロータ１２８における電流がステータ巻線との電磁結合によって得られる交流（ＡＣ）電動機であり得る。ロータ１２８は、ロータの回転がアノードに伝達されるように、ベアリングアセンブリ１３０のハブを通してアノード１２２に機械的に結合されている。他の構成では、モータは、直流（ＤＣ）モータであり得る。

【0015】

電子「ｅ」によって生成された熱によるアノード１２２の過熱を回避するために、ロータ１２８は、アノード１２２を、電子「ｅ」のビームにさらされるアノードの領域が焦点トラック１２４に沿って変動するように、シャフトの中心線の周りを高速度（例えば、８０から３００Ｈｚ）で回転させる。Ｘ線源１００はまた、アノード１２２及びカソード１１２によって生成される熱を管理するための他の冷却機能を含むことができる。

【0016】

Ｘ線源（Ｘ線源１００など）及び放射線検出器は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナなどの回転Ｘ線撮像システムに含めることができる。ＣＴは、単一のスキャン操作（「スキャン」）でいくつかの投影画像（「Ｘ線投影」）を収集することによって物体の内部構造を撮像することを含むものであり、人体の選択された部分の内部構造を見るために医療分野で広く使用される。通常、いくつかの２次元投影は物体から作成されており、物体の３次元表現は、様々な断層撮影再構成法を用いて、これらの投影から構成される。３次元画像から、物体を通る従来のＣＴスライスを生成することができる。２次元投影は、通常、Ｘ線源からの放射線を、物体を通して透過させ、その放射線を２次元撮像デバイス（すなわち、放射線検出器）またはピクセル検出器のアレイ（単に「ピクセル」と呼ばれる）を含み得るイメージャ上に収集することによって生成される。このようなＣＴシステムの一例を図２Ａに示す。

【0017】

図２Ａは、回転しているＸ線システムのガントリ２００の例を示す。一部の状況では、ガントリ２００は、回転しているアセンブリまたはガントリアセンブリと呼ばれ得る。ガントリ２００は、回転可能なガントリフレーム２０２を支持する静止ガントリフレーム２０４を含む。回転可能なガントリフレーム２０２は、Ｘ線源２１０及び放射線検出器またはイメージャ（図示せず）を支持し得る。ガントリ２００はまた、回転している構成要素及び／または静止ガントリフレーム２０４を囲み美的カバーを提供するためのガントリカバー２０６も含む。

【0018】

回転可能なガントリフレーム２０２は、回転可能なガントリフレーム２０２のガントリ開口２０８の軸の中心の周りを回転する環状形状（すなわち、リング形状）を含み得る。回転可能なガントリフレーム２０２上に配置された構成要素にかかる、矢印２６０で示される遠心力（またはガントリ力）は、重力（ｇ−力、Ｇの、ｇの、またはＧ負荷）の単位を上回り得、ｇ−力の倍数（例えば、ｇ−力の２０倍）であり得る。例えば、Ｘ線源２１０が回転可能なガントリフレーム２０２上に軸の中心から半径０．７メートルで取り付けられ、回転可能なガントリフレーム２０２が、０．２７５秒／回転（秒／回転）で回転している場合、ベアリングアセンブリなどの、Ｘ線源２１０上の構成要素は、３７ｇの力を受け得る。

【0019】

一般に、ＣＴスキャナは、より高い回転ガントリ速度で動作することが望ましい。しかしながら、ガントリがより高速で回転するＣＴスキャナの動作は、ベアリングアセンブリはより大きな力（例えば、ガントリの回転によるｇ−力）を受けるので、Ｘ線源のベアリング寿命に悪影響を与え得る。そのような状況では、より高いガントリ速度、及び結果として生じる遠心力２６０は、ベアリングアセンブリの寿命を縮め得る。

【0020】

一部のＸ線源は、より高い力（例えばｇ−力）を効果的に処理可能であり得る液体金属ベアリング（ＬＭＢ）を実装する。しかしながら、ＬＭＢの実装は、コストを大幅に増加させる可能性があり、システム設計（例えば、Ｘ線源の設計）への大幅な変更を必要とし得る。

【0021】

他のＸ線源は、Ｘ線源の回転している構成要素の支持を磁気的に支援するために、かつ、ベアリングアセンブリにかかる力を低減させるために、磁気リフト構成を実装し得る。一部の状況では、そのような構成は、既存の撮像システムに実装され得るので、かつ／または、非常に費用効果の高い後方互換性の向上を提供し得るので、ＬＭＢよりも有利な場合がある。図２Ｂに注目して、磁気リフト構成の例をさらに詳細に説明する。

【0022】

図２Ｂは、ガントリ２００の一部、特に、回転可能なガントリフレーム２０２に取り付けられたＸ線源２１０を示す。Ｘ線源２１０は、源ハウジング２１１、カソード（図１の１１２）によって放出された電子を受けることができるアノード２４２、アノード２４２のシャフト２４３に結合されたロータ２３４、ロータ２３４を囲むステータ２３２、ロータ２３４に結合された強磁性リフトシャフト２２６、及び、矢印２６２によって示される磁気揚力をリフトシャフト２２６に提供し、それによってロータ２３４及びアノード２４２のシャフト２４３を、遠心力と反対に、ガントリの回転軸に関して半径方向に沿って「リフトする」ことができるリフト電磁石２２２（またはリフト多極電磁石または電磁石）を含む。

【0023】

本明細書中で使用される場合、リフトするとは、リフトシャフト２２６の半径方向に沿って力を加えることを指す。リフト力または揚力は、２つの構成要素を引き寄せる（例えば、リフトシャフト２２６及びリフト電磁石２２２）引力または２つの構成要素を押し分ける（例えば、リフトシャフト２２６及びリフト電磁石２２２）斥力もしくは反発力であり得る。本開示では、リフト力または揚力を引力として参照するが、リフト力または揚力は、半径方向に沿った任意の大きさ（正または負）を有する力であり得る。

【0024】

説明のために、図２Ｂは、垂直方向のｙ−軸、水平方向のｘ−軸、及びｘ−ｙ平面に直交するｚ−軸を有するデカルト座標系を含む。ガントリ２００の回転は、ｘ−ｙ平面で生じ、アノード２４２のシャフト２４３の中心線またはアノード２４２の回転軸は、ｚ−軸に平行に延在する。ガントリの回転中、遠心力２６０は、ガントリ２００の軸２１３に直交してＸ線源２１０に加えられる。

【0025】

リフト電磁石２２２は、磁気揚力２６２（例えば、磁力、反作用力、または平衡力）を、ベアリングアセンブリまたはアノードアセンブリにかかる力（ガントリ２００の遠心力２６０を含む）を相殺、減衰、低減、または平衡化するように、遠心力２６０と実質的に反対の方向に加え得る。磁気揚力２６２は、以下の１つまたは複数をもたらし得る：振動またはノイズを低減する、ベアリング寿命を延ばす、ベアリング負荷能力を高める、熱接触を制御する、回転しているアセンブリのセンタリング及び精度を向上させる、ならびに、より小さなベアリング（例えば、ボールベアリングまたは他の回転ベアリング）の使用を可能にする。追加的にまたは代替的に、磁気揚力２６２の支援により、回転しているアノードＸ線源において他のベアリングタイプの使用が可能になり得る。医用撮像の場合、振動及びノイズを低減することで、患者及び／または医療スタッフの経験も向上し得る。

【0026】

図３Ａは、Ｘ線源２１０の斜視図を示す。図３Ａに示されるように、Ｘ線源２１０は、カソード及びアノードを真空エンクロージャ（または真空エンベロープ）に囲む壁（例えばインサート壁、真空壁または真空エンベロープ壁）を含む、インサート２１２とも称されるエンベロープを含み得る。インサート２１２は、アノードアセンブリ２４０、ベアリングアセンブリ２５０、モータアセンブリ２３０、及びリフトアセンブリ２２０を囲み得る。リフト電磁石２２２は、巻線（またはコイルまたはワイヤ）２２４が示されるように極の間でコア２２５の周りにまたは極の周りに巻かれた、「Ｍ」または「Ｗ」形状に形成された３つの極を有するリフト電磁石コア２２５を含み得る。

【0027】

図３Ｂは、Ｘ線源２１０の斜視断面図を示し、図３Ｃは、Ｘ線源２１０の側面断面図を示す。図３Ｂから図３Ｃに示されるように、アノードアセンブリ２４０、ベアリングアセンブリ２５０、モータアセンブリ２３０、及びリフトアセンブリ２２０は、アノードアセンブリ中心線（またはベアリング中心線）２４８の周りでの回転を容易にし得る。アノードアセンブリ２４０は、アノード２４２、及びアノード２４２を支持するアノード外側シャフト２４４を含む。アノードアセンブリ２４０はまた、アノード外側シャフト２４４に結合されかつベアリングアセンブリ２５０のベアリング２５２及び２５４に回転可能に結合されているアノード内側シャフト２４６も含む。

【0028】

アノード内側シャフト２４６は、少なくとも１つのベアリングレース（例えば、ボールベアリングレース）を含み得る。例えば、図示の構成では、ベアリングアセンブリ２５０は、アノード内側シャフト２４６上の外側ボールベアリング２５２及び対応するレース、ならびに内側ボールベアリング２５４及び対応するレースを含む。本明細書で使用される場合、外側とは、アノードアセンブリ２４０の縁により近い、アノード２４２により近い、またはモータアセンブリ２３０からより離れた相対位置を指す。内側とは、アノードアセンブリ２４０の中部により近い、アノード２４２からより離れた、またはモータアセンブリ２３０により近い位置を指す。

【0029】

図示の実施形態は、ローラ要素ベアリング（例えば、工具鋼ボールベアリングまたは工具鋼レースウェイ）を含むが、他の実施形態では、他のベアリングタイプが実装され得る。例えば、他の構成は、すべり軸受（例えば、スリーブ軸受またはジャーナル軸受）、または液体金属軸受などの流体軸受を含み得る。参照によりその全体が本明細書に援用される、２０１５年１２月１４日に出願された「液体金属の防湿コーティング」と題された米国特許出願第１４／９６８，０７８号は、液体金属軸受の例を開示している。

【0030】

モータアセンブリ２３０は、ステータ２３２及びロータ２３４を含み得る。ロータ２３４は、一端にロータボイド２３６または開口部を含み、それは円筒形であり得る。ロータボイド２３６は、ロータ２３４が、アノードシャフト（例えば、アノード内部シャフト２４６）に取り付けられること、及び／またはベアリング中心線２４８と位置合わせされることを可能とする。構成要素（例えば、アノードシャフト、ロータ２３４、またはロータシャフト）は、恒久的または半恒久的な締結または取付け機構を使用して互いに取り付けられ得る。モータアセンブリ２３０に近接するインサート壁２１５（またはインサート壁の一部）は、ロータ２３４とステータ２３２の間に配置され得る。ステータ２３２の巻線の磁場からの電磁誘導は、インサート壁２１５を通過してロータ２３４に到達し得る。インサート壁２１５とロータ２３４の間の小さな隙間により、ロータ２３４は機械的抵抗なしに回転することが可能となる。

【0031】

リフトアセンブリ２２０は、ロータ２３４に結合されたリフトシャフト２２６、及びリフトシャフト２２６に磁力を加え得るリフト電磁石２２２を含む。リフトシャフト２２６は、リフトシャフトボイド２２７または開口部を含み得、それは円筒形であり得る。ロータ−リフトシャフトアダプタ２３８は、ロータ２３４をリフトシャフト２２６に結合させ得る。ロータ−リフトシャフトアダプタ２３８は、両方とも動作のために磁場を用いるモータアセンブリ２３０とリフトアセンブリ２２０の間の磁気絶縁を向上させるために非強磁性材料を含み得る。図示されていない構成では、リフトシャフト２２６は、ロータ２３４と統合され得る、または、ロータ２３４に恒久的に取り付けられ得る（例えば、溶接またはろう付けされる）。

【0032】

リフト電磁石２２２は、リフトシャフト２２６に向けて配向された少なくとも２つの極を含み得る。いくつかの構成では、リフト電磁石２２２は、巻線２２４が極の間でコア２２５（またはコアウェブ）の周りに巻かれた、「Ｍ」または「Ｗ」形状に形成された３つの極（三極）を含み得る。

【0033】

材料の選択は、リフト電磁石２２２またはリフトシャフト２２６などの磁気デバイスの性能に影響を及ぼし得る。磁性材料は、真空において（例えば、Ｘ線源の真空エンベロープ）かつ処理後、磁化されたままであり、冷間引抜炭素磁性鉄（ＣＭＩ−Ｃ）などの真空対応である必要がある。

【0034】

リフト電磁石２２２またはリフトシャフト２２６は、強磁性かつ／またはフェリ磁性材料を含み得る。本明細書で使用される場合、技術を説明するのを簡単にするために、「強磁性」材料は、自発磁化を示すことができる材料（すなわち、強磁性材料またはフェリ磁性材料のいずれか）を指す。

【0035】

コア２２５の周りの巻線２２４は、エナメル磁石線（すなわち、トランス線またはリッツ線）などの、電気的に絶縁されたシースを備える導電性材料（例えば、銅またはアルミニウム）を含み得る。

【0036】

リフトシャフト２２６とリフト電磁石２２２の間の揚力を低減することができる２つの要因は、リフトギャップのサイズ、及び透磁率が１より大きいインサート壁などの間隙物質の存在である。図３Ｃに示すように、リフトギャップ２２８は、リフトシャフト２２６とリフト電磁石２２２の間の間隔であり得る。リフトギャップ２２８は、インサート壁２１４とリフトシャフト２２６の間の真空とともに、リフトアセンブリ２２０に近接するインサート壁２１４を含み得る。いくつかの例では、リフトギャップ２２８は、リフト電磁石２２２及びインサート壁２１４が異なる電位を有する場合などの、リフト電磁石２２２がインサート壁２１４に接触しない場合、インサート壁２１４とリフト電磁石２２２の間に空間を含み得る。真空を含むリフトギャップ２２８は、リフトシャフト２２６が機械的抵抗（例えば、インサート壁２１４またはリフト電磁石２２２に接触することによる摩擦）なしに回転するためのクリアランスを提供する。

【0037】

真空及び空気は、１という比透磁率（μｒで表される）を有し、したがって、電磁石シャフト２２６とリフト電磁石２２２の間の電磁結合の減衰を最小化する。インサート壁２１４は、通常、リフト電磁石２２２とリフトシャフト２２６の間の電磁結合の減衰を増加させ揚力を低減するように透磁率＞１の導電性材料からなる。

【0038】

リフトアセンブリ２２０は、（リフトシャフト２２６を介して）回転しているアセンブリに磁気揚力を加え得、それによって、例えば、ベアリングアセンブリ２５０及びその構成要素の動作寿命を向上させ、かつ／または、耐荷重能力を高めることができる。リフト電磁石２２２の磁力は、ガントリ（例えば、ガントリ２００）の遠心力などの、ベアリングアセンブリ２５０への負荷を相殺するために、ならびに振動を抑制しアノードアセンブリ（例えばアノードアセンブリ２４０）またはＸ線源の他の回転構成要素に安定性を加えるために使用され得る。リフトアセンブリ２２０によって生成された力は、質量中心（または質量中心以外）を含む、回転しているアセンブリのどこにでも加えられ得、力を提供する磁気リフトデバイスの１つまたは組み合わせを使用し得る。

【0039】

前述のように、Ｘ線管は、動作中に熱を発生する。例えば、電子がアノードの焦点軌道またはターゲットに当たると、電子の運動エネルギーが熱を生成する。追加的にまたは代替的に、ベアリングアセンブリ、電磁石リフトアセンブリ及び／またはモータアセンブリは、摩擦及び／またはジュール加熱を介して熱を発生させ得るが、熱量は、電子がアノードに当たることから発生する熱よりも少なくあり得る。発生した熱は、Ｘ線管の構成要素に熱ストレスを与えることを回避するために、放散される必要があり得る。

【0040】

したがって、Ｘ線管は、熱を放散するための特徴を含み得る。例えば、回転している円盤状のアノードを実装して、電子ビームによって発生した熱をより広い領域に拡散させ得る。液体または空気などの流体冷却剤が、ハウジングと真空エンベロープを画定するインサートの間の空間または空洞を満たし、Ｘ線源によって発生された熱を放散し得る。冷却流体は、インサート及びモータステータなどの、Ｘ線管の様々な部分を囲んで冷却し得る。いくつかの構成では、冷却流体は、絶縁油または他の適切な冷却剤であり得る。追加的にまたは代替的に、Ｘ線管は、冷却流体からＸ線管の外部に熱を放散させるための熱交換器を含み得る。

【0041】

リフトアセンブリがＸ線管に組み込まれて、ＣＴシステムにおけるガントリの回転に起因する回転構成要素への力を相殺するとき、リフトアセンブリはまた、放散される必要のあり得る熱も発生させ得る。ガントリの回転力を相殺するために必要な揚力を生成するために、リフト電磁石は、そのコアまたは巻線を通過する相対的に高い電流を必要とし得る。一例では、５アンペア（Ａ）以上の電流がリフト電磁石の巻線を通過し得る。この電流によって巻線が加熱され得、状況によっては、５００ワット（Ｗ）以上の熱が発生する。リフト電磁石によって発生した熱が適切に放散されない場合、リフトアセンブリ及び／またはＸ線管の様々な構成要素に支障をきたし得る。例えば、電気絶縁体（例えば、巻線の周り）または他の電気配線は、過度の熱によって損傷し得る。別の例では、Ｘ線管のインサートを囲む冷却剤（例えば、絶縁油）は、過度の熱にさらされると化学変化を起こして機能しなくなる場合がある。したがって、リフトアセンブリ及びＸ線管が適切に動作するために、リフトアセンブリによって発生した熱を放散する必要があり得る。

【0042】

したがって、開示された実施形態は、リフト電磁石によって発生した熱を放散するための例示的な構成を含む。例えば、いくつかの実施形態では、リフト電磁石は、リフト電磁石を囲む絶縁油などの冷却剤によって冷却され得る。いくつかの構成では、リフト電磁石を冷却する冷却剤は、Ｘ線管の他の部分（例えば、アノード、ベアリングアセンブリ及び／またはモータアセンブリ）を冷却する冷却剤と同じであり得、Ｘ線管のハウジングとインサートの間に配置され得る。

【0043】

さらに、開示された実施形態は、本明細書中で放熱構造、サーマル放散構造、冷却構造、または熱伝達構造と呼ばれる、リフト電磁石から冷却剤への放熱を増加させるための例示的な構成を含む。例えば、相対的に高い熱伝導率を有する材料を様々な構成要素のインターフェースに実装して、放熱を増加させ得る。別の例では、リフト電磁石の巻線またはコアなどの特定の構成要素の表面積を増加させて、放熱を向上させ得る。

【0044】

さらに、開示された放熱構造は、リフト電磁石の周りに冷却剤を導いてリフト電磁石に近接しての冷却剤の流れを向上させ、それによって冷却を向上させる構成を含む。いくつかの例示的な構成は、冷却剤の流れをリフト電磁石に近接するように導くために、自由対流を実装している。そのような構成では、ガントリの回転力が、冷却剤を、リフト電磁石に近接する流れに導き得る。フィンまたは薄い熱伝導性平面構造は、冷却剤が冷却剤の流れまたは回転しているガントリの遠心力によって駆動されると放熱を増加させるように配向され得る。他の構成では、強制対流を実装して、冷却剤の流れをリフト電磁石に近接するように導き得る。そのような構成では、フィンは、冷却剤がリフト電磁石に近接して駆動されると強制対流の放熱を増加させるように配向され得る。

【0045】

図４Ａは、リフト電磁石３００の例の斜視図を示す。リフト電磁石３００は、図３Ｃのリフト電磁石２２２に関して説明された適切な態様、例えばコア３０２及び３つの極３０４、３０６、３０８を含み得る。巻線３１０、３１２、及び３１４は、極３０４、３０６、３０８の間でコア３０２の周りに巻き付けられ得る。巻線３１０、３１２、３１４は、ポリマー（例えば、ポリイミド、または別の適切な絶縁材料）などの、電気的に絶縁されたシースを備えた導電性材料（例えば、銅、アルミニウムまたは別の適切な導電性材料）を含み得る。

【0046】

図４Ｂは、リフト電磁石３００の底面断面図を示す。図示のように、熱インターフェース３１６は、巻線３１０、３１２、３１４と極３０４、３０６、３０８（または極３０４、３０６、３０８に近接するコア３０２）の間に配置され得る。熱インターフェース３１６は、相対的に高い熱伝導率を有する材料を含み得、動作中に巻線３１０、３１２、３１４から離れて熱が伝達するのを容易にし得る。図示されていないが、熱インターフェース３１６はまた、巻線３１０、３１２、３１４またはリフト電磁石３００の他の部分の周りに配置され得る。いくつかの構成では、熱インターフェース３１６は、リフト電磁石３００または巻線３１０、３１２、３１４の外面に配置され得る。

【0047】

熱インターフェース３１６は、リフト電磁石３００の動作中（例えば、ガントリが回転しているとき）、ヒートシンクとして機能し得るコア３０２への熱の伝達を容易にし得る。いくつかの構成では、コア３０２の相対的に大きな熱質量は、リフト電磁石３００の動作中、巻線３１０、３１２、３１４で発生した熱を格納し得る。格納された熱は、リフト電磁石３００がオフにされた後、冷却剤に（例えば、リフト電磁石３００を囲む冷却剤に）伝達され得る。特に、ガントリが回転しておらずしたがってリフト電磁石３００が動作する必要がないとき、スキャンとスキャンの間に、熱は冷却剤に伝達され得る。追加的にまたは代替的に、熱インターフェース３１６は、巻線３１０、３１２、３１４及びコア３０２から冷却剤への熱の伝達を容易にし得る。熱インターフェース３１６は、異なる構成要素間の熱接触面積を増加させることによって放熱を容易にし得る。

【0048】

熱インターフェース３１６は、相対的に高い熱伝導率を有する固体または液体材料を含み得る。いくつかの構成では、熱インターフェース３１６の熱伝導率は、冷却剤（例えば、絶縁油）の熱伝導率よりも高くあり得る。追加的にまたは代替的に、熱インターフェース３１６は、巻線３１０、３１２、３１４及びコア３０２の表面に適合する材料（すなわち、「適合材料」）を含み得、それにより、十分に大きな表面積との良好な熱接触を形成する。熱インターフェース３１６は、一部の領域で少なくとも部分的に冷却剤に接触し得るので、熱インターフェース３１６の材料は、それが冷却剤中で化学変化を起こさないように、かつ／または、冷却剤を汚染し得る材料を冷却剤中に放出しないように選択され得る。

【0049】

いくつかの構成では、熱インターフェース３１６は、相対的に高い熱伝導率を有するサーマルグリース、エポキシ、充填剤、またはポッティング材料であり得る。他の構成では、熱インターフェース３１６は、相対的に高い熱伝導率を有する箔であり得る。例えば、熱インターフェース３１６は、少なくとも０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間、または５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有する材料を含み得る。熱インターフェース３１６は、銅、金、銀、ダイアモンド、窒化ホウ素、アルミニウムまたは他の適切な材料などの材料を含み得る。

【0050】

熱インターフェース３１６は、任意の適切な技術を用いて配置または形成され得る。例えば、熱インターフェース３１６は、巻線３１０、３１２、３１４がコア３０２の周りに巻かれる前に、極３０４、３０６、３０８の周りに配置され得る。別の例では、熱インターフェース３１６は、巻線３１０、３１２、３１４とコア３０２の間の位置に液体または粘弾性固体として注入され得る。ガスまたはエアポケットは、排気または別の適切な手法で取り除かれ得る。次に、熱インターフェース３１６は硬化され得る、または、固化が可能となり得る。

【0051】

図５及び６は、リフト電磁石４００の別の例の斜視図を示す。リフト電磁石４００は、図３Ｃのリフト電磁石２２２及び／または図４Ａのリフト電磁石３００に関して説明された適切な態様を含み得る。特に、リフト電磁石４００は、コア４０２を含み、３つの極４０４、４０６、４０８を有する。巻線４１０、４１２、及び４１４は、極４０４、４０６、４０８の間でコア４０２の周りに巻き付けられ得る。

【0052】

図５に示されるように、リフト電磁石４００は、巻線４１０、４１２、及び４１４の１つまたは複数の上に配置された突起またはフィン４１６（例えば、薄い熱伝導性平面構造）を含み得る。図５は、極４０４上に配置されたフィン４１６を示しているが、他の極４０６、４０８もまた、フィン４１６を含み得る。追加的にまたは代替的に、図４Ｂに示されるように、リフト電磁石４００は、巻線４１０、４１２、及び４１４の１つまたは複数の上にまたはそれらの間に配置された突起またはフィン４１８を含み得る。

【0053】

いくつかの構成では、フィン４１６または４１８は、巻線４１０、４１２、及び４１４に挿入され得る。例えば、フィン４１６、４１８は、隣接する巻線４１０、４１２、及び４１４の間に挿入され得るか、または、巻線４１０、４１２、及び４１４と織り合わされ得る。他の構成では、フィン４１６、４１８は、任意の適切な接着剤または固定機構を使用して、巻線４１０、４１２、及び４１４に結合され得る。リフト電磁石４００が、サーマルグリース、エポキシ、ポッティング材料または充填剤などの熱インターフェースを含む構成では、フィン４１６、４１８は、熱インターフェースに挿入され得るか、または熱インターフェースと結合され得る。追加的にまたは代替的に、フィン４１６、４１８は、熱インターフェース材料で形成され得る。特に、フィン４１６、４１８は、成形され得るか、さもなければ、ポッティング材料または充填剤から形成され得る。

【0054】

フィン４１６、４１８は、相対的に高い熱伝導率を有する材料を含み得る。例えば、フィン４１６、４１８は、少なくとも０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間、または５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から２２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の間の熱伝導率を有する材料を含み得る。いくつかの構成では、フィン４１６、４１８は、銅、金、銀、ダイアモンド、窒化ホウ素、アルミニウムまたは他の適切な材料などの材料を含み得る。フィン４１６、４１８は、熱がリフト電磁石４００から周囲の冷却剤に伝わり得る表面積を増加させ得る。

【0055】

図５の構成では、４２０で示される冷却剤の流れは、ガントリの回転によって引き起こされ得、冷却剤を、リフト電磁石４００に沿って遠心力に平行な方向（またはリフトシャフト、またはアノードもしくはリフトシャフトの回転軸に垂直）に流し得る。遠心力の方向は、ガントリの回転軸に垂直であり得る。そのような構成は、冷却剤がリフト電磁石４００の周りを自由に流れるので、自由対流構成と称され得る。

【0056】

そのような構成では、フィン４１６は、遠心力に平行に（またはリフトシャフト、またはアノードもしくはリフトシャフトの回転軸に垂直に）、したがって冷却剤の流れ４２０に平行に延在するように成形かつ配置され得る。特に、フィン４１６の最大または最長の寸法は、遠心力４２０及び／または冷却剤の流れに平行であり得る。そのような構成では、冷却剤は、熱を除去するためにフィン４１６上を流れ得、流れる冷却剤にさらされるフィン４１６の表面積が最大化されて、リフト電磁石４００の自由対流冷却を容易にし得る。

【0057】

いくつかの構成では、冷却剤は、遠心力４２０の結果として自由に流れ得る。他の構成では、冷却剤は、遠心力４２０の結果自由に流れるのではなく、リフト電磁石４００の周りを特定の方向に流れるように強制され得る。同様に、図６に示されるように、冷却剤は、方向４２２に流れるように導かれ得る。そのような構成は、冷却剤がリフト電磁石４００の周りを特定の方向に導かれるので、強制対流構成と称され得る。しかしながら、他の構成では、冷却剤は、遠心力または他の力の結果として自由に流れ得る。図示の構成では、方向４２２は、ガントリの回転によって引き起こされる遠心力に垂直である。追加的にまたは代替的に、方向４２２は、アノードまたはリフトシャフトの回転軸に平行であり得る。さらに、方向４２２は、極４０４、４０６、４０８の間に画定されたチャネルに平行であり得る。しかしながら、他の強制対流構成では、冷却剤は、リフト電磁石４００の周りを任意の適切な方向に導かれ得る。

【0058】

図６に示されるように、フィン４１８は、冷却剤の流れの方向４２２に実質的に平行に、そしてガントリの回転によって引き起こされる遠心力に実質的に垂直に（またはリフトシャフト、またはアノードもしくはリフトシャフトの回転軸に平行に）延在するように成形かつ配置され得る。特に、フィン４１８の最大または最長の寸法は、一般に、方向４２２及び／または冷却剤の流れに平行であり得る。そのような構成では、冷却剤は、熱を除去するためにフィン４１８上を流れ得、流れにさらされるフィン４１８の表面積が最大化されて、リフト電磁石４００の強制対流冷却を容易にし得る。

【0059】

示されるように、フィン４１８は、実質的に平面であり得、極４０４、４０６、４０８のそれぞれの周りに延在し得る。いくつかの構成では、極４０４、４０６、４０８のそれぞれは、複数の専用フィン４１８によって囲まれている。例えば、フィン４１８のそれぞれは、極４０４、４０６、４０８のうちの１つを受けるように画定された開口部を備えた実質的に平面であり得る。他の構成では、フィン４１８のそれぞれは、極４０４、４０６、４０８の３つ全てを囲む。例えば、フィン４１８のそれぞれは、極４０４、４０６、４０８のそれぞれを受けるように画定された３つの開口部を備えた実質的に平面であり得る。

【0060】

状況によっては、強制対流構成の熱伝達は、より多くの量の冷却剤がフィン４１８上を流れるので、同等の自由対流構成よりも大きくなり得る。特に、強制対流構成の対流熱伝達係数は、自由対流構成の数倍大きくあり得る。状況によっては、強制対流構成の対流熱伝達係数は、自由対流構成の１０倍大きくあり得る。したがって、大量の熱を放散かつ除去する必要がある状況では、強制対流構成が好ましくあり得る。しかしながら、強制対流構成は、構成要素が冷却剤を特定の方向にそしてリフト電磁石４００の特定の領域に押しやることが必要とされるため、実装するのにより複雑かつ費用がかかり得る。

【0061】

図７Ａは、リフト電磁石５００の別の例の斜視図を示し、図７Ｂは、リフト電磁石５００の上面図を示す。リフト電磁石５００は、上記のリフト電磁石に関して説明された適切な態様を含み得る。特に、リフト電磁石５００は、コア５０２を含み、３つの極５０４、５０６、５０８を有する。巻線５１０、５１２、及び５１４は、極５０４、５０６、５０８の間でコア５０２の周りに巻き付けられ得る。

【0062】

示されるように、リフト電磁石５００は、コア５０２を通って延在する開口部５１６及び５１８を含み得る。開口部５１６は、コア５０２の上部を通って極５０４、５０６、５０８の間の空間まで延在し得る。リフト電磁石５００はまた、極５０４、５０６、５０８上に配置された（または極５０４、５０６、５０８の長さ延在する）スロットまたはチャネル５２０も含み得る。いくつかの構成では、チャネル５２０は、極５０４、５０６、５０８に沿って延在し得、極５０４、５０６、５０８の表面に画定され得る。開口部５１８は、コア５０２の上部を通ってチャネル５２０まで延在して、冷却剤がチャネル５２０と開口部５１８の間を移動することを可能にし得る。図７Ａは、極５０４上のチャネル５２０を示しているが、極５０４、５０６、５０８のいくつかまたは全てが同様のチャネルを含み得ることを理解すべきである。開口部５１６、５１８及びチャネル５２０は、任意の適切なプロセス、例えば、穴開けまたは機械加工によって形成され得る。

【0063】

いくつかの態様では、図７Ａから図７Ｂは、冷却剤がリフト電磁石５００の周りを自由に流れる自由対流構成であり得る。他の態様では、強制流構成を実装して、冷却剤をリフト電磁石５００の周りに導き得る。ガントリの回転によって引き起こされる５２２で示される遠心力により、冷却剤は、リフト電磁石５００に沿って遠心力５２２に平行な方向に流れ得る。追加的にまたは代替的に、いくつかの状況では、冷却剤は、リフト電磁石５００の底部に向かって配置されたより高温の冷却剤及びリフト電磁石５００の上部に向かって配置されたより低温の冷却剤を伴う温度勾配を含み得る。そのような状況では、浮力が、より高温の冷却剤を上方に、遠心力５２２の方向に平行に駆動し得る。

【0064】

冷却剤は、極５０４、５０６、５０８の間、そして開口部５１６を通って移動し得、巻線５１０、５１２、５１４及び／または極５０４、５０６、５０８から熱を伝達する。追加的にまたは代替的に、冷却剤は、チャネル５２０に沿って開口部５１８を通って移動し得、巻線５１０、５１４及び／または極５０４、５０８から熱を伝達する。チャネル５２０及び開口部５１６、５１８は、冷却剤が、リフト電磁石５００の周りをかつ／またはそれを通って遠心力５２２と平行に流れることを可能にし得る。

【0065】

他の構成では、冷却剤は、遠心力５２２の結果自由に流れるのではなく、リフト電磁石５００の周りを特定の方向に流れるように強制され得る。そのような構成では、シュラウドが、リフト電磁石５００を少なくとも部分的に囲み得、冷却剤をリフト電磁石５００の周りにかつ／またはそれを通って特定の方向（例えば、遠心力５２２に垂直）に導くための入口、出口、チャネル、及び／または開口部を含み得る。

【0066】

チャネル５２０及び開口部５１６、５１８は、リフト電磁石５００、具体的には、極５０４、５０６、５０８及び巻線５１０、５１２、５１４の電磁性能を損なわないように構成され得る。したがって、チャネル５２０及び開口部５１６、５１８は、コア５０２における望ましくない場所での飽和を回避するようにサイズ設定され、成形され、配置され得る。例えば、図７Ｂに示されるように、開口部５１６は、長い方の寸法及び短い方の寸法を有する実質的に楕円形であり、長い方の寸法は、リフト電磁石５００のコア５０２を通る磁束に平行に配置される。追加的にまたは代替的に、チャネル５２０は、リフト電磁石５００の電磁性能に悪影響を与えるような極５０４、５０６、５０８の断面積の減少が起こらないように構成され得る。

【0067】

上記の自由対流構成では、ガントリの回転は、冷却剤の流れを、リフト電磁石の周りにかつリフト電磁石を通るように導き得る。ガントリが静止しているとき、Ｘ線管、したがってリフト電磁石は、ガントリの頂部または底部に配置され得、重力または浮力が、冷却剤をリフト電磁石の周りにかつリフト電磁石を通して駆動して、熱を伝達し得る。したがって、自由対流構成は、ガントリが回転していない状況でも、リフト電磁石を冷却するように動作し得る。しかし、そのような状況では、冷却剤はガントリが回転しているときほど速くリフト電磁石を通って流れない場合があり、したがって熱はそれほど速く伝達されない。

【0068】

いくつかの実施形態では、巻線を通る抵抗は、リフト電磁石の冷却を容易にするように構成され得る。例として図７Ａから図７Ｂを参照すると、外側の極５０４、５０８及び対応する巻線５１０、５１４は、内側の極５０６及び巻線５１２よりも相対的に冷却しやすい場合がある。特に、外側の巻線５１０、５１４は、より大量の冷却剤にさらされ得、より多くの冷却剤を外側の巻線５１０、５１４の周りに導くことがより容易であり得る。したがって、外側の巻線５１０、５１４は、内側の巻線５１２よりも高い抵抗を有するように構成され得る。そのような構成では、抵抗が増加するため、外側の巻線５１０、５１４は、内側の巻線５１２よりも熱くなり得る。追加的にまたは代替的に、内側の巻線５１２よりも高いゲージの線を、外側の巻線５１０、５１４に使用し得る。そのような構成では、外側の巻線５１０、５１４の直径は、内側の巻線５１２の対応する直径よりも大きくあり得る。外側の巻線５１０、５１４は、リフト電磁石３００の周囲に配置されているため、内側の巻線５１２と比較した場合、相対的に冷却しやすいので、外側の巻線５１０、５１４には、より高いゲージの線を使用し得る。

【0069】

さらなる実施形態では、リフト電磁石及びその巻線は、エポキシなどの電気的に非伝導のポッティング材料によって少なくとも部分的に囲まれ得る。そのような構成は、巻線間の空間を排除し得、エポキシは熱伝導及び熱伝達を増大させるので、巻線とリフト電磁石のコアの間により良好な熱インターフェースを提供し得る。追加的にまたは代替的に、そのような構成は、過度の熱により冷却剤中に形成される気泡または他の汚染物質の可能性を低減し得る。このことは、ひいては、気泡によって引き起こされるアークまたはアーチファクトの可能性を低減し得る。いくつかの態様において、冷却フィンまたはチャネルは、対流を介して熱伝達を増大させるために、ポッティング材料に成形され得る。

【0070】

さらなる構成では、ダクト、シュラウド、またはジェットが、リフト電磁石に向けられ得る。そのような構成の例を、図８Ａから図８Ｄに示す。図８Ａは、リフト電磁石６００の周りに流れを導く例示的なシュラウド６０２（またはダクトまたはジェット）の上面概略図であり、図８Ｂは、その底面概略図である。図８Ｃは、リフト電磁石６００の周りに流れを導くシュラウド６１２（またはダクトまたはジェット）の別の例の上面概略図であり、図８Ｄは、その底面概略図である。

【0071】

図８Ａから図８Ｂに示されるように、いくつかの態様では、シュラウド６０２は、入口６０４及び出口６０６、または任意の適切な数の入口及び出口を含み得る。入口６０４は、冷却剤がシュラウドによって画定された空洞６０８に入ることを可能にし得、出口６０６は、冷却剤が空洞６０８を出ることを可能にし得る。リフト電磁石６００は、空洞６０８に少なくとも部分的にまたは全体的に配置され得る。シュラウドの入口６０４は、開口冷却ダクト、平行に延びているダクト、または別個のダクトの出口に流体的に結合され得る。

【0072】

矢印によって示されるように、冷却剤は、例えば隣接する巻線のセットの間などの所望の領域においてより高い速度でリフト電磁石６００の周りをまたはそれを通って強いられ得る。一例では、シュラウド６０２は、冷却剤を、巻線に近接してかつ／またはリフト電磁石６００の極の間に導き得る。したがって、いくつかの実施形態では、入口の少なくとも一部は、リフト電磁石６００の極の間の空間と整列され得る。シュラウド６０２はリフト電磁石６００を実質的に囲むように示されているが、他の構成が実装され得る。

【0073】

例えば、図８Ｃから図８Ｄに示されているように、シュラウド６１２は、リフト電磁石６００を部分的に囲んでいる。そのような構成では、シュラウド６１２は、リフト電磁石６００を受けかつ部分的に囲む空洞６１８を画定する。そのような構成では、冷却剤は、矢印によって示されるように、所望の領域においてより高い速度でリフト電磁石６００の周りにまたはそれを通って強いられ得る。シュラウド６１２は、入口６１４及び出口６１６、または任意の適切な数の入口及び出口を含み得る。入口６１４は、冷却剤がシュラウド６１２によって画定された空洞６１８に入ることを可能にし得、出口６０６は、冷却剤が空洞６１８を出ることを可能にし得る。

【0074】

前述のように、シュラウド、ダクト、またはジェットは、任意の適切な数の入口及び／または出口を含み得る。いくつかの構成では、シュラウドは、少なくとも２つの入口を含み得る、または、４つの入口もしくは任意の適切な数の入口を含み得る。シュラウドの入口のサイズは、冷却剤を、リフト電磁石の周りにまたはそれを通って所望の量または所望の速度で導くように選択され得る。例えば、極の間の空間に冷却剤を導く入口は、リフト電磁石の側面の周りに冷却剤を導く入口よりもサイズ（例えば、直径または少なくとも１つの次元）が大きくあり得る。そのような構成では、異なる入口は、異なる量かつ速度で、冷却剤を導く。

【0075】

状況によっては、ダクト、シュラウド、またはジェットは、成形または３Ｄプリントされ得る。いくつかの態様では、ダクト、シュラウド、またはジェットは、劣化、汚染、または冷却流体による損傷に耐性のある材料を含み得る、またはその材料で形成され得る。例えば、ダクト、シュラウド、またはジェットは、ポリマーで形成され得る。

【0076】

いくつかの実施形態では、ダクト、シュラウド、またはジェットは、本明細書中に記載された他の放熱構造とともに含まれ得る。例えば、ダクト、シュラウド、またはジェットは、フィン、開口部、または熱インターフェースとともに含まれ得る。いくつかの態様では、ダクト、シュラウド、またはジェットは、フィンまたは開口部などの放熱構造と整列し得る。ダクト、シュラウド、またはジェットは、リフト電磁石のすぐそばを通過することなく、リフト電磁石を囲むハウジングにおける周囲流体量への漏れを最小限に抑えつつ、強制流がリフト電磁石を冷却することを確実にするように構成され得る。

【0077】

前述のように、いくつかの実施形態では、リフト電磁石の領域から熱を除去する冷却剤は、Ｘ線管の他の部分（例えば、インサート及び／またはステータアセンブリ）を冷却するのと同じ冷却剤であり得る。他の実施形態では、リフト電磁石は、Ｘ線管の他の部分とは別個の冷却剤及び／または冷却構成を用い得る。そのような構成では、冷却剤は、例えばより良好な熱特性を備えた冷却剤を使用することによって、リフト電磁石の冷却を向上させるように選択され得る。例えば、冷却流体の熱伝導率は、最大０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり得る。より良好な熱特性を備えた冷却剤は比較的より高価であり得るが、リフト電磁石を冷却するために必要な冷却剤の量は、Ｘ線アセンブリの他の部分を冷却するために必要な冷却剤の量よりも少なくあり得るため、リフト電磁石のみを冷却するのに、より高価な冷却剤を使用することは費用効果が高くあり得る。

【0078】

他の実施形態では、冷却フィンは、巻線上ではなく、リフト電磁石（例えば、リフト電磁石のコア）上に直接含まれ得る。そのような構成は、リフト電磁石のコアと巻線の間に比較的良好なサーマルリンクがある場合に実装され得る。そのような構成の例を図９に示す。

【0079】

図９は、リフト電磁石６２４の別の例の概略断面図である。図示のように、いくつかの構成では、フィン６２４は、リフト電磁石６２４の頂部に配置され得る。特に、フィン６２４は、リフト電磁石６２４のコア６２２の曲面上に配置され得る。状況によっては、フィン６２４は、電磁石６２４の表面に機械加工され得る。そのような構成では、フィン６２４は、曲面の深さまたは半径に対応する深さを含み得る。

【0080】

いくつかの構成では、リフト電磁石の頂部は、Ｘ線管の外部に直接露出するようにＸ線管のハウジングと接触し得る（例えば、リフト電磁石が、Ｘ線管ハウジングと同じ電位にあるとき）。Ｘ線管は、冷却剤として機能する空気または他の流体に囲まれ得、ファンまたは他の冷却装置を使用してハウジングを冷却し得る。そのような構成では、リフト電磁石からＸ線管のハウジングの空気外部への放熱を容易にするために、リフト電磁石に近接するハウジングの外部にフィンを追加し得る。そのような構成は、ガントリが回転しているときの空気流による自由対流冷却または強制対流冷却を含み得る。他の構成では、リフト電磁石は、Ｘ線管のハウジングの外側に配置され得、そのような構成は、リフト電磁石が、本明細書中に記載されたものと同様の他の方法で冷却されることを可能にし得る。

【0081】

いくつかの実施形態では、スペーサが、巻線からの放熱を増加させるために、巻線のターンの間に配置され得る。そのような構成の例を図１０に示す。図１０は、リフト電磁石６３０の別の例の斜視図である。図示のように、スペーサ６３２は、巻線６３４のターンの間に配置され得る。そのような構成は、巻線６３４からの放熱を増加させ得る。スペーサ６３２は、相対的に高い熱伝導率を有する材料で形成され得る。例えば、スペーサ６３２は、銅、金、銀、ダイアモンド、窒化ホウ素、アルミニウム、高配向性熱分解グラファイト（ＨＯＰＧ）または他の適切な材料を含み得る。スペーサ６３２は、中実の材料であってもよく、または内側が中空であってもよい。スペーサ６３２を含む構成は、冷却流体が、巻線の隣接するターンの間を流れることを可能にし得、それによって冷却を容易にする。追加的にまたは代替的に、スペーサ６３２は、冷却流体がスペーサ６３２に浸透して冷却を容易にすることを可能にするボイドまたは複数のボイドもしくは開口部を含み得る。

【0082】

一例では、リフトアセンブリ（２２０）は、Ｘ線管の回転可能なアノード（２４２）に力を及ぼし得る。リフトアセンブリ（２２０）は、リフトシャフト（２２６）及びリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）を含み得る。リフトシャフト（２２６）は、アノード（２４２）に結合され得、かつ、アノード（２４２）の回転軸の周りを回転するように構成され得る。リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）は、磁力をリフトシャフト（２２６）に半径方向に加えるように構成され得る。リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）は、リフトシャフト（２２６）に向けて配向された第１の極及び第２の極を含み得る。巻線（２２４）は、第１の極の周りに配置され得る。リフトアセンブリ（２２０）は、放熱構造を含み得る。

【0083】

放熱構造は、冷却剤をリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の周りに導くように構成されたダクト、シュラウド、またはジェット（６０２、６１２）を含み得る。放熱構造は、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の周りに冷却剤を押しやるためにリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）を少なくとも部分的に囲むシュラウド（６０２、６１２）を含み得る。

【0084】

放熱構造は、巻線（２２４）に結合されている、巻線（２２４）から延在している、または巻線（２２４）に埋め込まれた１つまたは複数のフィン（４１６、４１８）を含み得る。フィン（４１６、４１８）は、リフトシャフト（２２６）に対して平行にまたは垂直に配向され得る。放熱構造の最大寸法は、リフトシャフト（２２６）に対して実質的に平行または垂直であり得る。

【0085】

放熱構造は、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の外表面、巻線（２２４）、または、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）と巻線（２２４）の間に配置された熱インターフェース材料（３１６）であり得る。熱インターフェース材料（３１６）は、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）を少なくとも部分的に囲む冷媒の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し得る。熱インターフェース材料（３１６）は、巻線（２２４）に少なくとも部分的に適合し得る。熱インターフェース材料（３１６）は、サーマルグリース、エポキシ、充填剤、またはポッティング材料を含み得る。

【0086】

放熱構造は、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）を通って流体の流れの方向に延在する１つまたは複数の開口部（５１６、５１８）を含み得る。開口部（５１６、５１８）は、第１の極と第２の極の間の空間まで延在し得る。放熱構造は、第１の極の上に配置された１つまたは複数のチャネル（５２０）及びリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）を通ってチャネル（５２０）まで延在する１つまたは複数の開口部（５１８）を含み得る。冷却剤は、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の周りに少なくとも部分的に配置され得る。

【0087】

別の例示的な実施形態では、方法は、Ｘ線源のアノードアセンブリ（２４０）を回転させること、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）によってアノードアセンブリ（２４０）に結合されたリフトシャフト（２２６）に磁力を加えること、及び放熱構造を使用してリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）を冷却することを含み得る。リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の冷却は、少なくとも部分的にリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の周りに冷却剤を導くことを含み得る。リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の冷却は、冷却剤をリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の周りに導くダクト、シュラウド、またはジェットを使用して、少なくとも部分的にリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の周りに冷却剤を押しやることを含み得る。リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）の冷却は、冷却剤を、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）に結合されたフィンを通して、または、リフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）に画定された開口部もしくはチャネルを通して導くことを含み得る。

【0088】

別の例示的な実施形態では、リフトアセンブリ（２２０）は、Ｘ線源の回転可能なアノード（２４２）に力を及ぼすように構成され得る。リフトアセンブリ（２２０）は、アノード（２４２）の回転軸の周りを回転するためのアノード（２４２）に結合されたリフトシャフト手段、磁力をリフトシャフトに半径方向に加えるためのリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）手段、及びリフト電磁石（３００、４００、５００、６００、６３０）を冷却するための放熱手段を含み得る。

【0089】

この説明及び特許請求の範囲で使用される用語及び単語は、書誌的意味に限定されるものではなく、開示の明確かつ一貫した理解を可能にするために単に使用される。文脈による明確な別段の定めがない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」には複数の指示対象が含まれることが理解されよう。したがって、例えば、「構成要素表面」への言及は、そのような表面のうちの１つまたは複数への言及を含む。

【0090】

「実質的に」という用語によって、記載された特性、パラメータ、または値がその通りに達成される必要はなく、例えば公差、測定誤差、測定精度の制限及び当業者に知られている他の要因を含む偏差または変形が、特性が提供することを意図した効果を妨げない量で発生し得ることが意味される。

【0091】

本開示の態様は、その趣旨または本質的な特性から逸脱することなく、他の形態で具現化され得る。記載された態様は、あらゆる点で例示的であり、限定するものと見なされるべきではない。請求された主題は、上述の説明によってではなく、添付された特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意味及び均等の範囲内に入る全ての変更は、それらの範囲内に包含されるものとする。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】